Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM ỨNG DỤNG LÀM GIÁ ĐỖ thống có khả năng: Đo và kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm. Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm liên tục theo thời gian thực trên màn hình led 7 thanh hoặc LCD. Phát đi tín hiệu điều khiển bơm khi thiếu độ ẩm. Phát đi tín hiệu điều khiển quạt khi nhiệt độ cao. Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống và xản xuất. Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật những tiến bộ mới nhất của thế giới. Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảm ứng, … Nhiệt độ và độ ẩm là những yếu tố quan trọng và cần thiết cho nhiều quá trình diễn ra trong cuộc sống. Vì vậy cảm biến nhiệt độ được ứng dụng rất nhiều trong các quá trình sản xuất hay trong cuộc sống như : cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong nhà, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong đất đối với trồng trọt, hay được lắp đặt trong các trạm thời tiết để thu thập dữ liệu môi trường,... Để đo độ ẩm và nhiệt độ thì có rất nhiều phương pháp, trong bài tập lớn của mình chúng em xin trình bày đo nhiệt độ và độ ẩm sử dụng cảm biến DHT11 dể ứng dụng trong sản xuất giá đỗ. Trong đề tài đồ án môn “ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ và độ ẩm ứng dụng trong làm giá đỗ” này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và tính toán, thiết kế mô hình. Thông qua đó có thể áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra trường. Để bài báo cáo được hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô. Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Cơ khí nói chung và thầy cô trong bộ môn Cơ điện tử nói riêng đã nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em.
PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: Tên nhóm: Họ tên thành viên: II Nội dung học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm ứng dụng làm giá đỗ Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Tổng quan hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm (L1.1) - Nội dung 2: Xây dựng mô hình hệ thống (L1.1; L1.2) - Nội dung 3: Mơ hình hóa mơ hệ thống (L2.1) - Nội dung 4: Viết báo cáo Sản phẩm nghiên cứu: Mơ hình sản phẩm báo cáo thu hoạch III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành đồ án theo thời gian quy định (từ ngày 13/9/2021 đến ngày 2/12/2021) Báo cáo nội dung nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Giáo trình mơn học Cảm biến hệ thống đo, vi điều khiển Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính, linh kiện dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng KHOA/TRUNG TÂM TS Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Văn Trường MÔ TẢ KỸ THUẬT Mơ tả nhiệm vụ cơng nghệ Hệ thống có khả năng: - Đo kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm - Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm liên tục theo thời gian thực hình led LCD - Phát tín hiệu điều khiển bơm thiếu độ ẩm - Phát tín hiệu điều khiển quạt nhiệt độ cao Cấu trúc thiết bị Thiết bị Loại sử dụng Cảm biến đo nhiệt độ Cảm biến DHT11 Cảm biến đo độ ẩm Cảm biến độ ẩm DHT11 Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu ADC ngồi chíp Vi điều khiển/ PLC/PC/Arduino Bộ điều khiển Hiện thị nhiệt độ tức thời LCD /LED/Monitor Động bơm nước, quạt Động điện chiều Đặc tính kỹ thuật Thơng số Giới hạn đo nhiệt độ Giới hạn đo độ ẩm Giá trị Giới hạn đo với nhiệt độ từ 0oC-50oC Giới hạn đo với độ ẩm 20%-90% với độ ẩm Sai số đo nhiệt độ Sai số 2% với độ C Sai số đo độ ẩm Sai số 5% với độ ẩm Nội dung báo cáo - Bản vẽ Tên vẽ TT Khổ giấy Số lượng Bản vẽ tổng thể sản phẩm