AIoT Semiconductor — From LAB to LIFE

Catalog · KIT IoT

KIT học lập trình IoT đọc cảm biến qua giao thức I2C

Tích hợp module RTC, màn hình HMI, 3 kênh relays điều khiển thiết bị điện AC/DC, kết nối mạng LoRa và thẻ SD lưu data — trên một board duy nhất, chạy từ nguồn 6–24VDC.

ESP32 Wi-Fi + BLELoRa 1–1,5 km I2C 3,3V & 5VUART · HMI RTC DS3231M3 × Relay AC/DC microSDNguồn 6–24VDC
Mặt trên vỏ hộp Board mạch thực tế
Mã sản phẩm
ESP32.LoRa.RTC.UART–HMI.I2C.3Relays
Phát hành
01/10/2025
Kích thước PCB
≈ 93,6 × 87,6 mm
Nguồn vào
6 – 24 VDC

1. Giới thiệu chung

Bộ KIT học lập trình IoT hoàn chỉnh ở cấp độ thiết bị công nghiệp thu nhỏ.

Một board mạch duy nhất gom đủ vi điều khiển ESP32 (Wi-Fi/Bluetooth), module LoRa tầm xa, đồng hồ thời gian thực RTC có pin nuôi, cổng I2C chọn được mức 3,3V hoặc 5V, cổng UART cho màn hình HMI, 3 kênh relay điều khiển thiết bị điện AC/DC và khe thẻ nhớ microSD lưu dữ liệu.

Toàn bộ board chạy từ một nguồn duy nhất 6–24VDC, có mạch nguồn xung công suất, chống cắm ngược, chống xung sét lan truyền và cầu chì bảo vệ — nên có thể mang thẳng từ bàn thí nghiệm ra hiện trường mà không cần thêm mạch phụ trợ. Board được lắp sẵn trong vỏ hộp nhựa ABS đã khoét sẵn khe cổng, dán nhãn sơ đồ cổng ở mặt trên, giúp sinh viên và kỹ sư tập trung vào phần lập trình thay vì phải đi dây.

Điểm thiết kế đáng chú ý: cổng I2C và cổng HMI được đưa ra bằng đầu USB-A xếp chồng. Người dùng chỉ cần một sợi cáp USB thông dụng để đấu cảm biến I2C hoặc màn hình HMI — không cần jack chuyên dụng, không sợ đấu nhầm chân. Mức nguồn của cổng I2C chọn được 3,3V hay 5V bằng một jumper, nên gắn thẳng được cả cảm biến 3,3V (SHT31, BME280, SEN66…) lẫn cảm biến 5V mà không cần mạch chuyển mức bên ngoài.

2. Tính năng chính

Tám khối chức năng sẵn sàng dùng ngay, không cần module rời.

Kết nối Wi-Fi với IoT-Cloud

ESP32 lõi kép, Wi-Fi 2.4GHz + Bluetooth, đẩy dữ liệu lên nền tảng IoT-Cloud.

Mạng local LoRa

Lý thuyết 10–15 km; đã thực nghiệm 1–1,5 km quanh phòng Lab, trong đô thị nhiều cây xanh và toà nhà.

Đọc cảm biến I2C — 3,3V & 5V

Cổng I2C Vcc · SCL · SDA · GND, chọn mức nguồn 3,3V hoặc 5V bằng jumper — dùng được cả cảm biến 3,3V lẫn 5V.

Cổng UART & màn hình HMI

Cổng UART riêng 5V / Rx / Tx / GND cho màn hình HMI nối tiếp hoặc cảm biến UART.

Đồng hồ thời gian thực (RTC)

DS3231M độ chính xác cao, pin CR1220 giữ giờ khi mất điện.

3 kênh relay ON/OFF

Relay Omron G5NB-1A, cách ly quang, điều khiển thiết bị điện AC/DC.

Thẻ nhớ microSD

Khe SD on-board ghi log / lưu dữ liệu khi mất kết nối mạng.

Nguồn 6–24VDC

Dùng được cả adapter lẫn bộ nguồn tổ ong; chống cắm ngược, TVS chống xung, cầu chì bảo vệ.

3. Hình ảnh sản phẩm

Ảnh chụp thực tế board mạch và thành phẩm trong vỏ hộp.

Hình 1 — Board mạch thực tế (chưa lắp vỏ)

Góc nghiêng trái
Góc nghiêng trái — khe SD, relay, RTC
Cạnh cổng kết nối
Cạnh cổng kết nối — jack DC, USB, terminal

Hình 2 — Thành phẩm trong vỏ hộp

Mặt trên vỏ hộp
Mặt trên vỏ hộp — nhãn sơ đồ cổng
Cổng I2C / HMI đấu bằng cáp USB
Cổng I2C / HMI — đấu bằng cáp USB-A
Bố trí cổng mặt trước
Bố trí cổng mặt trước — DC · USB · terminal

4. Thông số kỹ thuật

Tổng hợp từ dữ liệu thiết kế mạch (iBOM, KiCAD) và ký hiệu trên board.

