CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương này trình bày khái quát về công nghệ Lora, các thông số và ý nghĩa của các linh kiện chính sử dụng cho thiết kế bộ điều khiển (vi điều khiển Arduino, module Lora, cảm biến nhiệt độ, module thời gian thực). Chương 3: Thiết kế và tính toán Chương này sẽ trình bày sơ đồ khối của bộ điều khiển, đưa ra các phương án thực hiện và lựa chọn phương án tối ưu nhất để thực hiện. Chương này cũng trình bày các yêu cầu cần có đối với phần mềm điều khiển trên máy tính, từ đó làm cơ sở để viết ứng dụng.
Ngoài ra, còn trình bày phần yêu cầu đối với phần mềm điều khiển của vi điều khiển và lưu đồ hoạt động của chương trình. Chương 4: Thi công hệ thống Trình bày quá trình thi công PCB, lắp ráp và kiểm tra mạch. Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Chương này sẽ trình bày các kết quả đạt được sau thời gian thực hiện đề tài gồm có hình ảnh về sản phẩm (bộ điều khiển và ứng dụng trên máy tính), đánh giá sai số, tính ổn định của hệ thống, thời gian đáp ứng của hệ thống, tính thẩm mỹ, tính an toàn, tính dễ sử dụng, tính bảo mật, … Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày ngắn gọn kết quả thu được, những gì làm được và chưa làm được so với mục tiêu ban đầu. Đưa ra hướng phát triển để sản phẩm hoàn thiện hơn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 Luan van CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 .1 GIỚI THIỆU BẢNG ĐIỆN TỬ QUẢN LÍ SẢN XUẤT Bảng điện tử quản lý sản xuất hay còn gọi bảng giám sát năng xuất, bảng đếm sản phẩm… hiện nay đang được đưa vào các khâu sản xuất trong các nhà máy sản xuất thiết bị hàng loạt, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, đồng thời thúc đẩy quá trình lao động của công nhân, giúp họ chủ động hơn trong việc hoàn thành mục tiêu sản xuất đã được đặt ra. Ngoài vấn đề tương thích dễ dàng với dây chuyền sản xuất nó còn mang tính kinh tế, giúp giảm phần lớn chi phí cho nhà máy.1: Bảng điện tử quản lí sản xuất Bảng hiển thị kế hoạch, thực tế, tỷ lệ đạt của hàng sản xuất trong cả một ca (Tổng số) và của từng mã hàng trong ca đó (Đơn vị). Khi hoạt động, ô kế hoạch ở cả hai cột sẽ tự động đếm lên một đơn vị trong khoảng thời gian xác định.
Khoảng thời gian này được đặt bởi người dùng bằng điều khiển từ xa đi kèm mỗi bảng. Ô thực tế ở hai cột sẽ đếm lên một đơn vị khi có sản phẩm được hoàn thành. Ô tỷ lệ đạt hiển thị tiến độ sản xuất của ca (Tổng số) hay của từng mã hàng (Đơn vị) theo phần trăm. Được tính bằng công thức: Tỷ lệ đạt = (Thực tế/Tiến độ)x100.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 Luan van CHƯƠNG 2.2 GIỚI THIỆU MODULE LORA LoRa là một module thu phát sóng RF với khoảng cách xa khoảng vài trăm mét đến vài ngàn mét trong môi trường lý tưởng. Với băng tần hoạt động là 433Mhz.2: Phạm vi ứng dụng của công nghệ truyền thông RF LoRa Trước đây LoRa được dùng trong quân sự và không gian do khoảng cách truyền xa hơn các thiết bị thu phát RF khác. Ngày nay LoRa được dùng trong thương mại do giá thành rẻ và dễ sử dụng. Ưu điểm của LoRa là truyền tín hiệu ở 1 khoảng cách xa.
