bài tập lớn đo lường và cảm biến hệ thống vườn rau sạch thông minh

33 11 0
  • Loading ...
1/33 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 15/04/2018, 22:17

đây là bài tập lớn môn đo lường và cảm biến của trường đại học công nghiệp Hà NộiĐề tài : về hệ thống vườn rau sạch thông minhkhông những giúp đỡ các bạn sinh viên về mặt tài liệu mà nó còn rất phù hợp cho các mô hình trồng rau sạch trong tương lai Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Mục lục Giới thiệu đề tài Ý nghĩa khoa học đề tài 3 Mục đích nghiên cứu .4 Giới hạn đề tài Sản phẩm khoa học đề tài Cấu trúc báo cáo .5 B CƠ SỞ LÝ LUẬN .6 Tình hình nước ngồi nước .6 Ý tưởng thiết kế .7 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VƯỜN RAU THÔNG MINH 2.1 Giới thiệu nông nghiệp công nghệ cao 2.2 Giới thiệu hệ thống vườn rau thông minh 2.3 Sơ đồ mô hình hệ thống vườn rau thơng minh 2.4 Kết luận .10 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN CƠ CẤU CHẤP HÀNH .11 2.1 Nguyên lý hoạt động giám sát điều khiển môi trường vườn rau thông mi nh .11 2.2 Hệ thống cảm biến .12 a Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 12 b Cảm biến ánh sáng BH1750 12 c Thiết kế cảm biến .13 2.3 Hệ thống cấu chấp hành .15 a Hệ thống quạt thơng khí .15 b Hệ thống bơm tưới 15 c Hệ thống mái che 15 2.4 Hệ thống cấp nguồn 16 2.5 Kết luận .16 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỆN CHÍNH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN 17 3.1 Sơ đồ hoạt động 17 3.2 Mạch điện 17 3.3 Chế độ tự động tay 19 3.4 Giao diện điều khiển 21 3.5 Kết luận .21 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Đề tài 12: Phân tích xây dựng hệ thống trồng rau công nghệ cao Yêu cầu: Tìm hiểu tổng quan hệ thống vườn rau công nghệ cao ? Giới hạn điều kiện thiết kế Lựa chọn cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lý lựa chọn cảm biến thiết kế) vị trí đặt cảm biến ? Lựa chọn bố trí thiết bị khác? Sơ đồ khối hệ thống? Lựa chọn thiết bị điều khiển? Đánh giá độ xác hệ thống (giới hạn,nguyên nhân biện pháp khắc phục) Hạn chế thiết kế cách khắc phục? Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 A PHẦN MỞ ĐẦU Giới thiệu đề tài Nông nghiệp công nghệ cao lĩnh vực nhận nhiều quan tâm giới Dưới tác động người vào thiên nhiên, làm thay đổi môi trường sống, vấn đề an ninh lương thực môi trường sống vấn đề cấp thiết giới Trong điều kiện diện tích đất nơng nghiệp ngày hạn hẹp, điều kiện cach tác thay đổi khơng thể dự đốn trước, việc giám sát điều khiển môi trường sản xuất nông nghiệp giúp nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp, giảm công lao động, tiết kiệm lượng, hạ giá thành sản phẩm Để làm điều này, cần thiết áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt tự động hóa q trình sản xuất vấn đề đặt [1] Nông nghiệp công nghệ cao ứng dụng công nghệ vào sản xuất từ công nghệ sinh học, đến công nghệ thông tin, cơng nghệ vật liệu mới, giới hóa… cho sản xuất nơng nghiệp có suất, chất lượng cao, đầu tư lao động thấp, đạt hiệu lớn mặt kinh tế mà hài hòa thống lợi ích xã hội sinh thái môi trường Trồng rau theo công nghệ cao trước hết việc gia tăng hàm lượng khoa học, kỹ thuật sản phẩm, từ việc tạo, chọn sử dụng giống có suất, chất lượng, kháng