Vi điều khiểnModule KIT ESP32 (ESP32-WROOM-32E), lõi kép tới 240MHz — cắm rời trên 2 hàng header 19 chân
Kết nối không dâyWi-Fi 802.11 b/g/n 2.4GHz · Bluetooth 4.2 (BR/EDR + BLE)
LoRaModule LoRa on-board + đầu nối anten ngoài; tầm hoạt động thực nghiệm 1–1,5 km
RTCDS3231M, pin lithium CR1220 gắn sẵn (BT1)
I2CCổng Vcc · SCL · SDA · GND; chọn mức 3,3V hoặc 5V bằng jumper J4 (5V3 / I2C / 5V)
UART / HMICổng 5V / Rx / Tx / GND cho màn hình HMI nối tiếp hoặc cảm biến UART
Lưu trữKhe thẻ nhớ microSD (push-push, 9 chân)
Relay3 × Omron G5NB-1A cuộn 5VDC, tiếp điểm 5A/250VAC – 3A/30VDC; cách ly quang; LED báo K1/K2/K3
Nguồn vào6–24VDC qua jack DC (J1), cặp XT30 (J6 / J7) hoặc terminal block
Mạch nguồnBuck DC-DC → 5V (cuộn cảm công suất L2) · LDO AMS1117-3.3 → 3,3V
Bảo vệMOSFET chống cắm ngược (Q1) · diode TVS & Zener chống xung (D1 / Z1) · cầu chì F1
Cổng kết nốiJack DC · USB-A xếp chồng (I2C + HMI) · terminal block 8 vị trí 5,08mm · XT30 in/out
LED chỉ thịVIN · 5V · 3V3 · LED.K1 · LED.K2 · LED.K3
Kích thước PCB≈ 93,6 × 87,6 mm, 4 lỗ bắt vít M3 (Ø3,2 mm)
Vỏ hộpNhựa ABS, khoét sẵn khe cổng, nhãn sơ đồ cổng ở mặt trên
Thiết kếKiCAD, mạch 2 lớp, phủ sơn chống hàn đen, chữ in trắng

5. Sơ đồ cổng kết nối (mặt trước)

Thứ tự cổng đúng như nhãn dán trên nắp hộp.

CổngChânChức năng
Jack DC+ / −Nguồn vào VIN 6–24V
USB-A (trên)Vcc · SCL · SDA · GNDI2C — chọn Vcc 3,3V hoặc 5V bằng jumper
USB-A (dưới)5V · Rx · Tx · GNDHMI (UART)
Terminal 1–2VIN+ · VIN−Nguồn vào 6–24VDC (song song jack DC)
Terminal 3–4I.1 · O.1Tiếp điểm relay K1 — AC/DC 5A / 3A
Terminal 5–6I.2 · O.2Tiếp điểm relay K2 — AC/DC 5A / 3A
Terminal 7–8I.3 · O.3Tiếp điểm relay K3 — AC/DC 5A / 3A

Ngoài ra trên board còn cặp XT30 (J6 / J7) để nối nguồn vào hoặc chuyền nguồn sang thiết bị kế tiếp, và đầu nối anten LoRa ở cạnh phải.

Hình 3 — Bố trí linh kiện & phối cảnh 3D dựng từ bản vẽ KiCAD

Mặt trên — bố trí linh kiện
Mặt trên — bố trí linh kiện — ký hiệu, nhãn cổng, bảng chân I2C / HMI
Đối chiếu board thực tế
Đối chiếu board thực tế — cùng mặt trên
Phối cảnh 3D — góc trái
Phối cảnh 3D — góc trái
Phối cảnh 3D — góc phải
Phối cảnh 3D — góc phải

6. Mô hình triển khai

Cùng một board đảm nhiệm được cả hai vai trò: IoT Node đứng tại điểm đo, hoặc IoT Gateway gom dữ liệu.

Ở vai trò Node, board đọc cảm biến qua I2C / UART, gán mốc thời gian bằng RTC rồi phát về gateway qua mạng local LoRa. Ở vai trò Gateway, board nhận dữ liệu từ nhiều node, đệm vào thẻ SD khi mất mạng, hiển thị tại chỗ trên màn hình HMI và đẩy lên IoT-Cloud qua Wi-Fi 2.4GHz. Mỗi gateway quản lý được tối đa 256 node, đủ cho một trang trại, một nhà máy hay một khu quan trắc.