1 trạm thu phát sử dụng LoRa có thể bao phủ một vùng có bán kính lên đến 3000m tùy vào môi trường, địa hình và công suất cấp cho LoRa. Mạch thu phát LoRa được sử dụng trong hệ thống là RF UART LoRa AS-TTL- 100 433 Mhz có khoảng cách truyền tối đa là 3000m trong môi trường lý tưởng.3: AS-TTL-100 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 Luan van CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chuẩn LoRa mang đến 2 yếu tố quan trọng là tiết kiệm năng lượng và khoảng cách siêu xa và có thể cấu hình thành mạng.1: Chức năng các chân của module Số chân Kí hiệu Ứng dụng 1 M0 Kết hợp với M1 để cài đặt 4 chế độ hoạt động của LoRa 2 M1 Kết hợp với M0 để cài đặt 4 chế độ hoạt động của LoRa 3 RXD Nối với chân TX của Vi điều khiển để truyền tín hiệu 4 TXD Nối với chân RX của Vi điều khiển để truyền tín hiệu 5 AUX Chỉ các trạng thái của LoRa 6 VCC Kết nối với nguồn 5V 7 GND Kết nối với Mass (0V) Thông số kỹ thuật: - Module: E32-TTL-100 RF. - IC chính: SX1278 từ SEMTECH.
- Điện áp hoạt động: 2. - Điện áp giao tiếp: TTL. - Tần số hoạt động : 410 -441Mhz. - Công suất: 20dbm (100mW).
- Dòng điện ở chế độ ngủ (M1=1 M0=1): 1,7uA. - Chuẩn giao tiếp: UART. - Độ dài chuỗi khi nhận: gói dữ liệu 256 bytes. - Độ dài chuỗi khi truyền: gói dữ liệu 256 bytes.
- Khoảng cách truyền tối đa trong điều kiện lý tưởng: 3000m.2 Kbps ( mặc định 2. - Hỗ trợ 65536 địa chỉ cấu hình. - Nhiệt độ hoạt động bình thường: -30oC ~ +85 oC. - Độ ẩm hoạt động bình thường : 10% ~ 90%.
- Nhiệt độ hoạt động: -40oC~125oC. - Kích cỡ: 21x36mm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 Luan van CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.2: Các chế độ làm việc của LORA Chế độ Trạng M1 M0 Mô tả Chú ý làm việc thái Mở serial, Thiết bị nhận sẽ nhận được Bình 0 0 0 wireless.
Truyền dữ liệu khi hoạt động ở chế thường nhận liên tục. Đánh Mở serial, Thiết bị nhận chỉ nhận được 1 0 1 thức wireless. dữ liệu khi ở chế độ 0,1,2. Tiết Thiết bị nhận chỉ nhận được Đóng serial.
kiệm dữ liệu khi thiết bị truyền ở 2 1 0 Wireless ở trạng năng chế độ 1 ( thiết bị truyền thái đánh thức. lượng không được ở chế này) Module ở chế độ ngủ, và có thể 3 Ngủ 1 1 nhận các thông số để cài đặt cấu hình. Chế độ hoạt động bình thường (M1 = 0, M1 = 0) Truyền: LoRa nhận dữ liệu người dùng từ cổng Serial. Khi LoRa nhận được dữ liệu đầu tiên, đầu ra AUX ở mức thấp thấp, đặt tất cả các dữ liệu vào IC RF và khởi động bắt đầu, chân TX ở mức cao.
Tại thời điểm này, gói dữ liệu không dây đã bắt đầu truyền, bạn có thể truyền lên đến 256 byte dữ liệu/s. Các gói dữ liệu được gửi thông qua chế độ 0, nó chỉ có thể được nhận bởi các LoRa ở chế độ 0,1. Nhận: LoRa mở cổng nhận dữ liệu không dây, Chân AUX sẽ ở mức cao khi nhận xong gói dữ liệu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 Luan van CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chế độ hoạt động báo thức (M0 = 1, M1 = 0) Truyền: LoRa truyền dữ liệu giống chế độ 0. Khi ở chế độ này thì khi truyền thì LoRa sẽ tự động gửi kèm 1 mã dùng để kích hoạt chế độ wake-up trong mỗi gói dữ liệu. Nhận: LoRa hoạt động giống chế độ Nomal. Chế độ hoạt động tiết kiệm pin (M0 = 0, M1 = 1) Truyền: LoRa sẽ không truyền được dữ liệu.
