ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II NGHIÊN CỨU, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH HỒI LƯU SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất lớn của ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý. Với sự phát triển như vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử , kĩ thuật vi xử lý đang xâm nhập vào tất cả các ngành khoa học – kỹ thuật khác và đã đáp ứng được mọi nhu cầu của người dân. Sự ra đời của các vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả năng lập trình ngày càng cao đã mang lại những thay đổi sâu sắc trong ngành kỹ thuật điện tử. Và việc ứng dụng các kỹ thuật này vào thực tế sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người. Để góp một phần nhỏ vào việc này em đã thực hiện đề tài “ Nghiên cứu, lập trình điều khiển ổn định lưu lượng nước trong hệ thống thủy canh hồi lưu sử dụng động cơ BLDC” thông qua đề tài này em sẽ có những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang của mình trên con đường đã chọn. Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã được học ở trường, qua một số sách, tài liệu có liên quan cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy và các bạn đồ án môn học của em đã hoàn thành. Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và trình bày nhưng không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm lẫn, vì vậy em rất mong các thầy, cô giáo cùng các bạn đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án chuyên ngành 2 này hoàn thiện hơn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II NGHIÊN CỨU, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH HỒI LƯU SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC Hưng yên 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử , kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Và việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc em thực đề tài “ Nghiên cứu, lập trình điều khiển ổn định lưu lượng nước hệ thống thủy canh hồi lưu sử dụng động BLDC” thông qua đề tài em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy Trần Xuân Tiến bạn đồ án môn học em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, em mong thầy, giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đồ án chuyên ngành hoàn thiện Dân Tiến, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài mặc dù gặp phải rất nhiều những vấn đề khó khăn song với hướng dẫn của thầy Trần Xuân Tiến với chỉ bảo của thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử lỗ lực không ngừng của nhóm, đến chúng em đã hoàn thành đề tài Tuy nhiên, kiến thức của chúng em còn hạn chế, nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót Vì chúng em rất mong nhận những ý kiến đóng góp chân thành từ phía thầy Trần Xuân Tiến , thầy cô giáo Khoa Điện – Điện Tử bạn đọc để đề tài của chúng em ngày hoàn thiện phát triển lên mức cao thời gian gần nhất Sau thời gian thực đề tài khoa, chúng em đã học hỏi rất nhiều kinh nghiệm kiến thức Các thầy gióa khoa đã nhiệt tình chỉ bảo Đặc biệt hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy đã giúp chúng em hoàn thành đề tài đồ án chuyên ngành Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày… tháng… năm 202… Chữ ký giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: CƠ SỞ LỸ THUYẾT .11 1.1 Hệ thống thủy canh 11 1.1.1 Khái niện thủy canh .11 1.1.2 Một số mơ hình thủy canh 11 1.1.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho NPK 15 1.1.4 Ưu nhược điểm phương pháp thủy canh 18 1.2 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phát triển rau 19 1.2.1 Ánh sáng 19 1.2.2 Nhiệt độ 20 1.2.3 Độ ẩm .21 1.2.4 Độ PH .21 1.2.5 Độ dẫn điện EC 21 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH BÀI TỐN 23 2.1 Mô tả hệ thống 23 2.2.1 sơ đồ nguyên lý 24 2.2 Thiết kế phần cứng 24 2.2.1 Một số linh kiện sử dụng 24 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý khối 36 2.2.3 Sơ đồ toàn mạch 37 2.2.4 Thiết kế mạch điều khiển 39 2.2.5 Chương trình nạp Adruino 39 CHƯƠNG III:KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 42 3.1 Đánh giá sản phẩm 42 3.1.1 Độ tin cậy .42 3.1.2 Đánh giá lượng tiêu thụ sản phẩm 42 3.1.3 Khả ứng dụng 42 KẾT LUẬN .43 4.1 Kết chung .43 4.2 Hướng phát triển 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống thủy canh dạng bấc……………………………………………… 12 Hình 1.2 Hệ thống thủy canh dạng tĩnh……………………………………………… 12 Hình 1.3 Hệ thống thủy canh ngập rút định kì …………………………………….13 Hình 1.4 Hệ thống thủy canh nhỏ giọt……………………………………………… 13 Hình 1.5 Hệ thống thủy canh màng dinh dưỡng……………………………………… 14 Hình 1.6 Hệ thống khí canh ………………………………………………………… 15 Hình 2.1: Lưu đồ thuật tốn ……………………………………………………………23 Hình 2.2 Sơ đồ khối phần