Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế hệ thống chiếu sáng tự Động Ứng dụng trong các khu di tích lịch sử Ở tỉnh phú thọ

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA IIÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế hệ thống chiếu sáng tự động ứng dụng trong các khu công nghiệp di tích lịch sử ở Tỉnh Phú Thụ NGUYEN HOANG LONG

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA IIÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Nghiên cứu thiết kế hệ thống chiếu sáng

tự động ứng dụng trong các khu công nghiệp

di tích lịch sử ở Tỉnh Phú Thụ

NGUYEN HOANG LONG

Ngành Đo lường và Các hệ thắng điều khiển

Giảng viên hưởng dẫn: PGS.L8 Hoàng Sỹ Hồng

HA NOI, 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Nghiên cứu thiết kế hệ thống chiếu sáng

tự động ứng dụng trong các khu công nghiệp

di tích lịch sử ở Tỉnh Phú Thụ

NGUYEN HOANG LONG

Ngành Đo lường và Các hệ thắng điều khiển

Giảng viên hưởng dẫn: PGS.L8 Hoàng Sÿ Hong

Chữ ký của GVHD

HA NOI, 2020

CỘNG HÓA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập — Tự do — Hạnh phức

BẤN XÁC NHẬN CHIỈNI SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hộ và tên tát giả luận văn : Nguyễn Hoàng Long

Tử tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế bệ thống chiếu sáng tự động ứng

1 Vẫn giải quyết: Ấp dụng một số công nghệ cao trong việc xây

đụng hệ thống chiều sáng các đến chủa thuộc Khu di tích nhằm tạo cảnh quan văn hóa tâm linh đặc thủ phù hợp với công trình Dén Hùng (thí điểm

†ại Dễn Giêng) ứnục 1.2, trang 14)

2 Mục tiêu của để tài: Xây dựng hệ thống cỏ tỉnh mở để người dùng cỏ thể tạo ra hoặc thay dối các kịch bản cho phù hợp yêu cầu thực tế, giái pháp

dam baw tink

được trinh bày trong TĨình 2-2 và mục 3.L

4 Đã bố xung cơ sở lựa chon phần cứng, (trang 26 — 30)

5 Chỉnh sửa sơ đồ mạch điều khiến rơ-le vả biến dòng (Tình 2-21 tr.34)

6 Chính sửa sơ đồ khối điều khiển PWMI (Hình 2-31, trang 40)

7 Đã chính sửa các lỗi chính tá vả lỗi tham chiều hình ảnh vá tái liệu

Ngày 13 thắng 7 năm: 2020

tự thể và vai trở của các thành phần trong hệ thống:

CHỦ LỊCH HỘI ĐÔNG

LỜI CẢM ƠN

Tỏi muốn gửi lời cảm ơn chản thành nhất tới PGS.TS.Hoàng Sỹ Hông,

người thầy đáng kinh đã luên hướng dẫn tôi tận tình trong suốt thời gian tôi làm luận văn Thay đã truyền đạt lại cho tôi những kiến thức, những kinh nghiệm nghiên cứu vả giúp đỡ rất nhiều đề tôi hoàn thành tắt luận vấn này

Tôi cũng xin chân thành câm ơn các thẩy/cô trong Viện Điện dã giúp dỡ và giảng day tôi trong suốt thời gian tôi theo học tai Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đỏ là những hành trang kiến thức quý báu giúp tôi rất nhiều trong, quả trình: học tập, nghiên cửu và lâm việc sau này

Luin vin này có thể sẽ không được hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ, động viên hết sức quỷ bảu từ PG8.TS Hoàng Sỹ Hồng, Ths Nguyễn Văn Dưa va các thành viên thuộc để tài Vghiên cửu ứng dụng công nghệ cao nhằm nâng cao

hiệu quả quan l và phái triển bên vững khu di tích lịch sử Quốc gia đặc biệt Đến

Hùng, những người luôn tạo điều kiện nghiên củu và giúp đố, động viên lôi trong

quả trình nghiên cứu đã qua

Hà Nội ngày - thẳng năm 2020

Tic gid

Nguyén Hoang Long

MỤC LỤC

1.1 Tìm hiểu tổng quan vẻ hệ thông chiều sáng tại các không gian tín ngưỡng,

2.2 Thiết kẻ thiết bị điều khiến trung tam - - 16 2.3 Thiết kế thiết bị điều khiến OrVOIT - - 26 2.4 Thiết kế thiết bị điều khiển cường độ 31 CHUONG 3 THIRT KR PHAN MRM PIRU KHIỂN VA GIAM SAT HE

3.1 Tổng quan về hệ thông quân lý chúng là khu của di tích ween ST 3.2 Mô tả quá Irình vận hành hệ thống - - 39

3.4 Thiết kế phân mềm điều khiển và giám sát hệ thông chiếu sáng 30

CHƯƠNG 4 KẾT QUÁ, KỊCH BẢN THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ

THÔNG THHmh ren HH HH He coset SB

4.2 Thứ nghiệm hệ thống t tại phòng thí nghiệm HHHherreeroe

4.3 Lắp đặt và thứ nghiệm hệ thông

TAL LIU THAM KHẢO kia erdee

Light Emitting Diode Inlograled Circuit

Direct Current

Alternating Current

AMtificial Neural Network Voltage Altemating Current Voltage Direct Current

Long Range Radio

Reduced Instruction Set

Điện xoay chiều

Mạng nơ-ron nhân tạo

Điện áp xoay chiều Dian áp một chiều Truyền thông không đây

khoảng cách xa

Cầu trúc tập lệnh đơn giản hóa |

Giao thức điên khiến trưyền

nhận/ Giao thức liên mạng

Tiêu chuẩn liên quan đến

Ethernet

Hình 1-9: Mỏ hình Đến Mật Đất (bank chưng) và Đèn Bầu Trời (bánh đây) cho

at

chiếu sáng nội thất tại Đến Giếng se

Hinh 1-10: Mé hinh đầu nối các đèn LED bén trong đền Giêng 9

Hinh 1-13: Mô hình hệ thống điều khiển chiều sang - - H

: 8ơ dỗ phân bỏ chiều sảng bên trong Đền Giếng L3 2: Sơ đỏ phân bề thiết bị theo từng khu vực, -Ö.16

: Sơ đỏ câu trúc chúc năng của thiết bị điều khiến trung tâm T7

: Hình ánh thực tế và sơ đề chân của chip W 5100 [6] 8 : Sơ để nguyên lý khối giao tiếp Tthernet 18

Hình 3-7: Sơ dẻ chân của chip SN6SHVD§2 |8| saseeee, TỔ

: Sơ để mạch nguyên lý khối chức năng RS-48S 20

Hinh 2-9: So dé chan mach Tora Ra-2 [10] - - 1 Hình 2-10: Sơ dễ nguyên lý khối truyền thông, Lora — 23 Tĩinh 2-11: Tình ảnh thực tế của chỉp Atrega 2560 [H] 22 Tình 2-12: Sơ dễ nguyên lý khối điêu khiển trưng tâm 23 Hình 2-13: Sơ đỏ chân DS1307 loại 8-pim sec

