71 Trang 10 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC Direct Current Dòng điện một chiều I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông nối tiếp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ ra IC In
TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nông nghiệp 4.0 đang được áp dụng rộng rãi với sự hỗ trợ của các thiết bị máy móc công nghệ cao Các hệ thống IoT được lập trình sẵn đang giúp giảm gánh nặng cho người nông dân và tạo ra nhiều giá trị về mặt sức khỏe và kinh tế Trong đó, khâu chăm sóc cây trồng là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm, và nước là một phần quan trọng không thể thiếu đối với cây trồng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống còn và năng suất cây trồng Việc áp dụng công nghệ cao vào nông nghiệp giúp tăng độ chính xác và tự động hóa các công việc, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo quản nông sản.
Ứng dụng IoT và tự động hóa trong nông nghiệp đang trở nên phổ biến, với các hệ thống như tưới cây tự động điều khiển qua web, giám sát nông nghiệp bằng công nghệ IoT và hệ thống hẹn giờ tưới cây tự động Đặc biệt, hệ thống điều khiển giám sát thiết bị bơm tưới tiêu đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu, giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên, các hệ thống tưới IoT hiện tại còn nhiều hạn chế, như chưa ứng dụng trồng cây công nghiệp lâu năm và chưa kết hợp được chung hệ thống tưới phân hóa học và hệ thống tưới nước Để giải quyết những hạn chế này, cần phát triển các hệ thống tưới cây thông minh dựa trên IoT, kết hợp cảm biến độ ẩm của đất và công nghệ giám sát từ xa, nhằm tiết kiệm chi phí và giảm nguồn nhân công lao động trong nông nghiệp.
Nhóm nghiên cứu muốn phát triển một hệ thống điều khiển, giám sát và tưới thông minh cho cây cà phê, đồng thời có thể mở rộng cho nhiều loại cây công nghiệp dài ngày khác Hệ thống này sẽ tích hợp các thiết bị và cảm biến để giám sát và điều khiển quá trình tưới nước và bón phân hóa học cho cây cà phê Với mục tiêu đó, đề tài "Mô hình điều khiển, giám sát thiết bị bơm và tưới cây cà phê" được hình thành, nhằm tạo ra một giải pháp toàn diện cho việc chăm sóc cây cà phê một cách hiệu quả và tiết kiệm.
Mục tiêu đề tài
Mô hình điều khiển tự động sử dụng Goouuu – ESP32 cho phép xử lý dữ liệu từ ứng dụng di động và cảm biến, đồng thời giám sát qua ứng dụng được xây dựng bằng phần mềm Android Studio Hệ thống này tích hợp phương pháp tưới nhỏ giọt tại gốc cây, mang lại hiệu quả cao trong việc chăm sóc cây trồng Các chức năng chính của mô hình bao gồm nhận thông báo hỗ trợ chăm sóc cây qua ứng dụng, thu thập và hiển thị thông số từ cảm biến lên màn hình và ứng dụng, cũng như điều khiển thiết bị ngoại vi thông qua giao tiếp giữa Goouuu – ESP32 và ứng dụng Hệ thống còn cho phép điều chỉnh bằng nút nhấn công nghiệp và sử dụng Firebase để liên kết Goouuu – ESP32 và ứng dụng.
Giới hạn đề tài
Đề tài này tập trung vào việc xây dựng mô hình điều khiển và giám sát thiết bị bơm và tưới cà phê theo tỉ lệ được tính toán, cung cấp giải pháp tự động hóa cho quá trình tưới tiêu, giúp nâng cao hiệu quả và tiết kiệm nguồn nước Mô hình này cho phép người dùng dễ dàng kiểm soát và theo dõi quá trình tưới cà phê, đảm bảo cung cấp đủ nước cho cây trồng và giảm thiểu lãng phí.
Mô hình bơm tưới này có kích thước tổng thể 610x420x150cm, đi kèm với tủ điện nhỏ gọn 20x20x15cm Hệ thống được thiết kế với dung tích bể chứa nước lên đến 6 lít, bể chứa phân 1Kg và bể trộn 3 lít, đảm bảo cung cấp đủ nước và chất dinh dưỡng cho cây Đặc biệt, mô hình này sử dụng 12 đầu tưới nhỏ giọt, giúp phân bố nước và phân một cách đồng đều và tiết kiệm.
- Hệ thống tưới và bón phân được điều khiển bằng tay thông qua nút nhấn, các thông tin điều khiển được hiển thị trên màn hình LCD TFT
Vi điều khiển WIFI GOOUUU-ESP32 là giải pháp điều khiển thông minh, cho phép xử lý dữ liệu từ nút nhấn để điều khiển máy bơm 12V và Servo một cách linh hoạt Đồng thời, thiết bị này cũng có khả năng thu thập thông số từ khối cảm biến và truyền dữ liệu lên ứng dụng di động, mang lại sự tiện lợi và giám sát từ xa cho người dùng.
- Tìm kiếm, nghiên cứu tài liệu và tính toán thông số về tỉ lệ phân bón - nước, thời gian khi tưới
Ứng dụng Android dành cho smartphone được thiết kế để hỗ trợ người trồng cà phê thông qua các tính năng nhắc nhở quan trọng, bao gồm số lượng phân bón, thời gian tưới tiêu, giám sát hoạt động của thiết bị bơm và hiển thị thông báo về độ ẩm đất, môi trường và nhiệt độ của vùng canh tác cà phê.
Nội dung nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện Khóa luận tốt nghiệp với đề tài "Mô hình điều khiển, giám sát thiết bị bơm và tưới cây cà phê", nhóm đã tập trung giải quyết và hoàn thành các nội dung chính, bao gồm việc xây dựng mô hình điều khiển và giám sát thiết bị bơm, thiết kế hệ thống tưới cây cà phê thông minh, và tích hợp các công nghệ hiện đại để tối ưu hóa quá trình tưới cây.
- Nội dung 1: Lựa chọn linh kiện cần dùng cho hệ thống
Thiết lập ESP32 kết nối mạng WiFi cho phép giao tiếp gửi dữ liệu đến Cloud Realtime một cách hiệu quả Quá trình này cũng bao gồm việc kết nối các module cảm biến với khối xử lý trung tâm, giúp thu thập và truyền tải thông tin một cách chính xác Ngoài ra, hệ thống còn cho phép đọc được kết quả và thông tin cài đặt thời gian hiển thị trên màn hình LCD, mang lại khả năng giám sát và điều khiển từ xa.
- Nội dung 3: Xây dựng App Android hiển thị được thông báo nhắc nhở trên
Smartphone kết nối với Firebase Message, hiển thị các thông số cảm biến, giám sát motor từ phần cứng thông qua Realtime Firebase
- Nội dung 4: Thiết kế mô hình hệ thống
Để tính toán giá trị thông số nước và phân bón hiệu quả, cần đọc tài liệu và xác định các yếu tố quan trọng như độ ẩm đất, nhiệt độ môi trường và độ ẩm môi trường phù hợp Việc xác định các thông số này giúp người dùng điều chỉnh thời gian tưới tiêu chuẩn phù hợp với điều kiện thực tế, từ đó tối ưu hóa quá trình tưới tiêu và sử dụng phân bón một cách hiệu quả.
