Phương pháp cải tiến panel điều khiển đóng cắt từ xa đa thiết bị điện trong nhà thông minh ứng dụng sóng RF và Wifi

Đặng Ngọc Trung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 21 - 25 
21 
PHƯƠNG PHÁP CẢI TIẾN PANEL ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG CẮT TỪ XA ĐA 
THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ THÔNG MINH ỨNG DỤNG SÓNG RF VÀ WIFI 
 Đặng Ngọc Trung* 
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT 
Bài báo đề xuất một giải pháp cải tiến bộ điều khiển đóng cắt thiết bị điện từ xa trong ngôi nhà 
thông minh thực tế đang sử dụng hiện nay. Trên cơ sở kết hợp các modul thu phát sóng 
RF315MHz và modul phát sóng wifi để truyền thông tín hiệu điều khiển từ bộ xử lý trung tâm với 
thuật toán đã được lập trình sẵn tới các thiết bị điện dân dụng trong ngôi nhà. Trong đó, ý tưởng 
chính là cải tạo bộ mã hóa cứng của module thu phát sóng RF315MHz thành bộ mã hóa mềm với 
mỗi kênh điều khiển có thể đảm nhiệm đóng cắt được 256 thiết bị điện. Bên cạnh đó tùy thuộc vào 
số nút ấn trên mỗi panel điều khiển mà có thể phối hợp tạo ra được panel điều khiển đa thiết bị 
điện theo yêu cầu của từng công nghệ trong ngôi nhà. Hơn nữa với giải pháp này cho phép chúng 
ta có thể điều khiển từ xa các thiết bị trong ngôi nhà thông qua nhiều panel khác nhau. Để minh 
chứng cho tính đúng đắn của giải pháp đề xuất, trong bài báo đã xây dựng module thực nghiệm 
điều khiển với hai kênh thiết bị riêng rẽ sử dụng hai bộ mã hóa mềm của module RF315. 
Từ khoá: Điều khiển từ xa, điều khiển thông minh, nhà thông minh, bộ thu phát RF, bộ thu phát wifi 
MỞ ĐẦU* 
Trong thực tế hiện nay, các ngôi nhà thông 
minh đã và đang dần hiện hữu trong cuộc 
sống của mỗi chúng ta, đi kèm với đó là các 
sản phẩm panel điều khiển đóng cắt thiết bị 
điện từ xa được ứng dụng rất phổ biến. Trong 
đó, nguyên tắc truyền dữ liệu giữa bộ xử lý 
trung tâm đến các thiết bị có thể thực hiện 
thông qua các kênh truyền như: sóng 
bluetooth, sóng RF, wifi, Zigbee Mỗi 
đường truyền tín hiệu điều khiển có tần số, 
khoảng cách truyền khác nhau do đó sẽ phù 
hợp với mỗi bài toán công nghệ cho từng ngôi 
nhà thông minh cụ thể [1, 2]. Tuy nhiên, phổ 
biến nhất hiện nay có thể kể đến đường truyền 
qua sóng RF315MHz hoặc RF433MHz đây là 
các dải tần số được nhiều nhà sản xuất linh 
kiện và thiết bị điện tử trên thế giới sử dụng 
để chế tạo các bộ thu phát RF. Bởi vậy, có thể 
cho phép chúng ta sử dụng xen lẫn sản phẩm 
của các hãng khác nhau cho cùng một ứng 
dụng. Với các ưu điểm trên thì việc lựa chọn 
kênh truyền thông này giúp người sử dụng có 
thể lựa chọn hoặc thay thế thiết bị dễ dàng 
mỗi khi thiết bị hư hỏng hoặc gặp sự cố và 
đặc biệt giá thành rẻ [3]. Tuy nhiên nếu chỉ sử 
dụng các module thu phát RF để điều khiển 
các thiết bị thì không thể mở rộng được tính 
*
 Tel: 0982 252710, Email: trungcsktd@gmail.com 
năng tiện lợi cho các thành viên trong ngôi 
nhà mỗi khi sử dụng chúng. Vì nếu số lượng 
thành viên trong nhà lớn thì đồng nghĩa với số 
lượng các modul phát RF phải tăng lên, do đó 
sẽ rất tốn kém và không phải lúc nào cũng có 
thể trang bị được hết cho tất cả các thành 
viên. Từ những hạn chế đó, nhằm mong muốn 
tăng khả năng linh hoạt của việc sử dụng thiết 
bị điện và giảm được số lượng của các modul 
phát RF, bài báo đã đưa ra giải pháp phối hợp 
giữa module thu phát RF với module wifi để 
các thành viên trong nhà có thể điều khiển 
thiết bị điện thông qua các thiết bị như: smart 
phone, máy tính, màn hình cảm ứng đang 
sử dụng sẵn hằng ngày. Ngoài ra như chúng 
ta biết mỗi module thu phát RF có bộ mã 
truyền thông 8 bit, và các bộ mã này được mã 
hóa cứng trong các panel điều khiển thiết bị 
hiện nay do nhà sản xuất chế tạo. Chẳng hạn 
như thiết bị: Module công tắc điều khiển từ xa 
1 cổng Oiovo V-86K trên hình 1. 