Tình 3-15: Sơ đồ nguyên lý khôi thời gian được - - 25

Tình 3-16: Bản vẽ 3D và mạch ín thiết bị điều khiển trưng tâm

Hình 2-17: Sơ dễ các khối chức năng của thiết bị diễu khiển Or/OfE

Tlinh 3-18: Module PZEM004T đo điện áp, dòng điện và công suất Tình 2-19: Sơ đỗ do trên thiết bị

Hinh 2-20: Hinh anh Relay JQC-3K¥

Tĩỉnh 2-21: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiến Relay

Tình 3-22: sơ đồ chân lĩnh kiện UNI, 2803

linh 2-23: biến dòng ZMT1U3 sinh

Hinh 2-24: Sơ đồ khối ZMCT103

Tình 3-25: Khối phát hiện động điệ

Hình 2-26: Bản vẽ 3D và mạch in thiết bị điểu khiển On/Off

Tỉnh 3-27: Sơ đồ chức năng thiết bị điêu khiển cường độ

Tình 2-28: Hình ảnh thực tế bộ diểu khiển LED EUG-1508210DV |13]

Hình 2-29 Điều khiển Driver Led EUG-150821 0DV bang xung PWM [13]

Tlinh 2-30; Se dé chan LM358 -

Hình 2-31: Sơ dễ nguyên lý khuếch dại tin hiểu PWM

linh 2-32: Do tin hiện điều khiển PWM

Hình 3-33: Bản về 3D và thiết kế mạch in thiết bị điều khiến cường độ

Tình 3-1: Mô hình hệ thông quân lý giêm sát chưng cho di tích Đền Hing

THỉnh 3-2: Các thành phản hệ thống trưng tâm quản lý và giám sát điều hành

Hinh 3-3: Câu trúc bản tin truyền nhận TCT/IP

Tình 3-4: Câu trúc bản tú đường truyền R§-485

Tỉnh 3-5: Quá trình theo dõi và giám sát các thông sẻ hệ thông

Tình 3-6: Quá trirữt cập nhật trang thái đèn bị thay đối do người dùng

Hinh 3-7: Lưu đề thuật toán diễu khiển thiết bi trung tâm o.-5< linh 3-8: Lưu đồ xử lý yêu cầu từ phần mầm của thiết bị trưng tim

Tình 3-9: Cầu trúc truyền nhận bản tín RS-485

Hinh 3-10: Lưu dỗ diễu khiển theo kịch bán

THỉnh 3-11: Lưu đỗ nhận băn tin điều khiển sec

Tình 3-12: Luru để thuật toán điêu khiến thiết bị ON/OEF

Tình 3-13: Lưu đỗ thuật toán điều khiển thiết bị cuờng độ

Tlinh 3-14: Gới phan mém visual studio 2019.

Tình 3-15: Sơ đã màn hình chức năng phần mềm chiều sáng

Hình 3-16: Giao diện mản hình giảm sắt

Tinh 3-17: Các tỉnh năng của giao điện màn hình giám sát

Tình 3-18: Giao điện màn hình diều khiển

Hình 3-18: Giao diện màn hình điều khiển từng gian

Tỉnh 3-20: Man hình điển khiến Gian ngoài

Hình 3-21: Màn hình điều khiển Gian trong

linh 3-22: Màn hình giao diện chức năng cải đặt kịch bản

Hình 4-1: Thiết bị điều khiến trung tâm

Hình 4-3, 1

Hình 4-4: Bóng hộp thiết bị

Tình 4-5: Mô bình hệ đo công suất -

Hình 4-6: Mô hình thứ nghiêm chức năng phát hiện cháy bóng,

Tỉnh 4-7: Biễu diễn kết quả đưới đạng biểu đồ

Hình 4-8; Hình ảnh đèn bánh chưng, bánh dày và đài sen

linh 4-9: Llinh ánh chiếu sáng bên ngoài,

Hinh 4-10: Hình ảnh thực tế hệ chiếu sáng tại Đền Giêng ngày rim

v

Phuong án cụm đèn cho từng khu vực chiếu sáng Dễn Giéng

Chúc năng các chân của chịp SN6SHVD§2

So sánh ba sông nghệ SigFox, Lolta và NH-lơÏ

Bang théng sé ky thuat Atmega 2560 đảng thông số kỹ thuật của ZMCT- 103

'Thêng số kỹ thuật xung PWM

Ban chite nang cdc chin LM358

kết quả khảo sát khả năng hoạt động trong T0 ngày

Kết quả do thông số diện của hai loại thiết bị chấp hảnh

Kết quả điện năng tiêu thụ của từng thiết bị

Tăng kếi quả mô phông chảy bóng và phải hiện

vì

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với nhịp sóng hiện tại, ánh sảng nhân tạo được sử đựng rộng rãi

giúp nâng cao giá trị chât hương nghệ thuật, tạo các hình khối không gian kiến trúc

có sức truyền cảm mạnh Tại Việt Nam, đặc biệt trong các công trình văn hóa tâm linh như Đẻn, Chủa thì việc sứ dựng đèn chiều sáng trong không gian thờ cúng tâm linh vẫn mang tính tự phát, không đâm bào tỉnh linh thiêng và trang nghiêm

Nhằm nàng, cao hiệu quả chiều sáng, giải pháp giảm sát và điều khiển hệ thủng chiếu sảng đã được nghiên cứu, triển khai và ứng dụng nhằm đáp ứng các nhụ cau

vẻ tiết kiệm năng hrợng, nàng cao hiệu quả vận hành, cung cấp các thông tín cẩn

thiết để quản lý từ xa

'Trong luận văn này, tác giả tiễn hành thiết kế hệ thông chiếu sáng ủng dung tai

*khu vực đên Giêng thmộc khu di tích lịch sử quốc gia Dén Ting Luan van gém bền chương trong đó sẽ trình bày:

-_ Chương 1: Tổng quan về hệ thống chiến sáng, thực trạng hệ thống chiếu sang lại đến Giống để từ đó đưa ra mục liêu cho hệ thẳng chiếu sắng,

- _ Chương 2: Nghiên cứu xây dựng mỏ hình hệ thống dựa theo mục tiêu thiết

kế và các khảo sát thực tế tại đền Tiển hành phản tích thiết kế phần cứng, các thiết bị có trong hệ thống,

- _ Chương: Trình bay hm đồ thuật toán điển khiến đối với các thiết bị cứng nnr thiết kế phần mềm giám sát và điều khiến tập trung

- _ Chương 4: 1rình bảy kết quả, kịch bản thử nghiệm hệ thông và một số hình

ảnh lắp đặt thực tế tại Đền Giống

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE HE THONG CHIEU SANG

1.1 Tìm hiểu tổng quan về hệ thống chiếu sang tại các không gian tin

ngưỡng, tôn giáo

Với sự phát triển vượt bậc của thiết bị chiều sáng đã giúp cho chiều sáng kiến trúc phát triển nhanh chóng Các phương pháp chiều sáng không cỏn bị giới hạn chỉ đơn giản bật tắt như trước kia mả giờ có thẻ thay đổi để tạo ra các khu cảnh

không gian phủ hợp Hiện nay hệ thống chiều sảng thông minh không chỉ áp dụng, trong các toàn nhà văn phòng hay các công trình chiều sáng công cộng nhằm giúp

tiết kiếm điện năng mà còn được nghiên cứu triển khai tại các bảo tảng, nhà thờ,

những công trình kiến trúc nỏi bật mang tính biêu tượng Chỉnh những sự thay đôi

trên đã mang lại kết quả tốt, làm tôn nên vẻ đẹp, giả trị tâm linh giúp thu hút khách tham quan du lịch Ví dụ hệ thông quản lý chiều sáng cho nhà thờ Temple

de Lutry, Thuy sỹ đã được hãng Tridonie triển khai lắp đặt mới đây Error!

