Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh nền kinh tế tăng trưởng, nhu cầu tiêu thụ điện năng tại các hộ gia đình, cơ quan và nhà máy sản xuất ngày càng gia tăng, tạo áp lực lớn lên hệ thống cung ứng năng lượng và môi trường. Việc quản lý và giám sát điện năng tiêu thụ đóng vai trò thiết thực nhằm giảm thiểu lãng phí và tối ưu chi phí vận hành. Tuy nhiên, thói quen sử dụng điện của người dùng chưa thực sự tối ưu, việc theo dõi thiết bị còn mang tính thủ công, dẫn đến tình trạng nhiều phụ tải hoạt động không cần thiết khi vắng mặt người quản lý.

Xuất phát từ thực tế đó, đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát điện năng tiêu thụ cho tải thông qua mạng Internet" do sinh viên Trần Anh Khoa và Nguyễn Văn Hạnh thực hiện dưới sự hướng dẫn của KS. Hà A Thồi (thời gian thực hiện từ 18/03/2020 đến 10/08/2020).

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng một hệ thống phần cứng và phần mềm có khả năng thu thập thông số dòng điện, tính toán điện năng, giám sát và điều khiển bật/tắt thiết bị điện từ xa qua ứng dụng di động, đồng thời tích hợp tính năng cảnh báo khi dòng điện tiêu thụ vượt ngưỡng cài đặt.

Hệ thống được xác định với các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu, tham khảo tài liệu, giáo trình và các nghiên cứu liên quan đến giám sát điện năng và truyền thông không dây.
  2. Nghiên cứu công nghệ mạng không dây tầm xa LoRa và kiến trúc Internet of Things (IoT).
  3. Lựa chọn linh kiện, thiết kế sơ đồ nguyên lý và thi công phần cứng cho các khối Master và Slave.
  4. Lập trình vi điều khiển xử lý dữ liệu và cấu hình truyền thông giữa các board mạch.
  5. Thiết kế ứng dụng giám sát và điều khiển trên thiết bị di động (nền tảng Android và iOS).
  6. Chạy thử nghiệm mô hình thực tế, kiểm tra độ ổn định và khắc phục các sai sót kỹ thuật.
  7. Đánh giá kết quả thực nghiệm và hoàn thiện báo cáo tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phần cứng nhúng (Master – Slave) kết nối cảm biến dòng điện Hall, relay đóng cắt phụ tải xoay chiều và giao thức truyền thông không dây kết nối đám mây.
  • Phạm vi thông số kỹ thuật: Đo lường dòng điện xoay chiều 1 pha trong dải điện áp từ 80VAC đến 250VAC; giới hạn đo dòng điện từ 0 đến 20A; dải công suất đo từ 0 đến 4kW; hỗ trợ điều khiển tối đa 4 thiết bị điện với công suất tiêu thụ của mỗi tải dưới 1000W; phạm vi thiết lập ngưỡng cảnh báo quá dòng từ 0 đến 20A.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Khoảng cách truyền thông không dây giữa khối Master và khối Slave thông qua sóng RF LoRa tối đa là 1km trong điều kiện thực tế; dữ liệu được đồng bộ qua Wi-Fi lên nền tảng đám mây; thời gian triển khai từ tháng 03/2020 đến tháng 08/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp giữa lý thuyết mạch điện tử ứng dụng, lý thuyết đo lường cảm biến, kỹ thuật truyền thông không dây RF/IoT và phương pháp thiết kế chế tạo mạch thực nghiệm.

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

  • Công nghệ IoT (Internet of Things): Kết nối thiết bị phần cứng với mạng Internet thông qua giao thức TCP/IP, sử dụng máy chủ trung gian Blynk Server và cơ sở dữ liệu Firebase của Google để lưu trữ, truyền nhận dữ liệu hai chiều giữa phần cứng và ứng dụng di động.
  • Công nghệ truyền thông LoRa (Long Range): Sử dụng sóng vô tuyến tần số 410 – 441 MHz, công suất phát 20dBm (100mW) dựa trên chip SX1278 của Semtech để thiết lập mạng truyền dữ liệu tầm xa công suất thấp giữa Master và Slave.
  • Chuẩn giao tiếp nối tiếp: Giao tiếp UART (Universal Asynchronous Receiver - Transmitter) dùng để truyền nhận dữ liệu nối tiếp không đồng bộ giữa vi điều khiển và các module LoRa, Wi-Fi; chuẩn I2C dùng cho kết nối màn hình hiển thị.
  • Nguyên lý cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall: Sử dụng cảm biến ACS712-20A (dựa trên IC ACS712ELC-20A/30B) để chuyển đổi dòng điện tải xoay chiều thành tín hiệu điện áp analog tuyến tính có độ nhạy từ 63 đến 190 mV/A đưa vào bộ chuyển đổi ADC của vi điều khiển.
  • Mạch đệm và đóng ngắt công suất: Sử dụng mảng transistor Darlington ULN2003 chịu dòng cực đại 500mA để kích hoạt cuộn hút relay cơ khí 5VDC (chịu tải tối đa 250VAC/10A) nhằm cách ly an toàn giữa khối điều khiển điện áp thấp và lưới điện xoay chiều 220VAC.
Thành phần linh kiện Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Arduino Mega 2560 Pro MCU ATmega2560 (16MHz), 54 chân Digital, 16 chân Analog, Flash 256KB Vi điều khiển trung tâm tại khối Master, quản lý giao tiếp LoRa, Wi-Fi và màn hình
Arduino Nano MCU ATmega328P (16MHz), 14 chân Digital, 8 chân Analog, Flash 32KB Vi điều khiển tại khối Slave, đọc cảm biến ACS712, điều khiển relay và gửi dữ liệu
NodeMCU ESP-12E SoC Tensilica L106 32-bit (80-160MHz), Wi-Fi 2.4GHz IEEE 802.11 b/g/n Module thu phát Wi-Fi, kết nối hệ thống với máy chủ Blynk/Firebase
LoRa E32-TTL-100 Chip Semtech SX1278, dải tần 410-441MHz, công suất 100mW, tầm xa tối đa 3000m Module truyền nhận dữ liệu vô tuyến giữa Master và Slave qua UART
ACS712 20A Cảm biến Hall đo dòng AC/DC 0-20A, thời gian đáp ứng 5µs, ngõ ra analog Đo giá trị dòng điện của từng kênh tải để tính toán công suất tiêu thụ
Mạch nguồn AC-DC Ngõ vào 85-260VAC 50/60Hz, ngõ ra 5VDC, dòng tải cực đại 700mA Hạ áp và chỉnh lưu trực tiếp từ lưới điện để cấp nguồn nuôi cho các board mạch

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Khảo sát các tài liệu về giải pháp đo lường điện năng, phân tích ưu nhược điểm của các dòng vi điều khiển (AVR, ESP8266) và chuẩn truyền thông không dây (NRF24L01, LC12S, LoRa) để chọn giải pháp tối ưu.
  • Phương pháp tính toán mạch điện: Tính toán tổng công suất tiêu thụ và dòng điện định mức của từng khối phần cứng để thiết kế mạch cấp nguồn 5VDC ổn định cho vi điều khiển, module RF, màn hình và cuộn dây relay.
  • Phương pháp thực nghiệm - thi công: Thiết kế sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in PCB, gia công hàn lắp linh kiện thực tế, lắp ráp mô hình hoàn chỉnh trong hộp bảo vệ mica, sau đó nạp chương trình điều khiển viết trên môi trường Arduino IDE và kiểm thử chức năng thực tế.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc Master – Slave phân tán, kết hợp khả năng giao tiếp vô tuyến tầm xa và giao tiếp mạng Internet.

