Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot Bài tổng hợp kiến thức phát triển ứng dụng iot
Khái niệm IoT
Internet of Things (IoT) là mạng lưới vạn vật kết nối Internet, nơi mỗi đồ vật và con người đều có định danh riêng, cho phép truyền tải và trao đổi thông tin qua một mạng duy nhất mà không cần tương tác trực tiếp IoT phát triển từ sự kết hợp của công nghệ không dây, vi cơ điện tử và Internet, đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và thế giới bên ngoài để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
Internet of Things (IoT) là một hệ thống gồm các cảm biến và bộ truyền động được tích hợp trong các đối tượng vật lý, cho phép chúng kết nối và giao tiếp qua các mạng có dây và không dây Những thiết bị này thường sử dụng cùng một Giao thức Internet (IP) để kết nối với Internet, tạo ra một mạng lưới thông minh và liên kết chặt chẽ giữa các thiết bị.
VD: Nhà thông minh, Vòng đeo tay thông minh,…
Lịch sử phát triển
Thuật ngữ Internet of Things (IoT) đã xuất hiện được 16 năm, nhưng khái niệm về các thiết bị kết nối thực tế đã tồn tại từ lâu, ít nhất là từ những năm 70 Thời điểm đó, ý tưởng này thường được gọi là.
Thuật ngữ “Internet of Things” (IoT) được Kevin Ashton giới thiệu vào năm 1999 trong khi làm việc tại Procter & Gamble, nhằm thu hút sự chú ý của ban lãnh đạo về công nghệ RFID trong lĩnh vực tối ưu hóa chuỗi cung ứng Khi đó, Internet đang trở thành xu hướng nổi bật, và Ashton đã đặt tên cho bài thuyết trình của mình là “Internet of Things” để nhấn mạnh tầm quan trọng của công nghệ mới này.
Mặc dù Kevin đã thu hút sự chú ý từ một số giám đốc điều hành của P&G, nhưng thuật ngữ Internet of Things vẫn chưa được chú ý nhiều trong suốt 10 năm tới.
Khái niệm Internet of Things (IoT) đã trở nên phổ biến từ mùa hè năm 2010, khi thông tin rò rỉ cho thấy dịch vụ StreetView của Google không chỉ cung cấp hình ảnh 360 độ mà còn thu thập lượng lớn dữ liệu về mạng Wifi của người dùng Sự việc này đã dấy lên những cuộc tranh luận xung quanh khả năng Google đang phát triển một chiến lược mới nhằm không chỉ lập chỉ mục internet mà còn cả thế giới thực.
Cùng năm, chính phủ Trung Quốc tuyên bố đưa Internet of Things trở thành ưu tiên chiến lược trong Kế hoạch 5 năm của họ
Vào năm 2011, Gartner, một công ty nghiên cứu thị trường, đã giới thiệu "chu kỳ cường điệu cho các công nghệ mới nổi" và đưa một hiện tượng mới vào danh sách của họ.
Next year, the theme of Europe's largest internet conference, LeWeb, will focus on the "Internet of Things." Concurrently, renowned technology magazines such as Forbes, Fast Company, and Wired are beginning to adopt IoT as terminology to describe this phenomenon.
Vào tháng 10 năm 2013, IDC đã công bố một báo cáo cho biết Internet of Things sẽ là thị trường trị giá 8,9 nghìn tỷ đô la vào năm 2020
Thuật ngữ Internet of Things đã trở nên phổ biến trên thị trường khi vào tháng 1 năm
2014, Google thông báo mua Nest với giá 3,2 tỷ đô la Đồng thời, Triển lãm Điện tử Tiêu dùng (CES) tại Las Vegas được tổ chức với chủ đề IoT.
Các đặc tính của hệ thống IoT
− Tính kết nối liên thông: là khả năng các thiết bị đều có thể kết nối với nhau
− Tính không đồng nhất: Các thiết bị trong mạng lưới IoT sở hữu phần cứng cũng như network khác nhau nên không đồng nhất
− Thay đổi linh hoạt: Số lượng và trạng thái thiết bị đều có thể thay đổi
− Quy mô lớn: mạng lưới IoT có rất nhiều các thiết bị kết nối với nhau thông qua
− Đáp ứng các dịch vụ liên quan đến “Things”
Ứng dụng IoT trong đời sống trong tất cả lĩnh vực đời sống
Smart home
Ngôi nhà thông minh, hay smart home, hiện đang là ứng dụng được tìm kiếm nhiều nhất trên Google Ngôi nhà thông minh cho phép bạn điều khiển các thiết bị như điều hòa, bình nóng lạnh từ xa, tắt đèn khi không có nhà, và mở cửa cho bạn bè ngay cả khi bạn đang làm việc Các công ty đang tích cực phát triển sản phẩm để nâng cao sự tiện lợi trong cuộc sống Smart home được coi là bước tiến cách mạng trong xu hướng Internet of Things (IoT) và dự đoán sẽ trở nên phổ biến như smartphone hiện nay Tuy nhiên, để sở hữu một ngôi nhà thông minh, chủ nhà cần đầu tư một khoản chi phí lớn Các sản phẩm trong ngôi nhà thông minh hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm thời gian, năng lượng và chi phí cho người sử dụng.
Các thiết bị đeo thông minh
Hình 1: Các thiết bị đeo thông minh
Hiện nay, nhiều quốc gia đang chứng kiến sự bùng nổ của các thiết bị đeo thông minh như tai nghe, kính mắt, ba lô và vòng tay thông minh Google và Samsung là hai trong số những công ty lớn đầu tư mạnh mẽ vào việc phát triển các sản phẩm này Các thiết bị đeo được trang bị cảm biến và phần mềm nhằm thu thập dữ liệu người dùng, phục vụ cho nhu cầu về sức khỏe, thể chất và giải trí Yêu cầu thiết kế cho những sản phẩm này là công suất tiêu thụ thấp, kích thước nhỏ gọn và tính thẩm mỹ cao.
Những chiếc ô tô được kết nối
Các nhà sản xuất ô tô đã chuyển từ việc tối ưu hóa các chức năng nội bộ sang việc nâng cao sự hài lòng của người sử dụng, tập trung vào cải thiện trải nghiệm lái xe.
Xe kết nối là phương tiện tối ưu hóa hiệu suất, bảo trì và nâng cao trải nghiệm người dùng Các thương hiệu nổi tiếng như BMW và Tesla đang tiên phong trong công nghệ này.
… đang nỗ lực cho cuộc cách mạng tiếp theo của ngành sản xuất ô tô.
Internet công nghiệp
Industrial Internet, hay IIoT (Industrial Internet of Things), đang tạo nên một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp Công nghệ này hỗ trợ kỹ thuật công nghiệp thông qua việc sử dụng cảm biến và phần mềm tiên tiến, giúp tạo ra những cỗ máy thông minh Những máy móc này có khả năng giao tiếp chính xác và nhất quán hơn con người thông qua việc phân tích dữ liệu Nhờ vào việc thu thập và phân tích dữ liệu, các công ty và nhà quản lý có thể phát hiện và giải quyết vấn đề sớm hơn, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động.
IoT mang lại tiềm năng to lớn trong việc kiểm soát chất lượng và nâng cao tính bền vững Các ứng dụng này cho phép trao đổi thông tin giữa nhà cung cấp, nhà phân phối và nhà bán lẻ về hàng hóa và hàng tồn kho, từ đó cải thiện hiệu quả của chuỗi cung ứng.
Thành phố thông minh là một ứng dụng của IoT, thu hút sự quan tâm của đông đảo người dân Các ứng dụng như giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ thống quản lý năng lượng, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát môi trường giúp giải quyết các vấn đề như ô nhiễm, tắc nghẽn giao thông và thiếu năng lượng tại các thành phố lớn Một ví dụ điển hình là thùng rác thông minh, có khả năng gửi cảnh báo đến bộ phận vệ sinh khi cần dọn sạch.