Reference source not found

Hinh 1-1: Hệ thông chiếu sáng tự động tại nha tho Temple de Lutry [1]

Cac yêu cầu nghiêm ngặt đặt ra là vừa phải kết nổi các điểm sáng LED với hệ thống điều khiển ánh sáng, vừa hạn chẻ việc đặt dây nguồn hoặc dây cáp theo quan điểm giữ nguyên câu trúc 1000 năm của nhà thờ Do vậy hệ thông sử dụng công nghệ không dây Bluetooth để tạo ra một mạng lưới 127 điểm chiều sáng được quản

lý thông qua ứng dụng phần mẻm trên điện thoại tên là Tridonic 4remote BT Qua

ứng dụng cho phép bật tắt từng bộ đèn riêng lẻ hoặc toàn bộ nhỏm đèn được xác

định, các module LED cho có thẻ điều chỉnh nhiệt độ màu đề tùy chỉnh bôn khung,

cảnh ảnh sảng khác nhau Ngoài hệ thông còn cỏ kịch bản chiều sảng tự động cho

các tua du lịch khi tham quan nhả thờ

Một ví dụ khác là nha nguyén Sistine 6 Rome (Error! Reference source not

found.) ciing da lắp đặt một hệ thông chiều sáng LED được thiết kế đề chiều sảng,

các tác phẩm nôi tiếng thê giới của Michelangelo Hệ thông lắp đặt mới cung cập

độ chiều sáng cao hơn, tiêu thụ ít năng lượng hon 60% so với hệ thông cũ Nhờ hệ

thống chiếu sáng mới với khoảng 7000 bóng LED Osram được sử dụng, các bức họa trên mái vòm và các bức tưởng miều tả thiên thân vả các tiên tri, được miêu tả bằng nhiều màu sắc khác nhau giờ đây xuất hiện trước mặt du khách đến Nhà

nguyên Sistine trong tắt cả vẻ đẹp của nó

Hình 1-2: Khung cảnh bên trong nhà nguyện Sixtine [2]:

'Tại khu vực Châu Á, nơi lả cải nôi của nhiều nẻn tôn giáo lớn, chúng ta sẽ thấy

vẻ đẹp những ngôi chùa tháp ở Nhật như Miyajima, Kuyomizu-Dera, Asakura, hay như chủa Swedagon, Golden Rock ở Myanmar được gia tăng bội phản khi

Ở nước ta cũng đã cỏ nhiều hệ thông đẻn chiêu sảng hiện đại cho các kiến trúc

cổ nổi bật, mới được lắp đặt những năm gần đây như ở Ngọ Môn, Đại Nội Huế,

Hoang Thanh Thăng Long hay Hồ Hoàn Kiếm, Ha Nội Các hệ thông chiếu sáng,

hiện đại nảy đã làm cho Lầu Ngũ Phụng, Ngọ Môn, Tháp Rủa có nét đẹp mới chưa

từng có về đêm, lại vừa tôn cao giá trị của kiến trúc cô kính này

Hình 1-4: Cửa Ngọ Môn của Cung thành Huế [4]

Tuy vậy, chiều sáng cho các công trình kiển trúc mang tính tôn giáo tin ngưỡng như đền chùa vẫn chưa được thực sự quan tâm do vậy không đạt được giá trị thâm

mỹ vồn có Phỏ biên hơn cả vẫn là kiểu giăng đèn bóng tròn đốt tim, có thể chỉ

một mảu vàng, cỏ thể nhiều máu (xanh, đỏ, vảng ), giăng theo hình dáng bảo tháp hay mái chủa Việc bỏ trí chiều sảng mang tính tự phát và gặp nhiều khó khăn trong quản lý, đủ cho đó lả ngôi chùa lớn Nếu được áp dụng những công nghệ

mới vảo chiều sáng, chúng ta có thể lảm tôn thêm vẻ đẹp của kiến trúc

1.2 Thực trạng hệ thống chiếu sáng chung tại di tích Đền Hùng,

# Giới thiệu tông quan Đền Hùng

Đền Hủng là di tích lịch sử văn hoá đặc biệt quan trọng của quốc gia (Bộ Văn hóa thông tin xếp hạng năm 1962), được xây dựng trên núi Hủng - thuộc đắt Phong Châu - vốn là đất kế đô của Nhả nước Văn Lang 4.000 năm trước đây Toàn bộ Khu di tích có 4 đền, 1 chủa và 1 King hai hoa (tir nim 2001 đến nay có xây dưng

thêm 2 đến) trong cảnh thiên nhiên, có địa thể cao rất ngoạn mục, hủng vĩ, đắt đây

khi thiêng của sơn thuỷ hội tụ

Năm 2012, UNESCO céng nhận Tín ngưỡng thờ củng Hùng Vương ở Phú Thọ

là di sản văn hóa phi vật thẻ của nhân loại với những yêu tổ thuộc đời sống tâm linh của người Việt Nam đã tồn tại từ hàng nghìn năm nay, thể hiện nên tảng tính thân đại đoàn ket dan tộc vả gắn kết cộng đỏng Tỉnh độc đáo của tin ngưỡng nay

4

thể hiện rất rõ ở yêu tổ thờ Hùng, Vương chỉnh là thờ Quốc tổ Đây là bản sắc văn

hóa không phải dân tộc nào cũng có Trong đó, khu vục I (vùng lõi) cỏ diện tích

32,2 ha bao gồm các di tích Đên Thượng, Đèn Trung, Đền Hạ, Đèn Giêng, Lang

Vua Hùng, Chua Thiên Quang, Bảo tháp, Nhả thờ Tỏ, gác Chuông thuộc diện bảo tồn nguyên trạng Bản đồ toàn thẻ của Khu di tích Đèn Hủng được thẻ hiện như

trên

Hinh 1-5: Ban đồ các đền chùa thuộc khu di tích Đền Hùng

+ Khảo sát các đền thuộc khu di tích Đền Hùng

Qua khảo sát hiện trạng sơ bô vẻ tình hình chiếu sáng tại các Đền Hạ, Đẻn Trung, Dén Thượng va Den Giêng thì thấy vẫn 100% sử dụng các loại nguồn sáng

không thích hợp như đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang (chiều sáng nội thất), đèn Natri

cao ap, đèn Metal Halide (loại đèn CSC phủ hợp chiều sáng đường phỏ) Đây là

các loại đèn truyền thống, có ưu điểm là dễ lắp, đơn giản nhưng cũng có nhiều hạn

chế như ánh sảng đơn điệu, tuổi thọ không cao, hiệu quả sử dụng năng lượng thập,

tiêu tốn nhiều điện năng, tạo nhiều nhiệt vả các tia hỏng ngoại làm hư hỏng, giảm tuổi thọ của các vật dụng thời củng giá trị cao Nhiễu vị trí còn có hiện tương 6

nhiễm môi trường ảnh sảng (thừa ảnh sáng quả mức) Error! Reference source not found mô tả đèn sợi đốt vả sử dụng trong nội thất các khu đền thuộc Dén

Hùng.

