Luận Văn Thiết kế và thi công hệ thống giám sát, điều khiển kho mát từ xa thông qua IOT

TểN TẨI: THI TăK ăVẨăTHIăCỌNGăH ăTH NGăGIÁMăSÁTă I U KHI NăKHOăMÁTăT ăXAăTHỌNGăQUAăIOT II.

TR NGă IăH CăS ăPH MăK ăTHU TăTP.ăH ăCHệăMINH

KHOAă I Năậ I NăT

B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI Păậ Y SINH

TR NGă IăH CăS ăPH MăK ăTHU TăTP.ăH ăCHệăMINH

KHOAă I Năậ I NăT

B ăMỌNă I NăT ăCỌNGăNGHI Păậ Y SINH

Tp HCM, ngày 28 tháng 6 n m 2019

H tên sinh viên: Nguy n Minh Ch ng MSSV: 15141111

Chuyên ngành: Công ngh k thu t đi n t truy n thông Mã ngành: 41

H đƠo t o: i h c chính quy Mư h : 1

I TểN TẨI: THI TăK ăVẨăTHIăCỌNGăH ăTH NGăGIÁMăSÁTă I U

KHI NăKHOăMÁTăT ăXAăTHỌNGăQUAăIOT

II NHI M V

N i dung th c hi n:

•ăN i dung 1: Tìm hi u v module ESP-12 8266, module LCD 16x2, micro SD

card, led thu và phát h ng ngo i,TFT 2.4 in ILI9341

•ăN i dung 2: Tìm hi u tia h ng ngo i dùng trong đi u khi n t xa

•ăN i dung 3: Thu, phát tín hi u h ng ngo i đi u khi n m t thi t b

•ăN i dung 4: Thi t k và l p trình ng d ng trên Android

•ăN i dung 5: Thi t k và thi công m ch đi u khi n

•ăN i dung 6: Thi t k mô hình s n ph m

•ăN i dung 7: ánh giá k t qu th c hi n

III NGẨY GIAO NHI M V : 26/2/2019

IV NGẨY HOẨN THẨNH NHI M V : 28/6/2019

Tên đ tƠi: Thi tăk ăvƠăthiăcôngăh ăth ngăgiámăsátăđi uăkhi năkhoămátăt ăxa

thông qua IOT

Ti n hƠnh l p trình cho ph n c ng vƠ thi t k ph n

m m đi u khi n trên đi n tho i

tƠi nƠy lƠ do chúng em th c hi n d i s h ng d n c a Th.S Ngô Bá Vi t

d a vƠo m t s tƠi li u tr c đó vƠ không sao chép t tƠi li u hay công trình đư có

tr c đó

Sinh viên th c hi n đ án

hoàn thành t t án t t nghi p, đ u tiên chúng em xin g i l i c m n chơn thƠnh đ n quý Th y cô Khoa i n - i n T nói chung và các th y cô trong b môn i n

T Công Nghi p - Y Sinh nói riêng đư truy n đ t cho chúng em nh ng ki n th c, kinh nghi m quý báu trong su t quá trình h c t p

c bi t chúng em xin g i l i c m n đ n Th y Ngô Bá Vi t- Gi ng viên B môn

i n T Công Nghi p-Y Sinh đư tr c ti p h ng d n vƠ giúp đ , t o đi u ki n đ chúng

em hoàn thành t t đ tài

Cu i cùng chúng em xin đ c c m n gia đình, b n bè đư đ ng viên, đóng góp ý

ki n, giúp đ trong su t quá trình h c t p, nghiên c u đ hoƠn thƠnh đ tài t t nghi p Chúng em xin chân thành c m n!