Bằng việc cài đặt ứng dụng trên thiết bị thông minh, người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm các địa điểm như cây xăng, siêu thị, quán ăn và bãi gửi xe miễn phí Hệ thống điện cũng được bảo vệ bởi cảm biến, giúp phát hiện nhanh chóng các vấn đề như nhiễu, trục trặc và sự cố lắp đặt.
IoT trong nông nghiệp
Với sự gia tăng dân số, nhu cầu lương thực ngày càng cao Để đáp ứng nhu cầu này, nông dân cần áp dụng các kỹ thuật mới và công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao sản lượng.
7 sản lượng sản xuất nông nghiệp Nông nghiệp thông minh có thể nói là lĩnh vực phát triển nhanh nhất với IoT
Thông tin mà người nông dân thu thập giúp họ đưa ra quyết định đầu tư hiệu quả, tránh tình trạng “được mùa mất giá, được giá mất mùa.” Cảm biến độ ẩm, chất dinh dưỡng của đất và mức độ hấp thụ nước đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự tăng trưởng của cây trồng, cho phép người gieo trồng xác định và điều chỉnh lượng phân bón cần thiết một cách chính xác.
Bán lẻ thông minh
IoT tạo ra mối liên kết chặt chẽ giữa các nhà bán lẻ và khách hàng, từ đó nâng cao trải nghiệm mua sắm tại cửa hàng Tiềm năng phát triển của IoT trong ngành bán lẻ rất lớn.
Smartphone là công cụ quan trọng giúp các nhà bán lẻ duy trì kết nối với khách hàng, cả khi họ ở trong và ngoài cửa hàng Việc tương tác qua điện thoại và ứng dụng công nghệ tiên tiến cho phép các nhà bán lẻ nâng cao dịch vụ khách hàng, đồng thời điều chỉnh cách bài trí cửa hàng để đáp ứng tốt hơn nhu cầu tiêu dùng.
Năng lượng
Trong những năm tới, mạng lưới điện sẽ phát triển theo hướng thông minh và đáng tin cậy hơn Khái niệm về lưới điện thông minh đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn cầu.
Dữ liệu được thu thập tự động nhằm phân tích hành vi tiêu dùng điện của người dùng và nhà cung cấp, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng điện Lưới điện thông minh có khả năng phát hiện nguồn ngắt điện thông minh tại cấp độ hộ gia đình.
Sức khỏe
Internet of Things (IoT) trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe đang mở ra nhiều tiềm năng chưa được khai thác, với các ứng dụng bất ngờ từ các thiết bị y tế thông minh Hệ thống này không chỉ kết nối người dùng với công nghệ mà còn giúp họ duy trì cuộc sống khỏe mạnh hơn thông qua việc đeo các thiết bị kết nối Dữ liệu thu thập từ các thiết bị này cho phép phân tích sức khỏe, từ đó giúp các nhà cung cấp và sản xuất phát triển những thiết kế hiệu quả nhằm chống lại bệnh tật.
IoT và chăn nuôi gia cầm, sản xuất nông trại
Kiểm soát quy trình chăn nuôi bằng cách sử dụng công cụ IoT giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Việc thu thập dữ liệu về sức khỏe gia súc cho phép chủ trang trại phát hiện sớm bệnh tật, từ đó ngăn ngừa lây lan virus và giảm thiểu số lượng gia súc bị bệnh Đồng thời, dữ liệu này cũng hỗ trợ tăng nhanh sản lượng gia súc và gia cầm.
IoT tại Việt Nam
Hệ sinh thái IoT tại Việt Nam đang có những bước tiến đáng kể, nhờ vào sự tham gia tích cực của các doanh nghiệp Sự hợp tác này không chỉ tạo ra một môi trường thuận lợi cho sự phát triển của IoT mà còn thúc đẩy sự đổi mới và sáng tạo trong lĩnh vực công nghệ.
Trong bức tranh IoT tại Việt Nam, các công ty viễn thông lớn như Viettel và VNPT đang triển khai xây dựng cơ sở hạ tầng kết nối và nền tảng mở Đồng thời, các công ty phần mềm như DTT, FPT, VNG và Konexy cũng đang nghiên cứu và phát triển trên nền tảng IoT Các doanh nghiệp nhỏ hơn tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có để nhanh chóng đưa ra thị trường các giải pháp theo chiều dọc Chính phủ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng hệ sinh thái bền vững thông qua các cơ chế chính sách hỗ trợ phát triển.
9 xây dựng các vườn ươm công nghệ để hỗ trợ các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp khởi nghiệp
Hệ sinh thái IoT không thể thiếu các yếu tố như khu công nghệ cao, vườn ươm và quỹ đầu tư, đóng vai trò chất xúc tác cho khởi nghiệp trong lĩnh vực này Các trường đại học và học viện cung cấp nguồn nhân lực cần thiết cho sự phát triển của IoT Đồng thời, các nhóm nghiên cứu và tổ chức cũng tham gia nâng cao nhận thức về vai trò của IoT trong xu thế phát triển chung.
Trong bối cảnh phát triển IoT tại Việt Nam, các giải pháp theo ngành dọc đã được nghiên cứu và phát triển để giải quyết những vấn đề cốt lõi như đô thị, giao thông, nông nghiệp và nhà thông minh Mặc dù IoT vẫn còn mới mẻ và chưa phổ biến, một số ứng dụng đã được thương mại hóa và triển khai hiệu quả, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp và nhà thông minh.
Thị trường IoT tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, thu hút nhiều công ty công nghệ tham gia nghiên cứu và sản xuất Một số ví dụ nổi bật bao gồm Mimosa Tech với giải pháp nông nghiệp chính xác, Hachi cho khu vườn cá nhân tự động, và BKAV cùng Lumi dẫn đầu trong lĩnh vực nhà thông minh, không chỉ chiếm lĩnh thị trường nội địa mà còn xuất khẩu sang Úc, Singapore và Ấn Độ Abivin cũng là doanh nghiệp tiên phong trong việc thu thập dữ liệu giao thông và tối ưu hóa vận tải dựa trên bản đồ số Nhiều ứng dụng khác hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm, nhưng phần lớn các giải pháp IoT quy mô lớn vẫn do doanh nghiệp nước ngoài cung cấp, như giải pháp TAP từ Israel đã được triển khai tại Tam Đảo (Vĩnh Phúc) trong ngành chế biến rau quả chính xác.
FPT và Fujitsu hợp tác phát triển nông nghiệp thông minh, trong khi TH-True Milk áp dụng công nghệ chăn nuôi bò sữa từ nước ngoài Ngành công nghiệp mía đường cũng đang áp dụng công nghệ nhập khẩu từ Israel, và VinEco đang trồng rau trong nhà kính với công nghệ tiên tiến từ Israel.
Việt Nam hiện chưa có ứng dụng IoT nào thực sự ảnh hưởng mạnh mẽ đến đời sống xã hội Tuy nhiên, trong tương lai gần, các ứng dụng giao thông thông minh như thu phí không dừng, phạt nguội qua camera, và dịch vụ taxi công nghệ (như Uber, Grab) dự kiến sẽ trở nên phổ biến và có tác động đáng kể Các lĩnh vực tiềm năng khác như y tế điện tử, nông nghiệp thông minh và bất động sản thông minh cần thêm thời gian để phát triển các ứng dụng IoT phù hợp với nhu cầu của Việt Nam.
Trong lĩnh vực công nghiệp, hầu hết các hệ thống ứng dụng IoT hiện nay chủ yếu thuộc về các doanh nghiệp nước ngoài, trong khi các doanh nghiệp trong nước vẫn chủ yếu tập trung vào các ứng dụng nhỏ lẻ trên điện thoại di động và máy tính cá nhân Điều này dẫn đến việc chưa khai thác hết tiềm năng của các hệ thống cảm biến và dữ liệu lớn Đặc biệt, các thiết bị phần cứng như camera, thiết bị RFID và cảm biến hóa học đều phải được nhập khẩu, gây khó khăn cho sự phát triển của ngành công nghiệp trong nước.