cứng ……………………………………………………….24 Hình 2.3: Board Arduino nano dạng chip cắm……………………………………… 25 Hình 2.2: Bảng thơng số Arduino UNO R3……………………………………… 26 Hình 2.3 : Tổng quát Arduino Nano ……………………………………………… 28 Hình 2.4: Hình ảnh thực tế…………………………………………………………… 28 Hình 2.5: Thơng số Arduino Nano…………………………………………………… 29 Hình 2.6 : Động khơng chổi than………………………………………………… 31 Hình 2.7 : Cấu tạo động BLDC…………………………………………………… 32 Hình 2.9 : Cảm biến mức nước……………………………………………………… 35 Hình 2.10: Sơ đồ khối nguồn ………………………………………………………… 36 Hình 2.11: Sơ đồ khối cảm biến ……………………………………………………….36 Hình 2.12: Sơ đồ khối điều khiển …………………………………………………… 36 Hình 2.13: Sơ đồ khối chấp hành …………………………………………………… 37 Hình 2.14: Sơ đồ tồn mạch……………………………………………………………37 Hình 2.14: Mạch điều khiển thiết kế ………………………………………………… 38 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Tính cấp thiết Với tốc độ thị hóa việc thiếu đất canh tác vấn đề đặt cho nhiều ngành quan chức Đi kèm với nó, sống người dân nơi đô thị phải đối mặt với nhiều thực trạng, có vấn đề sử dụng rau cho sinh hoạt hàng ngày gia đình Do vậy, việc sản xuất rau an toàn chất lượng cao công nghệ thủy canh giới công nhận phù hợp cho Việt Nam (là nước đơng dân có tới 70% dân số làm nơng nghiệp) Sản phẩm có tên gọi “Nghiên cứu, lập trình điều khiển ổn định lưu lượng nước hệ thống thủy canh hồi lưu sử dụng động BLDC” đời không đáp ứng nhu cầu cấp thiết rau cho người tiêu dùng, nâng cao sức khỏe cho cộng đồng mà cịn cải thiện mơi trường sống xung quanh, cụ thể giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, tăng diện tích xanh, giảm hàm lượng khí thải CO2, tăng sinh dưỡng khí O2, nâng cao trình độ sản xuất nơng nghiệp Tình hình sản xuất rau giới Rau xanh loại thực phẩm thiết yếu sống người, cung cấp phần lớn khống chất vitamin, góp phần cân dinh dưỡng bữa ăn hàng ngày Rau trồng có giá trị kinh tế cao, mặt hàng xuất nhiều nước giới Hiện nhiều nước giới trồng rau với diện tích lớn, nước phát triển tỷ lệ rau/cây lương thực 2/1, nước phát triển tỷ lệ ½ Năm 1980 tồn giới trồng 8.066.840 ha, năm 1990 10.405.270, tăng 2.338.430 (trung bình năm tăng 233.843 ha) Năm 2000 diện tích rau giới đạt 14.572.540, tăng 4.167.270 (trung bình năm tăng 416.727 ha) Năm 2010 trồng 18.075.290 ha, tăng 3.502.750 so với năm 2000 (trung bình năm tăng 350.275 ha), tăng 7.670.020 so với năm 1990 10.008.450 so với năm 1980 Về suất rau giới không ổn định qua năm Năm 1980 suất rau đạt 106,11 tạ/ha, năm 1990 134,89 tạ/ha, tăng 28,78 tạ/ha Năm 2000 có suất rau cao nhất, đạt 146,84 tạ/ha, tăng 11,95 tạ/ha so với năm 1990 40,70 tạ/ha so với năm 1980 Sau năm 2000 suất rau có xu hướng giảm dần, mức độ không nhiều số đáng lo ngại cho ngành trồng rau Năm 2010 suất rau giới đạt 132,88 tạ/ha, giảm 13,96 tạ/ha so với năm 2000, giảm 2,01 tạ/ha so với năm 1990 Do suất giảm thập kỷ gần nên sản lượng rau giới đạt cao vào năm 2008 249.702.200 tấn, tăng 35.719.020 so với năm 2000, tăng 109.345.500 so với năm 1990 164.104.960 so với năm 1980 Năm 2010 sản lượng rau 240.177.290 tấn, giảm 9.524.910 so với năm 2008 Tình hình sản xuất rau châu lục biến động lớn Châu Á có diện tích trồng rau lớn giới Năm 2010 toàn châu lục trồng 14.110.820 ha, chiếm 78,07% diện tích rau giới Châu phi có diện tích trồng rau lớn thứ 2, đạt 2.747.520 ha, 19,47% diện tích rau châu Á Châu Đại dương có diện tích trồng rau thấp nhất, có 32.970 0,23% diện tích rau châu Á Mặc dù châu Á có diện tích trồng rau lớn giới suất rau đứng hàng thứ châu lục Năm 2010 suất rau châu Á đạt 145,54 tạ/ha, cao suất trung bình giới 12,66 tạ/ha Châu Âu có suất rau cao giới (168,03 tạ/ha), cao suất trung bình giới 35,15 tạ/ha cao suất rau châu Á 22,49 tạ/ha Châu Phi có suất rau thấp giới, đạt 61,39 tạ/ha, 46,2% suất rau giới, 42,18% suất rau châu Á Do có diện tích trồng rau lớn nên sản lượng rau châu cao 205.368.870 tấn, chiếm 85,51% sản lượng rau giới Châu Phi có sản lượng rau đứng thứ 16.867.030 tấn, chiếm 7,02% sản lượng rau giới, 8,21% sản lượng rau châu Á Châu Đại dương có suất rau cao thứ giới diện tích gieo trồng nên sản lượng thấp ... phần nhỏ vào việc em thực đề tài “ Nghiên cứu, lập trình điều khiển ổn định lưu lượng nước hệ thống thủy canh hồi lưu sử dụng động BLDC? ?? thông qua đề tài em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy... 70% dân số làm nơng nghiệp) Sản phẩm có tên gọi ? ?Nghiên cứu, lập trình điều khiển ổn định lưu lượng nước hệ thống thủy canh hồi lưu sử dụng động BLDC? ?? đời không đáp ứng nhu cầu cấp thiết rau cho... 1.2 Hệ thống thủy canh dạng tĩnh……………………………………………… 12 Hình 1.3 Hệ thống thủy canh ngập rút định kì …………………………………….13 Hình 1.4 Hệ thống thủy canh nhỏ giọt……………………………………………… 13 Hình 1.5 Hệ thống thủy