A3 Bản vẽ tách sản phẩm A3 Các vẽ chi tiết phận A4 - Báo cáo Chương Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các yêu cầu 1.3 Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa thực tiễn Chương Xây dựng mơ hình hệ thống 2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 2.3 Phân tích lựa chọn điều khiển 2.4 Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu Chương 3: Mơ hình hóa mơ hệ thống 3.1 Mơ hình hóa mơ phận khí 3.2 Mơ hình hóa mơ phận điện - điện tử 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 3.4 Thử nghiệm đánh giá hệ thống Kết Luận LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày mạnh mẽ tất lĩnh vực đời sống xản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào hoạt động sản xuất đòi hỏi người phải khơng ngừng học hỏi nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật tiến giới Chính vậy, phát triển ngành điện tử có ý nghĩa quan trọng sản phẩm ngành phục vụ tất ngành khác kinh tế như: phục vụ lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển cảm ứng, … Nhiệt độ độ ẩm yếu tố quan trọng cần thiết cho nhiều trình diễn sống Vì cảm biến nhiệt độ ứng dụng nhiều trình sản xuất hay sống : cảm biến nhiệt độ độ ẩm nhà, cảm biến nhiệt độ độ ẩm đất trồng trọt, hay lắp đặt trạm thời tiết để thu thập liệu môi trường, Để đo độ ẩm nhiệt độ có nhiều phương pháp, tập lớn chúng em xin trình bày đo nhiệt độ độ ẩm sử dụng cảm biến DHT11 dể ứng dụng sản xuất giá đỗ Trong đề tài đồ án môn “ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm ứng dụng làm giá đỗ” này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể trình nghiên cứu tìm hiểu tính tốn, thiết kế mơ hình Thơng qua áp dụng vào nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành trường Để báo cáo hồn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Khoa Cơ khí nói chung thầy mơn Cơ điện tử nói riêng nhiệt tình hướng dẫn đồ án mơn cho chúng em MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Chương 1: Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các yêu cầu 1.2.1 Mô tả nhiệm vụ công nghệ 1.2.2 Cấu trúc thiết bị 1.2.3 Đặc tính kỹ thuật 1.3 Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa thực tiễn Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống 10 2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 10 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 11 2.2.1 Các loại cảm biến nhiệt độ 11 2.2.2 Các loại cảm biến độ ẩm 14 2.2.3 Lựa chọn cảm biến 15 2.3 Phân tích lựa chọn điều khiển 17 2.3.1 ARDUINO UNO R3 17 2.3.2 Màn hình LCD 25 2.4 Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu 27 Chương 3: Mô hình hóa mơ hệ thống 28 3.1 Mơ hình hóa mơ phận khí 28 3.1.1 Mơ hình máy làm giá đỗ 28 3.1.2 Mơ hình chi tiết phận 29 3.2 Các linh kiện điện tử 29 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 31 3.4 Mô hệ thống Proteus 32 Tài liệu tham khảo phần mềm hỗ trợ 34 Tài liệu tham khảo 34 Phần mềm hỗ trợ 34 PHỤ LỤC 35 Các vẽ khí 35 Code cho chương trình điều khiển 43 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Cấu trúc thiết bị Bảng Đặc tính kỹ thuật cảm biến Bảng Các loại cảm biến độ ẩm 14 Bảng 2 Thông số kỹ thuật cảm biến 15 Bảng Thông số kỹ thuật chi tiết cảm biến 16 Bảng Thông số kỹ thuật ARDUINO 23 Bảng Các linh kiện điện tử cần thiết 29 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ khối hệ thống Hình 2 Cảm biến cặp nhiệt độ 10 Hình Cảm biến nhiệt điện trở 11 Hình Thermistor 12 Hình Cảm biến nhiệt bán dẫn 13 Hình Hỏa kế 13 Hình Cảm biến DHT11 15 Hình Module vi điều khiển 8051 17 Hình KIT AVR V4 18 Hình 10 Vi điều khiển PIC 16F877A 19 Hình 11 Chip ARM 21 Hình 12 ARDUINO