NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐN TỰ ĐỘNG CHĂM SÓC CÂY TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHĂM SĨC CÂY TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đại Phan Văn Bắc Nam Định – năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHĂM SĨC CÂY TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đại MSSV: Lớp: Sinh viên thực hiện: Phan Văn Bắc MSSV: Lớp: Khoá 20…-202… GV hướng dẫn: ThS Vũ Thị Thắng Nam Định – năm 2021 KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Họ tên sinh viên: Phan Văn Bắc Mã SV: 18D1010001 Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật Điện-Điện tử Khóa học: 13 Người hướng dẫn: Vũ Thị Thắng Học vị: Thạc sỹ Đơn vị công tác: Khoa Điện-Điện tử 1.Tên đồ án: Nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh Yêu cầu: - Nghiên cứu thực tế yêu cầu chăm sóc trồng phương pháp thủy canh - Thiết kế mơ hình tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh với yêu cầu cụ thể: + Tự động bơm nước, chất dinh dưỡng theo + Tự động tưới nhỏ giọt đảm bảo độ ẩm theo yêu cầu: độ ẩm chất (sơ dừa/mút xốp) 80% không tưới + Tự động chiếu sáng theo yêu cầu đặt trước (khi cường độ ánh sáng môi trường trồng < 1200lux bật đèn; cường độ ánh sáng > 1500lux tắt đèn) Nhiệm vụ: - Tìm hiểu yêu cầu về: độ ẩm, nước, chất dinh dưỡng ánh sáng trình gieo trồng rau phương pháp thủy canh - Chế tạo mơ hình hệ thống tự động: tưới nước đảm bảo độ ẩm chất gieo hạt ươm mầm; tự động bơm nước, chất dinh dưỡng đảm bảo ánh sáng cho trình phát triển rau trồng phương pháp thủy canh quy mơ hộ gia đình - Viết thút minh báo cáo tổng kết Kết đạt được: - Báo cáo tổng hợp báo cáo tóm tắt kết nghiên cứu - Mơ hình tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh Thời gian thực hiện: Từ ngày … tháng 08 năm 2021 Đến ngày… tháng 11 năm 2021 BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giản Quốc Anh Vũ Thị Thắng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Giáo viên ghi nhận xét mình, tay vào phần này) Phần đánh giá: - Ý thức thực hiện: - Nội dung thực hiện: - Hình thức trình bày: -Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: Chú ý: Điểm đánh giá giảng viên hướng dẫn phải đạt tới……điểm trở lên, sinh viên phép bảo vệ đồ án Nam Định, ngày …tháng…năm 20… GV HƯỚNG DẪN (Ký ,ghi rõ họ, tên) LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trường đại học sư phạm kỹ thuật Nam Định lời cảm ơn chân thành giáo viên khoa Điện- Điện tử Đặc biệt cô Vũ Thị Thắng tận tình hướng dẫn chúng em làm đề tài: chế tạo mơ hình hệ thống tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh dùng ARDUINO Nhóm em xin kính chúc Q thầy thật nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày… tháng năm20 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 10 Giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu 10 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài .10 Lý lựa chọn đề tài 10 Phương pháp nghiên cứu 11 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 11 Trình bày vắn tắt hoạt động nghiên cứu .11 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ 12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .12 MƠ HÌNH TRỒNG CÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH 12 1.1 Các kỹ thuật trồng rau thủy canh phổ biến 12 Các bước chuẩn bị trồng rau, trồng thuỷ canh 15 1.3 Các bước trình trồng theo phương pháp thủy canh 18 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 22 VÀ MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 22 2.1 Tổng quan Arduino UNO R3 .22 2.2 Giới thiệu số linh kiện sử dụng mạch 24 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH 32 3.1 Sơ đồ khối mơ hình 32 3.2 Khối cảm biến 33 3.3 Khối nguồn .34 3.4 Khối vi điều khiển 34 3.5 Khối hiển thị 36 3.6 Khối giao tiếp 38 3.7 Lưu đồ thuật tốn chương trình 39 3.8 Sơ đồ nguyên lý 47 3.9 Mô hình sản phẩm 48 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 Kết luận .56 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .58 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hinh 1 Hệ thống thủy canh màng mỏng dinh dưỡng NFT 12 Hinh Hệ thống thủy