1.  Tổng quan về hệ thống

Hệ thống này sẽ thực hiện công việc giám sát dữ liệu điện năng tiêu thụ và lượng nước
sinh hoạt hằng ngày, sau đó đều đặn gửi những thông tin này ra màn hình hiển thị trên thiết bị hay cập nhật lên giao diện web để người dùng tiện theo dõi, quan sát.
Phần cứng hệ thống gồm vi điều khiển NodeMCU để gửi nhận dữ liệu, hai module đo thông số điện – nước lần lượt là ASC712 và YFS201, module DS1307 dùng để đặt thời cho vi điều khiển hoạt động. Cuối cùng là OLED dùng để hiển thị dữ liệu trực tiếp để người dùng có thể quan sát tại nơi đặt hệ thống.

Phần mềm hệ thống, lập trình điều khiển cho NodeMCU, truyền nhận dữ liệu với server bằng chuẩn giao tiếp HTTP, phương thức GET.

Lập trình web sử dụng dữ liệu từ MySQL database để hiển thị các thông tin cần thiết cho người xem như: dữ liệu tháng, đồ thị biểu thị mức độ sử dụng trong một ngày hay một tháng, so sánh giữa hai tuần gần nhất. Đưa ra các cảnh báo nguy hiểm khi có sự chênh lệch lớn.

2..Sơ đồ khối chức năng

Hệ thống giám sát việc sử dụng lượng điện và nước tiêu thụ hằng ngày, sau đó gửi dữ
liệu này hiển thị ra màn hình để theo dõi trực tiếp hay có thể theo dõi trên web.
Mỗi hệ thống sẽ được cấp một tài khoản trên web, tài khoản dùng để theo dõi dữ liệu
thông qua internet.

 Thiết kế hệ thống

Khối nguồn: cấp nguồn 5V cho hệ thống hoạt động.

Khối xử lý trung tâm: nhận dữ liệu từ khối thiết bị đầu vào, tính toán các giá trị điện - nước sau đó xuất tín hiệu ra khối hiển thị để hiển thị các giá trị điện - nước đã sử dụng và gửi dữ liệu đều đặn lên database.

Khối hiển thị: hiển thị thông tin về lượng điện – nước tiêu thụ.

Khối thiết bị đầu vào: bao gồm cảm biến dòng, cảm biến lưu lượng, đồng hồ thời gian thực.
Web: trang web giám sát điện - nước.

3. Thiết kế mạch  

Khối nguồn

Có nhiều phương pháp để đo điện áp của nguồn điện. Nếu không xét về kích thước hơi cồng kềnh và giá thành của sản phẩm, thì việc sử dụng biến áp để giảm áp là một trong những cách đơn giản và an toàn.

Như sơ đồ nguyên lý bên trên, nguồn 220V AC khi qua biến áp sẽ được giảm xuống còn 9V AC hiệu dụng (điện áp đỉnh là 11V). Sử dụng cầu diode để chỉnh lưu thành điện ápmột chiều 10V đỉnh (sụt áp trên diode là 1V). Sau đó sử dụng tụ điện để lọc nhiễu và làm phẳng điện áp.

Các thiết bị trong mạch kể cả vi điều khiển đều sử dụng nguồn 5V, vì vậy để đầu ra
Vout đáp ứng được thì ta sử dụng IC 7805 để ổn áp.

Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Mạch nguồn cung cấp nguồn 5V cho toàn bộ thiết bị, Led được sử dụng để nhận biết
đầu ra của mạch có điện hay không.

Module ASC712 đo tín hiệu Analog nên sử dụng chân A0 của NodeMCU.
YF S201 có thể sử dụng tín hiệu Analog hay Digital, trong trường hợp này để thuận
tiện cho việc lắp thiết bị nên tôi chọn chân D5 của NodeMCU.
OLED và DS1307 đều sử dụng chuẩn giao tiếp I2C nên có thể sử dụng chung 2 chân
SCL và SDA của NodeMCU.

DS1307 sử dụng pin khi không có nguồn, thời gian sử dụng từ 3 - 5 năm.