Đo, giám sát nhiệt độ và độ ẩm sử dụng Arduino kết nối qua mạng internet

Bài viết trình bày về Hệ thống cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm và cảm biến mưa đã được xây dựng trên cơ sở sử dụng Kit Arduino Mega2560 và ESP8266. Tín hiệu đo được truyền qua Internet giúp người dùng có thể giám sát và điều khiển qua các thiết bị di động thông minh. Hệ thống có thể được ứng dụng cho nhà kính nông nghiệp hay những hệ thống IoT khác. Mời các bạn cùng tham khảo!

ĐO, GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM SỬ DỤNG ARDUINO KẾT NỐI QUA MẠNG INTERNET Với phát triển mạnh mẽ gần ngành nông nghiệp, việc đo giám sát thông số môi trường ngày trở nên quan trọng Ngồi ra, nhiễm mơi trường ngày nặng nề việc quan trắc môi trường đặt điều kiện bắt buộc để đảm bảo có sản phẩm nơng nghiệp đạt tiêu chuẩn cho người sử dụng Đoàn Hữu Chức, trường Đại Học Quản Lý Cơng Nghệ Hải Phịng Để đo thông số môi trường nhà vườn, nhà kính nơng nghiệp cơng nghệ cao sử dụng cảm biến đo như: cảm biến đo nhiệt độ, cảm biến đo độ ẩm, cảm biến đo độ pH, cảm biến đo khí gas, v.v Khi biết thông số quan trọng môi trường nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, độ ẩm môi trường đất cho phép người làm nông nghiệp điều chỉnh hoạt động canh tác cách thích hợp để có hiệu tối ưu suất trồng Việc xây dựng hệ thống gặp đơi chút khó khăn nhà vườn có khơng gian lớn, khoảng cách truyền xa số lượng cảm biến lớn việc cung cấp lượng trì hệ thống [1, 2] Hình Mơ hình nhà kính nơng nghiệp Việc thu nhận xử lý tín hiệu thực mạch điện tử sử dụng chip vi điều khiển Một giải pháp thử nghiệm hiệu trước tiến hành chế tạo sản phẩm thương mại sử dụng kit Arduino Một hệ thống sử dụng Arduino giúp giảm thiểu vấn đề hệ thống nêu với việc kết nối cảm biến đơn giản, số lượng lớn giám sát từ xa qua mạng Internet thông qua kết nối không dây Sơ đồ hệ thống sử dụng cảm biến Arduino khối kết nối Internet qua mạng khơng dây nêu hình [3,4] Hình Minh họa hệ thống đo thông số môi trường giám sát qua Internet Thiết kế hệ thống đo, giám sát nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa qua mạng Internet Để thiết kế hệ thống đo giám sát số thông số môi trường, tác giả sử dụng cảm biến DHT11 đo nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, cảm biến đo độ ẩm đất kiểu điện dung cảm biến mưa; sử dụng kit Mega 2560 module ESP8266 cho phép kết nối Internet qua mạng không dây Sơ đồ khối hệ thống hình Cảm biến DHT11 Cảm biến DHT11 cảm biến thông dụng giao tiếp qua đường dây tín hiệu với mạch xử lý Cảm biến tích hợp tiền xử ý tín hiệu Do đó, liệu thu xác khơng cần thơng qua tính tốn [5] Nó cho phép đo đồng thời nhiệt độ độ ẩm mơi trường khơng khí Hình Ảnh thực tế DHT11 Cảm biến độ ẩm đất Cảm biến độ ẩm đất bao gồm thành phần đầu dị mạch xử lý tín hiệu Hình ảnh thực tế cảm biến cho hình Cảm biến có biến trở điều chỉnh độ nhạy đầu kỹ thuật số (D0), đèn LED đầu kỹ thuật số LED Hoạt động cảm biến đơn giản điện áp đầu cảm biến thay đổi cho phù hợp với hàm lượng nước đất Khi đất ẩm điện áp đầu giảm, cịn đất khơ điện áp đầu tăng Các giá trị ngưỡng cho tín hiệu kỹ thuật số điều chỉnh cách sử dụng chiết áp [5] Hình Ảnh thực tế cảm biến độ ẩm đất Cảm biến mưa Cảm biến nước làm từ nhựa Bakelite nhựa mica, với