Sinh viên th c hi n đ án

NHI M V ÁN T T NGHI P i

L CH TRỊNH TH C HI N ÁN T T NGHI P ii

L I CAM OAN iii

L I C M N iv

M C L C v

LI T Kể HỊNH V vii

LI T Kể B NG x

TịM T T xii

Ch ngă1.ăT NGăQUAN 1

1.1 T V N .1

1.2 M C TIểU 2

1.3 N I DUNG NGHIểN C U 2

1.4 GI I H N 2

1.5 B C C 2

Ch ngă2.ăC ăS ăLụăTHUY T 4

2.1 H TH NG I U KHI N VẨ GIÁM SÁT KHO L NH 4

2.2 I U KHI N THI T B B NG H NG NGO I 5

2.2.1 c đi m và tính ch t tia h ng ngo i 5

2.2.2 Phân lo i: 6

2.2.3 ng d ng tia h ng ngo i 6

2.2.4 Tín hi u h ng ngo i s d ng trong đi u khi n t xa 6

2.3 GI I THI U PH N C NG 9

2.3.1 Led thu phát h ng ngo i 9

2.3.2 Vi i u Khi n 12

2.3.3 C m bi n nhi t 17

2.3.4 Module th nh .20

2.3.5 Màn hình LCD 21

2.3.6 M ch chuy n ti p LCD 16x2 22

2.3.7 Màn hình TFT 23

2.5 CHU N GIAO TI P SPI 24

2.6 H I U HÀNH ANDROID 26

2.7 GOOGLE FIREBASE 27

2.8 GIAO TH C MQTT 28

Ch ngă3.ă TệNHăTOÁNăVẨăTHI TăK .31

3.1 GI I THI U 31

3.2 TệNH TOÁN VẨ THI T K THI T B .31

3.2.1 Thi t k s đ kh i thi t b .31

3.2.2 Tính toán vƠ thi t k m ch 32

3.2.3 S đ nguyên lý c a toƠn m ch 38

Ch ngă4.ă THIăCỌNGăH ăTH NG 41

4.1 GI I THI U 41

4.2 THI CỌNG H TH NG 41

4.2.1 Thi công bo m ch 41

4.2.2 L p ráp, ki m tra và thi công mô hình 43

4.3 L P TRỊNH H TH NG 44

4.3.1 L u đ gi i thu t 44

4.3.2 Ph n m m l p trình cho vi đi u khi n 51

4.3.3 Ph n m m l p trình Android Studio 52

4.3.4 Ph n m m Visual Studio 53

4.4 VI T TẨI LI U H NG D N S D NG, THAO TÁC 54

Ch ngă5.ă K TăQU -NH NăXÉT- ÁNHăGIÁ 60

5.1 K T QU .60

5.2 NH N XÉT VÀ ÁNH GIÁ 65

Ch ngă6.ăK TăLU NăVẨăH NGăPHÁT TRI N 68

6.1 K T LU N 68

6.2 H NG PHÁT TRI N 68

TẨIăLI UăTHAMăKH O 69

PH ăL C 71

Hình Trang

Hình 2.1 H th ng giám sát nhi t đ cho kho l nh b ng PLCPis 4

Hình 2.2 Thi t b đi u khi n nhi t đ kho l nh ECA-GPIs4.4EZ 5

Hình 2.3 c đi m tia h ng ngo i [8] 6

Hình 2.4 D ng sóng c a m t tín hi u đi u khi n t remote h ng ngo i 7

Hình 2.5 Remote máy đi u hòa Daikin 7

Hình 2.6 Minh h a gói tin NEC 8

Hình 2.7 Minh h a hình d ng c a m t khung truy n theo chu n NEC, cho đ a ch 00h (00000000b) vƠ l nh ADh (10101101b) 9

Hình 2.8 Mư HEX IR c a Máy đi u hòa không khí s d ng mư hóa NEC 9

Hình 2.9 Hình nh th c t vƠ s đ chơn c a TL 1838 10

Hình 2.10 S đ góc vƠ kho ng cách nh n đ c sóng 10

Hình 2.11 Nguyên lý thu h ng ngo i 11

Hình 2.12 LED phát h ng ngo i IR333-A 11

Hình 2.13 S đ nguyên lý phát h ng ngo i 12

Hình 2.14 Module ESP8266 NodeMCU 13

Hình 2.15 S đ chơn c a Node MCU 13

Hình 2.16 Hình nh th c t vƠ s đ chơn c a ESP8266-12E 14

Hình 2.17 M t tr c vƠ sau c a module ESP32 NodeMCU 15

Hình 2.18 ESP32-WROOM-32 16

Hình 2.19 S đ ch c n ng t ng chân trên ESP32 NodeMCU 17

Hình 2.20 Hình nh c m bi n DHT11 th c t 18

Hình 2.21 Quy trình t ng th 19

Hình 2.22 Ch s d li u ắ0Ằ 19

Hình 2.23 Ch s d li u ắ1Ằ 20

Hình 2.24 Hình nh th c t module SD card 20

Hình 2.25 Các kích th c SD card 21

Hình 2.26 Hình nh th c t LCD 16x2 21

Hình 2.27 M ch chuy n ti p LCD 16x2 22

Hình 2.30 K t n i SPI gi a hai thi t b 25

Hình 2.31 K t n i SPI gi a nhi u thi t b 25

Hình 2.32 Các ch đ lƠm vi c c a SPI 26

Hình 2.33 Truy n d li u theo chu n SPI 26

Hình 2.34 Mô hình MQTT 28

Hình 2.35 Qos m c 0 29

Hình 2.36 Qos m c 1 30

Hình 2.37 Qos m c 2 30

Hình 3.1 Mô hình h th ng 31

Hình 3.2 S đ kh i thi t b Master vƠ Slave 32

Hình 3.3 Transistor 2N2222 33

Hình 3.4 S đ k t n i kh i thu phát h ng ngo i v i vi đi u khi n 34

Hình 3.5 S đ k t n i vi đi u khi n vƠ module th nh 35

Hình 3.6 S đ k t n i vi đi u khi n v i module I2C vƠ LCD 16x2 35

Hình 3.7 S đ k t n i vi đi u khi n v i TFT thông qua ESP32 36

Hình 3.8 S đ k t n i vi đi u khi n vƠ c m bi n DHT11 37

Hình 3.9 S đ nguyên lý kh i ngu n 5V cho thi t b 38

Hình 3.10 S đ nguyên lý kh i ngu n 3.3V cho thi t b 38

Hình 3.11 S đ nguyên lý toƠn m ch Slave 39

Hình 3.12 S đ nguyên lý toƠn m ch Master 40

Hình 4.1 S đ m ch in PCB m ch Slave 41

Hình 4.2 S đ m ch in PCB m ch Master 41

Hình 4.3 S đ b trí linh ki n m ch Slave (M t trên - M t d i) 42

Hình 4.4 S đ b trí linh ki n m ch Master 42

Hình 4.5 M t d i m ch Slave sau khi hƠn linh ki n 43

Hình 4.6 M t d i m ch Master sau khi hƠn linh ki n 43

Hình 4.7 Mô hình thi t b th c t 44

Hình 4.8 Mô hình thi t b Master 44

Hình 4.11 L u đ đi u khi n ng d ng trên đi n tho i 49

Hình 4.12 L u đ ch ng trình đi u khi n thi t b 50

Hình 4.13 Giao di n l p trình ph n m m Arduino IDE 51

Hình 4.14 Giao di n c a project Android m i 52

Hình 4.15 Giao di n Visual Studio khi kh i đ ng 53

Hình 4.16 Giao di n l p trình trên ph n m m Visual Studio 53

Hình 4.17 Giao di n đ ng nh p h th ng 55

Hình 4.18 Giao di n đ ng kí tƠi kho n 55

Hình 4.19 Giao di n thêm đ a ch cho thi t b 56

Hình 4.20 L a ch n phòng vƠ hưng máy mu n đi u khi n 56

Hình 4.21 Ch n ch đ dò tìm 57

Hình 4.22 Giao di n đi u khi n h th ng 57

Hình 4.23 Th c hi n cƠi đ t gi 58

Hình 4.24 B t ch đ h c l nh 58

Hình 4.25 L a ch n nút nh n trên ng d ng 59

Hình 5.1 ng nh p vƠo Wifi b t kì 60

Hình 5.2 C u hình vƠo Wifi 61

Hình 5.3 ng kí thêm tƠi kho n giám sát 61

Hình 5.4 B giám sát vƠ đi u khi n trung tơm 62

Hình 5.5 Giao di n thi t b Master khi ch đ đi u khi n vƠ dò tìm 62

Hình 5.6 Giao di n thi t b slave ch đ đi u khi n 63

Hình 5.7 Giao di n ng d ng trên đi n tho i ậ máy tính khi ch a c p nh t d li u 63