Kiến trúc phần cứng và sơ đồ khối

  1. Khối trung tâm (Master): Gồm vi điều khiển Arduino Mega 2560 Pro kết nối với module Wi-Fi ESP8266 (ESP-12E NodeMCU), module LoRa E32-TTL-100, màn hình LCD 20x4, còi báo Buzzer, hệ thống LED chỉ thị và các nút nhấn điều khiển trực tiếp. Master có chức năng nhận dữ liệu từ Slave qua LoRa, cập nhật lên Blynk Server qua Wi-Fi, hiển thị thông số lên LCD và gửi lệnh điều khiển từ người dùng xuống Slave.
  2. Khối phụ tải (Slave): Gồm vi điều khiển Arduino Nano, module LoRa E32-TTL-100, cảm biến dòng điện ACS712, IC đệm dòng ULN2003, 4 kênh relay cơ khí đóng cắt tải điện, còi báo và nút bấm điều khiển tại chỗ. Slave trực tiếp đo dòng điện tiêu thụ của các tải (đèn, quạt...), thực hiện đóng ngắt tải theo lệnh và định kỳ đóng gói dữ liệu gửi về Master.
  3. Khối nguồn nuôi: Sử dụng module chuyển đổi nguồn AC-DC cách ly (85–260VAC sang 5VDC/700mA) tích hợp mạch bảo vệ quá tải và ngắn mạch để cấp nguồn riêng biệt cho từng board mạch Master và Slave.

Thiết kế phần mềm và lưu đồ giải thuật

  • Thuật toán xử lý trên Master: Sau khi khởi tạo cấu hình các chân ngoại vi, Master thiết lập kết nối UART với LoRa và ESP8266. Chương trình liên tục quét trạng thái nút nhấn cục bộ, lắng nghe gói tin từ Slave và nhận tín hiệu điều khiển từ Blynk Server qua ESP8266. Khi nhận được dữ liệu dòng điện từ Slave, Master so sánh với giá trị ngưỡng cài đặt; nếu dòng điện vượt ngưỡng, Master kích hoạt còi cảnh báo tại chỗ đồng thời gửi tín hiệu cảnh báo (Warning) lên ứng dụng điện thoại.
  • Thuật toán xử lý trên Slave: Arduino Nano thực hiện lấy mẫu tín hiệu analog từ cảm biến ACS712 qua bộ ADC, tính toán giá trị dòng điện hiệu dụng (RMS). Đồng thời, vi điều khiển kiểm tra các nút bấm trên mạch để chuyển đổi trạng thái relay và lắng nghe lệnh điều khiển từ Master truyền qua LoRa để đóng/ngắt các tải tương ứng.
  • Ứng dụng điều khiển di động: Giao diện được thiết kế trên nền tảng Blynk hỗ trợ Android và iOS. Giao diện cung cấp các nút gạt bật/tắt 4 kênh thiết bị, hiển thị giá trị dòng điện tiêu thụ thời gian thực, bảng thông báo cảnh báo quá tải và giao diện hỗ trợ cấu hình đổi địa chỉ Wi-Fi cho module ESP8266.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ áp lực tiết kiệm năng lượng và nhu cầu quản lý điện năng từ xa trong bối cảnh giá điện tăng cao. Tác giả xác định mục tiêu xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát điện năng cho các thiết bị điện sinh hoạt (đèn, quạt, tivi...) qua mạng Internet theo mô hình Master – Slave dùng công nghệ RF LoRa. Chương này cũng thiết lập các giới hạn kỹ thuật của đề tài: hệ thống gồm 1 Master và 1 Slave điều khiển tối đa 4 tải điện có công suất dưới 1000W/tải, đo dòng xoay chiều 1 pha từ 0 – 20A, điện áp 80 – 250VAC, công suất 0 – 4kW, khoảng cách truyền LoRa không quá 1km và phân chia bố cục đồ án thành 6 chương.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp nền tảng lý thuyết chi tiết về:

  • Lợi ích của quản lý điện năng và tổng quan công nghệ IoT.
  • Cấu tạo và thông số kỹ thuật của module ESP8266 (so sánh giữa ESP-01, ESP-12E NodeMCU và Wemos D1 Mini), vi điều khiển ATmega2560 trên Arduino Mega 2560 Pro và ATmega328P trên Arduino Nano.
  • Cấu trúc hiển thị của màn hình LCD 20x4 dùng driver HD44780 với các vùng nhớ DDRAM, CGROM, CGRAM.
  • Nguyên lý hoạt động của module LoRa E32-TTL-100 (4 chế độ hoạt động: Normal, Wake-up, Power-saving, Sleep).
  • Cảm biến dòng ACS712 20A dựa trên hiệu ứng Hall với thời gian đáp ứng ngõ ra 5µs.
  • IC đệm dòng ULN2003 (mảng 7 cặp Darlington cực góp hở chịu dòng 500mA), relay tiếp điểm 5VDC (thời gian tác động 10ms, nhả 5ms).
  • Chuẩn giao tiếp UART (cấu trúc gói dữ liệu Start, Data, Parity, Stop) và nguyên lý mạch thu phát sóng vô tuyến RF.
  • Các mạch nguồn cung cấp: nguồn chuyển đổi AC-DC, adapter, nguồn xung tổ ong, nguyên lý mạch tăng áp Boost (XL6009) và hạ áp Buck (LM2596).