- Nội dung 6: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm, hiệu chỉnh và đánh giá hệ thống
- Nội dung 7: Tính toán thiết kế mô hình lớn, tìm hiểu về các hướng phát triển mở rộng khi đem mô hình ra thực tế
- Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện
- Nội dung 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp.
Bố cục
Chương 1: Tổng quan Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn đề tài và bố cục đồ án.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Các phương pháp điều khiển thiết bị
2.1.1 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng PLC Đối với các vi xử lý đang ngày càng phát triển và không ngừng được cải tiến để bắt kịp với xu hướng IoT ngày nay Bên cạnh đó C đã và đang được sử dụng từ lâu và là một phần không thể thiếu trong các sản phẩm và mô hình tưới tự động Sản phẩm sử dụng PLC có nhiều dòng để có thể lựa chọn (PLC S7-200, PLC S7-300, PLC S7-1200, ), lắp đặt đơn giản, có thể dễ dàng thay thế bảo trì và chi phí không cao
Hình 2.1: Hệ thống giám sát điều khiển tưới sử dụng PLC
Thiết bị tự động sử dụng PLC có khả năng hoạt động và thích nghi tốt trong nhiều môi trường nhiệt độ khác nhau, đồng thời đảm bảo hoạt động chính xác trong thời gian dài Điều này giúp PLC trở thành một thành phần quan trọng trong các mô hình hệ thống công nghiệp hiện đại Ngoài ra, PLC còn sở hữu khả năng chống nhiễu tốt và có thể giao tiếp hiệu quả với các thiết bị thông minh như máy tính, cũng như kết nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.
PLC là giải pháp lập trình đa dạng, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như FBD, LAD, SCL, giúp người dùng dễ dàng thiết kế và vận hành hệ thống công nghiệp và dân dụng Với nhiều tính năng vượt trội, PLC mang lại khả năng kết nối linh hoạt thông qua các cổng thông tin, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
5 truyền thông Profinet “Ethernet”; các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình, thiết kế linh hoạt) [12]
2.1.2 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng ESP32
ESP32 là hệ thống trên chip tích hợp các tính năng sau:
• Lõi CPU Xtensa@ 32-bit LX6 hiệu suất cao kép
• Bộ đồng xử lý Ultra Low Power
ESP32 là một nền tảng mạnh mẽ, tích hợp cao, được hỗ trợ bởi công nghệ 40nm giúp giảm hiệu suất tiêu thụ điện và tiêu thụ ít năng lượng điện Điều này cho phép đáp ứng nhu cầu liên tục về sử dụng năng lượng hiệu quả, thiết kế nhỏ gọn, bảo mật, hiệu suất cao và độ tin cậy.
The Espressif development framework is a software designed for creating Internet-of-Things (IoT) applications with Wi-Fi, Bluetooth, power management, and other system features.
ESP32 là một nền tảng linh hoạt có thể được thiết lập và sử dụng trên nhiều phần mềm khác nhau như Arduino IDE và Platform IO, đồng thời hỗ trợ nhiều hệ điều hành như Windows, Linux và Mac Điều này cho phép ESP32 được ứng dụng rộng rãi trong các dự án công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là trong các hệ thống yêu cầu giao tiếp ngoại vi không dây và truyền dữ liệu từ xa.
Hình 2.3: Tổng quan kết nối ESP32
2.1.3 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng Raspberry
Raspberry PI là một máy tính nhỏ gọn, tương đương kích cỡ của một chiếc iPhone, chạy hệ điều hành Linux Sản phẩm này được sản xuất bởi ba nhà sản xuất OEM hàng đầu là Sony, Qisda và Egoman Cốt lõi của Raspberry PI là bộ xử lý SoC Boardcom BCM2835, một chip xử lý di động mạnh mẽ và nhỏ gọn thường được sử dụng trong điện thoại di động, tích hợp CPU, GPU, bộ xử lý âm thanh và video, cùng các tính năng khác trong một chip có điện năng thấp.
Raspberry PI có hai phiên bản, Model A và Model B Model B thông dụng hơn, được mô tả qua hình 2.4
Raspberry PI là một lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng nhờ vào giá thành rẻ, kích thước nhỏ gọn, khả năng tiết kiệm điện vượt trội và GPU mạnh mẽ Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm này, Raspberry PI cũng tồn tại một số hạn chế như cấu hình GPU thấp, tốc độ LAN 100, không tích hợp Wi-Fi và yêu cầu người dùng có kiến thức cơ bản về Linux và điện tử.
Các phương pháp giám sát và theo dõi thông số
2.2.1 Giám sát và theo dõi thông số trực tiếp
Giám sát thiết bị bơm trực tiếp là phương pháp cơ bản và thủ công, yêu cầu người sử dụng phải theo dõi định kỳ hoặc theo thời gian Phương pháp này cho phép người dùng xem xét và chuẩn đoán trực tiếp tại nơi lắp đặt thiết bị bơm, mang lại ưu điểm là sự giám sát trực tiếp và kịp thời Tuy nhiên, nó cũng đi kèm với một số hạn chế, bao gồm khả năng hư hỏng khi không được theo dõi, giám sát, điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống và tốn nhiều thời gian.
2.2.2 Giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone
Hệ thống giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone đã phát triển thành hai hướng chính, bao gồm giám sát thông qua tin nhắn và cuộc gọi điện thoại, cũng như giám sát dựa trên kết nối với Wi-Fi, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi cho người dùng.
Hình 2.5: Ứng dụng điện thoại - App Android giám sát từ xa
Giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp giám sát truyền thống Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian đáng kể khi tất cả thông tin liên quan đến thiết bị bơm được gửi lên ứng dụng thông qua kết nối không dây, không cần phải trực tiếp đến nơi lắp ráp thiết bị Ngoài ra, giám sát từ xa còn mang lại sự tiện lợi khi không bị giới hạn khoảng cách và thời gian, đồng thời phù hợp với quy mô lớn, giúp quản lý tốt hơn và tiết kiệm chi phí cho những khu vườn có diện tích rộng.
Các phương pháp tưới cây cà phê
Phương pháp tưới phun mưa là một kỹ thuật hiệu quả sử dụng thiết bị bơm có công suất từ 10 đến 15 mã lực, kết hợp với hệ thống ống dẫn và đầu phun bằng kim loại nhẹ Khi áp suất trong ống dẫn được tạo ra, các hạt nước sẽ thoát ra khỏi vòi phun dưới dạng hạt mưa nhỏ, mang lại hiệu quả tưới tiêu cao.
Kỹ thuật tưới phun mưa được ứng dụng rộng rãi ở các quốc gia trồng cà phê nhờ những ưu điểm vượt trội, bao gồm chất lượng nước cao, khả năng phân bố nước tưới đều khắp các tán cây và khả năng hoạt động hiệu quả ở những khu vực có địa hình phức tạp, nhiều đồi dốc.