Hình 5.8 Giao di n ng d ng trên đi n tho i - máy tính khi c p nh t d li u 64

Hình 5.9 Giao di n hi n th trên thi t b khi ho t đ ng 64

Hình 5.10 Thi t b đi u khi n máy đi u hòa Daikin 65

Hình 5.11 Thi t b đi u khi n máy đi u hòa LG 65

Hình 5.12a D ng sóng th c t đo đ c t remote Daikin 67

Hình 5.12b D ng sóng đ c phát ra t thi t b sau khi h c t remote 67

B ngăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăăă Trang

B ngă2.1 Thông s TL1838 10

B ngă2.2 Ch c n ng các chơn ESP8266-12E 14

B ngăă2.3 Ch c n ng các chơn trên LCD 22

B ngă4.1 Danh sách các linh ki n 42

B ngă4.2 Ch c n ng c a các bi u t ng trên thanh công c 52

B ngă5.1 K t qu đi u khi n th c t 66

B ngă5.2 K t qu h c l nh th c t 66

IOT : Internet of Things

PLC : Program Logic Controller

IR : Infrared Radiation

NIR : Near Infrared Radiation

MIR : Medium Infrared Radiation

FIR : Far Infrared Radiation

LED : Light Emitting Diode

Wifi : Wireless Fidelity

ID : Identity Document

MCU : MicroController Unit

đi u t ng ch ng lƠ xa v i đư tr thƠnh hi n th c.M t trong nh ng nh ng d ng c a khoa

h c k thuơt ph i k đ n lƠ h th ng giám sát,đi u khi n t xa

Nh ng n m g n đơy đi u khi n t xa đư liên t c đ c c i ti n vƠ nơng c p vƠ phát tri n Nó lƠ m t thƠnh ph n c a các thi t b đi n t nh tivi,đ u đ a, qu t, đi u hòa vƠ

đ t bi t nó đ c con ng i dùng lƠm đi u khi n mƠ không c n dơy d n

i u khi n t xa th ng s d ng tia h ng ngo i giúp ng i dùng đi u khi n thi t

b chính thông qua m t s nút nh n đ thay đ i các thi t l p khác nhau Trong th c t ,

t t c các ch c n ng c a các thi t b chính đ u có m t s nút chính ch y u Thông th ng tín hi u đi u khi n t xa đ c mư hóa đ ng b v i thi t b chính thu c m t dòng s n

ph m hay th ng hi u c th do nhƠ s n xu t quy đ nh u phát tín hi u c a đi u khi n

t xa th ng lƠ m t đèn LED (diode phát quang), khi đi u khi n c n có m t kho ng không gian không có v t c n ch n gi a nó vƠ thi t b chính, tín hi u có th ph n x qua

g ng

V i ý t ng gi i quy t nh ng v n đ b t c p c a vi c lƠm mát cho các lo i nông

s n, vacxin, phòng máy tính/sever, container l nh, xe ch hƠng hóa vƠ b o qu n hoa qu nên nhóm chúng em đ a ra đ tƠi: ắThi tăk ăvƠăthiăcôngăh ăth ngăgiámăsátăđi uăkhi nă khoămátăt ăxaăthôngăquaăIOTẰ H th ng giám sát nhi t đ , đ m t nhi u kho khác

nhau, có kh n ng h c vƠ phát l i các tín hi u h ng ngo i t các hưng máy l nh khác nhau, đ c đi u khi n vƠ giám sát t xa thông qua ng d ng đi n tho i thông minh ho c trên máy tính

V i đ tài này, nhóm hi v ng s lƠm c s nghiên c u cho các nhóm sau có th

m r ng, phát tri n n a N u đ c đi u ch nh t t, ý t ng này k t h p v i ngôi nhà thông

n đáp ng nhu c u đi u khi n, qu n lí t t c các thi t

Ch ngă1.ăT NGăQUAN

Ngày nay khi n n nông nghi p phát tri n m nh, s n ph m t o ra ngày càng phong phú nh ng kh n ng l u thông hƠng hóa n c còn g p nhi u khó kh n vì

v y nhu c u l u tr hàng hóa trong các kho ngày càng nhi u [1] Vi c ki m soát nhi t

đ , đ m khi b o qu n, l u tr các s n ph m công-nông nghi p trong các kho hàng

là r t quan tr ng Thông th ng v i các lo i hƠng hóa đ c l u tr , nhi t đ , đ m trong phòng l u tr ph i luôn duy trì m t m c nh t đ nh [2] n c ta có nhi u

lo i hƠng hóa, đ c bi t là nông s n c n đ c b o qu n nh ng vi c giám sát qu n lí

b o qu n thì v n lƠm theo ph ng pháp th công c n cán b k thu t ti n hƠnh đo

đ c, ki m tra đ đ a ra gi i pháp đ t ng ho c gi m nhi t đ , đ m theo yêu c u [3]

C ng gi ng nh trên, trong các phòng thí nghi m, trong b nh vi n, trong các nhà kính tr ng cây c nh, trong các khu s n xu t rau s ch, các kho b o qu n nông s n, các k thu t viên, ng i qu n lý c ng c n giám sát các y u t nh nhi t đ , đ m, ánh sáng, đ đ a ra các ph ng án x lý các v n đ x y ra [3] c bi t là khi s

l ng kho hàng hay khu nuôi tr ng c n giám sát l n thì v i ph ng pháp th công chúng ta s m t nhi u th i gian và công s c mà công vi c l i không hi u qu Cùng

v i s phát tri n m nh m c a công ngh thông tin, công ngh k thu t tiên ti n đư

đ c áp d ng nh m gi i quy t v n đ trên, ví d nh các thi t b giám sát, đi u khi n nhà kính, khu s n xu t, kho hàng hóa thông qua internet [4] đư gi i quy t g n nh tuy t đ i các v n đ trên, nh ng các thi t b trên ch ho t đ ng v i các thi t b đi u khi n b ng tín hi u đi n, còn v i các nhà kính, kho hàng l p đ t cá thi t b dân d ng

nh qu t, đi u hòa, tivi đ c đi u khi n qua các b remote h ng ngo i đi kèm thì còn h n ch