Hình 1-6: Sử dụng các bóng sợi đốt chiếu sáng không gian bên trong

Error! Reference source not found mô tả sơ bộ cầu tạo bên ngoài của bộ đèn huỳnh quang T8 sử dụng và bổ trí lắp đặt của đẻn trong các gian thở của từng đèn

Ching ta cé thé thay các bộ đèn huỳnh quang được bổ trí gắn với các xả ngang bên trong và các khu vực mải hiện của mỗi gian đền theo hướng chiều ngang hoặc

hướng xuống sản

Hình 1-7: Sử dụng bóng đèn cho chiếu sáng cửa vào

Hệ thống chiêu sảng tại các đền đều thiết kế theo cách truyền thống, sử dụng

các công tắc điều khiển đẻ bật tắt ngay tại đền Việc quản lý chiều sang mang tinh

tự phát và không có tỉnh đồng bộ Ngoài ra còn xuất hiện một số bóng trên mái nhà

và ngoải hiên bị hỏng nhưng chưa được thay thẻ

Từ những khảo sát thực tế, với mong muốn áp dụng một số công nghệ cao trong

việc xây dựng hệ thông thông tin tập trung nâng tâm giá trị khu dị tích lịch sử Đèn

Hùng, từ năm 2017, Trung tâm Công nghệ Vĩ điện tử và Tín học phổi hợp với Khu

đi tích lịch sử Đên Hùng thực hiện đề tài nghiên cứu:" Nghiên cứu, ứng dụng công, nghệ cao nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và phát triển bên vững Khu di tích lịch

6

sử Quốc gia đặc biệt Đền Hùng" trong đỏ, cỏ nội dung liên quan đến Xây dựng hệ

thong chiêu sáng nội thất và ngoại thất các đèn chùa thuộc Khu di tích nhằm tạo cảnh quan văn hóa tâm linh, mang bản sắc dân tộc và đặc thủ phủ hợp với công trình Đền Hủng (thi điểm tại Đên Giếng)

Nội dung nghiên cửu bao gồm:

~ Thiết kế chế tạo các đèn cỏ kiểu đảng và tính năng đặc biệt phủ hợp với khu

di tích Trong đó, đã nghiên cửu chế tạo các đèn kiểu dáng và tính năng đặc biệt

phủ hợp với khu di tích

+ LED đải sen cỏ các tính năng đặc biệt như (¡) khả năng thay đổi góc mở, (1i)

thay đổi cường đô sáng tủy biến như trên Hinh 1-8

+ Bộ đèn bánh trưng (Đèn Mặt Đắt) gồm hai bộ đèn, tượng trưng cho mặt đất

sẽ có hình vuông Những bộ đèn nảy sẽ được treo đối xửng ở hai gian bên, cạnh gian Giêng Ngọc

Hình 1-9: Mô hình Đèn Mặt Đất (bánh chưng) và Đèn Bằu Trời (bánh dày) cho

chiếu sáng nội thất tại Đền Giéng

+ Bộ đèn bánh dày (Dèn liẫu trời) tượng trưng cho bảu trới sẽ có bình lục giác, kích trước sẽ được tính toán thiết kế cân đối với không gian treo đèn như trong Ilình I-9 Đèn Bầu trời sẽ được treo ở gian giữa, phía trên của Giảng Ngọc Nguồn điện cung cấp cho các LIZD của đèn có tính năng điều khiển được

(dimmable), sử dụng tín hiệu từ 0-10V; được đặt tại tủ điều khiển trưng tâm

- Xây dựng hệ thông điều khiển, giám sảI tự động các Itnêt Bị chiếu

khu vực Đến Giêng nhằm đáp ứng các yêu cầu về:

+ Nang cao quan ly va van hành hệ thêng chiếu sáng

+ Cung cắp thông tin để quản lý từ xa

+ Dam bao tinh én dinh va bao mat

-_ Có khả năng hoạt động độc lập, tự động chiều sáng theo kịch bản hoặc kết nối điêu khiến, trao đối đữ liệu với phan mém quan lý chưng của khu dị tích Đến Tùng

Trong luận vẫn tập trung trình bảy nghiên cứu thiết kế hệ thống diều khiển và giám sát chiếu sảng cho các khu vực dễn chia nói chung và Đến Giêng nói riêng

Do tỉnh đặc thủ ứng dụng tại klru vực dễn chủa, việc chiếu sáng phụ thuộc vào vin hóa tin ngưỡng từng nơi nên hệ thống xây dựng có tính mở để người dùng có thể tạo ra hoặc thay dỗi các kịch ban cho phù hợp yêu cầu thực tế Bên cạnh do cae giải pháp dự phòng về đường truyền vả báo mật cũng được thêm vào đề đám báo tính ổn dịnh của hệ thống

1.3 Giải pháp và định hướng thiết kế của hệ thông

1.31 Giải pháp thiễ bệ hệ thông

'Từ những khảo sát thực tế trên, một số giải pháp được tác giá đưa ra như sau:

-_ Nâng cao khả năng điều khiển và giám sát thông qua phần mềm

Với tiêu chỉ hạn chẻ ít nhất các tác dộng vào ngôi dễn, hệ thống chiếu sáng mới

hé thang dây

it den

thực hiện theo hai cách là bằng công tắc ngay tại dễn (dùng cho người trồng coi đến) hoặc thông qua phân mềm tại phòng điều hành trung tâm của khu di tích (dùng cho người quản lý) Sơ dỗ kết nối dén va thiét bi dược thể hiện trong, Error!

dược thiết kế trên nên hệ thông chiều sáng có sẵn nên công tác và

diện vẫn được giữ nguyên 1rong quả trình vận hành, việc diéu khién ba

Reference source not found

Cùng với đó việc giảm sát trạng thái cáo nguồn sáng trong khu vực Đến Giảng

được theo dõi liên tục nhằm hai mục đích: cung cấp cáo thông tin vẻ điện năng tiêu Thụ và cập nhật lại trạng thái mỗi khi có sự thay đỗ

Tiện pháp sử đụng cảm biển đo dòng được thiết kế bên trong thiết bị sẽ liên tục

8

đo công tắc đo phía đưới đền.