chống chịu tốt với loại dịch hại, giống lai hệ F1, gốc ghép, nuôi cấy mô; ứng dụng kỹ thuật tiên tiến canh tác từ gieo trồng, bón phân, tưới nước, phòng trừ dịch hại, thu hoạch, sơ chế, bảo quản tiêu thụ Các kỹ thuật canh tác thực nhà lưới, nhà kính nhà màng, mặt đất, khơng lòng đất, canh tác mơi trường đất, loại giá thể khác (địa canh), môi trường nước (thủy canh) khơng khí (khí canh) Hoàn toàn chủ động, điều khiển quản lý chương trình, trang thiết bị phương tiện đại việc cung cấp dinh dưỡng theo nhu cầu trồng theo mục tiêu suất, chất lượng mong muốn nhà sản xuất nông dân canh tác theo phương thức phải đào tạo, thực hành ứng dụng nhuần Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 nhuyễn gọi cơng nhân nông nghiệp Tất yếu tố nêu mang lại giá trị cao cho sản phẩm đưa vào thị trường Sản xuất rau công nghệ cao hướng tích cực, khả ứng dụng vùng chuyên canh lớn có đầu tư cao, khai thác lợi tự nhiên lao động, tạo khối lượng hàng hóa chất lượng cao đáp ứng yêu cầu tiêu dùng đối tượng phù hợp Tuy nhiên cần lựa chọn bước phù hợp đối tượng trồng, công nghệ áp dụng, quy mô khả đầu tư, đầu sản phẩm cuối phải phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội, hạ tầng vùng đầu tư, khai thác Từ yêu cầu thực tế trên, đòi hỏi ngày cao phát triển nông nghiệp công nghệ cao, cộng với phát triển mạnh khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử, đề xuất đề tài “Thiết kế thiết bị tự động giám sát điều khiển môi trường mô hình nhà kính” • Ý nghĩa khoa học đề tài Việt Nam có nhiều nơi điều kiện khí hậu thuận lợi, đặc biệt năm gần đây, thời tiết biến đổi khác thường, ảnh hưởng khí hậu khơ hạn gió (bão, lụt, áp thấp nhiệt đới, hạn hán…) gây ảnh hưởng xấu đến suất nơng nghiệp Do đó, để hạn chế ảnh hưởng khí hậu việc ứng dụng mơ hình trồng sau công nghê cao nông nghiệp giải pháp có tính thực tiễn cao Việc áp dụng thiết bị giám sát tự động điều khiển mơi trường hệ thống nhà kính nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm nhân công, giám sát môi trường tự động 24/7 đặc biệt tạo môi trường trồng rau mà điều kiện tự nhiên khơng cho phép Giúp bà nơng dân có hiểu biết ứng dụng khoa học - kỹ thuật vào sản xuất để phục vụ nông nghiệp củng phục vụ đời sống ngày Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích thiết kế thiết bị tự động giám sát điểu khiển mơi trường nhà kính Xây dựng mơ hình nhà kính tự động giúp tạo lập mơi trường sinh thái theo ý muốn thuận lợi cho trồng sinh trưởng phát triển; kiểm soát tiểu khí hậu nhà kính cơng nghệ cao giám sát khí hậu nhà kính thơng qua hệ thống cảm biến; cơng nghệ điện tốn nhà kính điều khiển khí hậu nhà kính thơng hệ thống cấu chấp hành phần mền quản lý Xây dựng hệ thống thiết bị nhà kính tự động giá thành thấp hiệu suất cao phù hợp với nông nghiêp Việt Nam Giới hạn đề tài Để thiết kế thiết bị tự động giám sát điều khiển mơi trường nhà kính tự động đòi hỏi phải có lượng thời gian, kiến thức định, bên cạnh vấn đề tài Với lượng thời gian kiến thức có hạn, đề tài chúng em tập trung vào vấn đề:  Thiết kế xây dựng hệ thống cảm biến tự động giám sát môi trường nhà kính: module cảm biến DHT11, BH1750  Thiết kế xây dựng hệ thống cấu chấp hành tự động điều khiển mơi trường nhà kính;  Thiết kế xây