Tự học IOT - Tự chế hệ thống website điều khiển đèn từ xa - P1 Hoàn thiện mạch

Chào các bạn đã đến với series Tự học IOT của mình. Bắt đầu bằng phần tự chế hệ thống website điều khiển đèn từ xa. Trong bài viết này mình sẽ nói về cách hoàn thiện mạch.

Nhu cầu: Nhà mình có 2 bể cá và 2 đèn chiếu bể cá mỗi lần bật tắt đèn mình phải tới công tắc và bật từng cái. Và mình lười =))) vì vậy mình đã nghĩ ra giải pháp làm sao chế 2 cái đèn này để điều khiển trên điện thoại được.

Nhưng vấn đề là mình chưa biết làm sao. Nên mình sẽ bắt đầu từ những điều đơn giản trước và hôm nay bài viết này mình sẽ setup 1 mô hình đơn giản để điều khiển 1 đèn led thông qua điện thoại. Bắt đầu nào !

Nguyên vật liệu cần chuẩn bị

1 con mạch ESP32C3		70.000 VNĐ
1 điện trở >65 Ω vì sao > 65 Ω mình sẽ giải thích bên dưới		2.000 VNĐ
1 đèn led 2V

Sơ đồ mạch nối tiếp

Nối dây từ General Purpose Input/Output số 4 sang điện trở rồi đến đèn. Chân âm của đèn nối vào GND trên mạch 

Các chân của ESP32 C3

Giải thích mạch

Tại sao phải dùng GPIO4 mà không phải đầu ra 3.3

• GPIO 4 cho phép điều khiển: Bạn có thể bật (3.3V) hoặc tắt (0V) LED bằng code.
• Đầu ra 3.3V không thể điều khiển:
  • Nếu bạn nối LED vào chân 3.3V và GND (với điện trở), LED sẽ luôn sáng khi board được cấp nguồn, và bạn không thể tắt nó qua WebServer.
  • Điều này không phù hợp với mục đích ban đầu (điều khiển LED từ xa qua giao diện web).

Tại sao phải dùng điện trở 220 Ω

Hiện tại ta có tổng thể là mạch nối tiếp với nguồn từ ESP cấp cho đèn là đầu ra U nguồn = 3.3 V. U của đèn là U LED = 2V.

Đèn led loại này chịu được cường độ dòng điện  I < = 20mA

Ta có thể tính được I tới đèn bằng định luật Ohm tại đèn 

R: Điện trở 

U: Hiệu điện thế đèn (Điện áp đèn)

I : Cường độ dòng điện đi qua đèn

Vậy để tính Cường độ dòng điện đi qua đèn ta dùng công thức I = U / R

Bước 1: Tính hiệu điện áp dư 

Điện áp dư giúp đẩy dòng điện đến đèn LED.

Điện áp từ GPIO là 3.3V, trong khi LED cần 2V để hoạt động. Phần điện áp dư là:

Vdư = V nguồn −V LED = 3.3V−2V=1.3V

Điện áp dư này sẽ được áp dụng lên phần mạch còn lại (bao gồm nội trở của LED và GPIO).

Bước 2: Ước lượng tổng điện trở của mạch

Khi không có điện trở nối tiếp, tổng điện trở của mạch bao gồm:

• Điện trở nội tại của LED (R_LED): Khi LED vượt quá điện áp định mức (2V), nó hoạt động như một điện trở rất nhỏ (khoảng 10-20Ω, tùy loại LED).
• Điện trở nội tại của GPIO (R_GPIO): Theo datasheet, GPIO của ESP32 có nội trở nhỏ, khoảng 10-50Ω (tùy chế độ và tải).

Giả sử:

• RLED ≈ 15Ω (ước lượng trung bình cho LED).
• RGPIO ≈ 20Ω (ước lượng cho GPIO).

Tổng điện trở của mạch:

Rtổng = RLED+RGPIO = 15Ω+20Ω = 35ΩR

Vậy với 37mA và 65mA đều lớn hơn 20mA của đèn LED sẽ gây cháy đèn

Vậy ta cần phải lắp thêm điện trở nhưng với giá trị bao nhiêu đây ?

Thay số vào công thức ta tính được

Ok vậy ta sẽ chọn các điện trở ở mức trên 65 Ohm 

Cường độ dòng điện mà LED chịu được là 20mA vậy tầm 5-10mA là được. 

Vậy điện trở 220 Ω tính được I = 1.3/220 = 0,0591 A = 5.9 mA là phù hợp

HOÀN THIỆN MẠCH

Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này.

Bài viết tiếp theo: Hướng dẫn làm nạp code điều khiển đèn LED