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 trình bày chi tiết sơ đồ khối hệ thống và sơ đồ nguyên lý kết nối các linh kiện:

  • Phân tích và lựa chọn Arduino Mega 2560 Pro kết hợp ESP8266 cho Master do yêu cầu nhiều cổng giao tiếp nối tiếp và chân ngoại vi.
  • Thiết kế sơ đồ kết nối chân giữa Arduino Mega với nút nhấn, màn hình LCD, module LoRa E32, còi Buzzer (điều khiển qua transistor BJT) và module ESP8266.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch Slave: kết nối Arduino Nano với cảm biến ACS712, module LoRa, nút nhấn và IC ULN2003 điều khiển 4 relay.
  • Tính toán công suất và dòng điện tiêu thụ định mức của các linh kiện trên board Master và board Slave nhằm đảm bảo module nguồn AC-DC 5VDC/700mA hoạt động ổn định và an toàn.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình thi công thực tế và xây dựng chương trình điều khiển:

  • Bố trí linh kiện mặt trước và mặt sau cho board mạch Master và board mạch Slave, quy trình hàn mạch và lắp ráp hoàn thiện bên trong hộp bảo vệ bằng mica.
  • Xây dựng lưu đồ thuật toán chi tiết: lưu đồ chương trình chính của Master trên Arduino Mega 2560 Pro, lưu đồ khởi tạo, lưu đồ gửi/nhận dữ liệu LoRa, lưu đồ điều khiển nút nhấn, lưu đồ phát cảnh báo quá dòng, lưu đồ chương trình con đọc cảm biến ACS712 trên Slave, lưu đồ kết nối ESP8266 với Blynk Server và lưu đồ xử lý trên ứng dụng di động.
  • Giới thiệu môi trường lập trình Arduino IDE, các bước cấu hình board ESP8266, nạp chương trình qua cổng COM và tích hợp thư viện Blynk vào mã nguồn.

Chương 5: Kết quả_Nhận xét_Đánh giá

Chương 5 ghi nhận kết quả vận hành thử nghiệm mô hình phần cứng và giao diện phần mềm:

  • Quá trình cấp nguồn: khi Slave được cấp điện, Master gửi tín hiệu yêu cầu kết nối; Slave phản hồi thành công và bắt đầu truyền dữ liệu dòng điện.
  • Kết quả điều khiển tại chỗ: hệ thống hiển thị chính xác trạng thái bật/tắt thiết bị của Slave lên màn hình LCD của Master khi bấm nút điều khiển trực tiếp với tải thử nghiệm là bóng đèn.
  • Kết quả điều khiển từ xa: đăng nhập ứng dụng Blynk trên điện thoại, thực hiện gửi lệnh bật/tắt qua Internet; Master nhận lệnh từ Server và truyền qua LoRa sang Slave để đóng ngắt tải.
  • Chức năng cảnh báo: khi dòng điện đo được từ cảm biến ACS712 lớn hơn hoặc bằng ngưỡng cài đặt, màn hình Master hiển thị trạng thái "Warning" đồng thời phát cảnh báo lên ứng dụng Blynk cho từng thiết bị hoặc đồng thời cả 3–4 thiết bị.
  • Thử nghiệm thành công tính năng thay đổi địa chỉ Wi-Fi trực tiếp trên giao diện ứng dụng.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các kết quả đạt được về mặt chế tạo mô hình phần cứng, độ ổn định của giao tiếp LoRa và khả năng điều khiển qua ứng dụng di động; đồng thời chỉ ra các hạn chế hiện tại và đề xuất định hướng phát triển mở rộng cho hệ thống.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