Một trong những hạn chế chính của phương pháp tưới này là đòi hỏi thiết bị bơm có công suất cao và áp lực nước tại đầu phun khá cao, dẫn đến tổn thất nước đáng kể, đặc biệt là khi cây trồng thưa hoặc bị ảnh hưởng bởi gió.
Hình 2.6: Phương pháp tưới phun mưa
Hệ thống tưới cố định trong vườn cây thông thường bao gồm các thiết bị như bơm, bể chứa, đường ống dẫn và van phân phối nước Nhờ đó, nước và phân bón được phân phối tập trung ở gốc cây, với lưu lượng nước từ 2-6 lít/giờ, giúp tăng hiệu quả sử dụng và mang lại kết quả cao.
Kỹ thuật tưới nhỏ giọt mang lại nhiều lợi ích đáng kể, bao gồm tiết kiệm nước từ 30 đến 50%, giảm thiểu sử dụng phân bón và công lao động Tuy nhiên, kỹ thuật này cũng tồn tại một số hạn chế, chẳng hạn như chi phí thiết bị cao, yêu cầu chất lượng nước tốt để tránh ảnh hưởng đến hệ thống, thời gian tưới ngắn và cần chia làm nhiều chu kỳ tưới, đồng thời hệ thống thường được lắp đặt cố định tại vườn.
Hình 2.7: Phương pháp tưới nhỏ giọt
2.3.3 Tưới phun mưa cục bộ
Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ là một cải tiến từ kỹ thuật tưới nhỏ giọt, sử dụng béc phun mưa nhỏ thay vì van tưới nhỏ giọt, giúp tăng lưu lượng nước tại mỗi điểm vòi lên từ 60 – 90 lít/giờ, đáp ứng được các yêu cầu của cây.
Kỹ thuật tưới phun mưa cục bộ kế thừa những ưu điểm của kỹ thuật tưới nhỏ giọt, bao gồm tiết kiệm nước, tiết kiệm phân bón và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón Tuy nhiên, kỹ thuật này cũng tồn tại một số hạn chế, chẳng hạn như yêu cầu tưới nhiều lần trong năm và hệ thống được lắp đặt cố định trong vườn, tương tự như kỹ thuật tưới nhỏ giọt.
Hình 2.8: Phương pháp tưới phun mưa cục bộ
Việt Nam là nước duy nhất sử dụng phổ biến kỹ thuật tưới gốc cho cây cà phê
Hệ thống tưới cà phê hiệu quả thường bao gồm một thiết bị bơm có công suất từ 8 đến 16 mã lực và ống dẫn nước làm bằng nhựa Phương pháp này áp dụng kỹ thuật tưới trực tiếp vào từng bồn đất được đào xung quanh cây cà phê, giúp giảm thiểu tổn thất nước Ưu điểm nổi bật của phương pháp tưới gốc là chi phí trang thiết bị thấp, tổn thất nước ít và chi phí nhiên liệu thấp, đồng thời số lần tưới cũng được giảm thiểu, trung bình chỉ cần tưới khoảng ba lần trong một năm.
Phương pháp tưới gốc có một số hạn chế cần lưu ý, bao gồm chi phí nhân công vận hành cao và đòi hỏi lao động thủ công nặng nhọc Ngoài ra, phương pháp này cũng yêu cầu phải tạo bồn xung quanh gốc cây trước khi tưới, điều này có thể gây bất tiện và tốn thời gian.
Hình 2.9: Phương pháp tưới truyền thống
Phần mềm lập trình
2.4.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE
Hình 2.10: Phần mềm Arduino IDE
Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở chính thức của Arduino, được phát triển bởi Arduino.cc, cho phép người dùng viết, biên dịch và tải mã lên hầu hết các module Arduino một cách dễ dàng Điều này giúp công việc biên dịch trở nên đơn giản và dễ tiếp cận, ngay cả với những người không có nền tảng kỹ thuật vững chắc.
Công cụ này hỗ trợ đa dạng hệ điều hành như MAC, Windows và Linux, chạy trên nền tảng Java, đồng thời đi kèm với các chức năng và tập lệnh có sẵn, giúp người dùng dễ dàng gỡ lỗi, chỉnh sửa và biên dịch mã một cách hiệu quả.
Một số loại module phổ biến bao gồm: Arduino Uno, Arduino Mega, ESP32, ESP8266
Môi trường IDE là một công cụ quan trọng cho các nhà phát triển, và nó thường bao gồm hai thành phần cơ bản Thành phần đầu tiên là trình soạn thảo, nơi các nhà phát triển có thể viết mã một cách hiệu quả Thành phần thứ hai là trình biên dịch, giúp biên dịch và tải mã lên Module một cách nhanh chóng và chính xác.
Môi trường hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C++
2.4.2 Phần mềm lập trình Android Studio APP
Android Studio là Môi trường phát triển tích hợp (IDE) chính thức cho Phát triển ứng dụng Android, dựa trên IntelliJ IDEA
Android Studio cung cấp nhiều tính năng hơn nữa giúp nâng cao năng suất của bạn khi xây dựng Ứng dụng Android, chẳng hạn như:
• Hệ thống xây dựng dựa trên Gradle linh hoạt
• Trình giả lập nhanh và giàu tính năng
• Một môi trường thống nhất, nơi bạn có thể phát triển cho tất cả các thiết bị Android
Áp dụng các thay đổi đối với mã đẩy và tài nguyên cho ứng dụng đang chạy của bạn mà không cần khởi động lại ứng dụng của bạn là một tính năng quan trọng giúp cải thiện hiệu suất và trải nghiệm người dùng Tính năng này cho phép bạn cập nhật mã đẩy và tài nguyên một cách linh hoạt mà không làm gián đoạn hoạt động của ứng dụng, giúp giảm thiểu thời gian downtime và tăng cường sự ổn định của hệ thống.
• Mẫu mã và tích hợp GitHub để giúp bạn xây dựng các tính năng ứng dụng phổ biến và nhập mã mẫu
• Các công cụ và khuôn khổ thử nghiệm mở rộng
• Các công cụ để nắm bắt hiệu suất, khả năng sử dụng, khả năng tương thích phiên bản và các công cụ vấn đề khác
• Hỗ trợ tích hợp cho Google Cloud Platform, giúp bạn dễ dàng tích hợp Google Cloud Messaging và App Engine
Chuẩn giao tiếp
Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI) là một trong những giao diện được sử dụng phổ biến nhất, cho phép kết nối giữa vi điều khiển và các IC ngoại vi như cảm biến, bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC), bộ chuyển đổi số-tương tự (DAC), thanh ghi, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (SRAM) và nhiều giao diện khác.
SPI (Giao diện tuần tự ngoại vi) là một giao diện dựa trên kiến trúc main-subnode song công đồng bộ, cung cấp khả năng truyền dữ liệu hai chiều đầy đủ Dữ liệu từ thiết bị chính hoặc thiết bị con được đồng bộ hóa trên cạnh đồng hồ tăng hoặc giảm, đảm bảo sự truyền tải thông tin chính xác và hiệu quả.
Cả main và subnode đều có khả năng truyền dữ liệu đồng thời, mang lại hiệu suất cao cho hệ thống Giao diện SPI có thể được cấu hình với 3 dây hoặc 4 dây, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng Tuy nhiên, giao diện SPI 4 dây là lựa chọn phổ biến nhất do khả năng truyền dữ liệu linh hoạt và hiệu quả.
Hình 2.11: Cấu hình SPI giữa Main và Subnode
Các thiết bị SPI 4 dây có bốn tín hiệu:
• Đồng hồ (SPI CLK, SCLK)
• Main out, subnode in (MOSI)
• Main in, subnode out (MISO)
Thiết bị tạo ra tín hiệu đồng hồ được gọi là thiết bị chính, đóng vai trò quan trọng trong việc đồng bộ hóa dữ liệu truyền giữa thiết bị chính và thiết bị con Dữ liệu được truyền đi được đồng bộ hóa với đồng hồ do chính tạo ra, đảm bảo tính chính xác và ổn định So với giao thức I2C, giao diện SPI hỗ trợ tần số xung nhịp cao hơn nhiều, mang lại hiệu suất truyền dữ liệu tốt hơn Đặc biệt, giao diện SPI chỉ cho phép có một thiết bị chính, nhưng có thể kết nối với một hoặc nhiều thiết bị con, mang lại sự linh hoạt trong thiết kế hệ thống.
Giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface) là một giao thức truyền dữ liệu song công, cho phép thiết bị chính và thiết bị con trao đổi dữ liệu đồng thời thông qua các dòng dữ liệu MOSI (Master Out Slave In) và MISO (Master In Slave Out) Để bắt đầu giao tiếp, thiết bị chính gửi tín hiệu đồng hồ và chọn thiết bị con bằng cách bật tín hiệu CS (Chip Select), thường là một tín hiệu thấp hoạt động Khi thiết bị con được chọn, dữ liệu được truyền đồng thời trên bus MOSI và nhận được trên bus MISO, với cạnh đồng hồ nối tiếp đồng bộ hóa quá trình truyền nhận dữ liệu.
Giao diện SPI cho phép người dùng linh hoạt chọn cạnh tăng hoặc giảm của đồng hồ để lấy mẫu hoặc thay đổi dữ liệu, giúp việc dịch chuyển và lấy mẫu dữ liệu trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
I2C là tên viết tắt Inter-Integrated Circuit Đây là đương Bus giao tiếp giữa các
Bus I2C được sử dụng rộng rãi làm giao tiếp ngoại vi cho nhiều loại IC khác nhau, bao gồm cả vi điều khiển như 8051, PIC, AVR, ARM và các loại chip nhớ như RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM Ngoài ra, bus I2C cũng hỗ trợ giao tiếp với các bộ chuyển đổi tương tự số (ADC) và IC điều khiển hiển thị như LCD, LED.
Hình 2.12: Nguyên lý giao tiếp truyền nhận Bus I2C I2C chỉ sử dụng hai dây để truyền dữ liệu giữa các thiết bị:
• SDA (Serial Data) - đường truyền cho master và slave để gửi và nhận dữ liệu
• SCL (Serial Clock) - đường mang tín hiệu xung nhịp
Giao thức I2C là một phương thức truyền thông nối tiếp, nơi dữ liệu được truyền từng bit dọc theo đường SDA duy nhất Tương tự như SPI, I2C là một giao thức đồng bộ, đảm bảo đầu ra của các bit được đồng bộ hóa với quá trình lấy mẫu các bit thông qua một tín hiệu xung nhịp chung được chia sẻ giữa thiết bị chủ (master) và thiết bị phụ (slave), trong đó tín hiệu xung nhịp luôn được điều khiển bởi thiết bị chủ.
Một thiết bị có thể hoạt động như một thiết bị truyền hay nhận dữ liệu hoặc vừa truyền vừa nhận
❖ Các bước truyền dữ liệu
Khi bắt đầu giao tiếp, master sẽ gửi tín hiệu khởi động đến tất cả các slave được kết nối bằng cách chuyển đổi đường SDA từ mức điện áp cao sang mức điện áp thấp, sau đó chuyển đổi đường SCL từ mức cao xuống mức thấp.
Master gửi cho mỗi slave địa chỉ 7 hoặc 10 bit của slave mà nó muốn giao tiếp, cùng với bit đọc / ghi
Mỗi thiết bị nô lệ (slave) sẽ so sánh địa chỉ được gửi từ thiết bị chủ (master) với địa chỉ của chính nó Khi địa chỉ trùng khớp, thiết bị nô lệ sẽ trả về một bit ACK (xác nhận) bằng cách kéo dòng SDA xuống mức thấp trong một khoảng thời gian bit Ngược lại, nếu địa chỉ từ thiết bị chủ không khớp với địa chỉ của thiết bị nô lệ, thiết bị nô lệ sẽ rời khỏi đường SDA ở mức cao.
Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu
Khi quá trình truyền dữ liệu hoàn tất, thiết bị nhận sẽ gửi một bit ACK xác nhận đã nhận thành công khung dữ liệu tới thiết bị gửi Để kết thúc quá trình truyền dữ liệu, thiết bị master sẽ gửi tín hiệu dừng tới thiết bị slave bằng cách chuyển đổi mức cao của SCL trước khi chuyển mức cao của SDA.
Wifi là công nghệ mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến để kết nối các thiết bị điện tử với internet Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên tắc phát sóng trong phạm vi nhất định, cho phép các thiết bị như laptop, smartphone hoặc máy tính bảng truy cập internet một cách dễ dàng và linh hoạt.
Để tạo kết nối wifi, nguyên tắc hoạt động cơ bản là phải có Router (bộ thu phát) đóng vai trò trung gian Router này sẽ lấy thông tin từ mạng internet thông qua kết nối hữu tuyến, sau đó chuyển đổi thành tín hiệu vô tuyến và gửi đi Bộ chuyển tín hiệu không dây (adapter) trên các thiết bị di động sẽ thu nhận tín hiệu này và giải mã thành dữ liệu cần thiết Quá trình này cũng có thể thực hiện ngược lại, khi Router nhận tín hiệu vô tuyến từ Adapter, giải mã và gửi qua Internet.
Chuẩn giao tiếp 1-Wire được phát triển bởi Dallas Semiconductor (Maxim) và hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ thấp, truyền tín hiệu và nguồn nuôi qua một chân tín hiệu đơn Tương tự như I2C, 1-Wire có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn nhưng khoảng cách xa hơn, thường được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị nhỏ giá rẻ như nhiệt kế kỹ thuật số và công cụ đo thời tiết Một mạng lưới các thiết bị 1-Wire được điều khiển bởi một thiết bị chính được gọi là MicroLAN, cung cấp giải pháp giao tiếp hiệu quả cho các ứng dụng khác nhau.
❖ Đặc điểm và nguyên tắc hoạt động
Giao tiếp 1 Wire tương tự như giao tiếp I2C, yêu cầu dây tín hiệu phải được kéo lên Vcc và cấu hình GPIO dạng Open Drain Về nguyên lý, chuẩn 1-Wire cho phép giao tiếp với nhiều thiết bị trong cùng một mạng, tạo thành một hệ thống mạng linh hoạt và tiện lợi.
Hình 2.13: Sơ đồ chuẩn giao tiếp 1 – Wire
❖ Phương thức hoạt động của 1 Wire Để 1 Wire hoạt động, sẽ có 4 phương thức được sử dụng đó là: Reset, Write bit
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Sơ đồ khối hệ thống
Hệ thống được mô tả qua sơ đồ khối bao gồm các khối chức năng chính như xử lý trung tâm, nút nhấn, thời gian thực, hiển thị, cảm biến, điều khiển, cơ cấu chấp hành, nguồn, giảm áp, dữ liệu và phần mềm ứng dụng Khối nguồn cung cấp điện áp cho khối giảm áp và cơ cấu chấp hành, trong khi khối giảm áp cung cấp điện áp cho khối xử lý trung tâm và điều khiển Khối xử lý trung tâm thu thập tín hiệu từ khối nút nhấn, thời gian thực và cảm biến để hiển thị thông tin lên khối hiển thị và gửi tín hiệu điều khiển đến khối cơ cấu chấp hành thông qua khối điều khiển Đồng thời, khối dữ liệu lấy thông tin từ khối xử lý trung tâm và gửi đến khối phần mềm ứng dụng.
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
❖ Giải thích sơ đồ khối:
Khối nguồn: Cung cấp nguồn 12V ổn định cho toàn hệ thống bao gồm cấp nguồn cho khối giảm áp và khối cơ cấu chấp hành.
Thiết kế hệ thống mô hình điều khiển
Khối giảm áp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn điện ổn định cho toàn bộ hệ thống Với điện áp ngõ vào là 12V, khối giảm áp có khả năng chuyển đổi và cung cấp điện áp ngõ ra là 5V ổn định Điều này cho phép cấp nguồn an toàn và hiệu quả cho các khối chức năng quan trọng như khối xử lý trung tâm và khối điều khiển.
Khối xử lý trung tâm đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, nhận và xử lý tín hiệu từ các khối cảm biến, nút nhấn và đồng bộ từ khối thời gian thực Sau đó, nó sẽ xuất tín hiệu hiển thị và điều khiển khối cơ cấu chấp hành, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và hiệu quả.
Khối thời gian thực: Lưu trữ, ghi nhớ thời gian thực và giao tiếp đồng bộ thời gian với khối xử lý trung tâm
Khối hiển thị: Hiển thị thông số khối cảm biến, khối thời gian thực, thông tin khối nút nhấn và khối cơ cấu chấp hành
Khối điều khiển: Nhận thông tin từ khối xử lý trung tâm và điều khiển khối cơ cấu chấp hành
Khối cảm biến: Thu thập các giá trị, thông số gửi tín hiệu về khối xử lý trung tâm
Khối nút nhấn đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, bao gồm 9 nút chức năng, trong đó có 1 nút tắt/mở nguồn Thông qua các nút này, người dùng có thể cài đặt và gửi các giá trị thông số cần thiết về khối xử lý trung tâm, từ đó điều khiển khối cơ cấu chấp hành một cách chính xác và hiệu quả.
Khối cơ cấu chấp hành: Nhận tín hiệu từ khối điều khiển và chạy theo yêu cầu thực tế
Khối dữ liệu: lưu trữ dữ liệu, giao tiếp với khối xử lý trung tâm, gửi thông báo message đến với khối ứng dụng app
Khối phần mềm ứng dụng là ứng dụng được thiết kế để cài đặt trên điện thoại Android, cho phép người dùng theo dõi thông số, giám sát thiết bị và nhận thông báo từ khối dữ liệu một cách tiện lợi và hiệu quả.
3.2 Thiết kế hệ thống mô hình điều khiển
3.2.1 Khối xử lý trung tâm
Khối cảm biến thu thập dữ liệu từ môi trường thực tế và truyền về khối xử lý trung tâm, nơi thực hiện các chức năng điều khiển và xử lý thông tin Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại vi điều khiển khác nhau về kích thước, tính năng và hiệu suất hoạt động, chẳng hạn như 8051, PIC, ARM, AVR và ESP Trong đó, dòng ESP, đặc biệt là ESP32, là sự lựa chọn tối ưu cho nhiều dự án và mô hình, bao gồm cả Goouuu, nhờ vào các ưu điểm vượt trội của nó.
- Số chân GPIO, Analog được mở rộng, đảm bảo cho việc kết nối
- Có hỗ trợ SPI, I2C, Wi-Fi giao tiếp với các khối khác trong đề tài
- Bộ nhớ mạnh mẽ để hoạt động xử lý và điều khiển nhiều module
- Kích thước 27.9x59.4 nhỏ gọn và phù hợp so với các loại có cùng chức năng
- Hỗ trợ thư viện code Arduino IDE, dễ tiếp cận và sử dụng
- Giá thành thấp so với các loại vi điều khiển cùng chức năng
Bộ vi điều khiển ESP32 được trang bị cổng micro USB để nạp chương trình biên dịch, cùng với các nút nhấn ROOT và RST để điều khiển quá trình hoạt động Ngoài ra, thiết bị còn có đèn LED báo nguồn và báo hiệu khi nạp chương trình, giúp người dùng dễ dàng theo dõi trạng thái hoạt động Hai hàng rào được thiết kế ở hai bên của ESP32 cho phép cắm dây và cấp nguồn một cách tiện lợi và linh hoạt.
Hình 3.2: Hình ảnh Goouuu - ESP32
Goouuu – ESP32 là module Wi-Fi và Bluetooth mạnh mẽ, được phát triển dựa trên vi điều khiển ESP32 – D0WDQ6
Vi điều khiển ESP32 – D0WDQ6 sở hữu các thông số cơ bản đáng chú ý, bao gồm số chân và kiểu chân, sử dụng vi xử lý mạnh mẽ, hỗ trợ các giao thức hiện đại, hoạt động ở tần số cao và tốc độ truyền dữ liệu tối đa ấn tượng Bên cạnh đó, bộ nhớ và các chuẩn giao tiếp đa dạng cũng là những điểm mạnh của thiết bị này Ngoài ra, ESP32 – D0WDQ6 còn có số chân GPIO dồi dào, hoạt động trong dải điện áp rộng và tiêu thụ dòng điện thấp, đồng thời đảm bảo hoạt động ổn định trong khoảng nhiệt độ hoạt động rộng.
Bảng 3.1: Thông số cơ bản của vi điều khiển ESP32 - D0WDQ6
STT Cấu hình Thông số
1 Số chân/kiểu chân 48 - QFN
2 Kiểu vi xử lý TxRx + MCU
5 Tốc độ dữ liệu (Tối đa) 150Mbps
6 Bộ nhớ 448kB ROM, 520kB SRAM
7 Chuẩn giao tiếp I²C, I²S, SPI, UART, SDIO
ESP32-D0WDQ6 là chip ESP32 tích hợp Wi-Fi và BLE, mang lại khả năng kết nối không dây mạnh mẽ Với kiến trúc hai lõi xử lý song song, chip này cung cấp tốc độ thực thi và ổn định cao, giúp các ứng dụng và dự án chạy mượt mà Ngoài ra, chip còn hỗ trợ bộ nhớ ngoài lên tới 4x16MB, cung cấp dung lượng lưu trữ đáng kể cho các ứng dụng đòi hỏi tài nguyên cao.
Hình 3.3: Sơ đồ chân Goouuu ESP32
Dự án này sử dụng một số chân được mô tả để kết nối và điều khiển các module khác nhau Chân V5 nhận nguồn vào và cấp nguồn cho vi điều khiển, trong khi chân G21 và G22 kết nối với module thời gian thực RTC thông qua giao tiếp I2C Các chân G18, G23, G19, G17 và G5 được sử dụng để kết nối với màn hình LCD thông qua giao tiếp SPI Ngoài ra, chân G13, G27 và G16 kết nối với Relay, chân G0 kết nối với động cơ Servo, chân G35 kết nối với cảm biến độ ẩm đất và chân G15 kết nối với cảm biến DHT11 Cuối cùng, các chân G25, G26, G32, G33, G04, G02, SP và SN cho phép cài đặt thời gian và điều khiển thiết bị thông qua nút nhấn, và chân 3V3 cấp nguồn cho các module dùng nguồn 3V3 và giao tiếp với Goouuu ESP32 trong hệ thống.
3.2.2 Khối hiển thị Đề tài cần một LCD để hiển thị các thông số cảm biến, thiết bị và chế độ tắt/mở khi cài đặt thời gian Sử dụng các mức điện áp thông dụng 3.3VDC và 5VDC Để làm việc đó cần có một LCD kích thước đủ để hiển thị hết các thông tin một cách chính xác và nhanh chóng, do đó chọn LCD TFT ILI9225 có giao tiếp SPI
Màn hình LCD TFT ILI9225, được minh họa ở hình 3.4, là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần hiển thị trên màn hình màu chuyên nghiệp Với tích hợp IC nguồn 3.3V và IC chuyển mức Logic, màn hình này có thể tương thích với cả hai mức điện áp Logic giao tiếp thông dụng là 3.3VDC và 5VDC Ngoài ra, màn hình còn được tích hợp khe thẻ nhớ MicroSD, giúp mở rộng khả năng lưu trữ và hiển thị dữ liệu.
Màn hình LCD TFT ILI9225 được trang bị giao tiếp SPI, giúp đảm bảo dữ liệu được truyền tải liên tục và không bị gián đoạn, đồng thời mang lại tốc độ truyền tải cao hơn so với các giao tiếp khác.
Hình 3.5: Mạch nguyên lý LCD TFT ILI9225
Bảng 3.2 cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết của màn hình LCD TFT ILI9225, bao gồm kích thước đường chéo, IC driver, giao tiếp, độ phân giải, tính năng cảm ứng màn hình, kích thước vùng nhìn, điện áp cung cấp, loại đèn nền Blacklight, chế độ hiển thị sử dụng ánh sáng đèn nền, kích thước tổng thể, công nghệ hiển thị, số màu hỗ trợ và nhiệt độ hiển thị.
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của LCD TFT ILI9225
STT Cấu hình Thông số
1 Kích thước đường chéo 2inch
3 Giao tiếp SPI, hỗ trợ khe thẻ nhớ MicroSD
6 Kích thước vùng nhìn 33.66 x 59 mm
7 Điện áp cung cấp 3.3VDC hoặc 5VDC
8 Loại đèn nền Blacklight LED
9 Chế độ hiển thị Transmissive
11 Công nghệ hiển thị TFT
Quá trình tưới cây cà phê đòi hỏi sự theo dõi chặt chẽ nhiệt độ, độ ẩm môi trường và độ ẩm đất để xác định thời gian và lượng nước tưới phù hợp Trong số các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm môi trường phổ biến như DS18B20, LM35, DHT12, DHT11, thì DHT11 là lựa chọn tối ưu với độ nhạy cao, sai số nhỏ và giá thành ổn định Đối với cảm biến độ ẩm đất, SMS – V1 là lựa chọn tốt nhất với hai ngõ ra Digital và Analog, sai số nhỏ, giá thành rẻ và dễ tìm kiếm, đồng thời cho phép tinh chỉnh độ nhạy qua biến trở.
Xác định thời gian và chu kì tưới cho từng lứa tuổi cây trồng
- Nội dung 6: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm, hiệu chỉnh và đánh giá hệ thống
- Nội dung 7: Tính toán thiết kế mô hình lớn, tìm hiểu về các hướng phát triển mở rộng khi đem mô hình ra thực tế
- Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện
- Nội dung 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn đề tài và bố cục đồ án
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Phương pháp lý thuyết giải quyết vấn đề được áp dụng trong mô hình nhằm lựa chọn linh kiện phù hợp với ứng dụng cụ thể Việc so sánh và lựa chọn các linh kiện này đòi hỏi phải tìm hiểu và áp dụng các chuẩn lý thuyết liên quan Bằng cách áp dụng phương pháp này, mô hình có thể đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề đặt ra.
Chương 3: Tính toán và thiết kế
Dựa trên cơ sở lý thuyết, chúng tôi xây dựng sơ đồ khối và thực hiện tính toán, thiết kế các khối chức năng trong hệ thống Từ đó, chúng tôi thiết kế sơ đồ nguyên lý chi tiết dựa trên các linh kiện được lựa chọn và sơ đồ khối đã xây dựng Ngoài ra, chúng tôi cũng trình bày và giải quyết các vấn đề liên quan đến thông số và chu kỳ tưới phù hợp cho cây cà phê, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và tối ưu.
Chương 4: Thi công hệ thống
Quá trình lắp ráp và thiết kế hệ thống bao gồm các bước quan trọng như lắp ráp các thiết bị, đo kiểm tra mạch và lắp ráp mô hình Đồng thời, việc thiết kế lưu đồ giải thuật cho chương trình và viết chương trình cho hệ thống cũng đóng vai trò then chốt Cuối cùng, hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống giúp người dùng hiểu rõ cách vận hành và khai thác tối đa hiệu suất của hệ thống.
Chương 5: Kết quả - nhận xét – đánh giá Đưa ra kết quả, hình ảnh mô hình và nêu ý kiến đánh giá mô hình
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đưa ra kết luận đề tài sau thời gian quá trình thực hiện và đồng thời đưa ra hướng phát triển của đề tài trong tương lai
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Các phương pháp điều khiển thiết bị
2.1.1 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng PLC Đối với các vi xử lý đang ngày càng phát triển và không ngừng được cải tiến để bắt kịp với xu hướng IoT ngày nay Bên cạnh đó C đã và đang được sử dụng từ lâu và là một phần không thể thiếu trong các sản phẩm và mô hình tưới tự động Sản phẩm sử dụng PLC có nhiều dòng để có thể lựa chọn (PLC S7-200, PLC S7-300, PLC S7-1200, ), lắp đặt đơn giản, có thể dễ dàng thay thế bảo trì và chi phí không cao
Hình 2.1: Hệ thống giám sát điều khiển tưới sử dụng PLC
Thiết bị tự động sử dụng PLC có khả năng hoạt động và thích nghi tốt trong nhiều môi trường nhiệt độ khác nhau, đảm bảo hoạt động chính xác trong thời gian dài và được tin cậy cao trong các mô hình hệ thống công nghiệp Ngoài ra, PLC còn có khả năng chống nhiễu tốt, giao tiếp hiệu quả với các thiết bị thông minh như máy tính và dễ dàng kết nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.
PLC được hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình như FBD, LAD, SCL, giúp dễ dàng thiết kế và tích hợp vào các hệ thống công nghiệp và dân dụng Với nhiều tính năng nổi bật và vượt trội, PLC mang lại giải pháp hiệu quả cho việc tự động hóa quy trình sản xuất và điều khiển thiết bị.
5 truyền thông Profinet “Ethernet”; các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình, thiết kế linh hoạt) [12]
2.1.2 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng ESP32
ESP32 là hệ thống trên chip tích hợp các tính năng sau:
• Lõi CPU Xtensa@ 32-bit LX6 hiệu suất cao kép
• Bộ đồng xử lý Ultra Low Power
ESP32 cung cấp một nền tảng mạnh mẽ và tích hợp cao, hỗ trợ nhiều thiết bị ngoại vi, nhờ công nghệ 40nm giúp giảm hiệu suất tiêu thụ điện và tiêu thụ ít năng lượng điện Điều này giúp đáp ứng nhu cầu liên tục về sử dụng năng lượng hiệu quả, thiết kế nhỏ gọn, bảo mật, hiệu suất cao và độ tin cậy.
The Espressif development framework is a software designed to develop Internet-of-Things (IoT) applications with Wi-Fi, Bluetooth, power management, and other system features.
ESP32 có thể được thiết lập và sử dụng trên nhiều nền tảng phần mềm khác nhau, bao gồm Arduino IDE và Platform IO, cũng như tương thích với các hệ điều hành phổ biến như Windows, Linux và Mac Điều này cho phép ESP32 được ứng dụng rộng rãi trong các dự án công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là những dự án yêu cầu giao tiếp ngoại vi không dây và truyền nhận dữ liệu từ xa.
Hình 2.3: Tổng quan kết nối ESP32
2.1.3 Điều khiển thiết bị tưới sử dụng Raspberry
Raspberry PI là một máy tính nhỏ gọn, tương đương kích thước của một chiếc iPhone, chạy hệ điều hành Linux Thiết bị này được sản xuất bởi ba nhà sản xuất OEM lớn là Sony, Qisda và Egoman Được xây dựng xung quanh bộ xử lý SoC Boardcom BCM2835, Raspberry PI tích hợp CPU, GPU, bộ xử lý âm thanh và video, cùng các tính năng khác trong một chip xử lý di động mạnh mẽ và tiết kiệm điện năng.
Raspberry PI có hai phiên bản, Model A và Model B Model B thông dụng hơn, được mô tả qua hình 2.4
Raspberry PI là lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng nhờ giá thành rẻ, thiết kế nhỏ gọn, siêu tiết kiệm điện và khả năng hoạt động liên tục 24/7 Ngoài ra, GPU mạnh mẽ của Raspberry PI cũng cho phép nó phục vụ nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt là trong các ứng dụng IoT phức tạp Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm này, Raspberry PI vẫn còn một số hạn chế như cấu hình GPU thấp, tốc độ LAN chỉ đạt 100 Mbps và không tích hợp Wi-Fi Ngoài ra, để có thể sử dụng hiệu quả Raspberry PI, người dùng cũng cần có nền tảng kiến thức cơ bản về Linux và điện tử.
2.2 Các phương pháp giám sát và theo dõi thông số
2.2.1 Giám sát và theo dõi thông số trực tiếp
Giám sát thiết bị bơm trực tiếp là phương pháp cơ bản và thủ công, đòi hỏi người sử dụng phải theo dõi theo chu kỳ hoặc thời gian cụ thể tại nơi lắp đặt thiết bị Ưu điểm của phương pháp này là cho phép người sử dụng theo dõi trực tiếp tình trạng thiết bị, tuy nhiên cũng tồn tại một số hạn chế như khả năng hư hỏng khi không được giám sát thường xuyên, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống và tốn nhiều thời gian.
2.2.2 Giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone
Hệ thống giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone hiện nay được phát triển theo hai hướng chính Hướng thứ nhất cho phép người dùng giám sát qua tin nhắn và cuộc gọi điện thoại, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong việc theo dõi Hướng thứ hai tận dụng kết nối với Wi-Fi để truyền tải dữ liệu giám sát một cách nhanh chóng và ổn định, đáp ứng nhu cầu theo dõi từ xa hiệu quả.
Hình 2.5: Ứng dụng điện thoại - App Android giám sát từ xa
Giám sát từ xa qua thiết bị Smartphone mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp giám sát truyền thống Bằng cách kết nối không dây, tất cả thông tin liên quan đến thiết bị bơm sẽ được gửi lên ứng dụng di động, giúp tiết kiệm thời gian và không cần phải trực tiếp đến nơi lắp ráp thiết bị Phương pháp này còn mang lại sự tiện lợi, không bị giới hạn bởi khoảng cách và thời gian, đồng thời phù hợp với quy mô lớn, giúp quản lý tốt hơn và tiết kiệm chi phí cho các khu vườn có diện tích rộng.
2.3 Các phương pháp tưới cây cà phê
THI CÔNG HỆ THỐNG
Thi công hệ thống
Sơ đồ đi dây mạch ở mặt dưới của board được thiết kế đơn giản với chỉ một lớp, trong đó các linh kiện được thể hiện với diện tích tương ứng với viền màu vàng Các đường thẳng màu xanh đại diện cho dây nguồn và dây tín hiệu, đồng thời lớp phủ đồng dây GND cũng được thể hiện màu xanh để đảm bảo công suất tối ưu.
Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiện
Hình 4.2 mô tả PCB mặt trên dưới dạng 3D và hình 4.3 thể hiện mặt dưới dạng 3D của PCB
Hình 4.2: 3D (top) thiết kế PCB
Hình 4.3: 3D (bottom) thiết kế PCB
Sau khi có bản thiết kế layout PCB, ta có được file mạch in một lớp để thi công ủi mạch như hình 4.4
Hình 4.5: Mạch được thi công và lắp vào tủ điện
Bộ mạch có kích thước 90x100mm được thiết kế với các tính năng đa dạng, bao gồm ngõ vào 12V, module LM2596 giảm áp xuống 5V, 8 chân kết nối 2.54mm cho nút nhấn cài đặt và điều khiển bơm, chân kết nối cho nút nhấn mở nguồn và led báo hiệu tắt/mở Ngoài ra, bộ mạch còn tích hợp tụ điện xuyên lỗ làm tụ lọc nguồn cho vi điều khiển và LCD, hàng rào chân 20 chân để lắp đặt vi điều khiển ESP32, và các chân kết nối cho cảm biến độ ẩm đất, servo, RTC, relay và LCD.
