THIẾT kế CHẾ tạo mô HÌNH hệ THỐNG tưới RAU THÔNG MINH

LÊ MINH VƯƠNG – PHẠM NGÔ TUẤN VŨ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI RAU THÔNG MINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI RAU THƠNG MINH Người hướng dẫn : Th.S Phạm Duy Dưởng Sinh viên thực : Lê Minh Vương : Phạm Ngô Tuấn Vũ Mã sinh viên : 1811505520263 : 1811505520164 Lớp : 18TDH2 : 18TDH1 2022 Đà Nẵng, 6/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI RAU THƠNG MINH Người hướng dẫn : Th.S Phạm Duy Dưởng Sinh viên thực : Lê Minh Vương : Phạm Ngô Tuấn Vũ Mã sinh viên : 1811505520263 : 1811505520164 Lớp : 18TDH2 : 18TDH1 Đà Nẵng, 6/2022 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thông minh Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương : Phạm Ngô Tuấn Vũ Mã SV: 1811505520263 Lớp: 18TDH2 : 1811505520164 Lớp: 18TDH1 - Phần lý thuyết: Tổng quan đề tài, sở lý luận ứng dụng đề tài thực tế Giới thiệu khí cụ điện, arduino, mô-đun điện tử kết hợp sử dụng để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh điều khiển máy bơm - Phần thiết kế: Sau tìm hiểu chức ứng dụng khí cụ điện, arduino mơ-đun điện tử thiết kế để kết nối chúng lại với tạo nên hệ thống hồn chỉnh có liên kết với mặt liệu để tiến hành điều khiển máy bơm Từ dựa vào bảng thiết kế để tiến hành lắp ráp mạch thực tế LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện mà kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp cung cấp thơng tin… Do sinh viên chuyên ngành điện, cần biết nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật tự động nói riêng Bên cạnh cịn phát triển kinh tế nước nhà Hiện nay, mạng điện thoại di động ngày phát triển ứng dụng rộng rãi thực tế, đặc biệt lĩnh vực tự động, việc điều khiển giám sát trạng thái thiết bị hệ thống tưới tiêu qua mạng điện thoại di động giải pháp vơ hữu ích Đặc biệt phát triển công nghệ 4G Smart Phone, đưa ứng dụng tích hợp chúng Với giải pháp người tiến gần cơng nghệ đại qua sống người ngày văn minh Với lí nêu nên chúng em thực đồ án “Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thông minh” mong muốn qua đề tài bọn em cho người thấy công dụng mạng điện thoại di động lĩnh vực điều khiển tự động thực tiễn sống Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, bọn em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng tận tình truyện đạt kiến thức giúp đỡ bọn em trình học tập trường Đặc biệt, bọn em xin ghi nhớ nhiệt tình thầy Phạm Duy Dưởng, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ bọn em hoàn thành đồ án Và trình thực đồ án nhóm chúng em sử dụng nguồn tài liệu khác nguồn [1], [3], [5] Do thời gian kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khởi thiếu sót q trình thực đề tài Rất mong nhận góp ý, đánh giá quý báu quý thầy cô i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án cơng trình chúng em tự nghiên cứu thực hưởng dẫn thầy Phạm Duy Dưởng Các liệu, hình ảnh kết hồn thành trình bày đồ án hồn tồn có thật, tn thủ nguyên tắc trình bày đồ án tốt nghiệp, hồn tồn khơng chép đồ án trước Nếu có gian lận mơn đồ án tốt nghiệp, nhóm em chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực ii MỤC LỤC Nhận xét người hướng dẫn Nhận xét người phản biện Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh sách bảng, hình vẽ v Danh sách ký hiệu, chữ viết tắt vi Trang MỞ ĐẦU Chương 1: 1.1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG VƯỜN RAU THÔNG MINH Tổng quát hệ thống vườn rau thông minh 1.1.1 Giới thiệu hệ thống tưới rau thông minh .3 1.1.2 Một số hệ thống tưới rau chọn hệ thống tối ưu 1.1.3 Mục tiêu đề tài .6 1.1.4 So sánh lựa chọn hệ thống Chương 2: 2.1 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO VÀ GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Tổng quan Arduino .7 2.1.1 Giới thiệu Arduino .7 2.1.2 Một số board Arduino 2.1.3 Board Arduino Uno R3 2.1.4 Phần mềm lập trình cho Arduino 10 2.2 Giới thiệu phần cứng 11 2.2.1 Giới thiệu Mô-đun Sim800L 11 2.2.2 Mô-đun LM2596 13 2.2.3 Mô-đun Rơ-le 14 2.2.4 Cảm biến mưa 15 2.2.