Thiết kế hệ thống tưới tự động

Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 19 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH VÀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 3 1 Cấu Trúc Và Các Tính Năng Của Từng Thiết Bị 3 1 1 Cấu trúc phần cứng của dòng chip ESP8266 có thể tóm tắt như sau  Sử dụng 32 bit MCU core có tên là Tensilica  Tốc độ system clock có thể set ở 80MHz hoặc 160MHz  Không tích hợp bộ nhớ Flash để lưu chương trình  Tích hợp 50KB RAM để lưu dữ liệu ứng dụng khi chạy  Có đầy đủ các ngoại vi chuẩn đê giao tiếp như 17 GPIO, 1 S.

Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH VÀ MƠ HÌNH MƠ PHỎNG 3.1.Cấu Trúc Và Các Tính Năng Của Từng Thiết Bị 3.1.1.Cấu trúc phần cứng dịng chip ESP8266 tóm tắt sau:  Sử dụng 32-bit MCU core có tên Tensilica  Tốc độ system clock set 80MHz 160MHz  Khơng tích hợp nhớ Flash để lưu chương trình  Tích hợp 50KB RAM để lưu liệu ứng dụng chạy  Có đầy đủ ngoại vi chuẩn đê giao tiếp 17 GPIO, Slave SDIO, SPI, I2C, I2S, UART, PWM  Tích hợp mạch RF để truyền nhận liệu tần số 2.4GHz  Hỗ trợ hoạt động truyền nhận IP packages mức hardware Acknowledgement, Fragmentation Defragmentation, Aggregation, Frame Encapsulation v.v… (và phần stack TCP/IP thực firmware ESP8266)  Do không hỗ trợ nhớ Flash nên board sử dụng ESP8266 phải gắn thêm chip Flash bên thường Flash SPI để ESP8266 đọc chương trình ứng dụng với chuẩn SDIO SPI 19 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  +) Sơ đồ chân Hình 3.1 sơ đồ chân esp8266 URXD(RX) — dùng để nhận tín hiệu giao tiếp UART với vi điều khiển VCC — đầu vào 3.3V GPIO — kéo xuống thấp cho chế độ upload bootloader RST — chân reset cứng module, kéo xuống mass để reset GPIO — thường dùng cổng TX giao tiếp UART để debug lỗi CH_PD — kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot updating lại module, nối với mức cao GND — nối với mass UTXD (TX) — dùng để truyền tín hiệu giao tiếp UART với vi điều khiển 20 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng +) Mạch nguyên lý đầy đủ cho ESP8266: Hình 3.2 sơ đồ mạch 21 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 3.1.2 Cảm biến đo độ ẩm đất Hình 3.3 Cảm biến độ ẩm đất - Cảm biến phát độ ẩm đất, bình thường đầu mức thấp, đất thiếu nước đầu mức cao - Độ nhạy cảm biến độ ẩm đất điều chỉnh (Bằng cách điều chỉnh biến trở màu xanh module chuyển đổi) - Phần đầu dò cắm vào đất để phát độ ẩm, độ ầm đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu DO chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao 22 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Cảm biến độ ẩm đất modul kèm gồm:  chân 5VDC  chân GND  chân D0 ta sử dụng chân nối vào chân IN modul rờ le  chân A0 ta sử dụng chân để thiết lập giá trị độ ẩm  biến trở sử dụng để thiết lập giá trị đóng cắt D0  chân tín hiệu lấy từ cảm biến - Thông số kỹ thuật  Điện áp làm việc 3.3V ~ 5V  Có lỗ cố định để lắp đặt thuận tiện  PCB có kích thước nhỏ 3.2 x 1.4 cmỗ  Sử dung chip LM393 để so sánh, ổn định làm việc  Đầu kết nối sử dụng dây  Module chưa phát mức 1, phát độ ẩm cho mức  Đầu ra: AOUT, DOUT, VCC, GND  + AOUT : Tín hiệu ADC  + DOUT: Mức logic 0,1 23 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Hình 3.4 que đo Hai đầu đo cảm biến cắm vào đất để phát độ ẩm Dùng dây nối cảm biến module chuyển đổi Thông tin độ ẩm đất đọc gởi tới module chuyển đổi Hinh 3.5 module chuyển đổi 24 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Module chuyển đổi có cấu tạo gồm IC so sánh LM393, biến trở, điện trở dán 100 ohm tụ dán Biến trở có chức định ngưỡng so sánh với tín hiệu độ ẩm đất đọc từ cảm biến Ngưỡng so sánh tín hiệu cảm biến đầu vào IC so sánh LM393 Khi độ ẩm thấp ngưỡng định trước, ngõ IC mức cao (1), ngược lại mức thấp (0) - Sơ đồ nguyên lí : Hinh 3.6 sơ đồ mạch module chuyển đổi 25 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 3.1.