canh kỹ thuật dòng sâu .14 Hinh Bộ combo thủy canh kỹ thuật .14 Hinh Kỹ thuật thủy canh túi treo 15 Hinh Kỹ thuật thủy canh rãnh sâu 15 Hinh Kỹ thuật thủy canh mao dẫn 15 Hinh Hệ thống giá kệ trồng rau, trồng thủy canh 17 Hinh Hệ thống cấp nươc theo phương pháp hồi lưu 18 Hinh Mơ hình trồng thủy canh sử dụng đèn Led 18 Hình Arduino UNO R3 .22 Hình 2 Vi điều khiển dùng cho Arduino UNO R3 23 Hình Cảm biến độ ẩm đất 24 Hình Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SRF04 25 Hình Van điện từ Dauer 26 Hình Rơ-le 27 Hình Cảm biến cường độ ánh sáng Lux BH1750 .28 Hình Máy bơm mini 29 Hình Mạch chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD 30 Hình 10 Khối chuyển đổi nguồn 12V/5A .30 Hình Sơ đồ khối hệ thống tự động trồng 32 Hình Kết nối cảm biến với Arduino 34 Hình 3 Vi điều khiển Atmega328P 35 Hình Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống vi điều khiển 36 Hình a Module I2C; 38 Hình Khối giao tiếp hệ thống .39 Hình Lưu đồ thuật toán hệ thống 39 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống 48 LỜI NĨI ĐẦU Q trình cơng nghiệp hóa đại hóa dần du nhập Việt Nam cách nhanh chống mà đặc biệt phát triển công nghệ, khoa học kỹ thuật Ngày lĩnh vực khoa học kỹ thuật xuất khái niệm arduino, PLC, kỹ thuật điều khiển, kết hợp với trợ giúp máy tính Arduino kỹ thuật điều khiển có phát triển mạnh mẽ đặc biệt với nhiều ứng dụng tín Và xuất phát từ phát triển nhóm em nghiên cứu chọn đề tài:“ Nghiên cứu, chế tạo mơ hình hệ thống tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh” Sản phẩm nông nghiệp nước thiếu tính minh bạch khâu sản xuất gây nên tình trạng khó khăn việc tiêu thụ sản phẩm Tự trồng rau thủy canh nhà phương pháp lựa chọn đa số nhiều gia đình lựa chọn Nam Đinh, ngày…tháng…năm 20… Sinh viên : Nguyễn Thành Đại Phan Văn Bắc PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu Ngày với phát triển xã hội, sống ngày nâng cao việc áp dụng cơng nghệ khoa học kỹ thuật vào công việc đời sống hàng ngày cần thiết Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp, nông nghiệp, y tế Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Để nâng cao chất lượng sản phẩm trồng; giải phóng sức lao động người trồng cấn áp dụng khoa học kỹ thuật phụ trợ giám sát điều khiển điều kiền đảm bảo trình sinh trưởng, phát triển trồng độ ẩm, mức nước, ánh sáng cần thiết Trong yếu tố quan trọng đảm bảo độ ẩm cho trình gieo hạt ươm mầm, mực nước kiểm soát dinh dưỡng giai đoạn phát triển trồng quan tâm Có nhiều giải pháp để thực điều giải pháp giám sát điều khiển thiết bị phụ trợ đảm bảo cung cấp độ ẩm, mức nước dinh dưỡng thích hợp cho trinh sinh trưởng phát triển tối ưu Lý lựa chọn đề tài Rau xanh vấn đề nhức nhối người Khi luân luân phải cảnh giác với thực phẩm bán tràn lan thị trường mà không kiểm định tự trồng phương pháp an tồn hữu dụng Trong trồng theo phương pháp thủy canh nhà phương pháp nhiều người ưa chuộng vừa có niềm vui để giảm áp lực sau ngày làm việc quan tạo sản phẩm nông nghiệp cải thiện bữa ăn gia đình Nhu cầu thiết bị hỗ trợ q trình trồng rau thủy canh có hiệu chất lượng cần thiết Hơn sống bận rộn nay, nhiều bạn có thú vui trồng cảnh, vườn rau không gian trống nhà sân thượng, ban cơng Tuy nhiên, lúc bạn bận công tác nhiều ngày cảnh vườn hoa nhà không tưới nước Để nâng cao chất lượng hiệu suất trồng cho người bận rộn cơng việc sống khơng có thời gian chăm sóc thường xuyên để tiết kiệm digitalWrite(dongco,LOW); } //////////////////////////////////////////////////////////// void loop() { doKhoangCach(); doKhoangCach2(); doAm(); doas(); chayBom(); Serial.println(); delay(90); } // //////////////////////////////////////////////////////////// intdoAm () { String text = ""; String text3 = "D"; String text33 = "C"; for (int i = 0; i = 10) { if ( phantramthuc> 85 ) { digitalWrite (van3, LOW); mySerial.println("v3off"); } else if (phantramthuc< 70) { digitalWrite (van3, HIGH); mySerial.println("v3on"); } } else{ digitalWrite(van3,LOW); mySerial.println("v3off"); } return phantramthuc; } //////////////////////////////////////////////////////////// intdoas() { //mySerial.println("v1off"); //mySerial.println("v2off"); String