kích thước cỡ 5cmx4cm Ở hai bên mặt in dây dẫn kim loại dính chặt keo epoxy Khoảng cách dây bên khoảng 3-5 mm Hình Cảm biến mưa Khi khơng có mưa, trở kháng dây cao khơng có truyền dẫn dây cảm biến Khi có mưa rơi vào cảm biến, làm ngắn điểm A B lại lúc có truyền dẫn dây [5] Arduino Mega2560 Arduino Mega2560 hệ thống sử dụng vi điều khiển ATmega2560 Kit có 54 chân vào/ra số 15 chân dùng chân điều chế độ rộng xung PWM, 16 chân lối vào tương tự, cổng giao tiếp nối tiếp, cổng giao tiếp USB sử dụng thạch anh 16 MHz [6] Tương tự kit khác, Arduino Mega2560 cho phép nạp chương trình qua cổng USB giao tiếp với máy tính Nguồn cấp cho hệ thống dùng qua cổng USB Adaptor biến đổi điện áp AC thành DC hay chí nguồn Pin Hình Arduino Mega 2560 ESP 8266 ESP8266 dịng chip tích hợp WiFi 2,4GHz lập trình, có khả kết nối WiFi cách nhanh chóng với linh kiện kèm [6] Module ESP8266 có chân dùng để cấp nguồn thực kết nối Thiết kế hệ thống Dựa thành phần hệ thống sơ đồ khối hình Một hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa xây dựng hình Hình Sơ đồ hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa Kết nối qua Bink Server Trong nghiên cứu sử dụng Web Server Blynk để kết nối điện thoại dùng để giám sát thiết bị kết nối qua mạng Internet Sơ đồ kết nối hình Giao diện ảnh hệ thống thực tế đo độ ẩm, nhiệt độ điều khiển máy bơm hình Hình Kết nối hệ thống qua Blink Hình Giao diện điều khiển thực tế Kết luận Hệ thống cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa xây dựng sở sử dụng Kit Arduino Mega2560 ESP8266 Tín hiệu đo truyền qua Internet giúp người dùng giám sát điều khiển qua thiết bị di động thông minh Hệ thống ứng dụng cho nhà kính nơng nghiệp hay hệ thống IoT khác Tài liệu tham khảo [1] Phạm Mạnh Toàn, Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm nhà kính nơng nghiệp dựa công nghệ mạng không dây WiFi, TC KHCN Nghệ An số 8/2016 [2] Anisha Sinha, Study on IoT (Internet of Things) and its Applications.International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), Volume Issue VI June 2020, pp2553-2556 [3] Ankita1, Mayakumari B, Amulya M, Chaithra G, Ms Dhivya V, Smart Water Management in Agricultural Land using IoT Technologies International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET) , Volume Issue VIII Aug 2020, pp300-302 [4] Mr Elaiyaraja P, Vivek Goudannavar, Vineeth N N, Yashas N, Keshav Anand, Smart Irrigation System using IoT International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), Volume Issue VI June 2020, pp670-673 [5] http://arduino.vn/ [6] https://www.arduino.cc/ ... môi trường giám sát qua Internet Thiết kế hệ thống đo, giám sát nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa qua mạng Internet Để thiết kế hệ thống đo giám sát số thông số môi trường, tác giả sử dụng cảm biến... Trong nghiên cứu sử dụng Web Server Blynk để kết nối điện thoại dùng để giám sát thiết bị kết nối qua mạng Internet Sơ đồ kết nối hình Giao diện ảnh hệ thống thực tế đo độ ẩm, nhiệt độ điều khiển... thực kết nối Thiết kế hệ thống Dựa thành phần hệ thống sơ đồ khối hình Một hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa xây dựng hình Hình Sơ đồ hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm cảm biến mưa Kết nối qua