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 16 2.2.6 Cảm biến độ ẩm 17 2.2.7 LCD 16x2 19 2.2.8 Contactor 21 2.2.9 Aptomat .24 iii 2.2.10 Cơng tắc xoay ba vị trí 26 2.2.11 Adapter chuyển đổi nguồn 220V thành 12V 28 2.2.12 Đèn báo tín hiệu .29 2.2.13 Máy bơm chìm 30 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH 31 3.1 Sơ đồ khối hệ thống .31 3.2 Thiết kế khối hệ thống .31 3.3 Các phần hệ thống .36 3.3.1 Mạch in .36 3.3.2 Phần mạch điều khiển .37 3.3.3 Phần mạch động lực 38 3.3.4 Mạch hoàn chỉnh .38 3.4 Hình ảnh sản phẩm thực tế 39 3.4.1 Mạch điều khiển .39 3.4.2 Mạch động lực 40 3.4.3 Mạch tổng quát 41 3.4.4 Mơ hình thực tế 41 Chương 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 42 4.1 Quy trình cơng nghệ 42 4.2 Lưu đồ thuật toán 42 4.3 Chương trình điều khiển .44 4.3.1 Các chương trình 44 4.3.2 Chương trình 48 4.3.3 Chương trình tổng quát 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1.1 Hệ thống tưới nhỏ giọt HÌNH 1.2 Hệ thống tưới phun mưa HÌNH 1.3 Hệ thống tưới phun tia HÌNH 2.1 Các nhà sáng lập Arduino HÌNH 2.2 Arduino Uno R3 HÌNH 2.3 Sơ đồ chân Arduino Uno R3 HÌNH 2.4 Phần mềm lập trình Arduino IDE .10 HÌNH 2.5 Mơ-đun Sim800L .11 HÌNH 2.6 Mơ-đun LM2596 13 HÌNH 2.7 Mơ-đun Rơ-le .14 HÌNH 2.8 Sơ đồ cấu tạo Rơ-le 15 HÌNH 2.9 Cảm biến mưa .15 HÌNH 2.10 Cảm biến nhiệt độ 17 HÌNH 2.11 Cảm biến độ ẩm 18 HÌNH 2.12 Sơ đồ nguyên lý 19 HÌNH 2.13 LCD 16x2 20 HÌNH 2.14 Các chân LCD 16x2 21 HÌNH 2.15 Contactor 21 HÌNH 2.16 Trạng thái nam châm Contactor 22 HÌNH 2.17 Contactor xoay chiều Contactor chiều 23 HÌNH 2.18 Aptomat thực tế .25 HÌNH 2.19 Nguyên lý hoạt động Aptomat 26 HÌNH 2.20 Cơng tắc vị trí 28 HÌNH 2.21 Adapter 28 HÌNH 2.22 Đèn báo tín hiệu .29 HÌNH 2.23 Máy bơm chìm 30 HÌNH 3.1 Sơ đồ khối hệ thống .31 HÌNH 3.2 Khối xử lý trung tâm 32 v Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh Chương trình máy bơm bật: if(((nhietdo>24) || (doam 65 trạng thái máy bơm bật Khi đủ điều kiện máy bơm tắt Chương trình máy bơm tắt: } if(digitalRead(12)) if(((nhietdo70)) && maybom )// { digitalWrite(12, 0); Serial.println("Dat am, tat may"); maybom=0; maybomtat(); }  Hệ thống bị lỗi báo điện thoại hệ thống Hệ thống nhận biết hệ thống bị lỗi cách kiểm tra cảm biến mưa trạng thái máy bơm Nếu cảm biến mưa không tác động trạng thái máy bơm bật lúc hệ thống tắt máy bơm gửi tin nhắn điện thoại với nội dung hệ thống Chương trình máy bơm lỗi: Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 49 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thông minh CheckRainSensor();///chú ý CheckSMS(); if(digitalRead(12)) if((millis()-time1)>10000) if(!CheckRainSensor() && maybom) { Error=1; digitalWrite(12,0); Serial.println("Da tat may bom"); maybom=0; maybomloi();  Hiển thị lên hình máy tính giá trị độ ẩm, nhiệt độ trạng thái máy bơm cảm biến mưa (On hay Off) Các lệnh hiển thị hiển thị giá trị cảm biến trạng thái máy bơm từ để xem cảm biến hay máy bơm có hoạt động ổn định hay không Nếu phần tử hư hay không hoạt động ta biết tiến hành thay hay sửa chữa Chương trình hiển thị lên hình máy tính: cambien(); Serial.print("Nhiet do: "); Serial.print(nhietdo); Serial.print(" "); Serial.print("D o am: "); Serial.print(doam); Serial.print(" "); Serial.print("May bom "); if(digitalRead(12)) Serial.print("ON"); else Serial.print("OFF"); Serial.print(" "); Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 50 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thông minh Serial.print("CB mua: "); if(!digitalRead(6)) Serial.print("ON"); else Ser;ial.println("OFF"); 4.3.3 Chương trình tổng quát #include #include #include #include #include byte degree[8] = { 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, }; // Chân nối với Arduino #define ONE_WIRE_BUS OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensors(&oneWire); LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); SoftwareSerial mySerial(3, 2);//tx,rx int relay = 12; int cb = A2; //Chân cảm biến chân Analog: A0 int doc_cb, TBcb; Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 51 