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Hình 3.7.cảm biến DHT11 DHT11 cảm biến nhiệt độ, độ ẩm thông dụng chi phí rẻ (khoảng 50 000 vnd) dễ lấy liệu thông qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-wire truyền liệu nhất) Cảm biến tích hợp tiền xử lý tín hiệu giúp liệu nhận xác mà khơng cần phải qua tính tốn -Ngun lí hoạt động: Khi vi điều khiển gửi tín hiệu bắt đầu,DHT11 chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái chạy.khi vi điều khiển hồn thành việc gửi tín hiệu bắt đầu DHT11 sẻ gửi phản hồi tín hiệu có độ dài 40 bit tới vi điều khiển khơng có tín hiệu vi điều khiển DHT11 khơng gửi tín hiệu phản hồi lại vi điều khiển có tín hiệu bắt đầu DHT11 gửi liệu phản hồi nhệt độ đổ ẩm vi điều khiển lần.khi DHT11 hoàn thành việc gửi liệu chuyển trạng thái nghỉ -Đặc điểm: - Độ ẩm  Độ phân giải : 16bit 26 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Độ xác : 250C ± 5% RH  Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH , sai số ± 5% RH - Nhiệt độ:  Độ phân giải : 16bit  Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ± 2°C -Đặc tính điện:  Tần số lấy mẫu : >2s  Điện áp hoạt động : 3,5V - 5,5V (DC)  Điện áp cung cấp : 60μA - 0.3mA -Sơ đồ chân cảm biến DHT11: gồm chân cấp nguồn chân tín hiệu DHT11-DDHT22-Nguyên tắc làm việc Hình 3.8 cấu tạo cảm biến 27 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Hình 3.9.cấu tạo cảm biến độ ẩm Nguyên lý làm việc cảm biến độ ẩm Để đo độ ẩm, họ sử dụng thành phần cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm chúng Vì vậy, độ ẩm thay đổi, độ dẫn chất thay đổi điện trở điện cực thay đổi Sự thay đổi điện trở đo xử lý IC khiến cho vi điều khiển sẵn sàng để đọc Mặt khác, để đo nhiệt độ, cảm biến sử dụng cảm biến nhiệt độ NTC nhiệt điện trở Một nhiệt điện trở thực điện trở thay đổi thay đổi điện trở với thay đổi nhiệt độ Những cảm biến chế tạo cách thiêu kết vật liệu bán dẫn gốm polymer để cung cấp thay đổi lớn điện trở với thay đổi nhỏ nhiệt độ Thuật ngữ có tên NT NT nghiêm trọng có nghĩa hệ số nhiệt độ âm âm thanh, có nghĩa điện trở giảm nhiệt độ tăng 28 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng Blynk.virtualWrite(V3, mass_humidity);//xuất độ ẩm đất hình hiển thị theo thời gian thực WidgetLED motor(V4); // báo bơm có hoạt đơng khơng if(motor_state == ON) { motor.on(); } else { motor.off(); } } void setup() { Serial.begin(9600); Blynk.begin(auth, ssid, pass); // You can also specify server: //Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80); //Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress(192,168,1,100), 8080); #define MOTOR D0//d0 la motor pinMode(MOTOR, OUTPUT); #define FAN D4 pinMode(FAN, OUTPUT); #define MASS_SENSOR_PIN D1// D1 dộ ẩm pinMode(MASS_SENSOR_PIN, INPUT_PULLUP); dht.begin(); 44 Khóa luận tốt nghiệp timer.setInterval(500L, Lương Đình Tùng myTimerEvent);//500ms mytimeevant } void loop() { Blynk.run(); if(operation == MANUAL) { motor_state = motor_button; fan_state = fan_button; } else//o che auto { if(mass_humidity < 50) { motor_state = HIGH; } if(mass_humidity > 60) { motor_state = LOW; } if(t < 30) { fan_state = HIGH; } if(t > 35) { 45 thi ve vong lap Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng fan_state = LOW; } } digitalWrite(FAN, fan_state);//xuat trang thai hien tai phan cung phan cung( quoat chaỵ) digitalWrite(MOTOR, motor_state);//xuat trang thai hien tai phan cung phan cung( bơm chạy) timer.run(); } 46 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 3.2.5.Cài đặt phần mềm BLYNK cho điện thoại  Tải phần mềm BLYNK Chplay Apstore 47 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Đăng nhập địa GMAIL 48 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Tạo New Project 49 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Lấy mã liên kết qua GMAIL từ phần mềm BLYNK 50 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Lấy khối từ Widget 51 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Cài đặt thơng số cho khối 52 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng  Hồn thành giao diện 53 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 3.2.6 Chạy mơ 54 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng KẾT LUẬN Những mục tiêu đạt  Biết lựa chọn, tính tốn dây  Biết thêm thiết bị  Thiết kế mạch nắm vững cách thức hoạt động  Lập trinh arduio Những mặt hạn chế hướng phát triển  Han chế – Chương trình chư bám sát thực tiễn – Mơ hình cịn nhiều thiếu sót  Hướng phát triển – Cải tiến dụng dễ dàng , dẽ hiểu bám sát sản xuất 55 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng LỜI KẾT Sau hồn thành đồ án tốt nghiệp chúng em rút nhiều kinh nghiệm giúp ích cho cơng việc sau chúng em: – Tiếp xúc nhiều hiểu nguyên lý hoạt động nhiều thiết bị điện thông minh – Nắm bắt cách làm mơ hình cách chọn thiết bị phù hợp – Biết cách hoạt đơng theo nhóm, tập thể – Biết hạn chế thân, rút nhiều kinh nhiệm đẻ hồn thành thân – Tìm hiểu điều khiển qua mang internet Do thời gian trình độ thân có hạn nên thiết kế mơ hình khơng tránh sai sót định Bởi em mong góp ý, dạy thầy cô để chúng em rút đượcnhiều kinh nhiệm cho công việc thưc tế sau Cuối em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Vũ Đức Vạn thầy mơn tận tình dạy bảo giúp đỡ chúng em trình học tập lần chúng em xin chân thành cảm ơn 56 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng TÀI LIỆU THAM KHẢO – Cộng đồng arduino Việt Nam http://arduino.vn/ – Công ty cổ phần https://maka.vn/ – Cơng ty giải pháp tồn cầu RIVULIS https://nhabeagri.com/rivuliseurodrip-thuong-hieu-thiet-bi-giai-phap-tuoi-toan-cau/ – http://robocraft.ru/files/datasheet/DHT11.pdf – https://www.itead.cc/wiki/DHT11_Humidity_Temperature_Sensor_Bric k – https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/dht11-dht22-sensorstemperature-and-humidity-tutorial-using-arduino/ – https://eie.uonbi.ac.ke/sites/default/files/cae/engineering/eie/MICROCO NTROLLER-BASED%20IRRIGATION%20SYSTEM.pdf 57 Khóa luận tốt nghiệp Lương Đình Tùng 58 ...  Các động điện: thực thi lệnh từ vi xử lý công suất: tưới, giảm nhiệt độ, độ ẩm,… nhà kính Các động dùng nhà kíInh: động bơm, động tưới, động bước, quạt, … Cảm biến: đọc thông số môi trường tại,... nghiệp Lương Đình Tùng 3.2 .Thiết kế mạch điều khiển có chức thực điều khiển tự động giám sát môi trường thông qua điện thoại 3.2.1.Các khối xử lý  Mơ hình nhà kính cơng nghệ cao gồm thành phần:... ,đảm bảo cho động bơm ln hoạt động  Đầu ra: Đóng bơm xảy sợ cố Bước 1: chọn thời gian để đón động Bước 2: sau khoảng thời gian t ,nếu đầu bơm khơng có nước dừng động Khi hồn thành kết thúc chương