Xu hướng phát triển và việc làm
Phân tích dữ liệu (Data analytics)
Hệ thống IoT tạo ra một lượng thông tin khổng lồ, dẫn đến nhu cầu cao về chuyên gia thống kê và quản lý Những chuyên gia này có vai trò quan trọng trong việc phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định chiến lược nhằm giải quyết các vấn đề của doanh nghiệp.
Mạng và Cấu trúc (Network and Structure)
Máy móc ứng dụng công nghệ IoT thường bao gồm các mạng lưới phức tạp và linh kiện liên kết chặt chẽ Chuyên môn hóa về cấu trúc mạng (network specialization) là kỹ năng quan trọng được áp dụng trong lĩnh vực này, cho thấy sự phức tạp của công nghệ IoT còn vượt xa việc quản lý hệ thống mạng của một chiếc laptop.
Bảo mật (Protection)
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ cảm biến, các sản phẩm IoT hiện nay có khả năng kết nối thông tin và linh kiện từ nhiều nguồn bên ngoài Tuy nhiên, nếu hệ thống bảo mật của các thiết bị như TV thông minh không đủ mạnh, chúng sẽ trở thành mục tiêu dễ dàng cho tin tặc, cho phép họ xâm nhập và đánh cắp thông tin cá nhân của người dùng.
Trong lĩnh vực này, những kỹ năng quan trọng bao gồm khả năng nhận diện rủi ro, đánh giá các lỗ hổng bảo mật, bảo mật mã hóa và bảo vệ an toàn cho cộng đồng không dây.
Thiết bị và phần cứng (Device and Hardware)
Cơ hội nghề nghiệp trong ngành IoT dành cho kỹ sư phần cứng, những người chịu trách nhiệm sắp xếp và lắp ráp linh kiện để sản xuất thiết bị theo bản vẽ thiết kế Để nâng cao kỹ năng, các kỹ sư cần phối hợp chặt chẽ với các nhóm sản xuất và lập kế hoạch.
Phát triển tế bào và giao diện người dùng (Cell and UI development)
Công nghệ IoT đang phát triển mạnh mẽ trong bối cảnh cuộc sống hiện đại gắn liền với điện thoại thông minh Những thiết bị di động này trở thành nền tảng lý tưởng cho việc vận hành các thiết bị IoT, dẫn đến nhu cầu lớn về tuyển dụng các nhà phát triển hệ điều hành Android và iOS Các nhà phát triển hiện nay cần tận dụng nhân sự có chuyên môn cao để làm việc với các thư viện lập trình, nhằm tạo ra các ứng dụng tương tác và có tính ứng dụng cao với thiết bị và cảm biến bên ngoài.
Thiết bị nhà thông minh sẽ tăng vọt
Các thiết bị nhà thông minh đang trở nên phổ biến và dự kiến sẽ thống trị xu hướng IoT trong năm tới Sức hấp dẫn của chúng, nhờ vào ứng dụng công nghệ IoT, rất khó cưỡng Với sự phát triển công nghệ tiên tiến, các thiết bị này ngày càng sáng tạo và cung cấp nhiều tiện ích cho người dùng Chúng không chỉ mang lại sự thoải mái mà còn đảm bảo an toàn và bảo mật cho gia đình.
Điện thoại thông minh có thể kết nối với hệ thống nhà thông minh, cho phép quản trị từ xa, như gửi thông báo tự động khi vượt ngưỡng năng lượng, kiểm soát tưới nước cho vườn cây và quản lý nhiệt độ trong nhà.
Edge Coumputing sẽ dần nổi bật hơn Cloud Computing
Điện toán biên (Edge Computing) đang ngày càng trở nên phổ biến trong những năm gần đây Thay vì gửi toàn bộ dữ liệu từ thiết bị IoT lên đám mây, xu hướng hiện tại là chuyển dữ liệu đến một thiết bị cục bộ gần đó trước Sau khi xử lý và sắp xếp, thiết bị cục bộ sẽ chỉ gửi một phần dữ liệu lên đám mây, giúp giảm lưu lượng truy cập mạng Lợi ích chính của điện toán biên là tăng tốc độ xử lý thông tin và giảm lượng dữ liệu truyền tải lên đám mây.
Trí tuệ nhân tạo trong IoT(AIoT)
AI, hay trí tuệ nhân tạo, là công nghệ giúp phân tích và đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu thu thập từ IoT Điều này không chỉ tăng tốc độ phân tích dữ liệu phức tạp mà còn cung cấp giải pháp tối ưu mà không cần đến chuyên gia Chẳng hạn, từ các thiết bị theo dõi sức khỏe thông minh và những thói quen, sở thích của người dùng, AI có khả năng phân tích và gợi ý các món ăn phù hợp với tình trạng sức khỏe của bạn.
IoT trong lĩnh vực Y tế
Vào đầu năm 2020, dịch bệnh viêm đường hô hấp cấp COVID-19 đã gây ra mối đe dọa lớn đến sức khỏe toàn cầu, làm nổi bật tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ IoT trong lĩnh vực y tế Các thiết bị chăm sóc sức khỏe được kết nối Internet như thiết bị đeo, ứng dụng y tế di động và trợ lý ảo đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho bác sĩ trong việc theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân.
Module ESP 32
CPU
- CPU: Xtensa Dual-Core LX6 microprocessor
- Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240 MHz
- Tốc độ xung nhịp đọc flash chip 40mhz > 80mhz (tùy chỉnh khi lập trình)
- 520 KB SRAM liền chip (trong đó 8 KB RAM RTC tốc độ cao – 8 KB RAM RTC tốc độ thấp (dùng ở chế độ DeepSleep).
Giao tiếp không dây
- Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE
Các đặc tính kĩ thuật ESP32
- 18 kênh chuyển đổi tương tự sang số (ADC)
- 2 bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC)
- 10 GPIO cảm biến điện dung
- SD card /SDIO/MMC host
- Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support
- Ultra low power analog pre-amplifier
Cảm biến hỗ trợ trên CHIP ESP32
- 1 cảm biến Hall (cảm biến từ trường)
- 1 cảm biến đo nhiệt độ
- Cảm biến chạm (điện dung) với 10 đầu vào khác nhau.
Nguồn điện hoạt động
Sơ đồ chân
Hình 8: Sơ đồ chân ESP 32
ESP32 có tổng cộng 39 chân kỹ thuật số, trong đó 34 chân có thể được sử dụng làm GPIO, và số còn lại chỉ có chức năng đầu vào Thiết bị hỗ trợ 18 kênh ADC 12 bit và 2 kênh DAC 8 bit, cùng với 16 kênh cho tín hiệu PWM Ngoài ra, 10 chân GPIO còn hỗ trợ tính năng cảm ứng điện dung ESP32 cho phép lập trình viên cấu hình bất kỳ chân GPIO nào cho PWM hoặc các chương trình khác thông qua tính năng ghép kênh Nó cũng hỗ trợ 3 giao diện SPI, 3 giao diện UART, 2 giao diện I2C, 2 giao diện I2S, và giao thức CAN.
ESP32 hỗ trợ ba giao diện UART cho giao tiếp TTL, yêu cầu ba bộ chân Rx và Tx Tất cả sáu chân này có thể được cấu hình thông qua phần mềm, cho phép bất kỳ chân GPIO nào cũng có thể được lập trình để sử dụng cho UART.
• Ngắt ngoài: Một lần nữa vì ESP32 hỗ trợ ghép kênh nên bất kỳ chân GPIO nào cũng có thể được lập trình để sử dụng làm chân ngắt
• GPIO23 (MOSI), GPIO19 (MISO), GPIO18 (CLK) và GPIO5 (CS): Các chân này được sử dụng cho giao tiếp SPI ESP32 hỗ trợ hai SPI, đây là bộ đầu tiên
• GPIO13 (MOSI), GPIO12 (MISO), GPIO14 (CLK) và GPIO15 (CS): Các chân này được sử dụng cho giao tiếp SPI ESP32 hỗ trợ hai SPI, đây là bộ thứ hai
• GPIO21 (SDA), GPIO22 (SCL): Được sử dụng cho giao tiếp IIC sử dụng thư viện Wire
• Reset: Reset cho ESP32 là chân EN Đặt chân này LOW, đặt lại bộ vi điều khiển.