dựng mạch điện  Sử dụng vi điều khiển STM32 lập trình sẵn để điều khiển cho thiết bị Sản phẩm khoa học đề tài Đề tài trình bày báo cáo khoa học [1] Trần Đình Quang , Trần Khắc Thịnh, Nguyễn Tiến Công,Vũ Thanh Tùng, Đặng Vinh Quang Giám sát điều khiển môi trường vườn rau điện thoại smartphone Bài tập lớn môn Đo lường cảm biến (khoa Điện), Trường Đại học công nghiệp Hà Nội, tháng 11, năm 2017 Cấu trúc báo cáo Báo cáo trình bày sau: Chương 1: Tổng quan thiết bị nhà kính: + Giới thiệu nhà kính tự động; + Sơ đồ nguyên lý nhà kính tự động Chương 2: Xây dựng hệ thống cảm biến cấu chấp hành: + Các đặc điểm hệ thống cảm biến; Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 + Các cấu chấp hành nhà kính tự động Chương 3: Xây dựng mạch điện : + Xây dựng mạch điện chính; + Xây dựng quy tắc điều khiển tự động Chương 4: Kết luận + Một số hết luận hướng phát triển tương lại B CƠ SỞ LÝ LUẬN Tình hình nước ngồi nước Ngồi nước Hiện nơng nghiệp công nghệ cao áp dụng thành công nhiều nước giới Isarel, Hà Lan Đây nước tiếng với phát triển nông nghiệp vượt trội số lượng chất lượng Các nước phát triển phát triển ứng dụng rộng rãi mơ hình nhà kính trồng rau, hoa quy mô tăng nhanh năm gần đây, nhà kính tương đối đại có dạng cấu trúc kết cấu khác nhau, phù hợp với điều kiện khí hậu, kinh tế mơi nước Hình 1: Mơ hình nơng nghiệp cơng nghệ cao nước ngồi Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Trong nước Ở Việt Nam, số trung tâm nghiên cứu rau Đà Lạt, Hà Nội nhập mẫu nhà kính Pháp, Israel u cầu tính tốn thiết kế nhà kính phải đảm bảo kiểm sốt tối ưu yếu tố khí hậu, mơi trường nhà kính để trồng sinh trưởng phát triển tốt Với 70% dân số làm nông nghiệp, Việt Nam ngành nông nghiệp ngành kinh tế mũi nhọn Đi với phát triển giới, nhà kính hay gọi nông nghiệp công nghệ cao bắt đầu xuất nước ta cuối kỷ XX đầu kỷ XXI nay, việc sản xuất rau loại hoa cao cấp công nghệ cao trở nên phổ biến nước ta, đặc biệt Đà Lạt nói riêng Lâm Đồng nói chung, vùng sản xuất rau hoa trọng điểm nước Rau sản xuất nhà kính mà mơi trường điều chỉnh phù hợp, đồng thời ngăn côn trùng xâm nhập, tạo điều kiện tối ưu cho trồng mà tất yếu đạt suất cao phẩm chất tuyệt hảo [5-6] Hiện có nhiều mơ hình vườn rau cơng nghệ cao tồn quốc với quy mơ lớn , đặc biệt gần có vineco Tam Đảo – Vĩnh Phúc VÍ DỤ : Cơng nghệ trồng rau tự động với diện tích lên đến 4,5ha rau VinEco Hệ thống nhà kính VinEco Tam Đảo Tập đồn Vingroup đầu tư có diện tích 4,5ha, sử dụng công nghệ sản xuất rau mầm Microgreen cung cấp công ty Teshuva Agricultural Projects (TAP) đến từ Israel Đây công ty giới cung cấp công nghệ sản xuất rau mầm Microgreen, rau hệ thống thủy canh màng mỏng dinh dưỡng (NFT) cải tiến công nghệ trồng thủy canh tưới nhỏ giọt Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Tồn giai đoạn trộn giá thể, rập lỗ, tra hạt, phủ hạt, tưới ẩm thực máy để đảm bảo độ tuyệt đối cho Sau đưa hạt giống vào khay,chúng chuyển vào nhà ủ riêng biệt với kiểm sốt nhiệt độ, độ ẩm tự đồng cơng nghệ đại Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Tồn diện tích bao bọc nhà kính, rau chăm sóc hệ thống tưới tự động phun sương để giữ ẩm, điều khiển khí hậu Cây trồng sinh trưởng môi trường lý tưởng, không phụ thuộc vào thời tiết