kiểm tra dòng điện có trên các đèn hoặc cụm đèn đẻ có được trạng thải mới nhật

của chúng

Hình 1-10: Mô hình đẩu nồi các đèn LED bên trong đền Giêng

Nhằm nâng cao tính ôn định của hệ thông, giải pháp đưa ra là hệ thông sử dụng

cả đường truyền có dây và đường truyền không dây Đường truyền có dây sử dụng

giao tiếp R8-485, một chuẩn giao tiếp được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

với các ưu điểm như đơn giản, khoảng cách truyền xa, chồng nhiều tốt, kết nối đa điểm Trong khi đó đường truyền không dây sử dụng truyền thông LoRa (Long-

Range) là một công nghệ mới thích hợp cho các ứng dụng IøT cho khoảng cách

truyền xa, tiết kiêm năng lượng, chóng nhiều vả bảo mật tốt, Mô hinh hệ thông,

truyền nhân dữ liêu như Error! Reference source not found

RS -485

Hình 1-11: Mô hình các giao tiếp truyền nhận giữa thiết bị trong hệ thống

- Tao sw thoai mai cho khách tham quan

Nhằm khắc phục tình trang chénh lệnh cường độ ảnh sang bên trong và bên ngoài đền quá lớn, gây ảnh hưởng đền thị giác người tham quan đặc biệt là người giả vả trẻ nhỏ Giải pháp đưa ra là điều chỉnh cường độ sáng của gian tiếp giáp với sân (tiên bái) có cường độ gần với anh sang bên ngoài nhất, sau đó giảm dan vào

trong như mô tả trong Error! Reference source not found.

Hình 1-12: Điều khiển thay đôi cường độ cường độ từng gian giảm dân theo

hướng từ ngoài vào trong

Độ rọi bên ngoài do ánh sáng tự nhiên quyết định, tuy nhiên ánh sáng tự nhiên

phụ thuộc rất mạnh vảo thời điểm trong ngảy, vảo thời tiết, vào mủa trong năm

và vào địa hình xung quanh Do đó để tạo ra một môi trường chiều sáng tối tru cho nhu câu tham quan, thờ cúng, cần phải đặt ra các kịch bản phủ hợp với từng tỉnh huống khác nhau

- Tang tinh tay bién bằng cách tạo ra các kịch bản chiếu sáng

Bên cạnh việc điều khiển theo cường độ sáng tự nhiên thì trong những ngày

đặc biệt như ngày giô tổ Hùng Vuong, ngay ram, ngay mỏng một, cũng cân có các kịch bản chiều sảng riêng biệt, phủ hợp với ý nghĩa từng ngày lễ Mỗi ngôi đền ngôi chủa đều có lịch sử vả sự tích riêng vỉ vậy sẽ có các kịch bản chiều sáng theo yêu cầu người dùng

Ngoài ra hệ thống được xây dựng với mục đích hỗ trợ quản lý, giám sát và điều

khiển hệ thông chiếu sảng khu vực Đên Giêng Hệ thông là một phan trong hệ

thống quản lý tập trung của cả khu di tích Đèn Hùng giúp tăng cường khả năng điều hành, giảm nhân sự vận hảnh hệ thông, vả giúp tiết kiệm năng lượng Đây

cũng là nội dung nghiên cửu chính tác giả thực hiện ở trong luận văn nảy

1.32 Định hưởng nghiên cứu cña luận văn

Sau khi đã củng nhóm thực hiện đề tài khảo sát thực tế từ đó phân tích thiết kế

các bỏng đèn đặc thủ và đưa ra sơ đồ bỏ trí lắp đặt Tác giả đã đưa ra mô hình hệ thông chiêu sáng phủ hợp cho khu vực Đền Giêng như Error! Reference source

not found

10

Phân loại theo trạng thái của đèn, lớp thiết bị chấp hảnh trong hệ thông chiều sáng có thẻ chia lâm 2 loại

~_ Thiết bị điều khiển các đẻn 2 trạng thái (tạm gọi là thiết bị điều khiển

on/off),

~_ Thiết bị điều khiển có khả năng thay đổi cường độ (tam gọi là thiết bị điều khiển Dimming)

Ngoài ra hệ thông cũng cần thiết bị trung tâm giúp quản lý tập trung các thiết

bị điều khiêu chiều sảng trực tiếp bên dưới

no it names rete rhe

R$ 488/LoRa

Hình 1-13: Mô hình hệ thống điều khiển chiếu sáng

Trong đó:

# Thiết bị điều khiển tập trung hệ thông chiều sát

điêu khiến các thiết bị chấp hành bên đưới cũng như kết nội và trao đôi théng tin

với phần mềm tại phòng điều khiển trung tâm Ngoài ra thiết bị cỏ khả năng tự

động điều khiên chiều sang theo kịch bản được lưu trong bộ nhớ

# Thiết bị điều khiển chấp hành bao gồm:

© Thiet bi dieu khién đóng cat ON/OFF: Ding cho béng va cụm bỏng đèn

LED thanh, LED bang va LED céng suat

: cỏ chức năng chính là

e Thiết bị điều khien Dimming: Dung cho den duce chế tạo đặc thủ cho

khu Di tích lịch sử Đẻn Hủng là đèn bánh trưng, đèn bảnh dày và đèn

hoa sen

- Phần mềm điều khiển: được thể kế nhằm thuận tiện cho việc quản lý giảm

sát tập trung với các chức năng theo dõi trang thai trang thai đèn, lẫy thông số dỏng điện, điện áp và công suất tông trên từng gian, điều khiên chiều sáng theo kịch bản, đặt lịch cho chiếu sảng tự động,

11

Từ mô hình hệ thẳng và các giải pháp được đưa ro, các yêu câu đặt ra cho hệ

ng

«- Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua phần mềm đội tại phòng

thông chiế

điều khiến trung tâm Hệ thống chiếu sáng là một phan trong hệ thống

quân lý lâm trung của dà tích Đến Hùng bên cạnh quân lý giao thông,

cảnh báo cháy rùng, bảo là

«_ TIệ thống đảm bảo có thể điều khiển bật tắt đèn theo hai cách bằng tay (cho các nhân viên tại đền) thông qua công tắc và bằng phản mềm (cho người quân lý)

« _ Hệ thống được thiết kẻ thuận lợi trong quá trình sửa chứa báo đường

«_ Trong trường hợp mất kết nỗi với phân mềm giảm sát, hệ thông có chức

năng điều khiển tự động chiếu sáng theo kịch bản Inu trên thiết bị

«_ Hệ thống có khá năng theo dõi trạng thải các bóng liên tục cũng như các thông số diện áp, dòng điện và công suất,

Đây cũng lả cơ sở để tiếp tục xây đựng hệ thống sẽ được trình bảy cụ thế ở chương tiếp theo.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẺ PHAN CUNG HE THONG CHIEU SANG