Chính vì th , nh m gi i quy t v n đ trên áp chúng em quy t đ nh ch n đ tài:

ắThi t k và thi công h th ngăgiámăsát,ăđi u khi n kho mát t xa thông qua

IOTẰ đ đáp ng đ c nhu c u đi u khi n, giám sát cho các kho hàng hóa, nhà kính

l p đ t các thi t b đi u khi n b ng h ng ngo i đ c thu n ti n h n

V i s n ph m đ c thi t k có th đo đ c nhi t đ , đ m hi n t i c a máy

đi u hòa t i các kho l u tr có phù h p v i nông s n đ c l u tr hay không và g i

d li u v đi n tho i đ ng i qu n lý có th ki m soát vƠ đ a ra các gi i pháp nhanh cho vi c qu n lý, nh t là trên di n r ng, đ n gi n hóa vi c giám sát, c ng nh ti t

ki m ngu n nhân l c qu n lý

1.2 M CăTIểU

Nhóm chúng em thi t k thi t b v i mong mu n giám sát đi u khi n đ c m t

s lo i đi u hòa c a các kho mát t xa thông qua ng d ng IOT Thi t b tích h p module wifi ESP8266-12 lƠm vi đi u khi n trung tâm, SD card đ l u tr d li u, module thu, phát tín hi u h ng và màn hình hi n th LCD1602, ILI9341 TFT 2.4 inch Thi t b có kh n ng đi u khi n c ng nh h c l nh t remote đi u khi n h ng ngo i, thích ng v i nhi u lo i máy đi u hòa c a nhi u hãng khác nhau, giám sát vƠ đi u khi n thi t b thông qua ng d ng trên đi n tho i thông minh s d ng h đi u hành Android và trên giao di n trên máy tính

1.3 N IăDUNGăNGHIểNăC U

 Tìm hi u v tín hi u h ng ngo i

 Tìm hi u cách thu, phát l nh vƠ ph ng th c đi u khi n c a tia h ng ngo i

 Thi t k giao di n giám sát, đi u khi n trên đi n tho i b ng Android Studio

 Thi t k , thi công vƠ l p trình cho kh i giám sát nhi t đ

 Thi t k vƠ thi công mô hình thi t b

1.4 GI IăH N

Ng i dùng giám sát, đi u khi n nhi u kho mát t xa vƠ bi t đ c tình tr ng

ho t đ ng c a đi u hòa kho mát, n u có s c thi t b s c nh báo thông qua ng

d ng trên đi n tho i thông minh ho c trên giao di n máy tính k t n i internet Thi t

b đi u khi n m t s lo i đi u hòa c a các hưng, vƠ có ch c n ng tìm ki m đ t

t ng thích v i đi u hòa, h c l i các l nh đi u khi n t remote c a thi t b đó vƠ phát

l i l nh đ đi u khi n thi t b

1.5 B ăC C

 Ch ngă1:ăT ngăQuan

Ch ng nƠy trình bƠy đ t v n đ d n nh p lý do ch n đ tƠi, m c tiêu, n i dung

 Ch ngă2:ăC ăS ăLỦăThuy t

Ch ng nƠy trình bƠy t ng quan, lý do ch n đ tài, m c tiêu, n i dung nghiên

c u, các gi i h n và b c c đ án

 Ch ngă3:ăThi tăK ăvƠăTínhăToán

Tính toán thi t k , đ a ra s đ nguyên lí c a thi t b.

 Ch ngă4:ăThi t k và l p trình cho thi t b

Thi t k h th ng, l u đ , đ a ra gi i thu t vƠ ch ng trình.

 Ch ngă5: K tăQu ,ăNh năXétăvƠă ánhăGiá

a ra k t qu đ t đ c sau m t th i gian nghiên c u, m t s hình nh c a h

th ng, đ a ra nh ng nh n xét, đánh giá toƠn b h th ng

 Ch ngă6: K tăLu năvƠăH ngăPhátăTri n

Trình bày nh ng k t lu n v h th ng nh ng ph n làm r i vƠ ch a lƠm, đ ng

th i n u ra h ng phát tri n cho h th ng

Ch ngă2.ăC ăS ăLụăTHUY T

2.1 H ăTH NGă I UăKHI NăVẨăGIÁMăSÁTăKHOăL NHă

V i s phát tri n hi n nay, vi c s d ng kho l nh đ l u tr b o qu n hàng hóa r t

ph bi n trong nhi u l nh v c khác nhau Cùng v i đó, nhu c u giám sát, c ng nh

đi u khi n các kho l nh t xa là v n đ mà r t nhi u doanh nghi p c n Hi n nay, đư

có nhi u công ty, đ n v cung c p các thi t ph c v cho nhu c u trên Ch y u các

đ c chia thành 2 lo i theo ch c n ng c a thi t b

 Thi t b giám sát, c nh báo nhi t đ kho l nh t xa

 Thi t b đi u khi n nhi t đ kho l nh

 Thi t b giám sát kho l nh t xa c a công ty ATPro Corp

S n ph m ắH th ng giám sát nhi tăđ cho kho l nh b ng PLCPisẰă c a công

ty ATPro Corp [5], s dùng b đi u khi n PLC đ giám sát nhi t đ c a kho l nh,

đ c qu n lý thông qua webserver, có ch c n ng c nh báo nhi t đ t xa nh g i email, g i SMS, g i đi n và giám sát qua webserver b ng smartphone, laptop

Hình 2.1 H th ng giám sát nhi t đ cho kho l nh b ng PLCPis

Hi n t i có hai lo i chính là lo i đ n l , ch g m m t thi t b s d ng cho m t kho

l nh; lo i s d ng m t thi t b trung tâm k t h p nhi u thi t b con đ c l p đ t cho nhi u kho l nh khác nhau