text = ""; String text4 = "Z"; String text44 = "S"; if (lightMeter.measurementReady()) { int lux = lightMeter.readLightLevel(); text = (text4 += lux) += text44; mySerial.println(text); Serial.println(text); // Serial.print(lux); // Serial.println("Lx"); if (lux > 3500) { digitalWrite(led, LOW); mySerial.println("ledoff"); } else if (lux < 2000) { digitalWrite(led, HIGH); mySerial.println("ledon"); } return lux; } } //////////////////////////////////////////////////////////// void ngat1() { // int nut1stt = digitalRead(nut1); // int nut2stt = digitalRead(nut2); // int nut3stt = digitalRead(nut3); // // if (nut1stt == LOW){ // delay(20); // if (nut1stt == LOW){ // Serial.println("an nut 1"); // // digitalWrite(van1,HIGH); // digitalWrite(van2,LOW); // digitalWrite(van3,LOW); // } // } } //////////////////////////////////////////////////////////// intchayBom() { if (millis() - oldtime>= 5000) { oldtime = millis(); while (millis()- oldtime1200 lux tắt cường độ ánh sáng 20% c Mực nước bể 80% hệ thống tưới nhỏ giọt ngừng hoạt động Hình ảnh hoạt động hệ thống tự động chăm sóc trồng PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài thực nghiên cứu bản: khảo sát mơ hình trồng rau theo phương pháp thủy canh thực tế, tìm hiểu điều kiện nước tưới, cường độ ánh sáng, độ ẩm phù hợp cho trình sinh trưởng phát triển rau Từ xây dựng mơ hình tự động chăm sóc cho nhà mơ hình trồng theo phương pháp thủy canh Mơ hình áp dụng cho mơ hình trồng rau ăn hay mơ hình trồng cảnh theo phương pháp thủy canh quy mô hộ gia đình Mơ hình mở rộng ứng dụng vào quy trình ni trồng củ quả, cảnh để cao suất chất lượng trồng, giảm tải sức lao động Mơ hình tự động chăm sóc trồng theo phương pháp thủy canh hoạt động tự động theo chu trình lập trình sẵn nạp Arduino nhằm đảm bảo tính giám sát liên tục tiết kiệm nhân lực Như việc áp dụng khoa học cơng nghệ vào quy trình trồng cần thiết mang liệu hiệu suất cao đảm bảo điều kiện tốt cho sinh trưởng phát triển cây trồng Mơ hình đạt hai nhiệm vụ tự động tưới nước chất dinh dưỡng cho trồng tự động tưới ẩm cho trình gieo hạt ươm mầm quy trình trồng theo phương pháp thủy canh theo u cầu định trước Mơ hình nghiên cứu triển khai dựa việc khảo sát yếu tố nước chất dinh dưỡng, độ ẩm ánh sáng cho trồng theo phương pháp thủy canh Qua thực đề tài nhóm sinh viên thực thấy nhận thấy cần thay đổi nhỏ chương trình lập trình mà giữ nguyên phần cứng mở rộng triển khai mơ hình đối tượng trồng khác khác phương pháp khác bổ sung thêm số yêu cầu điều kiện sinh trưởng trồng phương pháp trồng tương ứng Kiến nghị Đề tài thực mở rộng thêm đối tượng giám sát điều khiển khác yếu tố nước, dinh dưỡng, độ ẩm, ánh sáng phương pháp yếu tố độ pH yếu tố khác độ tồn dư chất bảo vệ thực vật, yếu tố vi sinh có hại trồng định đến chất lượng suất trồng cách bổ xung thêm phần tử cảm biến cấu chấp hành tương ứng Ngoài hướng phát triển đề tài phát triển theo hướng thứ hai áp dụng công nghệ 4.0 vào trình trồng tương ứng mở rộng hướng áp dụng phát triển đề tài vào ngành nông nghiệp nông nghiệp thông minh Cụ thể hồn thiện mơ hình tự động chăm sóc trồng triển tốt điều kiện an toàn gia đình thành tự động chăm sóc cho hệ thống nhiều nhà vườn điều khiển từ tập trung trung tâm giám sát từ xa qua hệ thống internet, hệ thống thông tin di động… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Qch Tuấn Ngọc Ngơn ngữ lập trình C NXB Giáo dục 1998 [2] Brain W Kernighan & Dennis Ritchie The C Programming Language Prentice Hall Publisher.1998 [3] Nguyễn Tuấn Anh, Tài liệu IC chuyển đổi ADC0809 ... án: Nghiên cứu, chế tạo mơ hình hệ thống tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh Yêu cầu: - Nghiên cứu thực tế yêu cầu chăm sóc trồng phương pháp thủy canh - Thiết kế mơ hình tự động chăm sóc. .. chế tạo mơ hình tự động chăm sóc trồng phương pháp thủy canh Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu lý luận Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu... ĐỊNH KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHĂM SÓC CÂY TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Sinh viên thực