Trên cơ sở ý tưởng và giải pháp chiếu sáng đặt ra cho hệ thông như đã nêu

ở phần trước Nội dung chương II sẽ trình bày mô hình tông quát của hệ thông

chiễu sáng áp dụng tại Đền Giếng Từ đó tác giả sẽ phân tích thiết kế phần cứng các loại thiết bị có trong hệ thống

2.1 Xây dựng mô hình hệ thống chiếu sáng

Trên cơ sở khảo sát và phân tích kiến trúc dén Giêng như trong mục 1.3, sơ đỏ

bổ trí chiéu sang nhu Error! Reference souree not found

TONS HOP $0 LUONG =

Hình 2-1: Sơ đồ phân bồ chiếu sáng bên trong Đên Giống

Bền trong đền có thể chia ra làm ba khu vực điều khiển chính:

## Lớp nhà ngoải (tiên bái) do lả khu vực chuyên tiếp giữa bên trong và bên

ngoài vi vậy ảnh sảng tại đây phải có độ rọi cao để mắt kịp thích ứng khi khách

tham quan di chuyển Đây cũng là khu vực có diện tích lớn nhất nên phương án sử

dụng đèn “LED thanh” với góc chiều rộng đề chiếu sảng chung và đặt ở các vị trí thấp hắt lên phía trên Bồ trí như vậy vừa giảm tối đa sự chỏi lỏa so với việc sử dụng các đèn sợi đốt, huỳnh quang hay eompact chiều xuống và chiều ngang như hiện tại mà vẫn đâm bảo việc phân bỏ sáng

+ Lớp nhà giữa (phương đình) với thiết kế lẫy sáng hai gian nên đây là khu vực rất khó kiểm soát về độ rọi Điều khién chiều sáng vừa phải đảm bảo cân bang

13

anh sang không gian tông thẻ, vừa không tạo cảm ức chế mắt do chênh lệch sảng,

từ hai bên ô thoảng (sân trời)

4 Hai lớp nhà trong cùng (hậu cung + chuôi vỏ) nơi có Giêng Ngọc nằm

phía trước bản thờ các Công chủa thời Hùng Vương Nguồn sáng duy nhất là từ ô

thoảng phía trên Giéng Ngoc do vậy không gian bên trong thường thiếu sảng Phương án điều khiên chiêu sảng cho lớp nhà này nhằm mục đích tôn lên tính mỹ

thuật của các pho tượng và nội thất, đồng thời khỏng lân áp ánh sáng tư nhiên từ trên mái chiều xuống Giêng Ngọc

Đối với không gian bên ngoài đền, việc chiều sáng chỉ đẻ sử dụng vào ban đêm,

lúc trời tôi với hai mục tiêu khác nhau, trang trí và chiều sáng chung Do vậy phan mái và sân vườn cũng sẽ được điều khiên tách biệt

$#® Mái nhà được chiếu sáng với mục địch trang trí làm nỏi bật hình khỏi kiến

trúc Đẻn Gieng vao đêm

*% Sân đền sẽ tập trung vào chiếu sáng khuôn viên và lỗi đi cho khách tham

quan

Ngoài ra, các khu vực sẽ khác nhau vẻ số lượng đẻn, kiểu đáng đèn, vị trí lắp đặt cũng như mục đích chiều sáng Chỉ tiết phân chia cum vả thông số từng loại

đèn được trinh bay trong Bang 2-1

Bảng 2-1: Phương án cụm đèn cho từng khu vuc chiéu sang Dén Giéng

- Cira vao 08LED thanh 1.2m (10W) |_ 80W

- Phia ngoài | 08 LED bang 1.2m (18W) | 144W

B_ | Bén ngoai nha

Mái nhà gianthờ 04DénLED pha low 14] gow

(chuôi về) LED thanh 1 2m low Mái nhà gian 04DènLIDpha SOW 200W

Mái nhà gian 08ĐÈnLEDphal0W !4| 120W | of

giữa - (phương LED anh 1,2m 10W

đình) Mái nhà gian 04ĐènLED pha SOW 200W

trong (hậu cung)

I | Chiếu sân 041.ED phá 200W S00W |diễn onofF khiển

Tử bảng trên có thể tỏm tắt các cụm trong từng gian như sau:

Gian ngoài (tiền bài): gởm 4 cụm điêu khiêu Or/OfF

Gian giữa (phương định): gêm 2 cụm điều khiếu On/Off ! 1 cụm điều khiến

TDimming

Gian giêng (hậu cung): gồm 2 cạm dién khién Dimming

Mai nha: gém 4 cụm điều khiếu QrƯOEF

Sân đền: gồm 1 cum điều khiểu On/Off

Hình 2-2: Sơ đô phân bồ thiết bị theo từng khu vực 2.2 Thiết kế thiết bị điều khiển trung tâm

2.2.1 Dinh hướng thiết kế và ứng dụng

Thiết bị được chế tạo với mục địch điều khiển các thiết bị chấp hành vả trao đổi thông tin với phần mềm điều khiển Trong một số trường hợp, thiết bị cỏ thẻ

tự động hoạt động độc lập theo các kịch bản chiếu sáng đã được lưu trên thiết bị

Một số yêu cầu đặt ra khi thiết kế:

©_ Thiết bị kết nói với phân mềm điều khiển theo giao thức TCP/TP, trong đó thiết bị đóng vai trò Server còn phan mem dong vai tro Client

© Str dung song song chuản giao tiếp RS-485 và truyền thông không dây LoRa

để nâng cao ôn định hệ thông Băng tàn miễn phí cấp phép được khuyến

nghị dùng trong mạng LPWAN là 433MHz đổi với khu vực Chau a [5]

¢ Thiet bi dugc yéu cau hoạt động liên tục, ồn định 24/7

©_ Thiết bị cỏ chức năng thời gian thực đề điều khiển theo kịch bản được chính

Xác

16

2.2.2 Sơ đỗ chức năng của thiết bị

Thiết bị điều khiển trung tâm có cấu trúc cơ bản như Hình 2-3:

aw

Hình 2-3: Sơ đồ cầu trúc chức năng của thiết bị diéu khién trung tam

Như trình ở trên, thiết bị bao gồm 5 khối với các chức năng khác nhau:

Giao tiếp Ethernet: thực hiện giao tiếp TCP/IP với phan mem

Giao tiếp RS-485: chuyên mức tín hiệu SV-TTL sang RS-485 vả ngược lại

Truyền thông không dây LoRa

Khỏi điều khiển trung tâm: thực hiện truyền nhận dữ liêu với cả ba phương

thức giao tiép Ethernet, RS-485 va LoRa

Khoi thời gian thực: cỏ chức năng đảm bảo thời gian điều khiển theo kich

bản được lưu trên thiết bị trong chế độ hoạt động độc lập Ngoài ra mỗi khi kết thúc một ngảy hoặc cỏ phần mềm kết nói, thời gian sẽ được thiết lập lại

theo thời gian trên máy tính

2.2.3 Thiét ké mach phan citng

2.2.3.1 Khối giao tiép Ethernet

Để kết nổi giữa thiết bị trung tâm với phan mém diéu khién, chip W5100 duoc

lựa chọn bởi khả năng hoạt động ồn định, hiệu suât cao, phủ hợp cho các ứng dụng

nhũng

Chip WS100 được sản xuất bởi hãng W1Znet được thiết kế thực hiện kết nồi Internet ma không cân hệ điều hành WS100 có 80 chân, hoạt đọng tốc độ truy xuất trên công đạt tới 10/100Mbps, bộ đệm RX/TX bén trong lén dén 16 Kbyte