SƠ ĐỒ 1Mô hình triển khai: IoT Node — IoT Gateway — IoT-CloudCùng một board KIT đảm nhiệm cả hai vai tròIoT NODE (thu thập dữ liệu)Node 1Cảm biếnI2C 3,3V / 5VUART · ModbusSHT31 · BME280 · CO₂Node nCảm biếnI2C 3,3V / 5VUART · ModbusSHT31 · BME280 · CO₂· · · tối đa 256 node cho mỗi Gateway · · ·Mạng localLoRa1 – 1,5 km(đô thị, nhiều cây và nhà)IoT GATEWAYGom dữ liệu · RTC gán mốc giờThẻ SD lưu đệm khi mất mạngMàn hình HMI tại chỗWi-Fi 2.4GHzIoT-CloudApp.AIoTSemi.vnApp AIoTSemi · WebKhoảng cách LoRa — lý thuyết 10–15 km; thực nghiệm 1–1,5 km trong môi trường đô thị nhiều cây xanh và toà nhà.
Sơ đồ 1 — Node thu thập dữ liệu, Gateway gom và đẩy lên cloud; khoảng cách LoRa lý thuyết 10–15 km, thực nghiệm 1–1,5 km trong môi trường đô thị.

7. Ứng dụng

Từ bài lab trên lớp tới thiết bị chạy thật ngoài hiện trường.

Tủ điều khiển bơm nước thông minh

Ba kênh relay đóng/ngắt bơm chính, bơm dự phòng và van điện từ qua contactor; cảm biến mực nước và áp suất đọc qua I2C / UART; lịch tưới đặt theo RTC và điều khiển từ xa qua cloud.

Giám sát cảm biến & quan trắc môi trường đa điểm

Đọc bất kỳ cảm biến nào có I2C hoặc UART — nhiệt độ, độ ẩm, bụi PM2.5, CO₂, pH, EC, lưu lượng — rồi gom về một gateway qua LoRa và đẩy lên IoT-Cloud.

Bộ điều khiển nhà yến / nhà nuôi thông minh

RTC hẹn giờ phun sương, quạt thông gió và loa dẫn dụ; nhiệt độ – độ ẩm trong nhà ghi liên tục xuống thẻ SD, cảnh báo vượt ngưỡng gửi thẳng về điện thoại.

Nhà thông minh & điều khiển thiết bị điện từ xa

Bật/tắt đèn, quạt, máy bơm, van điện từ ở cả hai dạng AC và DC; kịch bản chạy theo lịch, theo ngưỡng cảm biến hoặc theo lệnh từ ứng dụng.

Bộ ghi dữ liệu độc lập

RTC + thẻ SD cho phép ghi log có mốc thời gian ngay cả khi mất mạng, đồng bộ lên cloud khi có kết nối trở lại.

Giảng dạy, đồ án tốt nghiệp & làm mẫu thử

Một bài lab chạy trọn chuỗi: đọc cảm biến I2C → xử lý trên ESP32 → hiển thị lên HMI → ghi thẻ SD → gửi Wi-Fi lên cloud → truyền LoRa về trạm gốc.