 Thi t b đi u khi n kho l nh t xa

S n ph m ắ Thi t b đi u khi n nhi tăđ kho l nh ECA-GPIs4.4EZẰ đ c

cung c p b i công ty ECAPRO [6] Thi t b có ch c n ng giám sát vƠ đi u khi n nhi t đ kho lanh, máy l nh Nó r t thích h p cho tích h p h th ng, k t h p v i các

h th ng đi u khi n hi n đ i qua Modem, Ethernet, GSM và Internet Vi c đi u khiên giám sát ch y u qua web server và k t h p v i giám sát đi u khi n qua tin nh n SMS

và thi t b giao ti p HMI Giám sát tr c quan v i bi u đ th i gian th c các tr ng thái

đi u khi n và tr ng thái nhi t đ C nh báo nhi t đ t i đa vƠ t i thi u, đ u dò nhi t

b l i, ngu n đi n l i và c a m thông qua tin nh n, đ u ra loa đèn vƠ trên đ th

th i gian hi n th trên web

Hình 2.2 Thi t b đi u khi n nhi t đ kho l nh ECA-GPIs4.4EZ

i m chung c a các thi t b trên là ch th c hi n 1 ch c n ng nh t đ nh lƠ đi u khi n ho c giám sát, ch a có thi t b nào có c 2 ch c n ng vƠ giá thƠnh c a thi t b thì t ng đ i cao, ch phù h p v i các h th ng, các nhà máy l n

2.2 I U KHI N THI T B B NG H NG NGO I

2.2.1 căđi m và tính ch t tia h ng ngo i

Tia h ng ngo i [7] là b c x đi n t có b c sóng t 700nm đ n 1mm và t n

s n m trong kho ng t 430THz đ n 300Ghz nên n m ngoài ph m vi nhìn th y c a

m t con ng i

Tia h ng ngo i v n tuơn theo các đ nh lu t: truy n th ng, ph n x , có th gây nhi u x , giao thoa nh ánh sáng thông th ng, ngoài ra tia h ng ngo i có thêm các tính ch t nh tác d ng nhi t, bi n đi u nh sóng đi n t cao t n, có th gây ra hi n

t ng quang đi n trong ch t bán d n, tác d ng lên m t s kính nh đ c bi t

Hình 2.3 c đi m tia h ng ngo i [8]

2.2.2 Phân lo i:

Tia h ng ngo i đ c phơn chia theo b c sóng thành ba vùng chính:

 H ng ngo i g n: có kí hi u lƠ NIR, có b c sóng t 0,78µm đ n 3 µm

 H ng ngo i trung: có kí hi u lƠ MIR, có b c sóng t 3 µm đ n 50 µm

 H ng ngo i xa: có kí hi u lƠ FIR, có b c sóng t 50 µm đ n 1000 µm 2.2.3 ng d ng tia h ng ngo i

Tia h ng ngo i đ c ng d ng nhi u và ph bi n trong nhi u l nh v c nh dùng đ s y khô, s i, đo nhi t đ , dùng đ ti t trùng cho th c ph m, s d ng đ dò tìm v t s t trên b m t s n ph m, dùng đ quay phim, ch p nh ban đêm đ c s

d ng ph bi n trong quân s , dùng đ truy n thông cáp quang, s n xu t linh ki n thu phát tín hi u h ng ngo i, đ c bi t là dùng trong đi u khi n thi t b t xa

2.2.4 Tín hi u h ng ngo i s d ngătrongăđi u khi n t xa

Công ngh chính đ c s d ng trong đi u khi n t xa gia d ng là tia h ng ngo i

Nh ng xung ánh sáng h ng ngo i này vô hình v i m t ng i và có th nhìn th y b ng máy nh k thu t s hay máy quay phim u phát c a đi u khi n t xa th ng là

m t đèn LED.Vì đi u khi n t xa s d ng tia h ng ngo i, c n có m t kho ng không không có v t ch n sáng gi a nó và thi t b chính Tuy nhiên, tín hi u có th ph n x qua g ng gi ng nh nh ng lo i ánh sáng khác

Hình 2.4 D ng sóng c a m t tín hi u đi u khi n t remote h ng ngo i

i u khi n t xa là m t thi t b phát sóng h ng ngo i, s d ng trong các m c đích đi u khi n t xa v i kho ng cách nh h n 10m i u khi n t xa nh n l nh t

ng i đi u khi n thông qua các phím b m, sau đó xu t ra m t khung d li u ng v i phím đ c b m Có r t nhi u lo i đi u khi n đ c s d ng nh : Sony, LG, Samsung, Toshibaầ M i lo i có 1 cách mã hóa phím b m khác nhau

Hình 2.5 Remote máy đi u hòa Daikin

S l ng bit d li u đ c truy n đi khác nhau: có lo i 7 bit (sony), lo i 8 bit,

12 bit, 16 bit, 18 bit, 32 bit, 42 bit (AIWA) Cùng 1 hưng đi n t ví d sony thì s bit

c ng có th khác nhau, đi u khi n tivi sony có 7 bit, còn dàn âm thanh sony là 16 bit

M i bit s mư hóa đ c 2 tr ng thái 0 và 1, v y n bit s mư hóa đ c 2n tr ng thái khác nhau , có ngh a lƠ v i giao th c (protocol) 7 bit thì có th có 27 = 128 l nh t ng

ng 128 nút trên đi u khi n, v i giao th c (protocol) 32 bit thì có th có 232 = 4 294

967 296 l nh t ng ng 4 294 967 296 nút trên đi u khi n,v i giao th c (protocol)

16 bit thì có th có 216 = 65 536 l nh t ng ng 65 536 nút trên đi u khi n T t nhiên

n u s d ng giao th c có s l ng bit nhi u thì kh n ng b trùng phím v i đi u khi n khác là r t ít nh ng c ng không c n thi t l m, trong khi đi u này l i làm gi m tu i

th pin đi u khi n [9] Tùy vào m i nhà s n xu t mà s d ng các cách mã hóa tín

 NgoƠi ra c ng có giao th c h ng ngo i NEC và nhi u giao th c khác

 Giaoăth cătruy nătínăhi uăNEC

Giao th c truy n tín hi u NEC[10] s d ng mã hóa kho ng cách xung c a các bit thông báo M i xung b t đ u (đánh d u - B phát RC B T) có chi u dài 562,5us v i

t n s sóng mang là 38kHz (26.3 us) Bit logic đ c truy n đi nh sau:

- Logic '0' - m t xung xung 562,5us theo sau là kho ng tr ng 562,5, v i t ng

Khi nh n m t phím trên b đi u khi n t xa, m t l nh, m t gói tin NEC tiêu chu n

đ c truy n đi bao g m các thông tin

 C m xung b t đ u 9ms (g p 16 l n đ dƠi xung s d ng cho bit d li u logic)

 C m xung k t thúc 562,5us đ k t thúc gói tin

Hình 2.6 Minh h a gói tin NEC

Hình 2.7 Minh h a hình d ng c a m t khung truy n theo chu n NEC, cho đ a ch

00h (00000000b) và l nh ADh (10101101b)

M i l nh IR c a đi u hòa t xa s g i thông tin đ y đ Ví d : l nh thay đ i nhi t

đ cƠi đ t c ng s g i các bit ch đ , bit t c đ qu t, bit h n gi (n u đ c h tr ), v.v bi t thông tin đ y đ , gói NEC tiêu chu n không đ vƠ do đó phiên b n m

r ng đ c s d ng có th khác nhau cho m i nhà s n xu t L nh IR cho AC có th

ch a các m c

 Xung b t đ u 9ms

 Kho ng tr ng 4,5ms

 n bit d li u vƠ đ a ch v i checksum (n thay đ i theo nhƠ s n xu t vƠ các

tính n ng đ c h tr trong đi u hòa)

Hình 2.8 Mã HEX IR c a Máy đi u hòa không khí s d ng mã hóa NEC

2.3 GI IăTHI UăPH NăC NG

2.3.1 Ledăthuăphátăh ngăngo i

 M t thu h ng ngo i IR 1883HS

Hi n nay trên th tr ng có r t nhi u ch ng lo i led thu h ng ngo i khác nhau

t led thu 2 chơn cho đ n led thu 3 chân Led thu 3 chân g i là phototransistor là lo i

có 3 chơn, nó có đ nh y cao h n i v i led thu 2 chân là photodiode thì c p ngu n

ng c, khi có ánh sáng h ng ngo i nó s d n Còn đ i v i transitor thì nó có 3 chân riêng bi t: V+, GND, out Chân out là tín hi u thu đ c

High-level output VOH Vcc = 5V 4.5 V The output pulse

width

TPWL Vin = 500 Vp-p 500 600 700 s

 Nguyên lý thu h ng ngo i

 Kh i thi t b thu: là led thu ho c thi t b h ng ngo i

 Kh i khu ch đ i vƠ tách sóng: tr c tiên khu ch đ i tính hi u nh n r i tách sóng nh m tri t tiêu sóng mang và tách l y d li u c n thi t là mã l nh

 Kh i chuy n đ i và kh i gi i mã: mã l nh đ c chuy n đ i vƠ đ c gi i mã

ra thành s th p phơn t ng ng

 T n s sóng mang còn đ c dùng đ so pha v i t n s dao đ ng bên ph n thu giúp cho m ch thu phát ho t đ ng đ ng b đ m b o cho ho t đ ng chính xác

 LED phát h ng ngo i

Hi n nay, có r t nhi u lo i led phát h ng ngo i đ c s d ng v i nhi u nhà s n

xu t khác nhau M i lo i led l i có giá bán và thông s k thu t khác nhau v b c sóng, đi n áp ho t đ ng, dòng đi n cho phép, góc phát, t n s phát, đơy, nhóm

s d ng Led phát h ng ngo i IR333-A

Hình 2.12 LED phát h ng ngo i IR333-A

Thông s k thu t:

Thi t b

thu

Khu ch đ i vƠ tách sóng

Chuy n

đ i Gi i mư

Hình 2.11 Nguyên lý thu h ng ngo i

 Kh i ch n ch c n ng vƠ kh i mã hóa: khi phát tín hi u s chuy n đ i thành

mã nh phơn t ng ng d i d ng mã l nh tín hi u s g m các bit 0 và 1 S bit trong mã nh phân có th là 4bit hay 8 bit

 Kh i dao đ ng: khi phát thì đ ng th i kh i đ ng m ch dao đ ng, t n s xung xác đ nh th i gian chu n c a m i bit

 Kh i ch t d li u và kh i chuy n đ i: mã nh phân s đ c ch t và đ c chuy n đ i song song ra n i ti p vƠ đ c đi u khi n xung dao đ ng nh m đ m

b o k t thúc đúng lúc vi c chuy n đ i đ s bit c a m t mã l nh

 Kh i đi u ch vƠ kh i thi t b phát: mư l nh d i d ng n i ti p s đ c đi u

ch vƠ phát đi thông qua m t hay nhi u led phát h ng ngo i

2.3.2 Viă i uăKhi n

ESP8266 NodeMCU V1.0 là module đ c s d ng ph bi n r t nhi u trong l nh

v c IOT, đ c phát tri n d a trên Chip WiFi ESP8266EX bên trong module 12E d dàng k t n i WiFi v i m t vài thao tác Board còn tích h p IC CP2102, giúp

ESP-d ESP-dàng giao ti p v i máy tính thông qua Micro USB đ thao tác v i board Và có

s n nút nh n, led đ ti n qua quá trình h c, nghiên c u V i kích th c nh g n, linh

ho t board d dàng liên k t v i các thi t b ngo i vi đ t o thành d án, s n ph m m u

Hình 2.14 Module ESP8266 NodeMCU

Thông s k thu t:

 Chip: ESP8266EX

 WiFi: 2.4 GHz h tr chu n 802.11 b/g/n

 i n áp ho t đ ng: 3.3V

 i n áp vào: 5V thông qua c ng USB

 S chân I/O: 13 (t t c các chơn I/O đ u có Interrupt/PWM/I2C/One-wire,

 L p trình trên các ngôn ng : C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua

Hình 2.15 S đ chân c a Node MCU Module ESP8266 là m t chip tích h p cao, đ c thi t k ph c v cho nhu c u

c a th gi i Internet of Thing (IoT) Nó cung c p m t gi i pháp k t n i m ng wifi

đ y đ và khép kín, cho phép nó có th l u tr các ng d ng ho c đ gi m t i t t c các ch ng n ng k t n i m ng wifi t m t b x lý ng d ng ESP8266 có kh n ng

x lý vƠ l u tr m nh m cho phép nó tích h p c b c m bi n, vi đi u khi n và các thi t b ng d ng c th thông qua GPIO ESP826 có th k t n i wifi ho c làm m t access point hay c ng có th tr thành webserver đ n gi n

Hình 2.16 Hình nh th c t vƠ s đ chân c a ESP8266-12E

Các thông s k thu t:

 SDIO 2.0, SPI, UART

 Tích h p RF switch, balun, 24 dBm PA, DCXO và PMU

 Tích h p b x lý RISC, giao di n b nh trong chip và ngoài chip

 Tích h p b vi x lý MAC/baseband

 Giao di n I2S cho các ng d ng âm thanh ch t l ng cao

 B đi u ch nh tuy n tính s t áp trên chip cho t t c ngu n n i

 Tích h p WEP, TKIP, AES và các công c WAPI

 Wifi 802.11 b/g/n

 Wifi Direct (P2P), soft AP

 Công su t đ u ra 19.5 dBm ch đ 802.11b

 Tích h p CPU 32 bit công su t th p có th s d ng nh vi x lý

 ánh th c và truy n gói d li u trong < 2ms

 Ch đ ch tiêu th đi n n ng < 1.0 mW(DTIM3)

B ng 2.2 Ch c n ng các chơn ESP8266-12E

1 RST Chân reset tích c c m c th p

B tr ng ho c k t n i bên ngoài MCU

2 ADC/OUT Ngõ vƠo t ng t ADC 10 bit 0-1V

3 EN Cho phép module, tích c c m c cao

6 GPIO12 GPIO

UART2 RXD

9 CS0 Ch n l a chip c a chu n SPI

 Viăđi uăkhi năESP32ăNodeMCU

ESP32 NodeMCU LuaNode32 đ c phát tri n trên n n module trung tâm là ESP32 v i công ngh Wifi, BLE và nhân ARM SoC tích h p m i nh t hi n nay, kit

có thi t k ph n c ng, firmware và cách s d ng t ng t ESP8266 NodeMCU, v i

u đi m là cách s d ng d dƠng, ra chơn đ y đ , tích h p m ch n p và giao ti p UART CP2102, ESP32 NodeMCU LuaNode32 là s l a ch n hƠng đ u trong các nghiên c u, ng d ng v Wifi, BLE và IoT

Hình 2.17 M t tr c và sau c a module ESP32 NodeMCU

Thông s k thu t:

 Module trung tâm: ESP32-WROOM-32

 Kích th c: 28.33x51.45mm

 Ngu n s d ng: 5VDC t c ng Micro USB

 Tích h p m ch n p vƠ giao ti p UART CP2102

 L p trình trên các ngôn ng : C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua

 Ra chơn đ y đ module ESP32, chu n chơn c m 2.54mm

 Tích h p Led Status, nút BOOT và ENABLE

ESP32-WROOM-32 là m t module v i nhi u tính n ng c i ti n h n các module dòng ESP8266 khi h tr thêm các tính n ng Bluetooth vƠ Bluetooth Low Energy (BLE) bên c nh tính n ng WiFi S n ph m s d ng chip ESP32-D0WDQ6 v i 2 CPU

có th đ c đi u khi n đ c l p v i t n s xung clock lên đ n 240 MHz Module h

tr các chu n giao ti p SPI, UART, I2C và I2S và có kh n ng k t n i v i nhi u ngo i

vi nh các c m bi n, các b khu ch đ i, th nh (SD card),ầ NgoƠi ra module còn

h tr c p nh t ph n m m t xa (OTA) do đó ng i dùng v n có th có nh ng b n

c p nh t m i nh t c a s n ph m

Hình 2.18 ESP32-WROOM-32

Thông s k thu t:

 i n áp ho t đ ng: 2.2-3.6V

 Dòng tiêu th n đ nh: 80mA

 Nhi t đ hoat đ ng n đ nh: -40 oC đ n 85 oC

 Chân I / O (DIO): 25 chân

 Chơn đ u vƠo t ng t (ADC): 6 chơn

 Chơn đ u ra t ng t (DAC): 2 chơn

 Chân UART: 3 chân

 Chân SPI: 2 chân

 Chân I2C: 3 chân

 B nh flash: 4 MB

 SRAM: 520 KB

 T c đ đ ng h : 240 Mhz

 Wi-Fi: IEEE 802.11 b / g / n / e / i:

 Tích h p công t c TR, balun, LNA, b khu ch đ i công su t vƠ m ng phù h p

 Xác th c WEP ho c WPA / WPA2 ho c m ng m

Hình 2.19 S đ ch c n ng t ng chân trên ESP32 NodeMCU

2.3.3 C măbi nănhi t

Trên th tr ng hi n nay có r t nhi u lo i c m bi n nhi t đ v i các đ c tính khác nhau đ phù h p v i nhi u m c đích s d ng nh DS18b20, LM35, DHT11, Pt100, V i đ tài này, nhóm chúng em l a ch n s d ng DHT11 vì nó tích h p đo

c nhi t đ vƠ đ m

C m bi n đ m và nhi t đ DHT11 là c m bi n r t thông d ng hi n nay vì chi phí r và r t d l y d li u thông qua giao ti p 1 wire (giao ti p digital 1 dây truy n d li u duy nh t) C m bi n nhi t đ vƠ đ m DHT11 có b đi u ch nh nhi t

đ vƠ đ m v i đ u ra tín hi u s đ c hi u chu n qua b ti n x lý tín hi u tích h p trong c m bi n giúp b n có đ c d li u chính xác mà không ph i qua b t k tính toán nào V i vi c s d ng tín hi u k thu t cao nên c m bi n luôn cho đ tin c y cao

và n đ nh trong th i gian dài C m bi n này bao g m m t thành ph n đo đ m ki u

đi n tr và b ph n gi m nhi t đ NTC, và k t n i v i b vi đi u khi n 8 bit hi u su t cao, cung c p ch t l ng t t, ph n ng nhanh, ch ng nhi u và hi u qu v chi phí

M i c m bi n DHT11 đ u đ c hi u chu n trong phòng thí nghi m đ có đ chính xác cao nh t S k t n i h th ng n i ti p m t dơy nhanh chóng vƠ d dƠng Kích th c nh , tiêu th đi n n ng th p vƠ truy n tín hi u lên đ n 20m, đơy l a ch n

• Giao ti p v i b đi u khi n thông qua chân Signal

Khi có tín hi u kh i đ ng đ c truy n MCU, DHT11 thay đ i t ch đ tiêu th

đi n n ng sang ch đ kh i đ ng, ch MCU hoƠn thƠnh tín hi u kh i đ ng Sau khi hoƠn thƠnh, DHT11 g i tín hi u đáp ng c a 40 bit d li u bao g m thông tin v đ

DHT11 s chuy n sang ch đ tiêu th đi n n ng th p cho đ n khi nh n đ c tín

hi u kh i đ ng c a MCU l n n a

Hình 2.21 Quy trình t ng th

 Quá trìnhăMCUăg iătínăhi uăkh iăđ ngăđ năDHT:

Tín hi u single-bus m c đi n áp cao Khi giao ti p gi a MCU vƠ DHT b t

đ u, ch ng trình MCU s thi t l p d li u single-bus t m c đi n áp cao xu ng

m c đi n áp th p vƠ quá trình nƠy ph i m t ít nh t 18ms đ DHT phát hi n tín

hi u c a MCU g i t i, sau đó MCU s lên m c đi n áp cao vƠ đ i 20 ậ 40us đ

nh n ph n h i t DHT

Khi d li u single-bus m c đi n áp th p ngh a lƠ DHT đang g i tín hi u

ph n h i Khi DHT g i tín hi u ph n h i thì nó s kéo đi n áp lên vƠ gi 80us đ chu n b cho vi c truy n d li u

Khi DHT g i tín hi u đ n MCU, m i bit c a d li u b t đ u v i m c đi n áp

th p trong 50us vƠ đ dƠi c a tín hi u m c đi n áp cao đ c xác đ nh theo d

li u bit lƠ ắ0Ằ ho c ắ1Ằ

Hình 2.22 Ch s d li u ắ0Ằ

Hình 2.23 Ch s d li u ắ1Ằ

N u tín hi u ph n h i c a DHT luôn m c đi n áp cao, đi u đó cho th y DHT không tr l i đúng vƠ ki m tra l i k t n i Khi d li u cu i cùng đ c truy n đi, DHT kéo m c đi n áp xu ng vƠ gi 50us Sau đó đi n áp single-bus s đ c kéo lên b i các đi n tr đ đ t nó l i tr ng thái ban đ u

2.3.4 Module th ănh

Module SD card lƠ module đ c/ghi th nh SD dành cho Arduino s d ng giao

ti p SPI, d dàng s d ng v i th vi n SPI.h và SD.h trên Arduino IDE Có th

đ c/ghi d li u t SD,micro SD Cho phép th c hi n các d án l u tr d li u (data logging), phát nh c MP3ầ

Hình 2.24 Hình nh th c t module SD card

Thông s k thu t:

 H tr th nh SD, micro SD, micro SDHC

 Giao th c: SPI

 Các ngõ ra c a module: CS, CLK, MOSI, MISO, VCC, GND

 Th nh Micro SD h tr đ nh d ng FAT16 và FAT32

 H tr vi c recording vƠ playback cho l ng âm thanh l n

 i n áp cung c p: 5VDC

 Kích th c dài x r ng x cao: 46mm X 30mm X 11mm

Th nh là thi t b l u tr d li u, s d ng công ngh flash đ ghi xóa b nh Trong đó th micro SD, SD đ c s d ng r ng rưi vƠ đ c nhi u ng i bi t đ n nh t,

ng d ng trong các thi t b c m tay, máy nh k thu t s , đi n tho i thông minh, ầ

Hình 2.25 Các kích th c SD card

2.3.5 Màn hình LCD

Màn hình LCD 16x02 xanh lá s d ng driver HD44780, có kh n ng hi n th 2 dòng v i m i dòng 16 ký t , mƠn hình có đ b n cao, r t ph bi n, nhi u code m u

vƠ d s d ng thích h p cho nh ng ng i m i h c vƠ lƠm d án

 Kho ng cách gi a hai chân là 0.1 inch ti n d ng khi k t n i v i Breadboard

 Tên chơn đ c ghi m t sau c a màn hình LCD h tr vi c k t n i, đi dơy đi n

 Có đèn led n n, dùng bi n tr ho c PWM đi u chình đ sáng

 Có th đ c đi u khi n v i 6 dây tín hi u

 Có b ký t đ c xây d ng h tr ti ng Anh và ti ng Nh t, xem thêm HD44780 datasheet đ bi t thêm chi ti t

B ng 2.3 Ch c n ng các chơn trên LCD

7 D0 I/O D0 - D7: 8 chơn trao đ i d li u v i các vi

đi u khi n, v i 2 ch đ s d ng

 Ch đ 8 bit: D li u đ c truy n trên

c 8 đ ng, v i bit MSB lƠ bit DB7

 Ch đ 4 bit : D li u đ c truy n trên

4 đ ng t DB4 t i DB7, bit MSB lƠ DB7

2.3.6 M ch chuy n ti p LCD 16x2

Hình 2.27 M ch chuy n ti p LCD 16x2

B ng vi c s d ng giao ti p I2C, vi c đi u khi n tr c ti p mƠn hình đ c chuy n sang cho IC x lý n m trên m ch Ch c n vi c g i mư l nh cùng n i dung hi n th ,

do v y giúp vi đi u khi n có nhi u th i gian x lý các ti n trình ph c t p khác

u đi m c a vi c s d ng giao ti p I2C

 Giao ti p I2C ch s d ng duy nh t 2 dơy tín hi u: SDA vƠ SCL giúp ti t ki m chơn trên vi đi u khi n