nên cho suất cao, ổn định chất lượng đồng Với quy trình khép kín đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, an tồn thực phẩm, đảm bảo mơi trường sạch, cách ly hồn tồn với mơi trường nhiễm, sâu bệnh bên ngồi Đối với dòng rau thủy canh, phát triển đủ kích thước ni dưỡng hồn tồn nguồn nước 10 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Dữ liệu ngõ cảm biến DHT11 dạng số, dùng vi điều khiển để lấy liệu Dữ liệu độ ẩm mà cảm biến đo mức từ 20% ~ 90% Nhiệt độ đo từ ~ 50 Độ C, thời gian trả liệu < 50ms + Các thông số kỹ thuật  Đo tốt độ ẩm 20-90%RH với sai số 5%  Đo tốt nhiệt độ to 50°C sai số ±2°C  Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây lần)  đến 5V điện I / O  2.5mA tối đa sử dụng trình chuyển đổi (trong yêu cầu liệu)  Kích thước thể 15.5mm x 12mm x 5.5mm  chân với khoảng cách 0,1" Cách điều khiển 19 Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 DHT11 gửi nhận liệu với dây tín hiệu DATA, với chuẩn liệu truyền dây này, phải đảm bảo cho chế độ chờ (idle) dây DATA có giá trị mức cao, nên mạch sử dụng DHT11, dây DATA phải mắc với trở kéo bên ngồi(thơng thường giá trị 4.7kΩ) Dữ liệu truyền DHT11 gồm 40bit liệu theo thứ tự: bit biểu thị phần nguyên độ ẩm + bit biểu thị phần thập phân độ ẩm + bit biểu thị phần nguyên nhiệt độ + bit biểu thị phần thập phân nhiệt độ + bit check sum Ví dụ: ta nhận 40 bit liệu sau: 0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0000 0100 1101 Tính toán: bit checksum: 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0000 = 0100 1101 Độ ẩm: 0011 0101 = 35H = 53% (ở phần thập phân có giá trị 0000 0000, nên ta bỏ qua khơng tính phần thập phân) Nhiệt độ: 0001 1000 = 18H = 24°C (ở phần thập phân có giá trị 0000 0000, nên ta bỏ qua khơng tính phần thập phân) b Cảm biến ánh sáng BH1750 Hình 9: Module BH1750 Thấu kính cảm biến cường độ sáng BH1750 từ rhydoLABZ cảm biến ánh sáng xung quanh (ALS) với giao diện bus IIC Bộ cảm biến thích hợp để có liệu ánh sáng xung quanh để điều chỉnh LCD, đèn bàn phím vv ALS cho phép điều khiển tự động độ sáng hình hiển thị nhiều điều kiện chiếu sáng từ môi trường tối ánh sáng mặt trời trực tiếp Hình ảnh diode BH1750 phát cường độ ánh sáng, chuyển đổi sản lượng điện áp với trợ giúp tích hợp OP-AMP Các xây dựng ADC cuối đưa liệu kỹ thuật số 16-bit Logic nội BH1750 tránh cần thiết cho tính tốn phức tạp, trực tiếp liệu có ý nghĩa liệu lux (lx).BH1705 có chế độ đo tương ứng với mức độ nhạy cảm khác (0.5lx, 1lx 4lx) Chế độ H-Nghị khuyến cáo cho phép loại bỏ tiếng ồn tốt Các thông số tính :  Giao diện bus IIC 20 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10  SCL Tần số đồng hồ: Tối đa 400kHz  Diode ảnh với đáp ứng mắt người gần  Chọn loại I2C slave-address  Logic nội để tính tốn xung quanh ánh sáng  Dữ liệu đầu số luồng  Dải rộng Độ phân giải cao (1 - 65535 lx)  Mức tiêu thụ điện thấp chức giảm nguồn điện  Ngắt tiếng ồn 50Hz / 60Hz  Rất nguồn phụ thuộc nguồn ánh sáng  Ảnh hưởng hồng ngoại nhỏ  Cấp đầu lựa chọn (3V & 5V)  Breadboard tương thích  Có thể phát thấp nhấp 0.11lx, tối đa 100000lx sử dụng tính  Kích thước: 13.9mm X 18.5mm  Bộ chuyển đổi AD 16bit  Chip ROHM sử dụng BH1750FVI Tổng quan phần cứng BH1750 sử dụng giao thức I2C để truyền thơng