ĐỒ án môn học II đề tài nghiên cứu chế tạo thiết bị giám sát độ ẩm đất online

111Equation Chapter Section TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT -    - ĐỒ ÁN MÔN HỌC II Đề tài: Nghiên cứu chế tạo thiết bị giám sát độ ẩm đất Online Giảng viên: Ts Phí Văn Tồn Nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên Nguyễn Đình Thắng Phùng Minh Hiếu Nguyễn Viết Hoàng MSSV 20196447 20196357 20196368 Hà Nội, năm 2022 Đồ án môn học DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO ĐỘ ẨM VÀ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM Giới thiệu Nguyên lý hoạt động 2.1 Khái niệm chung 2.2 Phương pháp đo độ ẩm 2.3 Quá trình đo độ ẩm .6 Chương THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM Thiết kế tổng quan Thiết kế phần cứng 2.1 Bộ nguồn tổ ong 2.2 Module ESP32 .8 2.3 Relay 5V 11 2.4 Module cảm biến MDL77 12 Phần mền 3.1 Arduino IDE .13 3.2 Phần mềm Altium .13 Chương 3: CÁCH HOẠT ĐỘNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI Cách thức hoạt động Sơ đồ khối hoạt động Chương 4: KẾT QUẢ ĐO Chương 5 : KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CẢM ƠN Phụ lục DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học MỞ ĐẦU Hiện thời đại khoa học công nghệ phát triển địi hỏi người khơng ngừng tìm tịi, học hỏi để phát triển Vì nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực đời sống xã hội cần phát triển mang lại tiện lợi Trong nghiên cứu khoa học, công nghiệp đời sống hàng ngày việc ứng dụng nghiên cứu giúp ích cho đời sống cần thiết Một số ứng dụng đo độ ẩm đất gửi liệu máy tính dùng mạng wifi hệ thông tưới nước tự đông Tuy nhiên, để đo trị số xác nhiệt độ lại vấn đề không dễ dàng Bên cạnh với phát triển cơng nghệ thông tin, công nghệ bán dẫn, sựu đời loại cảm biến, vi điều khiển tạo thuận lợi cho việc đo độ ẩm cách xác Trên sở nhóm chúng em xin trình bày đề tài : ‘’ Nghiên cứu chế tạo thiết bị giám sát độ ẩm đất Online ‘’ Nội dung đồ án môn học II gồm chương cụ thể sau: Chương 1: Tổng quan đo độ ẩm cảm biến độ ẩm Chương 2: Thiết kế mạch đo độ ẩm Chương 3: Cách thức hoạt động sơ đồ khối Chương 4: Kết đo Chương 5: Kết luận DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO ĐỘ ẨM VÀ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM Giới thiệu Để thực phép đo đại lượng tùy thuộc vào đặc tính đại lượng cần đo, điều kiện đo, độ xác theo yêu cầu phép đo mà ta thực nhiều cách khác sở hệ thống đo lường khác Sơ đồ khối hệ thống đo lường tổng quát : Chuyển đổi Mạch đo Chỉ thị - Khối chuyển đổi : Làm nhiệm vụ nhận đại lượng vật lý đặc trưng cho khối lượng cần đo biến đổi đại lương thành đại lượng vật lý thống để thuận lợi cho việc tính tốn - Mạch đo : Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu nhận từ chuyển đổi cho phù hợp với yêu cầu thể kết đo thị - Khối thị : Làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận từ mạch đo để thể kết đo Sơ đồ hệ thống đo lường : Chuyển tín hiệu lên web Cảm biến Biến đổi tín hiệu Vi xử lý Chương trình DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Điều khiển máy bơm DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học 2 Nguyên lý hoạt động Đối tượng cần đo đại lượng vật lý, dựa đặc tính đối tượng cần đo mà ta lựa chọn loại cảm biến phù hợp để biến đổi thông số đại lượng vật lý cần đo thành đại lượng điện, dựa vào mạch biến đổi tín hiệu (gồm : cảm biến, hệ thống khuyếch đại, xử lý tín hiệu) Bộ xử lý có nhiệm vụ xử lý phép tính xuất lệnh sở trình tự lệnh chấp hành thực trước Bộ dồn kênh tương tự (Multiplexers) đọc giá trị đặc trưng qua tính tốn để có kết đại lượng cần đo 2.1 Khái niệm chung Trong nghiên cứu khoa học, sản xuất đời sống hàng ngày, luôn cần xác định độ ẩm mơi trường hay vật Vì vậy, việc đo độ ẩm trở thành việc làm cần thiết Đo độ ẩm phương thức đo lường khơng điện Độ ẩm cần đo thấp, cao Độ xác độ ẩm có cần tới vài phần ngàn, có