Ứng dụng blynk và vi điều khiển trong giám sát, điều khiển nhà kính sử dụng điện mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG ỨNG DỤNG BLYNK VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI GVHD: PGS TS PHAN VĂN CA SVTH: PHAN HỒ PHONG VƯƠNG TOÀN NHÂN SKL009751 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 2/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG BLYNK VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THƠNG Sinh viên: VƯƠNG TỒN NHÂN MSSV: 20861014 PHAN HỒ PHONG MSSV: 20861015 Hướng dẫn: PGS TS PHAN VĂN CA TP HỒ CHÍ MINH – 02/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MƠN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG BLYNK VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG Sinh viên: VƯƠNG TỒN NHÂN MSSV: 20861014 PHAN HỒ PHONG MSSV: 20861015 Hướng dẫn: PGS TS Phan Văn Ca TP HỒ CHÍ MINH – 02/2023 LỜI CẢM ƠN Chúng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Phan Văn Ca hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo nhiều điều kiện thực ý tưởng, cung cấp tài liệu để chúng tơi hồn thành đề tài tốt Chúng xin gửi lời chân thành cảm ơn thầy Khoa Điện – Điện Tử chia sẻ kiến thực đáng quý suốt quãng thời gian giảng dạy đồng thời hỗ trợ giải đáp thắc mắc mà gặp phải, tạo cho tảng kiến thức vững giúp hoàn thành đề tài cách thuận lợi Đồng thời gửi lời cảm ơn đến tập thể sinh viên lớp 20861DN3L chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Lời cảm ơn cuối gửi đến đến gia đình người nhóm chúng tơi nguồn động lực lớn lao đồng thời ln khích lệ tinh thần tiếp thêm sức mạnh cho quãng thời gian qua Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Phan Hồ Phong v Vương Tồn Nhân TĨM TẮT Cơng nghệ người mối liên hệ chặt chẽ với người làm cho cơng nghệ phát triển đồng thời cơng nghệ đem lại nhiều lợi ích cho người công phát triển kinh tế nâng cao chất lượng sống Đặc biệt thời gian trở lại đây, công nghệ liên quan đến internet vạn vật ứng dụng nhiều phương diện nơng nghiệp nằm phạm vi ứng dụng riêng cho cách đưa tính lên khơng gian mạng internet để giám sát đặc tính thay đổi môi trường tác động đến trồng đánh giá tình trạng phát triển để đưa hướng giải thích hợp mang tính tự động hố mang tính cá nhân tuỳ thuộc vào người dùng định Ngoài ra, theo xu hướng giới công sử dụng triệt để nguồn lượng tái tạo hay thích hợp nguồn lượng mặt trời làm lượng cung cấp cho hệ thống Nắm vững cách thức hoạt động công nghệ nông nghiệp, cách tận dụng tài liệu tài nguyên phần cứng nghiên cứu phát triển liên quan đến internet vạn vật lượng mặt trời liên kết chúng lại với nên nhóm định lựa chọn đề tài "“Ứng dụng blynk vi điều khiển giám sát, điều khiển nhà kính sử dụng điện mặt trời.” Nội dung đề tài xoay quanh yêu cầu đề hình thành từ mong muốn cải tiến mơ hình nhà kính như: ❖ Dùng lượng mặt trời để làm nguồn cấp góp phần nhỏ công cải thiện môi trường chung giới ❖ Tận dụng cơng nghệ có sẵn ESP32, Arduino UNO R3 nên tảng Blynk với cảm biến, module tạo thành dùng để sử dụng điều khiển, giám sát theo yêu cầu đề ❖ Đảm bảo xử lý tình phát sinh theo kịch tự động áp dụng sẵn dựa vào liệu thu thập để giải vấn đề theo người dùng vi MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH X DANH MỤC BẢNG XII CÁC TỪ VIẾT TẮT XIII CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 1.4 BỐ CỤC BÁO CÁO CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ IOT 2.1.1 Định nghĩa IoT 2.1.2 Sự phát triển IoT 2.1.3 Ứng dụng IoT NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 2.2.1 Khái niệm lượng tái tạo 2.2.2 Năng lượng mặt trời 2.2.3 Lợi ích sử dụng lượng mặt trời CÔNG NGHỆ WI-FI 2.3.1 Giới thiệu mạng Wi-Fi 2.3.2 Các thành phần mạng Wi-Fi 10 2.3.3 Các chuẩn kết nối 11 2.3.4 Chuẩn kết nối phổ biến Việt Nam 12 2.3.5 Ứng dụng mực tiêu mạng Wi-Fi 13 KỸ THUẬT THUỶ CANH 13 2.4.1 Khái niệm thuỷ canh 13 2.4.2 Lịch