Ứng dụng Arduino thiết kế bộ điều khiển cường độ ánh sáng cho căn phòng

Ứng dụng Arduino thiết kế bộ điều khiển cường độ ánh sáng cho căn phòng
Mô tả cơ bản về tài liệu:
Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng Board mạch Arduino Mega 2560 tự động điều khiển cường độ ánh sáng của một căn phòng theo giá trị đặt trước. Thuật toán điều khiển được áp dụng trong nghiên cứu này là thuật toán tỉ lệ, tích phân và vi phân (PID -Proportional Integral Derivative). Kết quả thực nghiệm trên mô hình cho thấy sự hoạt động của hệ thống là ổn định và có tính chính xác cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng Arduino thiết kế bộ điều khiển cường độ ánh sáng cho căn phòng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG ARDUINO THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG CHO CĂN PHÒNG Nguyễn Đắc Nam*, Nguyễn Ngọc Phương Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì * Email: dacnam75@gmail.com Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng Board mạch Arduino Mega 2560 tự động điều khiển cường độ ánh sáng của một căn phòng theo giá trị đặt trước. Thuật toán điều khiển được áp dụng trong nghiên cứu này là thuật toán tỉ lệ, tích phân và vi phân (PID -Proportional Integral Derivative). Kết quả thực nghiệm trên mô hình cho thấy sự hoạt động của hệ thống là ổn định và có tính chính xác cao. Từ khóa: Cường độ ánh sáng, Arduino, PID APPLICATION ARDUINO DESIGNS CONTROLS LIGHT STRENGTH FOR OFFICE Abstract: The article presents the research results of Arduino Mega 2560 application that automatically controls the light strength for office according to the preset values. The control algorithm applied in this study is the proportional, integral and differential (PID-Proportional Integral Derivative) algorithm. Experimental results on the model show that the operation of the system is stable and highly accurate. Keyword: light strength, arduino, PID 1. GIỚI THIỆU Trong thời gần đây hệ thống chiếu sáng bằng Arduino để tự động điều chỉnh cường độ ánh sáng đèn led đã dần thay thế cho hệ thống chiếu sáng của một căn phòng. Tùy thuộc vào giá trị đặt truyền thống. Đèn vẫn còn thắp sáng ở mức 100% trước, bộ điều khiển PID sẽ tự động điều chỉnh tín cường độ, việc này không phải là luôn luôn cần hiệu đầu ra để cấp nguồn cho bóng đèn (thông qua thiết. Ta biết rằng cường độ ánh sáng có thể điều mạch khuếch đại công suất) với giá trị điện áp phù chỉnh được theo mong muốn. Để điều chỉnh hợp để cường độ sáng trong phòng luôn bám sát cường độ ánh sáng của đèn ta có thể sử dụng các theo giá trị đặt trước. phương pháp như: dùng công tắc hay còn được 2. NỘI DUNG gọi là Dimmer hoặc chiết áp đèn led; dùng Triac điều khiển thông qua vi điều khiển…vv. Phương 2.1. Bo mạch Arduino Mega 2560 và môi pháp điều chỉnh Dimmer có ưu điểm là đơn giản, trường soạn thảo IDE điện áp ổn định, đảm bảo được tuổi thọ của đèn Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên phương dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với pháp này không thể tự động mà hoàn toàn điều môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao khiển bằng tay. Phương pháp sử dụng Triac điều gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên chỉnh cường độ ánh sáng đèn led thường không nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM đều nhau và phương pháp này ít được áp dụng Atmel 32-bit. Sử dụng môi trường phát triển tích nhiều trong thực tế. Để khắc phục những nhược hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông điểm của các phương pháp điều chỉnh trên, nhóm thường và cho phép người dùng viết các chương nghiên cứu đề xuất phương pháp sử dụng kết hợp trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++. Đặc cảm biến cường độ ánh sáng với board mạch điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 1 NĂM 2021 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Board mạch Arduino Mega 2560 sử dụng vi điều khiển ATmega2560 có cấu trúc như Hình 1 [1]. Thông số kỹ thuật: - Vi điều khiển chính: ATmega2560 - IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2. - Nguồn nuôi mạch: 5 VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC7-9 VDC - Số chân Digital: 54 (15 chân PWM) - Số chân Analog: 16 - Giao tiếp UART: 4 bộ UART - Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 -> 53) dùng với Hình 2: Môi trường lập trình cho Arduino thư viện SPI của Arduino Trong đó: - Giao tiếp I2C: 1 bộ + Arduino Toolbar: Có một số nút và chức năng - Ngắt ngoài: 6 chân của chúng như sau: - Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho - Verify: Kiểm tra code có lỗi hay không Bootloader - Upload: Nạp code đang soạn thảo vào Arduino - SRAM: 8 KB - New, Open, Save: Tạo mới, mở và Save sketch - EEPROM: 4 KB - Serial Monitor: Đây là màn hình hiển thị dữ liệu - Xung clock: 16 MHz từ Arduino gửi lên máy tính + Arduino IDE Menu Trong file menu có mục Examples đây là nơi chứa code mẫu ví dụ như: cách sử dụng các chân digital, analog, sensor … Trong Sketch menu ...