Ngoài ra WS5100 tuân theo tiêu chuẩn IEE 8023 10BASE-T và 802.3u

100BASE-TX Ngoài giao thức TCP chip cũng như hộ trợ nhiêu loại giao thức

khác nhau như: UDP, PPPoE, IPv4 ARP, thông qua các thanh ghi Socket TCP

17

Hình 2-6: Sơ đồ kết nổi đường truyền RS-485 [7]

Để thực hiện giao tiếp RS-485 giữa các thiết bị trong mạng, thiết bị sử IC chuyên đổi tin higu TTL sang RS-485 Chip SN6SHVD82 của hing Texas

Instruments do tinh 6n dinh cao thudng str dung nhiéu trong céng nghiép, gia ca

Tên | Ký hiệu

A 6 Bus /O | Truyền và nhận tin hiéu (day B)

B 7 Bus LO Truyền vả nhan tin hiéu (day B)

D 4 Đâu vào số | Đầu vào đữ liêu điều khiên nỗi với

chân TX

R 1 Dauraso | Daura dit liéu điêu khiên noi với

chan RX

RE 3 Đầu ra số

Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 2-8: Sơ đồ mạch nguyên lý khối chức năng RS-485

.3 Khối truyền thông không dây LoRa

Hiện nay với sự bùng nỗ cách mạng công nghiệp 4.0 củng với sự phát triển

nhanh chỏng của Internet vạn vật (IoT) đã có rất nhiều giải pháp công nghệ truyền

dữ liệu không dây được ứng dụng như Bluetooth, Zigbee, Z-ware, Neul, LipI, Theo nghiên cứu của nhóm tác giả Kais Mekki vẻ các mạng diện rộng năng lượng, thấp LPWAN quy mô lớn thi Sigfox, LoRa va NB-IoT là ba công nghệ được ứng,

dụng phê biến nhất vỉ những tru điểm về tuổi thọ pin, dung lượng và giả thành [9]

Bảng so sánh chỉ tiết ba công nghệ được thẻ hiện trong Bảng 2-3

Bang 2-3: So sánh ba công nghệ SigFox, LoRa va NB-IoT

Băng thông, 100Hz 250kHz và 125KHz Tan s6 2G/3G/4G

Kich thude géitintdida 12 byte (UL), 243 byte 1600 byte

8 byte (DL)

Số bản tintổi đa/ngày — 140(UL),40(ĐL) — Khônggiớihạn Không giới hạn

Khoảng cách truyền 10 km (trong đô thi) Skm(trong đôthị) 1 km (trong dé thi)

40 km (ngoai dé thi) 20 km (ngoài đô thị) _ 10 km (ngoài đô thị)

Phát triển mạng riêng — Không có Không

Giá thiết bị đầu cuối — Rấtthấp Thấp Trung bình

Giả mua dải tân Miễn phí Miễn phí Tủy thuộc nhà mạng

Qua bang so sánh trên công nghệ LoRa được lựa chọn vi mang đến ba yêu tỏ quan trọng phủ hợp với thực tế đỏ là khoảng cách truyền phát xa, kháng nhiều tốt,

20

chí phí triển khai, cho phép phát triển mạng riêng biệt và có khả năng mở rộng hệ thong

Trên thị trường cỏ rất nhiều loại module truyền thông LoRa, cỏ thẻ chía làm

hai loại chính là mòđule giáo tiếp UART sử dọng tập gah AT ting va module

giao tiếp SPI lập trình trực tiếp trén thanh ghi chip LoRa (SX1276/7/8) Mạch thu

phát RF Ra-02 của hãng AI-thinker được lựa chọn vi bên trong module chỉ sử dung

chip SX1278 của nhà sản xuất SEMTECH do đó có thể thay đổi nhiều thông số quan trọng như hệ sô trải phổ (SF), băng thông, tân số hoạt động, công suất phát

va tỉ lê khung bản tin truyền,

Mach thu phát Ra-02 sử dụng giao tiếp SP, có thiết kế nhỏ gọn dang module giúp để dàng tích hợp trong các thiết kẻ mạch, mạch được thiết kẻ và đo đạc chuẩn

để có thể đạt công suất và khoảng cách truyền xa nhất, ngoài ra mạch còn có chất

lượng linh kiện và gia công tốt cho nên có độ bên cao vả khả năng hoạt động ôn

định

Hình 2-9: Sơ đồ chân mạch Lora Ra-2 [10]

“Thông số kỹ thuật của module:

Atmega2560 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ

MegaAVR có sức mạnh hơn hẳn các dòng Atmega cũ trước nó Atmega2560 la

một bộ vi điều khiên 8 bát dựa trên kiến trúc RISC, bộ nhớ chương trình 64KB ISP flash có thể ghỉ xóa hàng nghìn lần, chip có 4KB EEPROM, 2KB SRAM - một

bộ nhớ RAM lớn trong nhóm vi xử lý 8 bịt

Hình 2-11: Hình ảnh thực tế ctia chip Atmega 2560 [11]

Vi diéu khién Atmega2560 với 54 chân hoạt động trong một dài điện áp rộng,

(1.8V ~ 5.5V), có thể sử dụng cho các kết nổi vào hoặc ra L/O, 32 thanh ghi, 4 bộ

timer/counter có thẻ lập trình, có các ngắt nội và ngoại (2 lệnh trên một bị 52 vector

ngắt) Giao thức truyền thông của chip bap gồm: USART, SPI, I2C Ngoài ra IC

còn sử dụng bộ biến đổi số - tương tự 10 bịt (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, kha

năng lập trình được watchdog timer, hoat dong voi 5 chẻ độ nguồn, có thẻ sử dụng tới 6 kênh điều chê độ rộng xung (PWM), hồ trợ bootloader

22

Thong số kỹ thuật

Bảng 2-4: Bảng thông số kỹ thuật 1tmega 2560

Dién ap dau vao dé nghi 7-12V

Pham vi nhiệt độ hoạt động ~40°C den 80°C

Số ngõ vào/ra dạng tin hiện số 54

Số ngõ vào dạng tương tự 16

Dòng điện DC trong mỗi chân vảo/ra số 40mA

Dong dién chan nguén 3.3V 50mA

2.2.3.5 Khối thời gian thực

DSI307 $-PhDIPIC ane EÍ

Hình 2-13: Sơ đồ chân DS1307 loại 8-pin Trong bài toán nảy, IC thời gian thực được lựa chọn là DS1307 Đây là một IC tích hợp cho thời gian bởi vi tính chính xác vẻ thời gian DS1307 là chế tạo bởi Dallas Chip này có 7 thanh ghỉ 8 bịt mỗi thanh ghỉ này chứa : Thứ ,, ngày, tháng,

năm, giờ , phút, giây Ngoài ra D§1307 cỏn chứa 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ vả 56 thanh ghi trồng các thanh ghú nảy có thể dùng như la RAM DS1307

