BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÁY PHUN SƯƠNG & HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG THÔNG MINH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM NHIỆT ĐỘ Lĩnh vực dự thi: Hệ thống nhúng

PHÒNG GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO THÁI THỤY TRƢỜNG THCS THÁI HƢNG *** BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÁY PHUN SƢƠNG & HỆ THỐNG TƢỚI TỰ ĐỘNG THÔNG MINH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM NHIỆT ĐỘ Lĩnh vực dự thi: Hệ thống nhúng Tác giả: Bùi Trung Hiếu Đỗ Mạnh Dũng Lớp 9C – Trƣờng THCS Thái Hƣng Năm học 2018-2019 Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 Phần I VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tính cấp thiết Trong ngày nắng nóng cao điểm, bên cạnh điều hòa, quạt máy, máy phun sương mặt hàng thường nhân viên điện máy tư vấn cho khách hàng Máy phun sương thiết bị nên có phịng có lắp máy điều hịa, giúp cân độ ẩm, mang đến luồng khơng khí mát cho phịng Sử dụng điều hòa kết hợp với máy phun sương giúp phịng bớt khơ Nó làm giảm nhiệt độ khơng khí từ – độ, giảm bớt bụi khơng khí Trong ngày nắng nóng đỉnh điểm, loại máy phun sương lựa chọn nhiều gia đình, đặc biệt gia đình có trẻ nhỏ Tuy nhiên, khơng sử dụng cách, máy phun sương không đạt tác dụng cung cấp độ ẩm, làm mát khơng khí mong muốn, mà gây hại cho người sử dụng Trong ngày nắng nóng, nhiều gia đình sử dụng máy phun sương liên tục, phịng đóng kín cửa, nước tỏa ra, mang đến cho phòng bầu khơng khí ẩm ướt kéo dài, mơi trường lý tưởng để vi khuẩn, nấm mốc phát triển, ảnh hưởng đến đường hô hấp thành viên gia đình Hơi nước tỏa từ máy phun sương nguyên nhân làm hỏng loại đồ gỗ, đồ điện tử, điện máy đặt phòng Dù sử dụng điều hòa nhiệt độ, máy phun sương hay thiết bị khác để làm mát cho phòng, vào buổi sáng sớm, bạn nên dừng sử dụng thiết bị, mở cửa sổ, cửa vào… để khơng khí lưu thơng, giúp phịng sẽ, thơng thống Mặt khác việc sử dụng tùy tiện, thiếu hiểu biết thiết bị làm mát nguyên nhân dẫn đến tình trạng trẻ viêm phổi ngày nặng Đặc biệt với trẻ nhỏ sức đề kháng thấp, dễ mắc bệnh tai, mũi, họng khơng khí ẩm thấp độ ẩm cao, vi khuẩn phát triển nhiều, sử dụng không cẩn thận làm đổ nước di chuyển quạt gây chập mạch điện, điện giật nguy hiểm" Việc xác định độ ẩm khơng khí cảm giác thật khó khăn cần đến thiết bị đo độ ẩm nhiệt độ cách xác để điều khiển đóng ngắt thiết bị phun sương tạo ẩm cho phịng ngơi nhà vừa đủ để tạo thêm độ mát, đồng Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 thời hạn chế phát triển vi khuẩn, bảo vệ sức khỏe cho thành viên gia đình việc làm cấp thiết Hiện số địa phương việc phát triển thực phẩm sạch, nhiều nhà vườn phát triển sử dụng nhà trồng để canh tác số loại cây, hoa, rau màu có giá trị kinh tế cao Tuy nhiên giá thành thực phẩm thường có chi phí cao sử dụng nhiều nhân cơng việc chăm sóc phun tưới nước, tưới phân.Với phương châm hạ giâ thành sản phẩm cách áp dụng khoa học cơng nghệ, giảm chi phí nhân cơng việc phun tưới, để sản phẩm đến tay người tiêu dùng ngày nhiều