T ơng ánh sáng mơ-đun cảm biến có mạch chuyển đổi mức on-board,cho phép bạn giao diện hội đồng quản trị với 3v3 vi điều khiển 5V lựa chọn jumper J2 Địa thiết bị phụ thuộc vào trạng thái logic địa pin Có bảng kéo xuống địa pin, đó, khơng có kết nối mặc định địa thấp (0 × 23) Jumper PCB J1 cho phép dễ dàng cấu hình pin địa Nếu bị thiếu, chốt địa kéo cao địa 0x5C Địa module kiểm sốt tín hiệu đầu vào pin ADD, giữ J1 mở Sơ đồ khối nội BH1750 21 Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Hình 10:Cấu trúc cảm biến BH1750 Bộ cảm biến ánh sáng xung quanh đầu kỹ thuật số điển hình có đầu I2C số 16-bit Ngoài việc khuếch đại cho photodiode, ADC tích hợp IC chuyển đổi đầu máy quang phổ sang tín hiệu I2C để kết nối trực tiếp tới bus giao tiếp I2C xử lý MCU baseband PD : Diode ảnh với phản ứng mắt người AMP: - Tích hợp-OPAMP để chuyển đổi từ dòng điện áp PD sang điện áp ADC : - Bộ chuyển đổi AD để thu liệu kỹ thuật số 16bit Logic + Giao diện I2C: - Ánh sáng môi trường xung quanh giao diện I2C BUS Nó bao gồm đăng ký Register liệu → Đây đăng ký liệu ánh sáng xung quanh Giá trị ban đầu "0000_0000_0000_0000" Thời gian đo → Đăng ký thời gian đo Giá trị ban đầu "0100_0101" OSC : - Oscillator nội (kiểu 320kHz) Đó CLK cho logic nội Một số ví dụ độ rọi ánh sáng:  Vào buổi tối : 0.001 - 0.02 Lux  Ánh trăng : 0.02 - 0.3 lux  Trời nhiều mây nhà : - 50 lux  Trời nhiều mây trời : 50 - 500 lux  Trời nắng nhà : 100 - 1000 lux 22 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội  Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Ánh sáng cần thiết để đọc sách: 50 - 60 lux c Thiết kế cảm biến Hệ thống cảm biến có nhiệm vụ cập nhật thơng số môi trường theo thời gian thực gửi đến điều khiển trung tâm Sơ đồ mạch cho hệ thống cảm biến: DHT11 BH1750 trình bày Hình 10: module DHT11, module BH1750, linh kiện MAX485 STM85 Sử dụng cảm biến ánh sáng module BH1750 (đo ánh sáng 1– 65535 lux), cảm biến nhiệt độ - độ ẩm module DHT11 (đo độ ẩm 20%-90%, nhiệt độ 0-50oC, sai số độ ẩm ±5%, sai số nhiệt độ ±2ºC) Hình 10: Sơ đồ mạch cho cảm biến Mơ tả linh kiện Hình 10 trình bày 23 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Bản vẽ mạch sơ đồ bố chí linh kiện trình bày hình Hình 11 Hình 12 Hình 11: Bản vẽ linh kiện Hình 12: Sơ đồ bố trí linh kiện 3D 24 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 2.3 Hệ thống cấu chấp hành a Hệ thống quạt thơng khí Các quạt phân bố vách tường hai cạnh mơ hình Hoạt động hệ thống thơng khí tác động trực tiếp đến nhiệt độ độ ẩm, môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, hệ thống thơng khí sẻ hoạt động để ổn định lại mơi trường Hình 13: Quạt thơng khí b Hệ thống bơm tưới Hoạt động hệ thống tưới: môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng, hệ thống tưới hoạt động để ổn định lại mơi trường Hình 14: Hệ thống tưới tự động 25 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 c Hệ thống mái che Hệ thống mái che có nhiệm vụ ngăn tia tử ngoại từ ánh sáng mặt trời Hoạt động hệ thống mái che: Khi môi trường không thỏa mãn yêu cầu nhiệt độ ánh sáng hệ thống mái che sẻ hoạt động ổn định lại mơi trường Hình 15: Hệ thống mái che 2.4 Hệ thống cấp nguồn a Nguồn từ lưới điện b Nguồn lượng mặt trời Hình 16: Hệ thống cấp nguồn Nguồn lượng mô hình gồm nguồn từ lưới điện, nguồn lượng có khả tái tạo: lượng mặt trời Chú ý, nguồn mắc song song chuyển nguồn thơng qua khóa đóng mở nguồn điện Cấp nguồn theo nguyên lý ưu tiên lượng đến lưới điện nhằm tiết kiệm chi phí 26 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 2.5 Kết luận Trong phần này, thiết kế xây dựng hệ thống cảm biến: module cảm biến mạch điện cho cảm biến; hệ thống cấu chấp hành nguồn điện cung cấp cho hệ thống Trong phần tiếp theo, xây dựng mạch điện chính, lập trình vi điều khiển phần mềm điều khiển hệ thống CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỆN CHÍNH 3.1 Sơ đồ hoạt động Hệ thống hoạt động theo sơ đồ Hình 17: hệ thống cảm biến cập nhật thông số môi trường, thông số môi trường gửi đến vi điều khiển, dựa thông số môi trường vi điều khiển tác động lên hệ thống cấu chấp hành Hình 17: Sơ đồ hoạt động hệ thống 3.2 Mạch điện vi điều khiển Mạch điện chính: Mạch điện (Hình 18, 19 20): gồm linh kiện điện tử cổng kết nối với hệ thống cảm biến, hệ thống cấu chấp hành, hình LCD keypad module truyền\nhận wifi ESP8266 27 Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 Hình 18: Linh kiện mạch điện Hình 19: Mạch điện 28 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Hình 20: Mạch điện 3D Vi điều khiển Vi điều khiển STM32 họ vi điều khiển 32 bit hãng TexasInstrument Hình 21: Vi điều khiển STM32 Bộ điều khiển trung tâm với lõi vi điều khiển STM32 (Hình 21) có nhiệm vụ nhận thông tin từ hệ thống cảm biến, hiển thị giao diện điện thoại thông minh hình LCD; nhận lệnh từ nút bấm (điều khiển thơng qua hình LCD) từ module truyền\nhận ESP8266 (điều khiển thông qua điện thoại thông minh) để tác động lên hệ thống cấu chấp hành Bộ điều khiển trung tâm điều khiển hệ thống cấu chấp hành theo hai chế độ: tự động tay 29 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Hình 22: Sơ đồ chân I/O kết nối với hệ thống cảm biến, hệ thống cấu chấp hành, giao diện hình LCD nút bấm, module truyền\nhận ESP8266 3.3 Chế độ tự động tay Chế độ tự động Mơ hình hoạt động theo chế độ tự động lập trình sẵn: bật tắt quạt thơng khí động bơm nước theo nhiệt độ độ ẩm cài đặt; đóng mở mái che theo ánh sáng nhiệt độ môi trường Khi chế độ chạy tự động, hệ thống tuân theo quy tắc ràng buộc điều kiện môi trường trạng thái thiết bị Các điều kiện môi trường xếp độ ưu tiên giảm dần theo thứ tự sau: nhiệt độ > độ ẩm>ánh sáng (tức độ ưu tiên xử lý theo điều kiện nhiệt độ lớn theo điều kiện độ ẩm) 30 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Hình 23: Sơ đồ điều khiển, T: nhiệt độ, H: độ ẩm, L: ánh sáng ( nguồn tham khảo mạng) Chế độ tay 31 Trường ĐH cơng nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 Khi hệ thống chế độ điều khiền tay (tắt chế độ tự động) người dùng tự bật tắt thiết bị theo ý muốn thơng qua giao diện LCD điện thoại thông minh 3.4 Giao diện điều khiển Có thể điều khiển hệ thống cấu chấp hành thơng qua hình LCD Các thơng tin thị gồm có: thơng tin điều khiển mơi trường lấy từ cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng) Thông tin trạng thái thiết bị: (quat, gió: bật/tắt, mái che: đóng/mở) Người dùng điều khiển thơng qua điện thoại thông minh kết nối wifi Một ứng dụng điện