được đọc thông qua chuẩn truyền thông I2C nên do đó để đọc được va ghi tir

DS1307 thông qua chuẩn truyền thông nảy Do nỏ được giao tiếp chuẩn I2C nên cau tao bên ngoài nó rất đơn giản Hình 2-13 và Hình 2-14 thể hiện sơ đỏ chân và

sơ đỏ khối của DS1307

Hình 2-14: Sơ đồ khối của DS 1307 [12]

Hình 2-15 thể hiện sơ đỏ nguyên lý khối thời gian thực được thiết kể Nguồn cung cấp của khối thời gian thực là nguồn 5VDC Để duy trì hoạt động liên tục của khối thời gian thực ta sử dụng nguồn pin dự phỏng CR2032-3V Khi DS1307

hoạt động bằng nguôn dự phỏng, nó sẽ không còn khả năng ghi/đọc các thanh ghi

nữa, nguồn Pin nảy chỉ được dùng cung cấp cho bộ dao động bên trong chịp chạy

24

cung cấp chứ không nổi với nguồn dự phỏng Sử dụng tụ Bypass nhỏ C34 = 100nE

để thực hiện lọc nhiều cao tần cho nguồn cung cấp IC

Hình 2-16 là bản vẽ 3D vả mạch in thiết kế lớp Top vả Bottom của thiết bị điều

khiển trung tâm

Hinh 2-16: Bản vẽ 3D và mạch in thiết bị điều khiển trung tâm

2.3 Thiết kế thiết bị điều khién On/Off

23.1 Dinh hưởng thiết kể và ứng dụng của thiết bị

Thiết bị được chế tạo với mục đích điều khiển các thiết bị đèn hai trạng thái

Ngoài ra, thiết bị có chức phát hiện đỏng điện trên từng nhánh vả gửi trả thông tin

phản hỏi vẻ trạng thái đèn về bộ điều khiến trung tâm mỗi khi có thay đổi

Từ đó đặt ra một số yêu câu cho thiết bị:

© Thiết bị có khả năng đo các thông số điện cơ bản như dong điện, điện áp,

công suất

«_ Thiết bị có khả năng phát hiện dòng điện trên từng nhánh

© _ Sử dụng song song cả đường truyền vật lý RS-485 và đường truyền không,

ID) thống LoRa

Thu phân hồ đe động

Hình 2-17: Sơ đồ các khối chức năng của thiết bị điều khiên On/Off

Thiết bị điều khiến chấp hành gồm các khỏi chính như sau

© Khối vi điều khiển: Đảm nhận chức năng điều khiển các rơ-le, đọc tín hiệu từ bien dong Ngoài ra cỏn thực hiện giao tiếp với thiết bị vả các module bên

ngoài.

œ Khối nguồn nuôi: có ba mức điện áp yêu câu lả 12V, SV va 3.3V Điện áp 12V dùng để điều khiển đóng cắt rơ-le Điện áp SV và 3.3V để cung cấp điện áp hoạt động cho vi điều khiển vả các IC khác cỏ trong mạch

© Khéi truyền thông RS-485: Thực hiện truyền nhận bản tin với thiết bị điều

khiển trung tâm

© Khoi dieu khién ro-le: có chức năng đóng cắt dòng điện cung cấp cho đẻn, phát hiện dòng điện trên từng nhánh, phục vụ cho điều khiển, đồng thời giúp phát

hiện cháy bỏng

© Khéi module do dién ap, dòng điện và công suất tổng trên các cum dén trên

thiết bị

2.3.3 Thiết kê phần cứng

2.3.3.1 Module do dòng, áp và công suất tiêu thụ

Để đo các thông số điện năng AC tác giả đã lựa chọn module PZEM-004T đáp {mg được yêu câu đặt ra

Hình 2-18: Module PZEM004T đo điện áp, dòng điện và công suất

PZEM-004T 1a module do điện AC đa năng được sử dụng để đo vả theo đối các thông số vẻ điện năng AC của mạch điện như điện áp hoạt động, dòng tiêu thụ,

công suất và năng lượng tiêu thụ Module sử dụng giao tiếp UART dễ dàng kết nói truyền dữ liệu tới vi điều kiên

Thông số kỹ thuật

©- Điện áp đo và hoạt động: 80 ~ 260VAC / 50 — 60Hz, sai số 0.01

e Dòng điện đo và hoạt động: 0 ~ 100A, sai số 0.01

œ Công suât do và hoạt động: 0 ~ 26000WV

e_ Năng lượng đo vả hoạt động: 0 ~ 9999kWh.

© Giao tiép UART mite logic TTL SVDC baudrate mic dinh 9600, 8, 1

© C6 opto cach ly an toan gitta mach do va mach nhan tin higu UART

e Lưugiữ thông số năng lượng tiêu thụ trong bộ nhớ

©_ Cónút Reset, nhân giữ Š giây đề xóa các thông số về 0,

Sơ đỏ kết nỗi như Hình 2-19:

LOAD

TTL Serial Communication

Hình 2-19: Sơ đồ đo trên thiết bị 3.3.3.2 Khối điều khiển rơ-le

Khối điều khiển rơ-le có chức năng đóng cắt dòng điện cung cấp cho các cụm

đèn Đề điều khiển chính xác thiết bị sử dụng bien dòng đẻ phát hiện dong điện

trước môi lần điều khiên

Hình 2-20: Hình ảnh Relay JOC-3FF-12VDC-1ZS

Trong bài toán nảy, Relay được dùng đề điều khiển đèn chiều sáng LED công

suất từ vải chục wat đến vải trăm Wat Do đó, tác giả lưa chọn thiết bị chấp hảnh Rơle JQC-3FF-12VDC-1Z§ có khả năng đóng cắt dòng 10A (Hình 2-20) Sơ đỏ

nguyên lý của khỏi chấp hành thẻ hiện trong Hình 2-21

Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 2-21: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Relay

Trong mạch sử dụng ULN2803 là một vi mạch đệm, bản chất câu tạo là các

mảng darlington chịu được dòng đện lớn và điện áp cao, trong đỏ có chứa 8 cặp

transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung Mỗi kênh của ULN2803 có một diode chăn có thẻ sử dụng trong trường hợp tải có tỉnh cảm ứng

ULN2803 co khả năng điều khiển 8 kênh riêng biệt, có thẻ nói trực tiếp với vi

điều khiển 5V Bên cạnh đỏ, mỗi kênh của ULN2803 có thẻ chịu được dòng điện

lớn trong một khoảng thời gian dải lên tới S00mA với biên độ đỉnh lên tới 600mA

ULN2803

-_ Điện áp đầu vào: <5V'

- Dong dién chan C: 500mA

~_ Tổng dòng điện chạy chan am: -2.5A