ưu tiên hàng đầu nhà vườn, nơng trại Bên cạnh thực tế sống bận rộn nay, nhiều gia đình có thú vui trồng cảnh, vườn rau khơng gian trống nhà sân thượng, ban công Tuy nhiên, lúc bạn bận cơng tác nhiều ngày cảnh vườn hoa nhà không tưới nước, làm cho chết Nhận thấy cần thiết phải xây dựng hệ thống điều khiển đóng, ngắt mạch dựa cảm biến nhiệt độ độ ẩm, đồng thời công tác xa nhà điều khiển việc phun tưới theo yêu cầu làm trực tiếp nhà, nông trại trang trại, phun rửa vệ sinh chuồng trại, phun tưới vườn rau cách tự động điều khiển từ xa mà không cần đến người làm trực tiếp yêu cầu cấp thiết để giúp người có nhiều thời gian dành cho cơng việc khác giảm chi phí nhân cơng, hạ giá thành sảm phẩm, đưa sản phẩm đến tay người tiêu dùng ngày nhiều Chính nguyên nhân nên nhóm em định thực sản phẩm: “MÁY PHUN SƢƠNG & HỆ THỐNG TƢỚI TỰ ĐỘNG THÔNG MINH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM NHIỆT ĐỘTẠI NƠI TRÔNG CÂY” để khắc phục nhược điểm máy phun sương đời cũ Đồng thời hỗ trợ người việc tưới tiêu hoa màu trồng Trong hệ thống sử dụng nguồn cung cấp điện pin mặt trời, vừa tiết kiệm điện năng, bảo vệ môi trường chủ động khơng có điện Kế hoạch phƣơng pháp nghiên cứu: * Kế hoạch nghiên cứu - Lĩnh vực dự thi: Hệ thống nhúng Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 - Thời gian bắt đầu nghiên cứu: Ngày 05/8/2018 + Bước 1: Nghiên cứu thực tế, quan sát nghiên cứu sản phẩm có nhược điểm chưa khắc phục tính chưa bổ sung, từ hình thành ý tưởng + Bước 2: Nghiên cứu thiết bị, linh kiện điện tử, vật liệu, đặc điểm, tính chất vật liệu cấu thành + Bước 3: Thiết kế vẽ mơ hình thủ công sản phẩm + Bước 4: Lựa chọn thiết bị, linh kiện phù hợp + Bước 5: Gia công, lắp ráp chi tiết linh kiện, mạch điện + Bước 6: Lắp ráp chi tiết, linh kiện cấu thành sản phẩm + Bước 7: Thử nghiệm vận hành sản phẩm + Bước 8: Chỉnh sửa chi tiết sản phẩm cho phù hợp với thực tế + Bước 9: Hoàn thiện sản phẩm Thời gian hoàn thiện: Tháng 10/2018 * Phương pháp nghiên cứu: - Dựa hiểu biết thiết bị, linh kiện ý tưởng hình thành - Thiết kế mơ hình, sơ đồ khối sản phẩm mục tiêu yêu cầu đặt - Dựa hỗ trợ giáo viên chuyên môn lĩnh vực điện tử để lắp ráp hoàn thiện sản phẩm - Chạy thử nghiệm - Tiếp tục hoàn thiện điều chỉnh Phần II TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU (Lắp ráp thử nghiệm.) A./ Tìm hiểu Để tạo sản phẩm mong muốn, nhóm em tìm hiểu lên kế hoạch sử dụng loại linh kiện phù hợp để giá thành sản phẩm sau hoàn thành phù hợp với người tiêu dùng mà đảm bảo chất lượng như:  Cảm  IC biến độ ẩm, nhiệt độ DHT11 chính: ESP8266 Wifi SoC  Module  cảm biến độ ẩm đất Mạch phun sương Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018  Máy bơm  Pin lượng mặt trời  Hệ thống Wifi, điện thoại smartphone (để điều khiển)  Board  Các Arduino Esp8266 thiết bị điện, điện tử khác Sơ đồ hoạt động: Mạch cảm biến độ ẩm, nhiệt độ Bộ điều khiển (IC chính: Tín hiệu ESP8266 Wifi SoC) Mạch phun sương (hoặc Máy bơm tưới cây) Tín hiệu điều khiển Cảm biến độ ẩm đất Sản phẩm nhóm em đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng rẻ, tiện lợi, tốt Hứa hẹn sản phẩm bán chạy tung thị trường Ngoài ra, nhóm em tìm hiểu sản phẩm gần giống có q khứ để tìm nhược điểm để khắc phục triệt để nhược điểm Sản phẩm sớm hoàn thành ngày cải tiến * Điểm sản phẩm so với thiết bị thị trƣờng: + Dùng cho điều khiển máy phun sương thiết bị tưới tự động thơng minh, chí áp dụng cho lĩnh vực điều khiển khác có liên quan đến số nhiệt độ, độ ẩm với điện áp lên đến 220V + Có thể điều khiển tay qua điện thoại thông minh thông qua mạng LAN + Sử dụng pin lượng mặt trời để cung cấp điện + Có hình LCD để tiện theo dõi các số nhiệt độ, độ ẩm điều chỉnh cài đặt mức nhiệt độ, độ ẩm theo yêu cầu nhà vườn + Chi phí thiết kế rẻ, thơng dụng, thân thiện với môi trường Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 B./ Thiết kế thi công: I./ Yêu cầu đề tài  Mạch hoạt động ổn định  Linh kiện hoàn hảo  Phun sương bơm nước theo độ ẩm, nhiệt độ thích hợp  Mạch đơn giản giá thành hợp lý Phân tích, thiết kế hệ thống Mạch gồm phần: o Cơ khí o Mạch điện o Chương Trình  Cơ khí: Có nhiều loại vật liệu để tạo vỏ cho sản phẩm như: sắt, nhôm, inox, nhựa,… Tuy nhiên để tạo nên giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ mà đảm bảo độ bền cho sản phẩm, chọn nguyên liệu nhựa để tạo tiết vỏ cho sản phẩm  Mạch điện Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến độ ẩm điều khiển phun sƣơng bơm nƣớc tự động, phun tƣới thông minh: Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 * Board Arduino Esp8266 * Mạch sử dụng cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT11: Cảm biến DHT11 làm nhiệm vụ đo độ ẩm nhiệt độ môi trường Sau có kết gửi tín hiệu tới vi điều khiển Vi điều khiển với chip ESP8266 Wifi SoC nhận tín hiệu xuất hình LCD so sánh Nếu nhiệt độ độ ẩm nhỏ giá trị ta điều chỉnh cài đặt (độ ẩm khơng khí tốt cho sức khỏe dao động khoảng 5565% ) xuất tín hiệu chân P3.5 làm delay đóng Từ máy phun sương máy bơm cấp nguồn hoạt động Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 * Cảm biến độ ẩm đất: Trạng thái đầu mức thấp (0V), đất thiếu nước đầu mức cao (5V), độ nhạy cao điều chỉnh biến trở Phần đầu đo cắm vào đất để phát độ ẩm đất, độ ầm đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu DO chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao Nhờ thế, bạn sử dụng Analog Digital Arduino để đọc giá trị từ cảm biến * LCD pinout - sơ đồ chân LCD * Giới thiệu động bơm nƣớc DC Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 * Pin lƣợng  Chƣơng trình Pin POLY – Cleantechsolar PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 50W POLY (CPP50W POLY) Thi công Mạch in : Trƣờng THCS Thái Hƣng – Thái Thụy – Thái Bình Máy phun sƣơng & hệ thống tƣới tự động thông minh cảm biến độ ẩm nhiệt độ năm 2018 II Thực nghiệm đánh giá kết Lắp ráp hồn thiện sản phẩm - Hình ảnh: - Video: Địa Youtobe: https://youtu.be/kPtrE5JzFCw https://youtu.be/rehlL-2yy1Y Thông số sản phẩm: - Nguồn DC 5V - Relay 5v-10A: Relay kích mức cao 5V 10A - 250VAC: Cường độ dịng điện tối đa qua tiếp điểm rơ-le với hiệu điện