  • Chế tạo hoàn chỉnh phần cứng: Thi công thành công 01 board mạch chính (Master) và 01 board mạch phụ (Slave) được đóng hộp mica gọn gàng, hoạt động độc lập và ổn định với nguồn cấp trực tiếp từ lưới 220VAC thông qua module hạ áp AC-DC 5V.
  • Truyền thông vô tuyến ổn định: Thiết lập kênh truyền dữ liệu hai chiều giữa Master và Slave sử dụng sóng RF LoRa E32-TTL-100 trên dải tần 433MHz, đảm bảo khả năng truyền nhận tín hiệu điều khiển và dữ liệu cảm biến trong giới hạn khoảng cách thiết kế tối đa 1km.
  • Đo lường và cảnh báo dòng điện: Đọc thành công dữ liệu dòng điện tải xoay chiều 1 pha từ cảm biến ACS712 trong dải đo 0 – 20A; phát hiện chính xác trạng thái quá dòng khi vượt ngưỡng cài đặt, kích hoạt chuông cảnh báo tại chỗ và hiển thị trạng thái Warning trên màn hình LCD 20x4 cũng như gửi cảnh báo tức thời lên ứng dụng Blynk.
  • Điều khiển đa phương thức: Hệ thống hỗ trợ điều khiển bật/tắt 4 kênh phụ tải điện (công suất dưới 1000W mỗi tải) thông qua 2 chế độ: bấm nút trực tiếp tại board mạch và điều khiển từ xa không dây qua ứng dụng di động trên nền tảng Android/iOS kết nối Internet.
  • Tích hợp đổi cấu hình mạng: Cho phép người dùng cấu hình lại thông tin SSID và mật khẩu Wi-Fi cho module ESP8266 trực tiếp trên ứng dụng mà không cần nạp lại mã nguồn.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài

  • Kết hợp giải pháp truyền thông hỗn hợp giữa mạng diện rộng công suất thấp LoRa (cho kết nối nội bộ giữa các cụm thiết bị phân tán) và Wi-Fi/Internet (cho kết nối người dùng), giúp khắc phục hạn chế về phạm vi phủ sóng của mạng Wi-Fi thông thường trong các khu vực rộng lớn.
  • Đưa ra sơ đồ thiết kế mạch hoàn chỉnh và tính toán phụ tải chi tiết cho các hệ thống nhúng điều khiển phụ tải điện dân dụng sử dụng vi điều khiển họ AVR và ESP8266.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được xác định trong văn bản

  • Hệ thống chỉ mới dừng lại ở mô hình gồm 01 board Master kết nối với 01 board Slave, chưa thiết lập mạng lưới đa điểm (nhiều Slave).
  • Giới hạn số lượng phụ tải điều khiển tối đa là 4 thiết bị với công suất tải đơn lẻ dưới 1000W.
  • Chỉ đo lường được dòng điện xoay chiều 1 pha; thông số công suất tính toán dựa trên dòng điện đo được và điện áp danh định, chưa tích hợp module đo điện áp trực tiếp để tính toán chính xác công suất tác dụng (P), công suất phản kháng (Q) và hệ số công suất ($cos\varphi$).
  • Tốc độ phản hồi và thời gian trễ của hệ thống còn phụ thuộc vào chất lượng đường truyền Internet cục bộ và môi trường truyền sóng RF.

Hướng phát triển đề xuất

  • Mở rộng kiến trúc mạng cho phép 1 Master quản lý nhiều Slave theo mô hình mạng hình sao hoặc mạng lưới (Mesh Network).
  • Nâng cấp cảm biến để đo trực tiếp cả điện áp, dòng điện và tần số, từ đó tính toán chính xác điện năng tiêu thụ (kWh) theo thời gian thực cho lưới điện 1 pha và 3 pha.
  • Bổ sung tính năng lưu trữ dữ liệu lịch sử tiêu thụ điện năng dài hạn theo ngày, tháng, năm lên cơ sở dữ liệu đám mây và vẽ biểu đồ phân tích phụ tải.
  • Tích hợp tính năng tự động ngắt tải bảo vệ khi xảy ra sự cố quá dòng nghiêm trọng thay vì chỉ phát cảnh báo.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các ngành:

  • Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu thiết kế phần cứng, phương pháp ghép nối vi điều khiển AVR (Arduino Mega 2560, Nano) với các module chức năng (LoRa SX1278, ESP8266, ACS712, ULN2003, Relay).
  • Kỹ thuật Máy tính và Hệ thống IoT: Cung cấp quy trình xây dựng ứng dụng giám sát điều khiển nhúng kết nối qua Blynk Server và Firebase, giải pháp xử lý truyền nhận gói tin UART nối tiếp giữa các vi xử lý.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Sơ đồ nguyên lý chi tiết của khối Master và Slave (Chương 3), lưu đồ giải thuật truyền nhận dữ liệu LoRa và mã nguồn giao tiếp ESP8266 – Blynk (Chương 4), cùng phương pháp xử lý tín hiệu analog từ cảm biến dòng điện Hall ACS712.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng công nghệ truyền thông nào để liên lạc giữa board Master và board Slave?
Hệ thống sử dụng module vô tuyến LoRa E32-TTL-100 tích hợp chip Semtech SX1278 hoạt động ở dải tần 410 – 441 MHz, công suất phát 100mW (20dBm). Module này giao tiếp với vi điều khiển qua chuẩn nối tiếp UART và hỗ trợ khoảng cách truyền tối đa 1km trong phạm vi thiết kế của đồ án (lý thuyết đạt 3000m).

2. Cảm biến nào được dùng để đo điện năng tiêu thụ và dải đo cụ thể là bao nhiêu?
Hệ thống sử dụng cảm biến dòng điện hiệu ứng Hall ACS712 loại 20A (IC ACS712ELC-20A/30B). Cảm biến có dải đo dòng điện từ 0 đến 20A xoay chiều 1 pha trong dải điện áp 80VAC – 250VAC, với dải công suất đo từ 0 đến 4kW và thời gian đáp ứng tín hiệu ngõ ra là 5µs.

3. Khối điều khiển trung tâm (Master) và khối điều khiển phụ (Slave) sử dụng những vi điều khiển nào?
Khối Master sử dụng vi điều khiển chính ATmega2560 trên board Arduino Mega 2560 Pro kết hợp vi xử lý 32-bit Tensilica L106 trên board NodeMCU ESP-12E (ESP8266) để kết nối Wi-Fi. Khối Slave sử dụng vi điều khiển ATmega328P trên board Arduino Nano.

4. Khi dòng điện vượt quá ngưỡng cài đặt, hệ thống thực hiện những tác vụ cảnh báo gì?
Khi giá trị dòng điện đo được từ cảm biến ACS712 lớn hơn hoặc bằng ngưỡng cài đặt (thiết lập trong khoảng 0 – 20A), hệ thống sẽ đồng thời: hiển thị trạng thái "Warning" trên màn hình LCD 20x4 của Master, kích hoạt còi báo Buzzer tại các board mạch và gửi thông báo cảnh báo Warning đến giao diện ứng dụng Blynk trên điện thoại di động của người dùng.

5. Hệ thống có thể điều khiển tối đa bao nhiêu thiết bị và giới hạn công suất của mỗi thiết bị là bao nhiêu?
Hệ thống gồm 1 board Master và 1 board Slave, hỗ trợ điều khiển đóng ngắt độc lập cho tối đa 4 thiết bị điện (như quạt, đèn, tivi...), với giới hạn công suất tiêu thụ của mỗi thiết bị là dưới 1000W.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát điện năng tiêu thụ cho tải thông qua mạng Internet" của nhóm sinh viên Trần Anh Khoa và Nguyễn Văn Hạnh đã hoàn thành việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình phần cứng giám sát năng lượng ứng dụng công nghệ IoT. Bằng việc kết hợp vi điều khiển AVR, module Wi-Fi ESP8266, cảm biến dòng ACS712 và công nghệ truyền thông tầm xa LoRa SX1278, hệ thống đã thực hiện tốt chức năng đo dòng điện, đóng ngắt 4 kênh phụ tải và cảnh báo quá ngưỡng qua ứng dụng di động trong phạm vi 1km. Kết quả thử nghiệm thực tế khẳng định tính khả thi của giải pháp trong việc hỗ trợ quản lý và tiết kiệm điện năng cho quy mô dân dụng và sản xuất nhỏ.