Hình 1. Module Oiovo V-86K của hãng Weivo 
Electronics Co.,Ltđ 
Đặng Ngọc Trung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 21 - 25 
22 
Module Oiovo V-86K là module công tắc điều 
khiển từ xa, xuyên được tường và một số vật 
cản, sử dụng sóng RF315MHz, số lượng thiết 
bị điện được đóng cắt là 01 thiết bị/1 lần ấn 
nút. Như vậy module này chỉ có thể điều 
khiển được một thiết bị điện, nếu muốn nhiều 
người cùng có thể sử dụng thì số module phát 
sẽ bằng số người sử dụng, đó sẽ là hạn chế 
của module này. Thực tế trên thị trường có rất 
nhiều dòng sản phẩm có tính năng tương tự, 
một số dòng sản phẩm trên panel điều khiển 
có thể có số nút ấn n = 2, 4 hoặc 8, như vậy sẽ 
nâng được số bộ mã hóa truyền thông của 
module phát RF, đồng nghĩa với việc điều 
khiển được nhiều thiết bị hơn (số thiết bị có 
thể điều khiển sẽ bằng số nút ấn n). 
Hình 2. Module điều khiển 4 thiết bị từ xa RC1S 
của hãng TPE 
Hình 3. Module điều khiển 4 thiết bị từ xa TPP- 
RC1P của hãng Panasonic 
Xuất phát từ thực tế đó, để mở rộng phạm vi 
ứng dụng của module RF trong ngôi nhà 
thông minh, bài báo đã tiếp tục đưa ra giải 
pháp mới đó là sự mã hóa mềm cho bộ mã 
truyền thông của module phát RF thông qua 
card điều khiển Arduino Uno, với việc mã 
hóa 8 bít truyền thông bằng các lệnh lập trình 
trên phần mềm. Khi đó số bộ mã truyền thông 
có thể đạt đến 28=256 bộ mã, như vậy có thể 
nói mỗi module phát gửi tối đa được 256 bộ 
mã truyền thông. Nếu giả sử trên panel điều 
khiển có n nút ấn, khi đó số thiết bị có thể 
điều khiển được sẽ là 256*n. Với sự phối hợp 
truyền thông qua RF và wifi, kết hợp với giải 
pháp mã hóa mềm bộ mã của module thu phát 
RF giúp cho ngôi nhà thông minh có cấu trúc 
điều khiển đa thiết bị đa dạng thông qua các 
thiết bị điều khiển như : panel điều khiển, 
smart phone, máy tính, màn hình cảm ứng 
Qua những phân tích ở trên, cho thấy các giải 
pháp mới được đề xuất trong bài báo để cải 
tiến panel điều khiển đa thiết bị điện ứng 
dụng sóng RF và wifi sẽ là xu hướng tất yếu 
ứng dụng rộng rãi vào ngôi nhà thông minh 
trong tương lai không chỉ ở các khách sạn, 
biệt thự mà có thể ứng dụng cả trong các nhà 
ở dân dụng hiện nay. 
TỔNG QUAN CẤU TRÚC THU PHÁT 
SÓNG RF THÔNG QUA MODULE RF-
315MHz 
Module phát RF sử dụng IC PT2262 
Sơ đồ nguyên lý của mạch phát sóng RF sử 
dụng IC PT2262 được thể hiện trên hình 4. 
