BÁO cáo môn học tên đề tài điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU CHÂU MINH SINH VIÊN: NGUYỄN TRƯỜNG ĐĂNG MÃ SỐ SV: 1853020007 LỚP: 18ĐHĐT01 Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất” Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022 HỌ C VIỆ N HÀ NG KHƠ NG VIỆ T NAM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ BÁO CÁO MÔN HỌC HỌ VÀ TÊN: Nguyễn Trường Đăng MSSV: 1853020007 LỚP: 18ĐHĐT01 NGÀNH: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử - Viễn Thông Tên đề tài tiểu luận tốt nghiệp: Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất Nhiệm vụ tiểu luận tốt nghiệp: Thực yêu cầu cần thiết trình thực làm đề tài.Bên cạnh hồn thành báo cáo để tài tiểu luận mà lựa chọn Ngày giao đề tài tiểu luận tốt nghiệp: 15/04/2022 Ngày nộp báo cáo tiểu luận tốt nghiệp: 1/06/2022 Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Châu Minh Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 GIẢ NG VIÊ N HƯỚ NG DẪ N (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Phầ n đá nh giá : ● Ý thứ c thự c hiện: ● Nộ i dụ ng thự c hiện: ● Hình thứ c trình bà y: ● Tổ ng hợ p kết quả: Điểm bằ ng số : Điểm chữ : Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 GIÁ O VIÊ N HƯỚ NG DẪ N (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong trình họ c tậ p m đề tà i tạ i trườ ng Họ c viện Hà ng Khô ng Việt Nam vớ i giú p đỡ củ a quý thầy cô giảng viên hướ ng dẫn nhiều phía, nhấ t thờ i gian thự c bá o cáo đồ án mô n họ c, nên báo cáo đượ c hoàn thành đú ng thờ i gian quy định tô i xin chân thành cám ơn đến: Đặ c biệt, TS Nguyễn Hữ u Châ n Thà nh – giảng viên hướ ng dẫn, nhiệt tình giú p đỡ , cho em nhữ ng lờ i y quý bá u giú p tô i thự c Tiểu luậ n tố t nghiệp Tuy nhiên thờ i gian m báo cáo có hạ n nên báo cáo củ a em khô ng thể khô ng mắc phả i nhữ ng sai só t, tơ i mong nhậ n đượ c gó p ý củ a thầy cô Em xin châ n nh cá m ơn! Sinh viên thự c Nguyễn Trường Đăng MỤC LỤC Contents LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT Arduino UNO R3 2 Cảm biến độ ẩm đất Kết nối cảm biến độ ẩm vào Arduino PWM .6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Mô LabVIEW Block Diagram Front Panel CHƯƠNG 3: Mô – Vận hành .11 I Sơ đồ khối 11 II Lưu đồ thuật toán 11 III Nguyên lý hoạt động 12 Bộ vi xử lý gửi tín hiệu bơm để bơm nước vào 12 IV Thi công mạch 12 Mô LabVIEW 12 Kiểm tra .14 I Kết luận 15 CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT 15 Kêt project: 15 Ưu điểm: .15 Nhược điểm: 15 II Kiến nghị .15 Hướng phát triển đề tài: .15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 Tài liệu tham khảo từ Internet: 16 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam mộ t nướ c đườ ng đạ i hó a, ng nghiệp hó a Và lĩnh vự c đầu mở đườ ng lĩnh vự c kĩ thuậ t i chung nghà nh điện tử i riêng Trong giai đoạ n phát triển cô ng nghệ điều khiển tự độ ng mộ t nhữ ng yếu tố hà ng đầu đượ c quan tâm phát triển bở i cô ng ty cá nhâ n Điều khiển từ xa giú p yên tâm ổ n định, tăng nă ng suấ t chấ t lượ ng làm việc Là m cho cuộ c số ng hằ ng ngày củ a ng ta trở nên tiện nghi an tồn Vì thế, tơ i chọ n đề tà i “Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất” ứ ng dụ ng đơn giản mang lạ i hiểu cao cho việc điều khiển thiết bị tự độ ng CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT Arduino UNO R3  Thông số kỹ thuật Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 là tiêu chuẩn, biến thể gần có thơng số tương đương Arduino Uno xây dựng với phần nhân vi điều khiển ATmega328P, sử dụng thạch anh có chu kì dao động 16 MHz Với vi điều khiển này, tổng cộng có 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ tới 13 (trong có pin PWM, đánh dấu ~ trước mã số pin) Song song đó, có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 A5, pin sử dụng pin / vào bình thường (như pin - 13) Ở pin đề cập, pin 13 pin đặc biệt nối trực tiếp với LED trạng thái board Trên board cịn có nút reset, ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn Khi làm việc với Arduino board, số thuật ngữ sau cần lưu ý: Flash Memory: nhớ ghi được, liệu khơng bị tắt điện Về vai trị, hình dung nhớ ổ cứng để chứa liệu board Chương trình viết cho Arduino lưu Kích thước vùng nhớ dựa vào vi điều khiển sử dụng, ví dụ ATmega8 có 8KB flash memory Loại nhớ chịu khoảng 10.000 lần ghi / xố  RAM: tương tự RAM máy tính, liệu ngắt điện, bù lại tốc độ đọc ghi xố nhanh Kích thước nhỏ Flash Memory nhiều lần  EEPROM: dạng nhớ tương tự Flash Memory có chu kì ghi / xố cao - khoảng 100.000 lần có kích thước nhỏ Để đọc / ghi liệu dùng thư viện EEPROM Arduino  Ngoài ra, Arduino board cung cấp cho pin khác pin cấp nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND, Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp vào khuyên dùng 7-12V Điện áp vào giới hạn 6-20V Digital I/O pin 14 (trong pin có khả băm xung) PWM Digital I/O Pins Analog Input Pins 6 Cường độ dòng điện I/O pin 20 mA Cường độ dòng điện 3.3V pin 50 mA Flash Memory 32 KB (ATmega328P) 0.5 KB sử dụng bootloader SRAM EEPROM KB (ATmega328P) KB (ATmega328P) Tốc độ 16 MHz Chiều dài 68.6 mm Chiều rộng 53.4 mm Trọng lượng 25 g  Lưu ý o Nối trực tiếp dòng 5V vào GND o Nối pin OUT vào GND o Nối nguồn lớn 5V vào PIN I/O : Theo tài liệu nhà sản xuất, với vi điều khiển ATmega328P - 5V ngưỡng lớn mà vi điều khiển chịu Nếu pin bị cấp điện áp vượt 5V làm hỏng vi điều khiển o Tổng cường độ dòng điện I/O pin vượt ngưỡng: Dựa theo datasheet vi điều khiển ATmega328P, tổng cường độ dòng điện cấp cho I/O pin tối đa 200mA Vì vậy, trường hợp ép Arduino cấp nguồn cho 10 đèn LED (mỗi đèn thông thường cần 20mA) hay dùng trực tiếp chân I/O cấp nguồn cho động gây tổn hại đến vi điều khiển Cảm biến độ ẩm đất Hình 1: Cảm biến độ ẩm đất Cảm biến đo độ ẩm đấ t hay cò n đượ c gọ i máy đo độ ẩm đấ t Nó chủ yếu đượ c sử dụ ng để đo hàm lượ ng thể tích nướ c củ a đất, theo dõ i độ ẩm củ a đất, tướ i tiêu nô ng nghiệp bảo vệ lâm nghiệp Phù hợ p vớ i nhiều ứ ng dụ ng:   Đo nhiệt độ  Đo đất, đo độ ẩm đất Nhà kính liệu độ ẩ m đất, nhiệt độ đất giú p nhà nô ng giá m sát chất lượ ng vườ n câ y trồ ng  Tích hợ p  Các hệ thố ng tướ i thô ng minh ứ ng dụ ng phù hợ p giám sát đo độ ẩ m đấ t, nhiệt độ đất cầ n độ xác cao, ổ n định tiện lợ i Cảm biến độ ẩm đất, trạ ng thái đầu mứ c thấ p (0V), đất thiếu nướ c đầu là mứ c cao (5V), độ nhạ y cao ng ta có thể điều chỉnh đượ c bằ ng biến trở  Phần đầu đo đượ c cắm vào đấ t để phá t hiện độ ẩm củ a đất, độ ầm củ a đất đạ t ngưỡ ng thiết lậ p, đầu DO chuyển trạ ng thái từ mứ c thấp lên mứ c cao Nhờ thế, bạ n sử dụ ng Analog hoặ c Digital củ a Arduino để đọ c giá trị từ m biến Kết