Bốn ví dụ triển khai điển hình

SƠ ĐỒ 2Tủ điều khiển hệ thống bơm nước thông minhI2C · UART · RTC · 3 kênh relay · HMI · IoT-CloudTỦ ĐIỀU KHIỂNMàn hình HMIcửa tủ · UART 5VRTC + thẻ SDlịch bơm · nhật kýNguồn vào 6 – 24 VDCadapter hoặc bộ nguồn tổ ong · chống cắm ngược · TVS · cầu chìCẢM BIẾN (I2C / UART)Mực nước bể chứaphao / siêu âmÁp suất đường ống4–20mA → I2C ADCLưu lượng · điện năngUART / Modbus3 KÊNH RELAY 5A/250VAC – 3A/30VDCK1 Bơm chính~220V qua contactorK2 Bơm dự phòng~220V qua contactorK3 Van điện từ / đèn báoAC hoặc DCWi-Fi / LoRaIoT-CloudGiám sát từ xaBật / tắt bơmĐặt lịch tướiCảnh báo cạn bểBiểu đồ tiêu thụ
Sơ đồ 2 — Tủ bơm: cảm biến mực nước và áp suất qua I2C / UART, ba kênh relay đóng/ngắt bơm và van, HMI trên cửa tủ, giám sát và đặt lịch từ IoT-Cloud.
SƠ ĐỒ 3Quan trắc môi trường đa điểm qua mạng LoRaNhiều node cảm biến — một gateway — IoT-CloudVÙNG TRIỂN KHAI (bán kính 1 – 1,5 km)Node 1Nhiệt độ · độ ẩm (I2C)KIT IoT · NodeNode 2Bụi PM2.5 · CO₂ (I2C)KIT IoT · NodeNode 3pH · EC nước (UART)KIT IoT · NodeNode nCảm biến I2C bất kỳKIT IoT · NodeIoT GATEWAYLiên kết LoRa — mỗi Gateway quản lý tối đa 256 nodeWi-Fi 2.4GHzAI & IoT CloudBảng theo dõiNhiệt độ31,4 °CĐộ ẩm68 %PM2.542 µg/m³Dữ liệu gắn mốc thời gian thực (RTC) ngay tại node, lưu thẻ SD khi mất kết nối và đồng bộ lại khi có mạng.
Sơ đồ 3 — Quan trắc đa điểm: nhiều node cảm biến rải trong bán kính 1–1,5 km, dữ liệu gom về một gateway rồi lên cloud.
SƠ ĐỒ 4Bộ điều khiển nhà yến / nhà nuôi thông minhRTC đặt lịch · 3 kênh relay · cảm biến I2C · nhật ký thẻ SDNHÀ YẾNPhun sương tạo ẩmrelay K1 · ~220VQuạt thông giórelay K2 · ~220VLoa dẫn dụ theo giờrelay K3 · RTCCảm biến nhiệt độ / độ ẩm — I2CSHT31 · BME280 (3,3V hoặc 5V)BOARD KIT IoTRTC — lịch phun sương, bật loaThẻ SD — nhật ký nhiệt độ / độ ẩmHMI — cài đặt tại chỗNguồn 6–24VDCWi-Fi / LoRaIoT-CloudĐiện thoại / máy tínhTheo dõi nhiệt độ – độ ẩmĐổi lịch phát loa từ xaCảnh báo vượt ngưỡngTải nhật ký từ thẻ SD
Sơ đồ 4 — Nhà yến: RTC hẹn giờ phun sương, quạt và loa dẫn dụ; nhiệt độ – độ ẩm ghi xuống thẻ SD và báo vượt ngưỡng về điện thoại.
SƠ ĐỒ 5Hệ thống IoT giám sát, cảnh báo và thu thập dữ liệu phòng sạch qua mạng LoRaNode cảm biến — Gateway — Server — Web & AppHIỆN TRƯỜNG — PHÒNG SẠCHĐIỂM QUAN TRẮC TRONG PHÒNG SẠCHNODE A — cảm biến đa chỉ tiêuSEK-SEN66 (I²C)PM1.0 · PM2.5 · PM4.0 · PM10 Nhiệt độ · độ ẩm VOC · NOx · CO₂ ESP32 · LCD SSD1306RTC · thẻ nhớ SD NODE B — nhiệt độ & độ ẩmSHT31 (I²C)Nhiệt độ ±0,2 °C Độ ẩm 0 – 100 %RH ESP32 · LCD SSD1306RTC · thẻ nhớ SD · · · mở rộng thêm Node theo địa chỉ MAC · · ·Nguồn 6–24VDC → 5V / 3V3 · chu kỳ lấy mẫu 1 s · ghi thẻ 5 sLoRamodule E3248 m qua vật cảntỉ lệ mất gói 0%THIẾT BỊ TRUNG TÂMGATEWAY — NODE E (nút gốc)ESP32-S3 · điều phối toàn mạng LoRaMàn hình HMI — DWIN 800×480 cảm ứngRTC DS3231 — gán mốc thời gian cho dữ liệuThẻ nhớ SDIO — nhật ký vận hành lâu dàiCòi cảnh báo — báo lỗi & vượt ngưỡngQuản lý Node — thêm / xoá theo địa chỉ MACTruyền thông — Wi-Fi · LAN · 4G (SIM7600)Nguồn 6–24VDC → 5V / 3V3Mất mạng vẫn ghi thẻ nhớ và hiển thị tại chỗWi-Fi / 4Gđẩy dữ liệu lên serverSERVERSkyLablưu trữ · tính VN_AQIđồng bộ Web & AppGIÁM SÁT TỪ XAWEB DASHBOARDAir Quality Monitor· Chỉ số VN_AQI (QCVN 2019)· PM1.0 → PM10· Nhiệt độ · độ ẩm· VOC · NOx · CO₂· Biểu đồ xu hướng & lịch sử· Xuất báo cáo kiểm địnhỨNG DỤNG DI ĐỘNG· Theo dõi mọi lúc mọi nơi· Phân tích tự động· Cảnh báo tức thì khi chỉ số vượt ngưỡng
Sơ đồ 5 — Giám sát phòng sạch: các node đo bụi mịn PM1.0–PM10, nhiệt độ – độ ẩm, VOC/NOx/CO₂ qua I²C, gửi về gateway bằng LoRa; gateway hiển thị trên HMI, gán mốc giờ bằng RTC, ghi thẻ SD, cảnh báo bằng còi và đẩy dữ liệu lên server để theo dõi trên web và ứng dụng di động.

8. Tài liệu liên quan

Năm trang tài liệu của AIoT Semiconductor dùng chung một bộ KIT — chọn trang phù hợp với việc bạn đang làm.