sử phát triển 14 2.4.3 Ưu điểm kỹ thuật thuỷ canh 15 2.1 2.2 2.3 2.4 vii 2.4.4 2.5 Mơ hình thuỷ canh 15 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG 18 2.5.1 Arduino UNO R3 18 2.5.2 ESP32 DevKit V1 22 2.6 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM 27 2.6.1 Cơng cụ lập trình Arduino IDE 27 2.6.2 Nền tảng Blynk 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 29 3.1 CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 29 3.1.1 Yêu cầu người dùng 29 3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật 29 3.2 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 31 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 31 3.2.2 Thiết kế chi tiết 32 3.2.3 Lưu đồ hệ thống 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 56 4.1 GIỚI THIỆU 56 4.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 56 4.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 57 4.3.1 Mơ hình 57 4.3.2 Ứng dụng 58 4.4 ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT 59 4.4.1 Đánh giá 59 4.4.2 Nhận xét 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61 5.1 KẾT LUẬN 61 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61 PHỤ LỤC A BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT 62 viii PHỤ LỤC B HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG 66 PHỤ LỤC C BẢNG KẾT NỐI HỆ THỐNG 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 ix DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Internet of Thing Hình 2.2: Mạng 5G Hình 2.3: Tương quan loại lượng Hình 2.4: Lắp đặt pin lượng mặt trời mái nhà Hình 2.5: Biểu tượng sóng Wi-Fi 10 Hình 2.6: Minh hoạ tính ứng dụng mục tiêu Wi-Fi 13 Hình 2.7: Vườn rau áp dụng kỹ thuật thuỷ canh 14 Hình 2.8: So sánh trồng điều kiện 14 Hình 2.9: Minh hoạ mơ hình thuỷ canh tĩnh 16 Hình 2.10: Minh hoạ mơ hình thuỷ canh ngập rút kết hợp ni cá 16 Hình 2.11: Minh hoạ mơ hình thuỷ canh nhỏ giọt 17 Hình 2.12: Minh hoạ mơ hình thuỷ canh màng dinh dưỡng .17 Hình 2.13: Minh hoạ mơ hình khí canh 18 Hình 2.14: Chip ATmega328P 18 Hình 2.15: Arduino UNO R3 19 Hình 2.16: Sơ đồ khối chức Arduino UNO R3 19 Hình 2.17: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 20 Hình 2.18: mặt chip ESP-WROOM-32 22 Hình 2.19: mặt ESP32 DevKit V1 22 Hình 2.20: Sơ đồ khối chức ESP32 DevKit V1 24 Hình 2.21: Sơ đồ chân ESP32 DevKit V1 25 Hình 2.22: Logo phần mềm Arduino IDE 27 Hình 2.23: Logo Blynk 28 Hình 2.24: Minh hoạ liên kết tảng Blynk 28 Hình 3.1: Sơ đồ hoạt động hệ thống 31 Hình 3.2: Sơ đồ hoạt động khối nguồn 32 Hình 3.3: Bộ điều khiển sạc pin NLMT 33 x Hình 3.4: Sơ đồ hoạt động điều khiển 34 Hình 3.5: Module L298N 35 Hình 3.6: Minh hoạ điều chế độ rộng xung 36 Hình 3.7: Minh hoạ mạch cầu H 36 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý 37 Hình 3.9: Sơ đồ cầu H bên A 38 Hình 3.10: Sơ đồ đối chiếu bên cầu H 39 Hình 3.11: Sơ đồ cầu H bên A diode bảo 40 Hình 3.12: Sơ đồ hoạt động giám sát 41 Hình 3.13: Cảm biến ánh sáng 42 Hình 3.14: Cảm biến DHT11 43 Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến đo độ ẩm khơng khí .43 Hình 3.16: Minh hoạ trình trao đổi DHT11 vi điều khiển 44 Hình 3.17: Minh hoạ giai đoạn bước 45 Hình 3.18: Minh hoạ truyền bit bước 45 Hình 3.19: Minh hoạ truyền bit bước 45 Hình 3.20: Cảm biến đo độ pH 46 Hình 3.21: Khối mạch khuếch đại 46 Hình 3.22: Khối phân định điện cực pH 47 Hình 3.23: Bảng mức độ pH theo Axit Bazơ 47 Hình 3.24: Cảm biến đo độ ẩm đất 48 Hình 3.25: Màn hình LCD2004 mạch I2C LCD 49 Hình 3.26: Mơ tả trạng thái khơng có điện áp 50 Hình 3.27: Mơ tả trạng thái khơng có điện áp 50 Hình 3.28: Lưu đồ điều khiển động PWM 51 Hình 3.29: Lưu đồ điều khiển động 53 Hình 3.30: Lưu đồ điều khiển đèn cảm biến ánh sáng .54 Hình 3.31: Lưu đồ hoạt động cảm biến thu thập liệu 55 Hình 4.1: Tồn hệ thống bên ngồi 57 Hình 4.2: Giao diện giám sát điều khiển hệ thống .58 xi