Ưu điểm
ESP32 cung cấp khả năng truyền nhận Bluetooth, với dung lượng RAM lớn hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn, và số lượng chân GPIO, cổng giao tiếp, chân PWM, cùng chân ADC nhiều hơn Ngoài ra, nó còn tích hợp cả ba loại cảm biến, mang lại hiệu suất vượt trội cho các ứng dụng IoT.
Các tính năng ADC (chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số) và DAC (chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự) được gán cho các chân tĩnh cụ thể trên ESP32 Tuy nhiên, người dùng có thể tùy chỉnh các chân cho các giao thức như UART, I2C, SPI, PWM, và nhiều hơn nữa thông qua việc gán trong mã Tính năng ghép kênh của ESP32 cho phép linh hoạt trong việc cấu hình các chân này.
Ví dụ
Hình 9: Đọc nhiệt độ, độ ẩm, áp suất với BME280
Hình 10:ESP32 với RFM95 LoRa
Hình 11: ESP32 giao tiếp I2C với LCD1602
Arduino Nano
Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano
Arduino Nano Thông số kỹ thuật
Bộ nhớ Flash 32 KB of which 2 KB used by Bootloader Điện áp ngõ vào (7-12) Volts
Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V
Kích thước bo mạch 18 x 45 mm
Sơ đồ chân
Hình 13: Sơ đồ chân Arduino Nano
2.3 Chức năng của các chân
Thứ tự chân Tên Pin Kiểu Chức năng
1 D1 / TX I / O Ngõ vào/ra số
Chân TX-truyền dữ liệu
2 D0 / RX I / O Ngõ vào/ra số
Chân Rx-nhận dữ liệu
3 RESET Đầu vào Chân reset, hoạt động ở mức thấp
4 GND Nguồn Chân nối mass
17 3V3 Đầu ra Đầu ra 3.3V (từ FTDI)
18 AREF Đầu vào Tham chiếu ADC
19 A0 Kênh đầu vào tương tự kênh 0
20 A1 Kênh đầu vào tương tự kênh 1
21 A2 Kênh đầu vào tương tự kênh 2
22 A3 Kênh đầu vào tương tự kênh 3
23 A4 Kênh đầu vào tương tự kênh 4
24 A5 Kênh đầu vào tương tự kênh 5
25 A6 Kênh đầu vào tương tự kênh 6
26 A7 Kênh đầu vào tương tự kênh 7
27 + 5V Đầu ra hoặc đầu vào
+ Đầu ra 5V (từ bộ điều chỉnh On-board) hoặc
+ 5V (đầu vào từ nguồn điện bên ngoài)
28 RESET Đầu vào Chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp
29 GND Nguồn Chân nối mass
30 VIN Nguồn Chân nối với nguồn vào
Bảng 2: Chức năng các chân Arduino Nano 2.4 Chân ICSP
MISO Đầu vào hoặc đầu ra Master In Slave Out
Vcc Đầu ra Cấp nguồn
SCK Đầu ra Tạo xung cho
MOSI Đầu ra hoặc đầu vào Master Out Slave In
RST Đầu vào Đặt lại, Hoạt động ở mức thấp
GND Nguồn Chân nối dất
Arduino Nano sở hữu 14 ngõ vào/ra digital, hoạt động với điện áp tối đa 5V Mỗi chân có khả năng cung cấp hoặc nhận dòng điện lên tới 40mA và có điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ Các chân này có thể được cấu hình làm đầu vào hoặc đầu ra thông qua các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead().
Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng bổ sung
Chân RX và TX được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL, kết nối với các chân tương ứng của chip USB sang TTL.
Mỗi chân số này cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit Tín hiệu PWM có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hàm analogWrite ()
Khi cần cung cấp ngắt cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển, chúng ta có thể sử dụng các chân INT0 và INT1 thông qua hàm attachInterrupt() Các chân này cho phép kích hoạt ba loại ngắt: ngắt trên giá trị thấp, ngắt khi tăng hoặc giảm mức, và ngắt khi thay đổi giá trị.
• Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI
Khi bạn cần truyền dữ liệu đồng bộ, hãy sử dụng các chân ngoại vi nối tiếp hỗ trợ giao tiếp với SCK Mặc dù phần cứng đã tích hợp tính năng này, nhưng phần mềm Arduino không hỗ trợ sẵn Do đó, bạn cần sử dụng thư viện SPI để khai thác tính năng này.
Khi bạn sử dụng chân 16, đèn led trên bo mạch sẽ sáng
• Chân 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 và 26 : Ngõ vào/ra tương tự
Arduino Nano có 8 chân đầu vào tương tự (A0 đến A7), cho phép kết nối 8 kênh đầu vào để xử lý Mỗi chân này được trang bị ADC với độ phân giải 10 bit, cho giá trị từ 0 đến 1023, và đo điện áp từ 0V đến 5V Để thay đổi điện áp tham chiếu xuống 3.3V, bạn có thể kết nối chân AREF (pin 18) với nguồn 3.3V và sử dụng hàm analogReference() Các chân analog cũng có nhiều chức năng khác tương tự như các chân digital trên Arduino Nano.
• Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C
Giao tiếp SPI có một số nhược điểm như yêu cầu 4 chân kết nối và bị giới hạn trong một thiết bị Để truyền thông đường dài, giao thức I2C là lựa chọn phù hợp, vì nó hỗ trợ nhiều thiết bị hơn trong cùng một hệ thống.
Chân ICSP
MISO Đầu vào hoặc đầu ra Master In Slave Out
Vcc Đầu ra Cấp nguồn
SCK Đầu ra Tạo xung cho
MOSI Đầu ra hoặc đầu vào Master Out Slave In
RST Đầu vào Đặt lại, Hoạt động ở mức thấp
GND Nguồn Chân nối dất
Arduino Nano sở hữu 14 ngõ vào/ra digital, hoạt động với điện áp tối đa 5V Mỗi chân có khả năng cung cấp hoặc nhận dòng điện lên tới 40mA và có điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ Các chân này có thể được sử dụng linh hoạt cho cả đầu vào và đầu ra thông qua các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead().
Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng bổ sung
Chân RX và TX trên mạch được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL, kết nối trực tiếp với các chân tương ứng của chip USB sang TTL.
Mỗi chân số này cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit Tín hiệu PWM có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hàm analogWrite ()
Khi cần cung cấp ngắt cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển khác, chúng ta có thể sử dụng các chân INT0 và INT1 thông qua hàm attachInterrupt() Các chân này cho phép kích hoạt ba loại ngắt: ngắt khi giá trị thấp, ngắt khi tăng hoặc giảm mức, và ngắt khi có sự thay đổi giá trị.
• Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI
Khi bạn không muốn dữ liệu truyền đi không đồng bộ, hãy sử dụng các chân ngoại vi nối tiếp hỗ trợ giao tiếp đồng bộ với SCK Mặc dù phần cứng đã tích hợp tính năng này, phần mềm Arduino lại không hỗ trợ Do đó, bạn cần sử dụng thư viện SPI để kích hoạt tính năng này.
Khi bạn sử dụng chân 16, đèn led trên bo mạch sẽ sáng
• Chân 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 và 26 : Ngõ vào/ra tương tự
Arduino Nano có 8 chân đầu vào tương tự (A0 đến A7), cho phép kết nối 8 kênh đầu vào để xử lý tín hiệu Mỗi chân này được trang bị một bộ chuyển đổi ADC với độ phân giải 10 bit, cho giá trị từ 0 đến 1023, và đo điện áp từ 0V đến 5V Nếu cần sử dụng điện áp tham chiếu từ 0V đến 3.3V, bạn có thể kết nối chân AREF (pin 18) với nguồn 3.3V thông qua hàm analogReference() Các chân analog trên Nano cũng có nhiều chức năng khác như chân digital.
• Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C
Giao tiếp SPI mặc dù phổ biến nhưng vẫn có những nhược điểm như yêu cầu 4 chân kết nối và giới hạn trong một thiết bị Đối với các ứng dụng truyền thông đường dài, giao thức I2C là lựa chọn tối ưu, vì nó hỗ trợ nhiều thiết bị hơn trong cùng một hệ thống.
Để sử dụng giao thức I2C, chúng ta cần hai dây dẫn: một cho xung đồng hồ (SCL) và một cho dữ liệu (SDA) Việc tích hợp tính năng này yêu cầu nhập thư viện Wire.
• Chân 18: AREF Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC
Chân 28 là chân reset của mạch, được kích hoạt khi nhấn nút trên bo mạch Chân này thường được kết nối với thiết bị chuyển mạch để thực hiện chức năng reset.
ESP8266
Sơ đồ chân
Thông số phần cứng
- 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz
- Hổ trợ Flash ngoài từ 512KiB đến 4MiB
- 64KBytes RAM thực thi lệnh
- Chuẩn wifi EEE 802.11 b/g/n, Wi-Fi 2.4 GHz Tích hợp TR switch, balun, LNA, khuếch đại công suất và matching network Hổ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network
- Tích hợp giao thức TCP/IP
- Hổ trợ nhiều loại anten
- Hổ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I²C, PWM,I²S với DMA
- Dải nhiệt độ hoạt động rộng: -40C ~ 125C
Ví dụ
Hình 15: Giao tiếp I2C giữa Arduino với ESP8266
Hình 16: ESP8266 với cảm biến DHT22
Raspberry Pi 3
Đặc trưng
- Hệ điều hành: Ubuntu, Linux
- SoC đã sử dụng: Boardcom BCM2837
- Hoạt động như một máy tính nhúng
- Bộ nhớ: 1GB LPDDR2 RAM
- Lưu trữ: khe Micro SDHC
- Đồ họa: Broadcom Video Core IV hoạt động ở tần số Clock 300-400 MHz
Thông số, sơ đồ chân
- Bộ xử lý ARM Cortex-A53 64 bit- ARM 1176JZF-S 700MHz
- Wireless LAN 802.11n, Bluetooth 4.1 và Bluetooth Low Energy
- Bộ nhớ Cache cấp 1: 16kB, cấp 2: 128 kB
- Hỗ trợ Camera được kết nối với đầu nối CSI nằm giữa cổng Ethernet và cổng HDMI
- Cổng hiển thị DSI để kết nối màn hình cảm ứng Raspberry Pi
- Cổng Micro SD để tải hệ điều hành và lưu trữ dữ liệu
- Hệ điều hành dựa trên nhân Linux
- Thiết bị ngoại vi: có thể kết nối với bàn phím máy tính và chuột thông qua kết nối USB
- Video: có khả năng phân giải cao chuẩn HD, full HD
- Đồng hồ thời gian thực
Raspberry Pi không được trang bị đồng hồ thời gian thực nghĩa là không thể theo dõi thời gian hoạt động trong ngày khi không hoạt động
Thay vào đó chương trình chạy trên Pi có thể lấy thời gian từ một máy chủ thời gian mạng hoặc do người dùng nhập vào lúc khởi động
Ưu điểm, nhược điểm
- Phục vụ cho nhiều mục đích
- Khả năng hoạt động liên tục 24/7
- Không có tích hợp WiFi (có thể mua USB WiFi về gắn vô)
- Yêu cầu phải có kiến thức cơ bản về Linux, điện tử.
Ứng dụng
- Raspnerry Pi có thể được dùng như máy tính để bàn
- Các ứng dụng cho máy in
- Các tiện ích với camera
- Hệ thống an ninh, giám sát mạng
Ví dụ
Hình 19: Kết nối LCD ILI9341 với Ras
Hình 20: Raspberry Pi với RFID
Hình 21: Raspberry Pi với SIM800L
Hình 22: Arduino gioa tiếp SPI với Raspberry
Arduino UNO R3
Đặc trưng
Compared to previous generations, the Arduino UNO has revamped its pin naming system for easier identification and replaced the FTDI chip with the ATMega Serial TTL Converter.
- Điện áp vào giới hạn: 7 đến 20 V
- Dòng tiêu thụ: khoảng 30mA
- Số chân Digital I/O: 14 (với 6 chân là PWM)
- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA
- Dòng ra tối đa (5V): 500 mA
- Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA
- Bộ nhớ flash: 32 KB với 0.5KB dùng bởi bootloader
Sơ đồ chân
Ví dụ
DUNG ARDUINO ESP 8266 ESP 32 RASPBER
Sản xuất Ý China China Anh Thụy Sỹ
Xtensa lõi kép Core ARM cortex A72
Wifi không có có có
Bluetoot h không không Có có
RAM 2kb 160kb 512kb 4Gb 32kB
Flash 32kb 16mb 16mb SD card(2-
Sự khác biệt giữa ESP32 và Arduino
So sánh ESP32 với Arduino không hoàn toàn công bằng, vì mỗi loại đều có những ưu điểm và chức năng riêng ESP32, với bộ vi xử lý mã đôi, vượt trội hơn Arduino UNO về sức mạnh và tính năng Nó tích hợp Bluetooth và Wi-Fi, cung cấp nhiều chân GPIO và giao thức truyền thông với giá cả phải chăng Mặc dù Arduino có thể yếu thế hơn khi so sánh với ESP32, nhưng nó lại có nhiều tấm chắn phong phú và các bo mạch tiên tiến như Arduino Yun cũng sở hữu sức mạnh xử lý ấn tượng.
ESP32 hoạt động với điện áp 3.3V và có thể lập trình bằng ESP-IDF hoặc Arduino IDE, trong khi Arduino sử dụng 5V và nổi bật với giao diện dễ sử dụng cùng cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ Nếu bạn có kinh nghiệm lập trình và dự án yêu cầu xử lý nặng cùng khả năng IoT, ESP32 là lựa chọn ưu tiên hơn Arduino.
Sự khác biệt giữa ESP32 và ESP8266
Cả ESP32 và ESP8266 đều là bảng phát triển Wi-Fi nổi bật từ Espressif, có thể lập trình bằng ESP-IDF hoặc Arduino IDE Mặc dù ESP8266 có hiệu suất kém hơn so với ESP32, nhưng nó lại có giá thành rẻ hơn và kích thước nhỏ gọn hơn Hơn nữa, ESP8266 được phát hành sớm hơn, do đó người dùng sẽ nhận được sự hỗ trợ cộng đồng phong phú cho sản phẩm này.
ESP8266 không tích hợp mô-đun Bluetooth, không hỗ trợ giao thức CAN và thiếu SRAM Do đó, nếu dự án của bạn cần sức mạnh xử lý cao hơn và các chức năng như Bluetooth hoặc CAN, ESP32 sẽ là lựa chọn tốt hơn so với ESP8266.
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm như:
− LM35, LM355, PT100… : cảm biến đo nhiệt độ
Thông số kỹ thuật của cảm biến LM35
• Điện áp hoạt động: 4-20V DC
• Công suất tiêu thụ: 60uA
• Khoảng đo nhiệt độ: -55°C đến 150°C
• Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C
− HS1011, HS220… : cảm biến đo độ ẩm
- DHT11, DHT21, DHT22: tích hợp của cả cảm biến nhiệt độ và độ ẩm
Cảm biến DHT11 là một trong những cảm biến độ ẩm và nhiệt độ phổ biến nhất hiện nay nhờ vào chi phí thấp và khả năng thu thập dữ liệu dễ dàng thông qua giao tiếp 1 dây (giao tiếp digital 1 wire).