nối : Cảm biến độ ẩm đất có chân : Vcc, GND, ngõ D0 ( cho giá trị trả mứ c logic 1) A0 (giú p bạ n đọ c đượ c xác độ ẩm củ a đất ) Có thể dù ng châ n Ở đọ c giá trị củ a chân ( để bạ n hiểu )  Sơ đồ chân : Cảm biến độ ẩm đấ t Arduino UNO VCC 5V GND GND D0(Đầu Digital ) A0( Đầu Analog) A0 Hình 2: Sơ đồ chân Kết nối cảm biến độ ẩm vào Arduino Hình 3: Cách kêt nối PWM  Dual Mos (AOD4184A) hoạt động song song, trở kháng ngõ vào thấp, công suất lớn (có thể lên đến 15A / 400W), thích hợp cho việc sử dụng hầu hết thiết bị  Điện áp rộng, hỗ trợ tốt PWM, dễ dàng điều khiển thiết bị công suất lớn Thô ng số kỹ thuậ t:  Điện áp hoạt động: DC ~ 36V  Tín hiệu điều khiển: digital (DC 3.3V-20V), lấy từ ngõ IO Vi Điều Khiển, PLC tín hiệu PWM (hỗ trợ tốt tần số ~ 20KHz)  Khả ngõ ra: DC 5V ~ 36V / 15A / 400W, điều kiện tản nhiệt tốt lên đến 30A  Ứng dụng: ngõ điều khiển đóng/mở thiết bị cơng suất DC motor, đèn, LED, máy bơm, van điện từ (solenoid valve) hay dùng PWM để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn (dimmer) Hình : Sơ đồ chân Module PWM CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Mô LabVIEW Block Diagram Hình 5: Block Diagram Front Panel Hình 6: Front Panel - Trạng thái bơm : đèn tắt bơm ngừng , đèn sá ng bơm hoạ t độ ng Hình 7: Trạng thái bơm - Độ ẩm:Hiển thị giá trị độ ẩm đo Hình 8: Hiển thị giá trị cảm biến đo đc - Tốc độ bơm : Hiển thị giá trị tốc độ bơm Hình : Tốc độ bơm 10 CHƯƠNG 3: Mô – Vận hành I Sơ đồ khối Hình 9: Sơ đồ khối II Lưu đồ thuật tốn Hình 10: Lưu đồ thuật toán 11 III Nguyên lý hoạt động Cảm biến đo độ ẩm đất từ xác định giá trị độ ẩm , sau gửi thông tin vi xử lý Bộ vi xử lý tính tốn phần trăm độ ẩm nhận cảm biến , sau so sanh kêt xem thử giá trị độ ẩm thuộc trường hợp để điều chỉnh máy bơm Bộ vi xử lý gửi tín hiệu bơm để bơm nước vào IV Thi cơng mạch Mơ LabVIEW Hình 11: Block Diagram 12 Hình 12: Front Panel 13 Kiểm tra ST Độ ẩm Kết Khoảng 10% Động bơm tốc độ, Khoảng 50% PWM=250, đèn bơm sáng Động chạy tốc độ Khoảng 80% Cắm cảm biến hết mức vào nước 14 PWM=180, đèn bơm báo Độngsáng chạy tốc độ PWM= 110, đèn bơm báo sáng Động ngừng bơm , đèn tắt I Kết luận CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT Kêt project: Mạ ch hoạ t độ ng ổ n định Ưu điểm: - Mạ ch đơn giả n, gia thành rẻ - Dễ thi ng sử a chữ a - Có tố c độ bơm c Nhược điểm: - Cảm biến đô i lú c hoạ t độ ng khơ ng đung - Mạ ch vẫ n cị n kha đơn giản cần phả i tố i ưu thêm II Kiến nghị Hướng phát triển đề tài: - Phát triển hệ thố ng cảnh báo độ ẩm qua khô hoặ c ẩm - Phát triển thêm server cloud liệu 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo từ Internet: Mô điều khiển động arduino labview – YouTube/ https://www.youtube.com/watch? v=pFdVbkRVzwc&t=186s 16 ... tiếp chân I/O cấp nguồn cho động gây tổn hại đến vi điều khiển Cảm biến độ ẩm đất Hình 1: Cảm biến độ ẩm đất Cảm biến đo độ ẩm đấ t hay cò n đượ c gọ i máy đo độ ẩm đấ t Nó chủ yếu đượ c sử dụ...BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: ? ?Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất? ?? Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022... nghiệp: Điều khiển máy bơm tự động cảm biến độ ẩm đất Nhiệm vụ tiểu luận tốt nghiệp: Thực yêu cầu cần thiết trình thực làm đề tài. Bên cạnh hồn thành báo cáo để tài tiểu luận mà lựa chọn Ngày giao đề