thoại thơng minh có nhiệm vụ kết nối với wifi hệ thống, hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm mơ hình, thu thập điều chỉnh, cài đặt người dùng để gữi tới mơ hình, điều khiển mơ hình sẻ nhận lệnh gữi từ smartphone người dùng thực Mơ hình cho phép người dùng cấu hình thông số để phù hợp với điều kiện sử dụng 3.5 Kết luận Chúng tơi xây dựng mạch điện sử dụng thêm vi điều khiển lập trình sẵn để tự động giám sát điều khiển môi trường nhà vườn rau thông minh Ở chế độ tự động, chúng tơi trình bày mối quan hệ ràng buộc thông số môi trường trạng thái cấu chấp hành 32 Trường ĐH công nghiệp Hà Nội Nhóm 12 ĐH CNKT Điện-Điện tử K10 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Mơ hình vườn rau thơng minh ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật điệnđiện tử vào kỹ thuật nơng nghiệp Mơ hình nhằm giúp người dân tự động giám sát điều khiển thơng số mơi trường nhà kính thơng qua vi điều khiển STM32 với giao diện hình LCD điện thoại thơng minh Trong đó, thơng số mơi trường: nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng tự động giám sát thông qua module cảm biến DHT11 BH1750 Dựa mối quan hệ thông số môi trường cấu chấp hành lập trình sẵn, vi điều khiển tác động vào hệ thống cấu chấp hành nhằm tự động điều khiển thông số môi trường Chúng em xây dựng hệ thống quản lý môi trường vườn rau thông minh với giá thành thấp hiệu suất cao phù hợp với sản xuất nông nghiệp Hơn nữa, vườn rau thơng minh có khả tạo lập môi trường giả lập mà điều kiện tự nhiên khơng cho phép, giúp người dân chủ động nuôi trồng loại trồng mà điều kiện tự nhiên không cho phép, đồng thời giúp trồng tăng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm Trong tương lai, chúng em tiếp tục phát triển hệ thống cảm biến hệ thống cấu chấp hành kết nối với mạch thơng qua wifi Hệ thống cảm biến cập nhật thêm thông số CO2, độ ẩm đất, độ pH… hệ thống cấu chấp hành thiết kế thêm hệ thống chiếu sáng Phần cứng mạch điện phần mềm phát triển thêm cách tối ưu nhiều chức 33 ... thống cảm biến Hệ thống cảm biến: gồm nhiều cảm biến để đo nhiệt độ, độ ẩm cường độ ánh sáng Trong đó, cảm biến gồm: cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11; cảm biến ánh sáng BH1750 Hệ thống cảm biến có... thập phân) b Cảm biến ánh sáng BH1750 Hình 9: Module BH1750 Thấu kính cảm biến cường độ sáng BH1750 từ rhydoLABZ cảm biến ánh sáng xung quanh (ALS) với giao diện bus IIC Bộ cảm biến thích hợp... khiển trung tâm a Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 Hình 7: Module DHT11 DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm kỹ thuật số tốt chi phí thấp thích hợp cho ứng dụng thu thập liệu Nó sử dụng cảm biến độ ẩm điện
- Xem thêm -

Xem thêm: bài tập lớn đo lường và cảm biến hệ thống vườn rau sạch thông minh, bài tập lớn đo lường và cảm biến hệ thống vườn rau sạch thông minh, Tình hình trong nước và ngoài nước, CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG VƯỜN RAU THÔNG MINH, CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH, b. Cảm biến ánh sáng BH1750, CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỆN CHÍNH, 2 Mạch điện chính và vi điều khiển, 3 Chế độ tự động và bằng tay

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay