Ứng dụng chip ADE9153A đo công suất tải 1 pha :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CHIP ADE9153A ĐO CÔNG SUẤT TẢI

MỘT PHA

SINH VIÊN : LƯƠNG NGỌC CƯỜNG

MSSV : 16021811

LỚP : DHDKTD12A

GVHD : TS. PHẠM CÔNG DUY

TP HCM, NĂM 2020

I

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên được giao đề tài:

Lương Ngọc Cường

MSSV: 16021811

2. Tên đề tài:

ỨNG DỤNG CHIP ADE9153A ĐO CÔNG SUẤT TẢI MỘT PHA.

3. Nội dung:

- Khảo sát sản phẩm tìm hiểu và đánh giá các sản phẩm đang có mặt trên thị

trường về thiết bị đo điện thông minh.

- Đề xuất giải pháp về một bộ đo có tích hợp hiển thị trên LCD và ứng dụng

điện thoại cho môi trường dân dụng.

- Lập trình Kit EV-ADE9153ASHIELDS của Analog Device để đo công suất

tiêu thụ của tải, đưa dữ liệu đo được lên Blynk server.

4. Kết quả:

Đo được các giá trị như: Công suất tiêu thụ, công suất phản kháng,công suất biểu

kiến, hệ số công suất cos phi, điện áp, dòng điện, tần số dòng điện, nhiệt độ thiết

bị, hiển thị các thông số trên màn hình LCD và app Blynk.

Giảng viên hướng dẫn Tp.HCM, ngày…tháng…năm 2020

Sinh viên

II

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

III

MỤC LỤC

Chương 1:Khảo sát sản phẩm thị trường.........................................................................1

1.1 Giới thiệu đề tài: ....................................................................................................1

1.2 Khảo sát thị trường ................................................................................................2

Chương 2: Giới thiệu các chuẩn giao tiếp .......................................................................5

2.1 Truyền dữ liệu. ......................................................................................................5

2.2 Truyền thông nối tiếp ............................................................................................5

2.2.1 Các loại kênh truyền nối tiếp..........................................................................5

2.2.2 Đồng bộ dữ liệu trong các kênh truyền nối tiếp .............................................6

2.3 Khung truyền và một số khái niệm thuật ngữ .......................................................7

2.3.1 Khung truyền dữ liệu ( Data frame) ...............................................................7

2.3.2 Thuật ngữ........................................................................................................7

2.4 Truyền thông UART với Atmega32......................................................................9

2.4.1 Khái niệm .......................................................................................................9

2.4.2 Các thanh ghi................................................................................................10

2.5 Giao tiếp I2C .......................................................................................................14

2.5.1 Khái niệm: ....................................................................................................14

2.5.2 Nguyên lý hoạt động: ...................................................................................14

2.6 Giao tiếp SPI........................................................................................................19

2.6.1 Khái niệm .....................................................................................................19

2.6.2 Chế độ hoạt động của SPI: ...........................................................................21

2.6.3 Cấu hình SPI:................................................................................................23

2.6.4 Ứng dụng của SPI:........................................................................................24

Chương 3: Tổng quan về ESP8266 ...............................................................................25

3.1 Giới thiệu Module NodeMCU Esp8266: ............................................................25

IV

3.1.1 Tổng quan.....................................................................................................25

3.1.2 Sơ đồ chân và sơ đồ khối..............................................................................25

3.1.3 Thông số phần cứng: ....................................................................................26

3.1.4 Các SDK hỗ trợ chình thức từ hãng .............................................................27

3.1.5 Một số hàm cơ bản khi lập trình Nodemcu 8266:........................................28

3.2 Module màn hình 1.8 inch TFT ST7735.............................................................29

3.2.1 Giới thiệu:.....................................................................................................29

3.2.2 Đặc điểm và sơ đồ chân................................................................................29

3.3 KIT EVADE9153ASHIELDZ ............................................................................30

3.3.1 Giới thiệu:.....................................................................................................30

3.3.2 Đặc điểm và sơ đồ chân:...............................................................................31

3.3.3 Một số thanh ghi quan trọng cần chú ý: .......................................................33

Chương 4: Thực hiện đề tài...........................................................................................37

4.1 Sơ đồ đấu nối phần cứng.................................................................................37

4.2 Lập trình phần mềm.............................................................................................39

4.2.1 Xây dựng lưu đồ giải thuật...........................................................................39

4.2.2 Xây dựng lưu đồ giải thuật và cho lập trình Arduino Uno..........................39

4.2.3 Xây dựng lưu đồ giải thuật và lập trình cho NodeMCU..............................51

4.2.4 Kết quả thực tế:.............................................................................................56

Chương 5 Tổng kết đánh giá .........................................................................................59