45 nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tính toán nào
Thông số kỹ thuật DHT11
- Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu)
- Đo tốt ở độ ẩm: 20-80%RH với sai số 5%
- Đo tốt ở nhiệt độ: 0°C to 50°C sai số ±2°C
- Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây 1 lần)
- Kích thước: 15mm x 12mm x 5.5mm
Hình 28: Cảm biến DHT11 Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm: nhỏ gọn, giá thành rẻ (chỉ khoảng 20-30k)
- Nhược điểm: độ chính xác thấp hơn những cảm biến khác, phạm vi đo nhỏ
Cảm biến chạm
Thông số kỹ thuật
- Điện áp sử dụng: 2.5 - 5.5VDC
- Chạm xuyên vật liệu từ 2mm-6mm
Cảm biến góc nghiêng
Thông số kỹ thuật
- MPU-6050 module (3 trục góc + 3 trục gia tốc)
- Chip 16bit AD converter, 16-bit data Output
- Độ phân giải gia tốc: ± 2 ± 4 ± 8 ± 16g
Sơ đồ chân
SCL Chân SCL trong giao tiếp I2C
SDA Chân SDA trong giao tiếp I2C
XDA Chân dữ liệu (kết nối với cảm biến khác)
XCL Chân xung (kết nối với cảm biến khác)
AD0 Bit0 của địa chỉ I2C
Bảng 4: Chức năng các chân MPU-6050
Cảm biến màu sắc (TCS3200, TCS230, TCS34725)
Thông số kỹ thuật
• Chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số có độ phân giải cao
• Lập trình lựa chọn bộ lọc màu sắc khác nhau và dạng tần số xuất ra
• Giao tiếp trực tiếp với vi điều khiển
• Tần số ngõ ra có độ rộng xung 50%
• Tần số tỉ lệ với ánh sáng có cường độ và màu sắc khác nhau
• Tần số ngõ ra nằm trong khoảng 2 Hz- 500KHz.
Sơ đồ chân
Hình 32: Sơ đồ chân cảm biến màu sắc
OUT Đầu ra tín hiệu tần số
S0, S1 Dùng để lựa chọn tỷ lệ tần số
S2, S3 Dùng để lựa chọn kiểu photodiod
Hình 33: Chức năng các chân cảm biến màu sắc
Ứng dụng
Cảm biến màu được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như xử lý hình ảnh, xử lý tín hiệu kỹ thuật số, phát hiện đối tượng và nhận dạng màu sắc.
Trong các ngành công nghiệp, cảm biến màu thường được sử dụng để phân loại các đối tượng dựa vào màu sắc.
CẢM BIẾN MỰC NƯỚC
Khái niệm
Cảm biến mực nước là thiết bị giám sát mức nước một cách chính xác, sử dụng nhiều phương pháp đo khác nhau Việc chọn lựa cảm biến mực nước phù hợp không chỉ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư mà còn giảm thiểu thời gian bảo trì và nâng cao tuổi thọ cho thiết bị.
Phạm vi sử dụng
Đo lường các loại chất lỏng như nước và dầu là một ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực Các cảm biến chuyên dụng được sử dụng để đo mực nước sinh hoạt, trong khi những cảm biến cao cấp hơn có khả năng đo lường các chất hóa học Đặc biệt, một số cảm biến còn có thể phát hiện axit và chất độc hại, phục vụ cho các ngành công nghiệp chế tạo vật liệu hiện nay.
Ngoài ra một số loại cảm biến mực nước có khả năng đo lường từ xa có thể đo lường trong các bể chứa cỡ lớn.
Phân loại
- Cảm biến đo mức liên tục
- Cảm biến đo mức ON/OFF (báo đầy báo cạn)
5.3.1 Cảm biến đo mức liên tục
Cảm biến đo mức dạng siêu âm
Cảm biến đo mức dạng thủy tĩnh
Cảm biến đo nước dạng điện dung đo liên tục
Giá thành 1,2 – 25 triệu 1- 10 triệu 1,5 – 9,5 triệu
Dựa trên nguyên lý thu phát sóng điện từ
Dựa trên nguyên lý thay đổi áp suất nước
Dựa trên nguyên lý điện dung phát tần số để nhận biết sự tiếp xúc của chất lỏng, nước và các loại chất rắn khác
Tín hiệu analog 4- 20mA có thể truyền đi xa
Tín hiệu dạng analog 4-20mA hoặc 0-10v
Tín hiệu analog 4-20mA có thể truyền đi xa
Nguồn cấp 7-28 VDC 9÷36VDC 9÷30VDC
Sai số 0,1% - 0,2 % 1%, 0.5% và 0.25% 0.1% Độ phân giải 1mm Không có màn hình Không có màn hình
Tiêu chuẩn chống nước IP68 IP68 IP68
Tần số phát Trong khoảng từ 50-
-10÷70°C Khả năng chịu nhiệt lên đến
200°C ở mức áp suất 25 bar Ưu điểm
- Hoạt động tốt trong nhiều môi trường cần đo khác nhau
- Tuổi thọ trung bình khá cao, cao nhất trong các loại cảm biến đo mức hiện nay
- Sai số khá thấp, đảm bảo đo lường chính xác và phản hồi khá nhanh
- Là dòng cảm biến được tích hợp sẵn
- Có dãy đo rộng lớn nhất đến 100m theo độ cao của nước
- Sai số ổn định qua từng năm
- Chi phí thấp so với các dòng cảm biến khác
- Dễ lắp đặt nhất trong số các cảm biến có trên trên thị trường
- Hoạt động tốt trong các ứng dụng nhiệt độ và áp suất cao
- Lắp đặt được trong các silo có cánh khuấy
- Thời gian phản hồi nhanh
- Chống ăn mòn tốt với lớp
55 màn hình hiển thị trên cảm biến
- Giá thành hơi cao so với các dòng cảm biến khác
- Không phù hợp đối với các quy mô đo lường nhỏ lẻ
- Cần tuân thủ một số cách thức lắp đặt để cảm biến hoạt động tốt
- Dùng tốt cho nước sạch, đối với nước thải dễ bị ăn mòn do tạp chất
- Nhiệt độ làm việc thấp dưới 50 độ C
- Tuổi thọ thấp hơn so với cảm biến siêu âm và một số dòng khác
- Kích thước lớn nên sẽ khó vận chuyển
- Dãy đo của cảm biến hạn chế
- Không hiệu chuẩn được dãy đo
5 3.2 Cảm biến đo mức ON/OFF
Cảm biến đo mức điện dung đo ON -
Cảm biến siêu âm đo
Cảm biến dạng phao báo mức ON/OFF
Dựa trên nguyên lý cảm biến của que điện cực Khi que điện cực phát hiện
Nguyên lý hoạt động của cảm biến là sẽ phóng tia siêu âm xuống mực chất lỏng
Khi bơm nước dâng lên tới điểm cần ngắt => Relay OFF Khi nước bị hụt tới giới hạn dưới hay điểm cần bơm
Khi có vật chất trong vùng cảm biến của thiết bị, tín hiệu relay PNP hoặc NPN sẽ được xuất ra để điều khiển các thiết bị khác Khi chất lỏng chạm đến mực cần đo, cảm biến sẽ phản chiếu lại và nhận được khoảng cách cần đo Nếu có nước vào, thiết bị sẽ báo tín hiệu Relay.
Tín hiệu PNP, NPN, dạng tiếp điểm 2 dây và dạng tín hiệu NAMUR
PNP Max 300A hoặc (S)2 tín hiệu 4mA /
Tiêu chuẩn chống nước IP67, IP65, IP68 IP68, IP67
Thời gian phản hồi 0,1s - 0.2s 10m/giây
Nhiệt độ làm việc -40÷300°C -30÷70°C -40÷350°C Ưu điểm
- Chịu được nhiệt độ và áp suất cao
- Đo được trong moi trường dẫn điện và không dân điện
- Thời gian phản hồi nhanh
- Cảm biến còn có phiên bản chống cháy nổ dùng trong các môi trường đo mức xăng; dầu, hóa chất dễ cháy nổ
- Đo mực nước bằng cảm biến siêu âm và các loại chất lỏng khác với độ chính xác khá cao
- Thời gian đáp ứng nhanh, hoạt động ổn định
- Tín hiệu ngõ ra chuẩn analog 4-20mA
- Có thể cài đặt được thang đo khi cần điều chỉnh khoảng cách cho chính xác
- Đo được cho cả chất rắn và chất lỏng
- Không tiếp xúc với vật cần đo
- Cảm biến mức nước công nghiệp loại này được thiết kế đơn giản, nhỏ gọn nên dễ dàng lắp đặt cho các hệ thống, thiết bị khác nhau
- Cảm biến đo mức nước có thể dùng được cho nhiều môi trường khác nhau như nước sạch, nước thải, dầu…
- Sử dụng nguồn điện để hoạt động nên đảm bảo sự an toàn, hiệu quả và tiện lợi
- Quá trình lắp đặt nhanh chóng, đơn giản và hoạt động tự động
Bộ đo mức nước được thiết kế với khả năng cách điện ưu việt nhờ vào vật liệu dây cáp đồng, đảm bảo an toàn tối đa trong quá trình hoạt động, đặc biệt là trong những môi trường có nguy cơ cao.