Trong đó các chân từ A0A7 là các chân khai 
báo dữ liệu của bộ mã truyền thông phía 
module phát. Tùy thuộc vào giá trị của các 
chân này là 0 (khi các chân đó được đấu với 
GND – mức thấp) hoặc 1(khi các chân đó 
được đấu với VCC – mức cao) mà có thể tổ 
hợp được tối đa 28=256 bộ mã truyền thông 
phía module phát. Các chân D0D3 tương 
ứng với 4 nút ấn trên panel điều khiển, mỗi 
khi ấn nút ấn nào thì chân tương ứng được 
đưa lên mức 1, khi đó sẽ bổ sung thêm một 
bít địa chỉ cho module phát vào bộ mã truyền 
thông và lúc này module sẽ phát ra sóng RF 
tương ứng gửi đến module thu bộ mã này. 
Module thu RF sử dụng IC PT2272 
Sơ đồ nguyên lý của mạch thu sóng RF sử 
dụng IC PT2272 được thể hiện trên hình 4. 
Trong đó tín hiệu gửi từ module phát được 
truyền tới anten ANT bên module thu, sau đó 
tín hiệu này được khuếch đại qua IC LM358 
và được đưa đến chân giải mã 14 của IC 
Đặng Ngọc Trung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 21 - 25 
23 
PT2272, từ đó quyết định đưa tín hiệu điều khiển thiết bị đến một trong các chân từ 1013 của IC 
PT2272 tương ứng với mỗi mã của bên module phát gửi đến. Cần chú ý rằng khác với việc mã 
hóa mềm của module phát thì mỗi module thu trong trường hợp này chỉ giải mã ra được 4 bộ mã 
tương ứng với khả năng điều khiển 4 thiết bị điện riêng biệt. 
Hình 4. Module phát sóng RF 315MHz sử dụng IC PT2262 
Hình 5. Module thu sóng RF 315MHz sử dụng IC PT2272 
TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐA 
THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA THÔNG QUA 
CARD ĐIỀU KHIỂN ARDUINO UNO, 
MODULE RF 315MHz VÀ MODULE WIFI 
ESP8266 
Cấu trúc điều khiển đa thiết bị điện từ xa 
được biểu diễn thông qua hình 6. Trong đó bộ 
mã truyền thông trên các chân A0A7 của 
IC2262 sẽ được linh hoạt thay đổi các giá trị 
0 hoặc 1 tùy thuộc từng bộ mã thông qua việc 
đóng hoặc mở tranzitor (rơle) trên phần cứng 
nhờ tín hiệu gửi đến từ card điều khiển 
Arduino. Khi đó bộ mã đã được mã hóa mềm, 
giúp cho mỗi module phát RF không chỉ là 
một bộ mã cứng nữa mà đã tạo được 256 bộ 
mã khác nhau. Bên cạnh đó các nút ấn trên 
panel điều khiển (tương ứng với các chân 
D0D3) của module phát sẽ được điều khiển 
thông qua lệnh lập trình trên card Arduino, 
kết hợp với mạng wifi nội bộ do module wifi 
ESP8266 phát ra sẽ giúp mở rộng được thiết 
bị điều khiển không chỉ là một panel điều 
khiển cứng nữa mà là vô số các thiết bị như: 
máy tính, smart phone, màn hình cảm ứng 
Ở đây cần chú ý mỗi module thu sử dụng giải 
mã IC 2272 sẽ điều khiển được 4 thiết bị, như 
vậy giả sử sử số thiết bị điện cần điều khiển là 
m thì số module thu cần sử dụng là m/4. 
Đặng Ngọc Trung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 21 - 25 
24 
Nhận xét: Như vậy về lý thuyết với cấu trúc 
điều khiển như trên sẽ giúp cho chúng ta có 
thể điều khiển được đa thiết bị điện với đa 
thiết bị được kết nối để điều khiển các thiết bị 
điện đó. 
Hình 6. Cấu trúc điều khiển đa thiết bị từ xa sử 
dụng module RF 315MHz và module wifi 
ESP 8266 
XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC ĐIỀU 
KHIỂN ĐA THIẾT BỊ SỬ DỤNG MODULE 
RF 315MHz VÀ MODULE WIFI ESP8266 
Mạch gia công tín hiệu mã hóa mềm và nút ấn 
Để minh họa cho tính đúng đắn của các giải 
pháp đã đề xuất ở trên, trong bài báo đã đưa 
ra mô hình thực nghiệm để kiểm chứng. Giả 
sử ở đây thiết kế mạch điều khiển đa thiết bị 
với 1 module phát sử dụng IC2262 và 2 
module thu sử dụng IC 2272. Trong đó sử 
dụng 8 rơle được điều khiển từ card Arduino 
để mã hóa mềm cho module phát, 4 rơle để 
thay thế cho 4 nút ấn (D0D3). Sơ đồ mạch 
gia công tín hiệu mã hóa mềm bộ mã của 
module phát và nút ấn của bộ điều khiển đa 
thiết bị sử dụng module RF315 như hình 7. 