Nhận: LoRa sẽ nhận dữ liệu khi nhận thì LoRa sẽ nhận mã đánh thức ở chế độ 1, chân AUX sẽ lên lại mức cao khi nhận xong gói dữ liệu.3: Theo dõi dòng điện khi ở chế độ tiết kiệm pin của nhà sản xuất Rate\ 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Delay(ms) 1KBPS 1,16 0,58 0,39 0,29 0,23 0,19 0,17 0,15 mA mA mA mA mA mA mA mA 10KBPS 179u 92uA 63uA 48uA 39uA 34uA 30uA 27uA A 20KBPS 121u 63uA 43uA 34uA 27uA 24uA 21uA 19uA A 25KBPS 121u 63uA 43uA 34uA 27uA 24uA 21uA 19uA A Chế độ hoạt động ngủ (M0=1, M1=1) Truyền: LoRa sẽ không thể truyền tải dữ liệu Nhận: LoRa sẽ không nhận được dữ liệu Chế độ “ngủ” này dùng để cấu hình LoRa. Thay đổi thông số cài đặt. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 Luan van CHƯƠNG 2.1 Giới thiệu về chân AUX Chân AUX là 1 chân ngõ ra dùng để báo hiệu LoRa có truyền nhận được hay không. Chân AUX sẽ ở mức thấp khi LoRa không có tín hiệu truyền đi hoặc nhận vào.
Truyền theo kiểu nối tiếp (Serial).4: Mô tả hoạt động của chân AUX trong việc truyền dữ liệu Chân AUX sẽ ở mức 1 và sẽ xuống mức 0 khi TX, RX bắt đầu truyền nhận trong khoảng 1-2ms và khi kết thúc việc truyền hoặc nhận gói dữ liệu đó thì chân AUX sẽ lên mức 1.5: Mô tả hoạt động của chân aux khi cấu hình Chân AUX sẽ ở mức 0 khi LoRa còn trong quá trình cấu hình các thông số hoạt động và sẽ lên mức 1 khi cấu hình xong. Chú ý: Chân AUX ở mức 0 nếu LoRa đang hoạt động có nghĩa là LoRa ko truyền nhận được. Khi LoRa truyền nhận, AUX sẽ chuyển mức hoạt động trong 2ms. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 Luan van CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi chuyển chế độ từ ngủ qua bình thường chân AUX sẽ ở hoạt động mức 0.2 Các chế độ truyền của lora Chế độ truyền điểm- điểm (Point to Point) Hình 2.6: Chế độ truyền điểm - điểm Ở hình thức truyền này, cả 2 LoRa được đặt cùng địa chỉ và cùng kênh. Ở hình thức truyền này không phân biệt LoRa nào là địa chỉ Host hay địa chỉ thường. Chế độ truyền cố định Hình 2.7: Chế độ truyền cố định Ở hình thức này, một module có thể giao tiếp với một module khác cả khi khác kênh và khác địa chỉ. Ở chế độ này thì phải chọn chế độ chỉ định (Target) trong mục chế độ truyền (Transmit mode).
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 Luan van CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Truyền theo chế độ Broadcast Hình 2.8: Hình thức truyền broadcast Ở hình thức này, một module được cấu hình với địa chỉ là FF FF, module này có thể phát dữ liệu đến tất cả các module có cùng kênh. Để chuyển tới một địa chỉ mong muốn thì phải chuyển module sang chế độ Target. Khi chọn chế độ này thì phải chọn chế độ truyền liên tục (Transparent) trong mục chế độ truyền (Transmit mode).3 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AVR Vi điều khiển AVR thuộc họ vi điều khiển do Atmel sản xuất (Atmel cũng là nhà sản xuất các vi điều khiển họ 89C51).
Đây là họ vi điều khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set Computer) có cấu trúc tập lệnh rút gọn.