58 môi trường đòi hỏi sự an toàn cao
- Chất lượng vượt trội, tuổi thọ sản phẩm tốt và ít xảy ra sự cố khi sử dụng
- Chiều dài que đo sẽ tương ứng với độ cao cảm biến có thể đo được, và cảm biến điện dung chỉ đo được trong khoảng cách dưới
- Cảm biến có điểm mù tại điểm cao nhất của cảm biến hay còn gọi Dead zone
- Khoảng cách đo tối đa thấp
- Giá thành cao hơn các loại cảm biến đo mức nước khác
- Khoảng cách đo giảm khi đo cho chất rắn
- Nhiệt độ hoạt động dưới 70ºC
Các thiết bị đo mực nước như cảm biến siêu âm, cảm biến radar, cảm biến từ giảo và cảm biến điện dung hiện nay có độ chính xác cao hơn so với các dòng thiết bị đo mực nước khác.
- Tốc độ truyền dữ liệu không nhanh
- Hay bị tình trạng bị tắc nghẽn không đo được hoặc báo sai dữ liệu
LCD16x2
RELAY
Các loại relay (rơ – le)
Trên thị trường hiện nay, có hai loại relay chính: module rơ-le đóng ở mức thấp, trong đó nối cực âm vào chân tín hiệu sẽ kích hoạt rơ-le, và module rơ-le đóng ở mức cao, với cực dương kết nối vào chân tín hiệu để đóng rơ-le Khi so sánh hai module rơ-le có cùng thông số kỹ thuật, chúng ta có thể nhận thấy sự khác biệt trong cách thức hoạt động và ứng dụng của chúng.
Trong 63 số kỹ thuật, hầu hết các linh kiện đều giống nhau, chỉ khác nhau ở transistor của từng module Sự khác biệt này cho phép phân loại hai loại module rơ-le, bao gồm NPN (kích ở mức cao) và PNP (kích ở mức thấp).
2.2 Chức năng chân của Relay
1 Coil End 1 Được sử dụng để kích hoạt (Bật / Tắt) Rơle, thông thường một đầu được kết nối với 5V và đầu kia nối đất
2 Coil End 2 Được sử dụng để kích hoạt (Bật / Tắt) Rơle, thông thường một đầu được kết nối với 5V và đầu kia nối đất
3 Common (COM) COM được kết nối với một đầu cuối của tải sẽ được kiểm soát
Đầu kia của tải thường được kết nối với NO hoặc NC Khi được kết nối với NC, tải vẫn duy trì kết nối trước khi được kích hoạt.
Đầu nối Normally Open (NO) được sử dụng để kết nối tải, trong đó tải sẽ không hoạt động cho đến khi được kích hoạt Nếu tải được kết nối với NO, nó sẽ vẫn bị ngắt kết nối cho đến khi có tín hiệu kích hoạt.
Bảng 5: Mô tả chức năng chân của relay 2.3 Đặc điểm của Relay 5 chân 5V
- Điện áp kích hoạt (Điện áp trên cuộn dây): 5V DC
- Dòng kích hoạt (Dòng điện danh định): 70mA
- Dòng tải AC tối đa: 10A - 250 / 125V AC
- Dòng tải DC tối đa: 10A - 30 / 28V DC
- Cấu hình 5 chân nhỏ gọn với khuôn nhựa
- Thời gian hoạt động: 10msec Thời gian phát hành: 5msec
- Chuyển mạch tối đa: 300 hoạt động / phút (cơ học)
CÒI CHIP 5V
- Còi chip 5V là linh kiện thường được dùng trong các mạch điện tử với mục đích tạo ra tín hiệu âm thanh
- Loa, còi có kích thước nhỏ và nhẹ thuận tiện khi lắp đặt và sử dụng
- Điện áp đầu vào: 3.5 – 5VDC
- Tần số âm thanh: 2300Hz
- Biên độ âm thanh: >80 dB
- Hoạt động trong môi trường có nhiệt độ: -20 ~ 70 độ C
- Kích thước: đường kính 12mm, cao 9,7mm
OLED
Màn hình OLED đơn sắc 0,96’’ (SSD1306) (giá thành khoảng 100k)
- Điện áp sử dụng: 2.2~5.5VDC
- Góc hiển thị: lớn hơn 160 độ
- Số điểm hiển thị: 128×64 điểm
- Độ rộng màn hình: 0.96 inch
- Màu hiển thị: Trắng / Xanh Dương
Màn hình OLED sử dụng bộ điều khiển SSD1306 trên bo mạch, đi kèm với một biểu dữ liệu mô tả giao thức trao đổi và hệ thống lệnh, dễ dàng tìm thấy trên Internet.
Pin Tên pin Mô tả
1 GND Kết nối với đất của mạch
2 VDD, VCC, 5V Có thể được cấp nguồn 3.3V hoặc 5V
3 SCK(D0, SCL, CLK) Màn hình hỗ trợ cả IIC và SPI, xung clock được cấp qua chân này
4 SDA (D1, MOSI) Đây là chân dữ liệu ủa cả hai, nó có thể được sử dụng cho IIC hoặc SPI
5 RES (RST, RESET) Khi được giữ tiếp đất trong giây lát, pin này sẽ đặt lại module
6 DC (A0) Đây là lệnh có thể được sử dụng cho SPI hoặc
7 CS Thường được giữ ở mức thấp, chỉ được sử dụng khi nhiều hơn một thiết bị SPI được kết nối với MCU
Bảng 7: Chức năng các chân OLED
Các loại module màn hình OLED khác:
S.No Phân loại Các loại
1 Dựa trên màu sắc Đơn sắc (xanh lam) Đơn sắc (trắng)
2 Dựa trên số lượng pin 3 pin (chỉ hỗ trợ IIC)
7 pin (hỗ trợ IIC và SPI)
3 Dựa trên giao diện IC SSD1306
Bảng 8: Phân loại OLED Các ứng dụng
- Được sử dụng trong điện tử tiêu dùng
- Được sử dụng cho Đồng hồ thông minh, điện thoại di động và màn hình MP3
- Màn hình chơi game cấp độ nhỏ
- Góc nhìn rộng cho phép sử dụng trong điều kiện ánh sáng yếu
LED
Ưu nhược điểm của đèn LED
- Ở nước ta, đèn LED được ứng dụng để tiết kiệm năng lượng, phục vụ cho quảng cáo, chiếu sáng đô thị
Nút nhấn là công tắc đơn giản dùng để điều khiển máy hoặc quy trình, thường được làm từ nhựa hoặc kim loại Hình dạng của nút nhấn được thiết kế để phù hợp với ngón tay hoặc bàn tay, giúp người dùng dễ dàng sử dụng Có hai loại nút nhấn chính: nút nhấn thường mở và nút nhấn thường đóng.
6.1 Nguyên lí làm việc của nút nhấn
Nút nhấn bao gồm ba phần chính: bộ truyền động, các tiếp điểm cố định và các rãnh Bộ truyền động đi qua toàn bộ công tắc và kết nối với một xy lanh mỏng ở phía dưới, nơi chứa tiếp điểm động và lò xo Khi người dùng nhấn nút, tiếp điểm động sẽ chạm vào các tiếp điểm tĩnh, dẫn đến việc thay đổi trạng thái của tiếp điểm Một số nút yêu cầu người dùng giữ hoặc nhấn liên tục để thiết bị hoạt động, trong khi các nút khác có chốt giữ nút bật cho đến khi người dùng nhấn lại.