Mô hình kết nối thiết bị thực 
Trên cơ sở sơ đồ mạch gia công tín hiệu mã 
hóa mềm và nút ấn của hệ thống như hình 7, 
kết hợp với việc sử dụng Card Arduino Uno, 
module wifi ESP8266 ta được mô hình thực 
nghiệm tòan hệ thống như hình 8. Ở đây để 
minh họa cho nguyên lý hoạt động ta sử dụng 
mô hình với 2 kênh điều khiển thiết bị thông 
qua 2 module thu và một module phát. 
Hình 7. Mạch gia công tín hiệu mã hóa mềm và 
nút ấn của module RF315 
Hình 8. Mô hình kết nối thiết bị thực điều khiển 
khiển hai kênh sử dụng module RF315 và 
module wifi ESP8266 
KẾT LUẬN 
Bài báo đề xuất phương pháp cải tiến panel 
điều khiển đa thiết bị điện từ xa ứng dụng 
sóng RF và wifi trên cơ sở sử dụng mã hóa 
Đặng Ngọc Trung Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 185(09): 21 - 25 
25 
mềm cho module phát, giúp cho khai thác 
linh hoạt được các thiết bị điều khiển trong 
ngôi nhà thông minh. Với kết quả điều khiển 
đạt được thông qua thực nghiệm đã chứng 
minh được tính đúng đắn của thuật toán cải 
tiến và là cơ sở để ứng dụng rỗng rãi mô hình 
này trong thực tế hiện nay với chi phí và giá 
thành rẻ, khả năng làm việc ổn định. Bên 
cạnh đó, qua thực nghiệm cũng cho thấy 
những điểm còn tồn tại cần khắc phục và cải 
tiến trong các nghiên cứu tiếp theo. Cụ thể, 
việc sử dụng module wifi ESP8266 còn hạn 
chế trong việc truyền tín hiệu qua wifi nội bộ 
và khoảng cách truyền thông còn hạn chế. 
Điều này có thể khắc phục nếu sử dung mạng 
internet để truyền thông, giúp cho tín hiệu 
được truyền xa hơn và nhanh hơn khi tốc độ 
đường truyền lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Peter Vizmuller (1995), RF design guide, 
Wiley, Artech House Boston - London. 
2. Michael P. Gaynor (2007), System-in-Package 
RF Design and Applications, Artech House, Inc. 
4.  
5. Phạm Quang Huy, Nguyễn Trọng Hiếu (2015), 
Vi điều khiển và ứng dụng Arduino dành cho 
người tự học, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội. 
6. Vũ Đức Lung, Trần Ngọc Đức (2017), Lập 
trình nhúng căn bản, Nhà xuất bản Đại học Quốc 
Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
SUMMARY 
IMPROVEMENTS OF CONTROL PANEL FOR REMOTE SWITCHEAR OF 
ELECTRICIAL INSTRUMENT IN SMART HOUSE USING RF AND WIFI 
 Dang Ngoc Trung
*
University of Technology – TNU 
This paper proposes a improvement of the controller for remote switchgear of electrical instrument 
in real smart house nowadays. Based on the combination of RF 315 MHz module and wifi 
transmission module to transfer control signals from the central processing with the given 
programming algorithm to the electrical equipment in the house. In particularly, the main idea of 
improvement of the RF 315 MHz hard coding to the soft coding with each control channel is able 
to switch for 256 equipments. Besides, depending on the number of press buttons on the control 
panel, it is possible to make multiple instrument control panel as requirements of a single 
technology in the smart house. Moreover, this solution enables us remotely controlling the 
electrical equipment through different panels. To illustrate the right of proposed method, the paper 
builds on the experimental module with two separate device channels using two soft encoders of 
the RF315 module. 
Key word: remote control, intelligent control, smart house, RF transceiver, wifi transceiver 
Ngày nhận bài: 21/5/2018; Ngày phản biện: 31/5/2018; Ngày duyệt đăng: 31/8/2018 
*
 Tel: 0982 252710, Email: trungcsktd@gmail.com