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thông minh int luu; int mua= 11; float nhietdo=0; float doam=0; int time1; bool Error=0; bool maybom=0; String inputString; char incomingByte; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Initializing "); mySerial.begin(9600);//SIM mySerial.println("AT"); delay(100); updateSerial(); mySerial.println("AT+CMGF=1"); // Configuring TEXT mode updateSerial(); mySerial.println("AT+CNMI=1,2,0,0,0"); // Decides how newly arrived SMS messages should be handled mySerial.println("AT+CMGDA=\"DEL ALL\""); updateSerial(); Serial.print("\n"); Serial.println("HE THONG DA SAN SANG!"); sansang(); Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 52 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh pinMode (cb, INPUT); //Tín hiệu vào từ cảm biến pinMode (mua, INPUT); pinMode (relay, OUTPUT); //Tín hiệu xuất từ relay digitalWrite (relay, LOW); lcd.init(); // khoi tao lcd lcd.backlight(); // bat den lcd lcd.print("Nhiet do: "); // in man nhietdo lcd.createChar( 1,degree) ; lcd.setCursor(0,1); // thiết lập vị trí trỏ hàng lcd.print("Do am : "); } void sansang() { mySerial.println("AT+CMGS=\"+84357770321\""); delay(500); mySerial.print("Da san sang"); delay(500); mySerial.write(26); Serial.print("Da gui tin nhan\n"); } void updateSerial() Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 53 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh { delay(500); while (Serial.available()) { mySerial.write(Serial.read()); //Forward what Serial received to Software Serial Port } while(mySerial.available()) { Serial.write(mySerial.read()); //Forward what Software Serial received to Serial Port } } void maybomtat() { delay(500); mySerial.println("AT+CMGS=\"+84357770321\""); delay(500); mySerial.print("May bom da tat"); delay(500); mySerial.write(26); } void maybomloi() { delay(500); mySerial.println("AT+CMGS=\"+84357770321\""); delay(500); Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 54 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống tưới rau thơng minh mySerial.print("He thong het nuoc"); delay(500); mySerial.write(26); } void maybombat() { delay(500); mySerial.println("AT+CMGS=\"+84357770321\""); delay(500); mySerial.print("May bom da bat"); delay(500); mySerial.write(26); } void cambien() { sensors.requestTemperatures(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Nhietdo: "); lcd.setCursor(9,0); nhietdo = sensors.getTempCByIndex(0); lcd.print(sensors.getTempCByIndex(0)); // ic nên dùng lcd.write(1); lcd.print("C"); for(int i=0;i0) { delay(100); while(mySerial.available()) { incomingByte = mySerial.read(); inputString += incomingByte; } delay(10); Serial.println(inputString); inputString.toUpperCase(); if (inputString.indexOf("KT") > -1) { delay(1000); Serial.println("Sending SMS "); delay(500); mySerial.println("AT+CMGS=\"+84357770321\""); delay(500); mySerial.print("Nhiet do:"); mySerial.print(nhietdo, 1); mySerial.print(" degreeC"); mySerial.println(" ,"); mySerial.print("Do am:"); mySerial.print(doam, 1); Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 57 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống tưới rau thơng minh mySerial.print(" %"); delay(500); mySerial.write(26); Serial.println("Sent!"); } inputString = ""; delay(1000); } } void loop() { CheckRainSensor();///chú ý CheckSMS(); if(digitalRead(12)) if((millis()-time1)>10000) if(!CheckRainSensor() && maybom) { Error=1; digitalWrite(12,0); Serial.println("Da tat may bom"); maybom=0; maybomloi(); } cambien(); Serial.print("Nhiet do: "); Serial.print(nhietdo); Serial.print(" "); Sinh viên thực hiện: Lê Minh Vương- Phạm Ngô Tuấn Vũ Người hướng dẫn: Phạm Duy Dưởng 58 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống tưới rau thơng minh Serial.print("Do am: "); Serial.print(doam); Serial.print(" "); Serial.print("May bom "); if(digitalRead(12)) Serial.print("ON"); else Serial.print("OFF"); Serial.print(" "); Serial.print("CB mua: "); if(!digitalRead(6)) Serial.print("ON"); else Serial.println("OFF"); if(((nhietdo>24) || (doam