vài chục chấp nhận việc đo độ ẩm tiến hành nhờ công cụ hỗ trợ chuyên biệt cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, diode transistor, IC cảm biến độ ẩm … Tùy theo khoảng độ ẩm cần đo sai số cho phép người ta lựa chọn loại cảm biến phương pháp đo cho phù hợp 2.2 Phương pháp đo độ ẩm tùy vào độ ẩm dung phương pháp khác Hiện độ ẩm đơn vị phổ biến nên cách xác định độ ẩm thiết bị hỗ trợ mà nhân rộng đa dạng Có nhiều cách để xác định độ ẩm nhiên qua phát triển công nghệ ngày việc xác định độ ẩm đơn giản hơn, xác tiết kiệm thao tác, thời gian trang thiết bị Có nhiều phương pháp đo độ ẩm như: - Phương pháp xác định độ ẩm đất - Phương pháp xác định độ ẩm thực phẩm sấy khô, ứng dụng cho loại thực phẩm bánh, kẹo… - Phương pháp xác định độ ẩm điện trở, ứng dụng loại vật liệu gỗ, vật liệu xây dựng… - Phương pháp xác định độ ẩm máy có đầu dò, ứng dụng để xác định độ ẩm loại vật liệu mỏng giấy DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học - Xác định độ ẩm khúc xạ ánh sáng, ứng dụng để xác định thủy phần mật ong Trong đồ án môn học II chúng em đo độ ẩm môi trường đất độ ẩm đất ảnh hưởng đến điện trở suất, từ độ ẩm tương đối sau xác định dựa thay đổi dòng điện dãy độ ẩm 0-100% Khi đo độ ẩm chất hạt (đất, cát …), cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường 2.3 Q trình đo độ ẩm Ta chia qua trình đo độ ẩm thành ba khâu chính:  Khâu chuyển đổi Khâu chuyển đổi độ ẩm thường dựa vào biến đổi mang tính đặc trưng vật liệu chịu tác động độ ẩm Có tính chất đặc trưng sau đây: - Sự biến đổi điện trở - Sức điện động sinh chênh lệch độ ẩm mối nối kim loại khác - Sự biến đổi thể tích, áp suất - Sự thay đổi cường độ xạ vật thể bị đốt nóng Đối với thay đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất đâu tiên để chế tạo cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở kim loại hay bán dân, điện trở dạng linh kiện bán dẫn như: diode, transistor, IC chuyên dung  Khâu xử lý Các thông số điện sau chuyển đổi từ độ ẩm xử lý trước qua đến phần thị Các phận khâu xử lý gầm có: phần hiệu chỉnh, khuyếch đại… Ngồi cịn có loại mạch điện bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợp tổn trở…  Khâu thị Khâu thị trước thường sử dụng cấu điện, kết đo thể góc quay di chuyển thẳng kim loại thị Ngày nay, với phát triển công nghệ điện tử, sản xuất nhiều loại IC giải mã, cho phép ta sử dụng khâu thi số dễ dàng dùng LED 7, hình LCD hay chuyển liệu đo lên web giúp người dung dễ dàng nắm bắt kết đo Ở kết hiển thị số hệ nhị phân DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Chương THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM Thiết bị đo độ ẩm gửi liệu máy tính dung mạng wifi cần đảm bảo yêu cầu mặt thiết kế sau: - Có chi phí thiết kế rẻ - Thiết bị hoạt động ổn định môi trường cần đo - Cảm biến phải xác mức nhiệt độ, độ ẩm khác giải đo cho phép - Đưa thơng số xác tức thời tới người sử dụng - Chuyển thông tin đến thiết bị điện thoại web thông qua module esp32 Thiết kế tổng quan Thiết bị đo độ ẩm hệ thống tưới tự động bao gồm thành phần cảm biến đo độ ẩm, khối nguồn, vi điều khiển, máy bơm… Thiết đo độ ẩm chế độ làm việc liên tục cập nhật kết liên tục Hệ thống xử lý có phân tích cụ thể đưa đồ thị cho người dùng nắm bắt thơng tin Và người dùng có cài đặt cho máy bơm hoạt động môi trường đất có độ ẩm phù hợp Thiết kế phần cứng 2.1 Bộ nguồn tổ ong Nguồn tổ ong 12V 5A là loại nguồn sử dụng rộng rãi thiết bị công nghiệp dân dụng Nguồn tổ ong 12V 5A gọi nguồn chiều 12 Volt hay gọi cách khác nguồn DC 12V Nguồn tổ ong 12V 5A thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 180V-240V thành nguồn chiều 12VDC để cung cấp cho thiết bị hoạt động DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Hình 1: Module nguồn tổ ong 12V/5A Thơng số Nguồn tổ ong 12V 5A  Điện áp đầu vào: 180V-240V  Tần số hoạt động: 47 ~ 63HZ  Công suất: 60W  Điện áp đầu ra: 12V  Dòng điện tối đa: 5A  Điện áp điều chỉnh: ± 10%  Hiệu suất ≥ 85%  Điều chỉnh điện áp (Đầy tải) ≤ 0.3%  Bảo vệ tải 105% —- 150% công suất định mức, phục hồi tự động  Chức bảo vệ ngắn mạch tự động  Bảo vệ áp 105% —- 150% điện áp định mức  Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ ~ 60 ℃  Nhiệt độ bảo quản -40 ℃ ~ 85 ℃ Kích thước: 110 * 78 * H36 (mm) 2.2 Module ESP32  Ở hệ đo nhiệt độ, độ ẩm này, ta cần thiết bị kết nối với giới bên ngồi để truyền thơng tin, Module ESP32 lựa chọn phổ biến, tương đối dễ sử dụng đáp ứng đầy đủ yêu cầu mặt thiết kế việc vi mạch wifi giá rẻ hỗ trợ giao thức TCP/IP tích hợp vào thành phần vi điều khiển DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Kit RF thu phát wifi ESP32 NodeMCU Lua chip phát triển dựa chip wifi SoC ESP32 với thiết kế dễ sử dụng đặc biệt sử dụng trực tiếp trình dịch Arduino IDE để lập trình nạp code, điều khiến việc sử dụng lập trình ứng dụng ESP32 trở nên đơn giản Board cịn tích hợp IC CP2102, giúp dễ dàng giao tiếp với máy tính thơng qua Micro USB để thao tác với board Board có sẵn nút nhẫn, led để tiện qua trình học, nghiên cứu Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với thiết bị ngoại vi để thành project, sản phẩm mẫu cách nhanh chóng Kit RF thu phát wifi ESP32 NodeMCU Lua dùng để ứng dụng cần kết nối, thu thập liệu điều khiển qua sóng wifi, đặc biệt ứng dụng liên quan đến IoT Hình Mơ-đun ESP32 MCU Thông số kỹ thuật Mô-đun ESP32 CPU       CPU: Xtensa Dual-Core LX6 microprocessor Chạy hệ 32 bit Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240 MHz Tốc độ xung nhịp đọc flash chip 40mhz > 80mhz (tùy chỉnh lập trình) RAM: 520 KByte SRAM 520 KB SRAM liền chip –(trong KB RAM RTC tốc độ cao) – KB RAM RTC tốc độ thấp (dùng chế độ DeepSleep) DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 10 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Hỗ trợ giao tiếp không dây   Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE Hỗ trợ tất loại giao tiếp              8-bit DACs( digital to analog)  2 cổng Analog(ADC)  12-bit  16 cổng I²C – cổng UART – cổng SPI – cổng (1 cổng cho chip FLASH ) I²S – cổng       SD card /SDIO/MMC host Slave (SDIO/SPI) Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support CAN bus 2.0 IR (TX/RX) Băm xung PWM (tất chân ) Ultra low power analog pre-amplifier’ Cảm biến tích hợp chip esp32      cảm biến Hall (cảm biến từ trường) cảm biến đo nhiệt độ Cảm biến chạm (điện dung) với 10 đầu vào khác Bảo mật      IEEE 802.11 standard security features all supported, including WFA, WPA/WPA2 and WAPI Secure boot Flash encryption 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers Cryptographic hardware acceleration: AES, SHA-2, RSA, elliptic curve cryptography (ECC), random number generator (RNG) Nguồn điện hoạt động DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 11 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học    Nhiệt độ hoạt động -40 + 85C Điện áp hoạt động: 2.2-3.6V Số cổng GPIOs : 34 2.3 Relay 5V Module relay 5V mạch tạo trễ đóng ngắt theo chu kỳ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm Nguyên lý hoạt động gồm nam châm điện, ba tiếp điểm (NO chân thường mở, NC chân thường đống, COM chân chung) lị xo Khi chưa có dịng điên điện áp qua nam châm điện khơng hút, lị xo kéo chân COM nối với NC, có dịng điện qua nam châm điện qua nam châm điện hút chân COM nối với chân NO Trong thiết kế mạch cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm gửi điều khiển Mơ-đun relay có chức bật tắt máy bơm để tưới nước cho đất để có nhiệt độ, độ ẩm phù hợp Hình Module relay 5V Thơng số kỹ thuật Module relay 5V       Điện áp hoạt động: DC5V Ngõ tiếp điểm: NC-NO-COM Relay kích mức thấp Cơng suất tiếp điểm Relay: 250VAC/10A, 30VDC/10A Led báo trạng thái Kích thước: 43 x 17 x 17mm 2.4 Module cảm biến MDL77 Module cảm biến độ ẩm đất. Với module ứng dụng nhiều hệ thống tự động như: đọc độ ẩm đất áp dụng vào hệ thống DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 12 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học tưới tiêu tự động Trong Mạch hệ thống điều khiển bơm nước qua relay theo độ ẩm đất đất khơ, tự động tưới đất đạt ẩm dừng lại Cảm biến độ ẩm đất, trạng thái đầu mức thấp (0V), đất thiếu nước đầu là mức cao (5V), với độ nhạy cao có thể điều chỉnh biến trở. Phần đầu đo được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm đất, độ ầm đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu DO chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao Nhờ thế, ta sử dụng Analog Digital Arduino để đọc giá trị từ cảm biến Hình Module cảm biến MDL77 Thông số cảm biến MDL77 Cảm biến độ ẩm đất Vcc GND D0 A0 Arduino UNO 5V GND A0 Phần mền 3.1 Arduino IDE Thiết bị thiết lập môi trường Arduino IDE nhà sản xuất vi điều khiển cung cấp Dựa ngôn ngữ lập trình C, Arduino IDE đưa đến DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 13 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học cho người dùng môi trường thân thiện, dễ dùng Nó hỗ trợ nhiều thư viện khác robot, Ethernetm Wifi, GSM… Arduino IDE hỗ trợ cộng đồng đông đảo với nhiều dự án khác Nó nguồn tài nguyên tham khảo vô phong phú hữu ích người sử dụng Việc tối ưu hóa hàm thực thi vừa điểm mạnh, vừa điểm yếu Arduino IDE Các hàm tích hợp sẵn tương đối dễ sử dụng, sử dụng không hiểu chất vấn đề dẫn đến sử dụng chúng khơng ý nghĩa vốn có Hình Giao diện phần mền Arduino IDE 3.2 Phần mềm Altium Altium Designer trước có tên gọi quen thuộc Protel DXP, công cụ vẽ mạch điện tử mạnh Được phát triển hãng Altium Limited Altium designer phần mềm chuyên nghành sử dụng thiết kế mạch điện tử Nó phần mềm mạnh với nhiều tính thú vị Altium Designer có số đặc trưng sau: - Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế - Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật tốn tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 14 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học - Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thông tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… - Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự…   - Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB - Mơ mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực không gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D - Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại Từ đó, thấy Altium designer có nhiều điểm mạnh so với phần mềm khác đặt luật thiết kế, quản lý đề tài mô dễ dàng, giao diện thân thiện… Việc thiết kế mạch điện tử phần mềm altium designer tóm tắt gồm bước sau: -  Đặt yêu cầu toán -  Lựa chọn linh kiện - Thiết kế mạch nguyên lý - Lựa chọn chân linh kiện để chuyển sang mạch in Update mạch nguyên lý sang mạch in -  Lựa chọn kích thước mạch in Sắp sếp vị trí loại linh kiện như điện trở tụ điện, IC -  Đặt kích thước loại dây nối - Đi dây mạch - Kiểm tra tồn mạch DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 15 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án mơn học Hình Mạch thiết kế phần mềm Altium DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 16 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Chương 3: CÁCH HOẠT ĐỘNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI Cách thức hoạt động Thiết bị cấp nguồn qua chuyển đổi nguồn tổ ong để hoạt động Module cảm biến mdl77 cắm vào đất để đo độ ẩm đất kết nối với module esp32 Khi nạp code, cấp nguồn cho esp32 hoạt động cảm biến đo độ ẩm đo gửi liệu web thiết lập để theo dõi Đồng thời kích hoạt máy bơm nước tưới cho đất để có độ ẩm phù hợp với mức thiết lâp sẵn, nhờ phận relay 5V Sơ đồ khối hoạt động Bắt đầu Sai Kết nối wifi Sai Đúng Auto==1 Sai Đúng Độ ẩm đất 50% Đúng Bật máy bơm Đúng Tắt máy bơm Kết thúc Chương 4: KẾT QUẢ ĐO DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 17 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Dộ ẩm đất Kết < 30 % Relay đóng, máy bơm hoạt động >50 % Relay ngắt, máy bơm ngưng hoạt động Bảng kết đo  Ưu điểm nhược điểm hệ thống  Ưu điểm  Thiết bị đơn giản dễ thiết kế, giá thành rẻ  Thiết bị đo xác với độ sai số nhỏ  Các thông số gửi máy tính giúp nắm bắt thơng số độ ẩm  Hệ thống tưới nước tự động giúp cân độ ẩm kịp thời  Nhược điểm  Trong số trường hợp mơi trường tác động làm ảnh hưởng đến kết đo Tên linh kiện Bộ nguồn tổ ong Module ESP32 Module relay 5V Module cảm biến MDL77 Chi phí khác Tổng chi phí Giá thành (vnđ) 100 000 149 000 000 15 000 100 000 373 000 Chương 5 : KẾT LUẬN DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 18 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu kỳ học Với mục tiêu xây dựng thiết bị đo độ ẩm đất hệ thông tưới nước tự động với chi phí thấp ứng dụng sống nhân rộng mơ hình hệ thống Qua giúp chúng em hiểu linh kiện sử dụng cách thức hoạt động hệ thống Mặc dù thi trường có nhiều hệ thống đo độ ẩm đất gửi máy tính mạng wifi tưới nước tự động, giá thành chúng tương đối đắt Nên nghiên cứu sản phẩm nhằm phổ biến đến người với tiện dụng mang lại Hướng phát triển tiếp theo : Trong thời gian nghiên cứu hệ thống cần nâng cấp để tối ưu dần hồn thiện hơn, tạo thành hệ thơng hồn chỉnh Nhóm hướng đến ứng dụng giám sát vào mơ hình vườn rau giám sát dinh dưỡng đất bật tắt từ xa Từ giảm bớt tác động người mang đến đại hóa nơng nghiệp DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 19 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tài liệu tham khảo chúng em tham khảo từ nguồn internet [1] tailieuXANH - Mối quan hệ biến thiên độ ẩm với biến đổi đặc trưng kháng khối lượng thể tích đất phong hóa [2] Hệ thống tưới nước tự động - tưới nước nhỏ giọt - tưới nước ngầm (claber.vn) [3] Hệ Thống Tưới Cây Tự Động (diennuocthongminh.vn) DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 20 cắt DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án mơn học LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin trân thành cảm ơn Ts Phí Văn Tồn hướng dẫn tận tình để chúng em hồn thành đồ môn học sau thời gian kỳ học vừa qua Tuy chúng em cố gắng hoàn thiện khơng thể tránh khỏi sai sót nên mong thầy, có góp ý để báo cáo hồn thiện Nhóm em xin cảm ơn anh viện Vật lý kỹ thuật cung cấp tài liệu vơ hữu ích, qua q trình nghiên cứu đọc tài liệu rút ngắn nhiều DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 21 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học Phụ lục Code viết arduino #include #include #include int pinPump = 18 ; int pinSensor = 32; int ledPin = 19; int initHumiMin = 30; int initHumiMax = 50; int analog; int do_am; int do_am_thuc; String str_do_am_thuc; unsigned long hientai = 0; unsigned long thoigian; int timecho = 1000; String DataSend=""; boolean isPump = false; boolean isAuto = true; String StatePumpClient; String StateAutoClient; #include "web.h" WebServer sv(80); DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 22 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online Đồ án môn học #include "handleFunction.h" //setup: void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(pinPump, OUTPUT); pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(pinSensor, INPUT_PULLUP); // connectWifi("00000000","khongcomatkhau"); connectWifi("NueLAB01","2007123456"); router(); sv.begin(); Serial.println("Server online!!!"); } //Fun loop: void loop() { sv.handleClient(); // tri server changeState(getDataSensor()); } DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online 23 DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online DO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.onlineDO.an.mon.hoc.II.de.tai.nghien.cuu.che.tao.thiet.bi.giam.sat.do.am.dat.online