UNO R3 22 Hình 13 Màn hình LCD + module I2C 24 Hình 14 Mạch đo xử lý tín hiệu 25 Hình Mơ hình máy làm giá đỗ 26 Hình Mơ hình chi tiết 27 Hình 3 Lưu đồ thuật toán 30 Hình Mơ hệ thống Proteus 31 Chương 1: Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu chung Trong sống nay, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất người Trong đó, nhiệt độ độ ẩm yếu tố đề cập tới nhiều, mạch đo nhiệt độ độ ẩm đời tất yếu.Với phát triển công nghệ nay, cảm biến nhiệt độ độ ẩm sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, y tế, … Tùy theo nhu cầu mà mà tùy biến thêm ngồi chức đề tài để phù hợp với u cầu hoạt động ngồi chức hiển thị nhiệt độ, độ ẩm khu vực cần khảo sát Trong nông nghiệp đo độ ẩm đất quan trọng ứng dụng nông nghiệp để giúp nông dân quản lý hệ thống tưới tiêu hiệu Biết xác điều kiện độ ẩm đất ruộng họ, không người nông dân thường sử dụng nước để trồng trọt, họ cịn tăng suất chất lượng trồng cách cải thiện quản lý độ ẩm đất giai đoạn tăng trưởng quan trọng Nghiên cứu Cảm biến độ ẩm đất sử dụng nhiều ứng dụng nghiên cứu, ví dụ khoa học nơng nghiệp làm vườn bao gồm lập kế hoạch tưới tiêu, nghiên cứu khí hậu khoa học mơi trường bao gồm nghiên cứu vận chuyển chất tan làm cảm biến phụ trợ cho phép đo hô hấp đất Hình 3 Lưu đồ thuật tốn 3.4 Mơ hệ thống Proteus 32 Hình Mơ hệ thống Proteus 33 Tài liệu tham khảo phần mềm hỗ trợ Tài liệu tham khảo Giáo trình B T L N Q T Lê Ngọc Duy, Cảm biến hệ thống đo, NXB KH&KT, 2019 L V Doanh, Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển, NXB KH&KT, 2012 H M Phú, Tự học nhanh Arduino cho người bắt đầu, 2015 Phần mềm hỗ trợ Phần mềm SolidWorks Phần mềm Fritzing Phần mềm Proteus 34 PHỤ LỤC Các vẽ khí Tên vẽ Kích thước Số lượng Bản vẽ tổng thể A3 Bản vẽ lắp A3 Các vẽ chi tiết A4 Code cho chương trình điều khiển #include // khai bao thu vien DHT11 #include #include // khai bao thu vien LCD _I2C LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); #define quat #define motor 13 const int DHTPIN = 4; // sử dụng chân số const int DHTTYPE = DHT11; // sử dụng cảm biến DHT11, có hai lạo cảm biến DHT11 DHT12 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); byte degree[8] = { 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000 }; void setup() { pinMode(motor,OUTPUT); pinMode(quat,OUTPUT); lcd.init(); // khoi tao lcd lcd.backlight(); // bat den lcd lcd.setCursor(5,0); lcd.print("Welcome"); delay(500); lcd.clear(); dht.begin(); } void loop() { lcd.print("Nhiet do: "); lcd.setCursor(0,1); // in man nhietdo lcd.print("Do am: "); lcd.createChar(1, degree); float h = dht.readHumidity(); // độ ẩm t = dht.readTemperature(); // nhiệt độ //lcd.clear(); lcd.setCursor(10,0); lcd.print(round(t)); "); lcd.print(" lcd.write(1); lcd.print("C"); lcd.setCursor(10,1); lcd.print(round(h)); lcd.print(" % "); float if(round(h) < 70) digitalWrite(motor,HIGH); else digitalWrite(motor,LOW); if (round(t)>=40)digitalWrite(quat,HIGH); else digitalWrite(quat,LOW); //lcd.clear(); } ... xin trình bày đo nhiệt độ độ ẩm sử dụng cảm biến DHT11 dể ứng dụng sản xuất giá đỗ Trong đề tài đồ án môn “ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm ứng dụng làm giá đỗ? ?? này, nhóm sinh... đề: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm ứng dụng làm giá đỗ Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Tổng quan hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm (L1.1) - Nội dung 2: Xây dựng mơ hình hệ. .. nghiệp: - Đo độ ẩm nhiệt độ đất để tiện cho việc chăm sóc tưới tiêu cho trồng - Đo độ ẩm nhiệt độ phịng để trì độ ẩm nhiệt độ thích hợp người - Đo độ ẩm nhiệt độ để ứng dụng làm giá đỗ hay loại