Công tắc nút nhấn là thiết bị phổ biến trong nhiều ứng dụng như máy tính, điện thoại và các thiết bị gia dụng Chúng thường xuất hiện trong nhà, văn phòng và các môi trường công nghiệp, giúp bật hoặc tắt máy và thực hiện các chức năng cụ thể Nhiều nút nhấn có thể kết nối với nhau thông qua cơ chế liên kết, cho phép điều khiển hoạt động của nút khác Thông thường, các nút sẽ có màu sắc đặc trưng để biểu thị chức năng, ví dụ như nút màu xanh thường dùng để bật thiết bị, trong khi nút màu đỏ thường dùng để tắt thiết bị.
Nút dừng khẩn cấp thường có kích thước lớn và màu đỏ, giúp người sử dụng dễ dàng nhận diện và thao tác trong tình huống khẩn cấp, nhằm tránh gây nhầm lẫn.
Hình 41: Ký hiệu nút nhấn
Màn hình TFT (Thin Film Transistor) là một loại màn hình LCD phổ biến, thường được sử dụng trên các thiết bị màn hình phẳng như smartphone, laptop và tablet giá rẻ hiện nay.
Màn hình cảm ứng TFT Shield 2.4 inch (150k) là một shield màn hình cảm ứng điện trở, được thiết kế dành cho Arduino Uno và MEGA 2560 Sản phẩm này cho phép người dùng dễ dàng thực hiện các chức năng hiển thị và điều khiển thông qua cảm ứng điện trở trên màn hình.
Màn hình nhỏ gọn và dễ lắp đặt, đi kèm với bộ thư viện và mã mẫu phong phú, giúp lập trình thuận tiện Chất lượng hiển thị tốt và cảm ứng nhạy bén, phù hợp cho các ứng dụng hiển thị và điều khiển chuyên nghiệp qua màn hình cảm ứng.
- Chip điều khiển: ILI9340, ILI9341, ILI9320, SPFD5408, tùy từng đợt màn hình
- Màu sắc: 18 bit, lên đến 262,000 màu
- Loại cảm ứng: điện trở
- Các chân dùng điều khiển màn hình: D5 -> D13 và A0 -> A3
Contactor, hay còn gọi là khởi động từ, là thiết bị điện hạ áp quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực Nhờ contactor, người dùng có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù và hệ thống chiếu sáng thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.
Contactor CHINT NXC-12 12A 5.5kW (200k) là sản phẩm chính hãng được nhập khẩu từ CHINT, với tiếp điểm chính đạt 12A và công suất 5.5 kW AC-3 (380/400V) Dòng tối đa Ith của thiết bị này lên tới 25A AC-1, mang lại hiệu suất cao cho các ứng dụng điện.
AC1 được sử dụng cho tải thuần trở, chẳng hạn như điện trở sấy Các tiếp điểm chính của Contactor được thiết kế để đóng cắt những tải có hệ số công suất (Cos phi) lớn hơn 0,95 Loại này áp dụng cho tất cả các tải AC có Cos phi trên 95%.
AC3 được sử dụng để đóng cắt cho tải động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, với tiếp điểm chịu tải khi khởi động lên đến 5-7 lần dòng định mức của động cơ Loại này thường được áp dụng cho khởi động sao/tam giác và các mạch điện cẩu trục.
Contactor CHINT NXC-12 12A 5.5kW có khả năng kết hợp linh hoạt với Rơle nhiệt CHINT NR2-25/Z (9-13A) để bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải Ngoài ra, việc sử dụng bộ điều khiển từ xa có sẵn tại Nshop sẽ giúp tăng cường hiệu suất điều khiển, mang lại giải pháp tối ưu cho hệ thống điện.
CHINT, được thành lập vào năm 1984, đã trở thành tập đoàn chế tạo thiết bị điện lớn nhất tại Trung Quốc, với doanh thu ấn tượng hàng năm.
Năm 2015, Chint đạt doanh thu 8 tỷ USD, khẳng định vị thế là một trong những công ty hàng đầu Trung Quốc và là tập đoàn lớn nhất về thiết bị điện Hiện tại, Chint được công nhận là thương hiệu quốc gia của Trung Quốc và nằm trong top 10 thương hiệu sản xuất thiết bị điện trên toàn cầu Tại Việt Nam, sản phẩm của Chint được cộng đồng kỹ thuật tin tưởng, với chất lượng không thua kém các thương hiệu lớn như Siemens, Fuji, Panasonic, LS, đồng thời đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật với mức giá phải chăng.
- Tiếp điểm: 3 cặp tiếp điểm chính và 2 tiếp điểm phụ 1NO+1NC
- Dòng định mức định mức: 12A (dòng chạy qua 3 bản cực) o 220/230-3kw: 12A o 380/400-5.5KW: 12A o 660/690-7.5KW: 8.9A
- Điện áp max: 660/690v (điện áp đặt trên 3 bản cực )
- Điện áp cách ly Ui: 690V
- Điên áp xung cách điện: Uimp: 8kv
Kích thước của Contactor CHINT NXC-12 12A 5.5kW
Sơ đồ nguyên lý của Contactor CHINT NXC-12 12A 5.5kW
Module HC05/HC06 là 2 module bluetooth nhỏ gọn từ hãng HC-Tech
Hình 43: Module HC05/HC06 1.1.1 Thông số kĩ thuật
- Điện áp hoạt động: 3.2 ~ 6VDC
- Mức điện áp giao tiếp: TTL tương thích 3.3/5VDC
- Dòng điện khi hoạt động: khi Pairing 30 mA, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8 mA
- Baudrate UART có thể chọn được: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600,
- Hỗ trợ: Bluetooth serial port (master and slave)
- Chuẩn kết nối: Bluetooth 2.0 + EDR
- Tần số: 2.4 GHz ISM band
- Modulation: GFSK (Gaussian frequency shift keying)
- Bảo mật: mã hoá và xác thực
Hình 44: Sơ đồ chân Module HC05/HC06 1.2 Bluetooth tích hợp BLE
Mạch thu phát Bluetooth 3.0 SPP / BLE 4.2 Dual Mode JDY-33, tương thích và mạch có thể sử dụng để thay thế các mạch Bluetooth HC-05/HC-06
Hình 45: Mạch thu phát Bluetooth 3.0 SPP / BLE 4.2 Dual Mode JDY-33 1.2.1 Thông số kĩ thuật
- Điện áp sử dụng: 3.3~5VDC
- Mức điện áp giao tiếp: TTL 3.3/5VDC
- Chuẩn kết nối Bluetooth: Bluetooth 3.0 SPP và BLE 4.2
- Modulation: GFSK (Gaussian frequency shift keying)
- Khoảng cách truyền nhận tối đa: 30m
Hình 46: Sơ đồ chân Bluetooth 3.0 SPP / BLE 4.2 Dual Mode JDY-33
Module Bluetooth HM10 là sản phẩm hoàn hảo, tiện lợi và ổn định nhất cho việc truyền dữ liệu qua Bluetooth Nó mang lại sự dễ dàng trong việc truyền dữ liệu và điều khiển từ xa.
Hình 47: Module Bluetooth 4.0 HM-10 1.3.1 Thông số kĩ thuật
- Điện áp sử dụng: 3.3~5VDC
- Dòng tiêu thụ: 400uA ~ 1.5mA ở Sleep Mode và 8.5mA ở Active Mode
- Mức điện áp giao tiếp: TTL 3.3/5VDC
- Chuẩn kết nối Bluetooth: Bluetooth 4
- Modulation: GFSK (Gaussian frequency shift keying)
- Khoảng cách truyền nhận tối đa: 100m
HC-05 HC-06 JDY-33 HM-10 ESP32
Tốc độ 3Mbps 3Mbps 24Mbps 24Mbps 24Mbps
Chế độ Master / Slave Slave Slave Master / Slave Master / Slave
- LoRa là viết tắt của Long Range Radio được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012