5.1 Kết quả đạt được..................................................................................................59

5.2 Kết quả chưa đạt được.........................................................................................59

5.3 Hướng đi trong tương lai:....................................................................................60

Lời cảm ơn.....................................................................................................................61

Tài liệu tham khảo .........................................................................................................62

V

Danh sách hình vẽ

Hình 1.1 Biểu đồ tổng sản lượng điện tiêu thụ trên thế giới qua các năm [1] ...............1

Hình 2.1 Kênh truyền Simplex[2] ...................................................................................6

Hình 2.2 Kênh truyền Duplex[2].....................................................................................6

Hình 2.3 Kênh truyền Fullplex[2] ...................................................................................6

Hình 2.4 Khung truyền dữ liệu[2]...................................................................................7

Hình 2.5 Biểu diễn các thuật ngữ[2] ...............................................................................8

Hình 2.6 Biểu diễn chuẩn giao tiếp RS232[3].................................................................9

Hình 2.7 Biểu diễn thanh ghi UDR[3]...........................................................................10

Hình 2.8 Biểu diễn thanh ghi UCRSA[3]......................................................................10

Hình 2.9 Biểu diễn thanh ghi UCSRB[3]......................................................................11

Hình 2.10 Biểu diễn thanh ghi UCSRC[3]....................................................................12

Hình 2.11 Biểu diễn thanh ghi UBRRL và thanh ghi UBRRH[3]................................13

Hình 2.12 Biểu diễn sơ đồ kết nối giao tiếp I2C[4] ......................................................14

Hình 2.13 Biểu diễn địa chỉ 10 bit dữ liệu [4]...............................................................15

Hình 2.14 Biểu diễn quá trình gửi dữ liệu của I2C[4]...................................................16

Hình 2.15 Biểu diễn quá trình thay đổi dữ liệu[4] ........................................................16

Hình 2.16 Biểu diễn 8 bit dữ liệu theo sau là bit ACK[4].............................................16

Hình 2.17 Biểu diễn quá trình truyền dữ liệu của bus I2C[4].......................................17

Hình 2.18 Biểu diễn hoàn thành việc truyền nhận dữ liệu[4] .......................................17

Hình 2.19 Lưu đồ thuật toán quá trình truyền nhận dữ liệu[4] .....................................18

Hình 2.20 Biễn kết nối SPI[5].......................................................................................20

Hình 2.21 Biểu diễn trạng thái Mode 0 SPI[5]..............................................................22

Hình 2.22 Biểu diễn trạng thái Mode 1 SPI [5].............................................................22

Hình 2.23 Biểu diễn trạng thái Mode 2 SPI [5].............................................................22

VI

Hình 2.24 Biểu diễn trạng thái Mode 3 SPI [5].............................................................23

Hình 2.25 Cấu hình Master và Slave độc lập[5] ...........................................................23

Hình 2.26 Cấu hình Daisy Chain[5]..............................................................................24

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan NodeMCU[6] ......................................................................25

Hình 3.2 Hình ảnh Module màn hình LCD 1.8TFT ST7735[7] ...................................29

Hình 3.3 Hình ảnh KIT EVADE9153ASHIELD[8] .....................................................30

Hình 3.4 Sơ đồ chân của chip ADE9153A[8]...............................................................31

Hình 4.1 Sơ đồ đấu dây giữa KIT EVADE9153ASHIELD..........................................37

Hình 4.2 Sơ đồ kết nối giữa Arduino uno, NodeMCU và màn hình LCD 1.8TFT ST7735

.......................................................................................................................................38

Hình 4.3 Tổng quan mô hình hệ thống..........................................................................39

Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật cho Arduino Uno ...............................................................39

Hình 4.5 Lưu đồ giải thuật cho NodeMCU...................................................................51

Hình 4.6 Mô hình đã kết nối..........................................................................................56

Hình 4.8 Xây dựng ứng dụng trên App Blynk ..............................................................56

Hình 4.9 Đo công suất quạt gió .....................................................................................57

Hình 4.10 Kết quả đo quạt gió được hiển thị trên LCD và app Blynk..........................57

Hình 4.11 Bóng đèn điện quang 8W .............................................................................58

.......................................................................................................................................58

Hình 4.12 Kết quả đo bóng đèn hiển thị trên LCD và app Blynk.................................58