Khi lắp ráp các linh kiện vào board, cần đảm bảo kết nối đúng chiều âm dương của ngõ vào và ngõ ra để tránh gây hỏng linh kiện và hư các module Việc kiểm tra chiều kết nối có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đồng hồ đo, giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn cho các linh kiện điện tử.
Hệ thống này chỉ tận dụng các module đã có sẵn trên thị trường, do đó chúng tôi tập trung trình bày chi tiết về quá trình thi công các linh kiện xuyên lỗ, được mô tả cụ thể trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện sử dụng
STT Linh kiện Giá trị Số lượng
3 Bus XH2.54 1 đầu cái 2 tiếp điểm 9
5 Hàng rào cái 2.54mm 20 chân 2
6 Hàng rào cái 2.54mm 5 chân 1
7 Hàng rào cái 2.54mm 6 chân 1
8 Hàng rào cái 2.54mm 7 chân 1
9 Hàng rào cái 2.54mm 4 chân 1
10 Hàng rào cái 2.54mm 3 chân 2
11 Hàng rào đực 2.54mm 40 chân 1
4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra
Sau khi hoàn thành việc thi công phần board mạch chính, bước tiếp theo là lắp ráp mô hình theo từng phần một, kết hợp với việc kiểm tra từng khối để đảm bảo quá trình kiểm tra được dễ dàng và chính xác.
Bước 1: Vẽ kích thước cố định nút nhấn, đèn báo và LCD lên mặt trước tủ điện
Nhóm bắt đầu bằng việc đo đạc và kiểm tra lại các thông tin trên datasheet về kích thước của các module và linh kiện Sau đó, họ sẽ phác thảo kích thước lên bề mặt tủ điện để đảm bảo độ chính xác Tiếp theo, quá trình khoan lỗ sẽ được thực hiện dựa trên bản phác thảo đã được tạo ra, giúp đảm bảo rằng các linh kiện và module được lắp đặt chính xác và an toàn.
Sau khi đã có được các lỗ và vị trí màn hình thì tiến hành lắp đặt các nút nhấn, đèn báo và LCD
Bước 2: Lắp đặt cố định các module liên quan đến hệ thống vào tủ điện
Sau khi hoàn thành việc lắp đặt các linh kiện và module lên mặt tủ, bước tiếp theo là lắp đặt các module hỗ trợ quan trọng như module relay, module cảm biến mực nước, cục nguồn xung và quạt tản nhiệt tủ điện để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru và hiệu quả.
Cố định các module và cục nguồn bằng ốc vít và keo
Bước 3: Lắp dây điện kết nối từng khối lại thành tủ điện hoàn chỉnh
Bắt đầu theo từng khối, đi dây và dùng dây rút cố định lại thành một bẹ
Chia các bẹ dây thành các đường thẳng cố định và nẹp vào thành hộp để tránh xảy ra xung đột hoặc nhiễu điện
Hình 4.6: Kết nối dây cho tủ điện
Bước 4: Lắp các đầu dây kết nối với board mạch
Sau khi hoàn thiện việc đi dây và cố định các đường dây trong tủ điện, bước tiếp theo là kết nối nguồn với board và kiểm tra chân ngõ ra để đảm bảo kết nối LCD với header trong board hoạt động trơn tru Tiếp đó, kết nối board với các cảm biến, RTC và nút nhấn, sau đó thực hiện thao tác nhấn nút để kiểm tra hiển thị tắt/mở và thông số cảm biến, thời gian thực Cuối cùng, kết nối các relay, bơm, servo và tiến hành kiểm tra toàn mạch và tủ điện để đảm bảo hoạt động chính xác theo nguyên lý thiết kế, đồng thời khắc phục các lỗi nếu có.
Hình 4.7: Hoàn thành lắp ráp tủ điện
Bước 5: Lắp ráp hoàn thiện hệ thống
Khi hoàn thành lắp ráp tủ điện, bước cuối cùng là kết nối các ống dẫn nước và phân phối kết nối với các bơm tương ứng Điều này cho phép kiểm tra hoạt động của bơm, các nút nhấn và thông số cảm biến môi trường cũng như độ ẩm đất, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.
Để xây dựng khung giá đỡ hoàn chỉnh, bạn có thể sử dụng các ống nước đường kính 21 và kết hợp với co góc vuông, góc 3 để lắp ráp Sau đó, đặt toàn bộ bể và tủ điện lên khung đã lắp ráp, tạo thành một mô hình hoàn chỉnh và sẵn sàng sử dụng.
Lập trình hệ thống
4.2.1 Lưu đồ giải thuật chương trình chính
Hình 4.8: Lưu đồ giải thuật phần cứng ESP32
Khi hệ thống được cấp nguồn, quá trình khởi tạo bắt đầu, bao gồm hiển thị LCD, kết nối Wi-Fi và đọc các giá trị cảm biến, thiết bị, thời gian để gửi đến Firebase Sau đó, hệ thống kiểm tra các nút nhấn và thực hiện chương trình tương ứng, đồng thời cập nhật thông số hiển thị LCD và gửi đến Firebase Trong quá trình này, hệ thống cũng liên tục kiểm tra và xử lý chương trình con cài đặt tắt/mở, so sánh giá trị thời gian cài đặt với thời gian thực để điều khiển đóng mở Relay và gửi thông số thiết bị đến Firebase.
Lưu đồ hình 4.8 có các biến và các từ viết tắt như sau:
• ValueSETMO, ValueSETTAT: Biến kiểu bool có kiểu dữ liệu 0 và 1 được thay đổi khi nhấn nút
• ButtonServo1, ButtonServo2, ButtonMT1, ButtonMT2: Tên được gán cho nút nhấn, có chức năng phù hợp để điều khiển servo và motor
Temp: Biến có 3 giá trị 0,1 và 2 được thay đổi khi nhấn nút INC
4.2.2 Lưu đồ giải thuật chương trình con cài đặt tắt/mở thời gian
Trong lưu đồ hình 4.9, có các biến và các từ viết tắt như sau:
• SETMO: Tên được đặt cho nút nhấn, là nút nhấn cài đặt thời gian mở
• SETTAT: Tên được đặt cho nút nhấn, là nút nhấn cài đặt thời gian tắt
• ValueSETMO, ValueSETTAT: Biến kiểu bool có kiểu dữ liệu 0 và 1 được thay đổi khi nhấn nút
• Next: Tên được đặt cho nút nhấn, là nút nhấn tăng giá trị phút và giờ
• Temp: Biến có 3 giá trị 0,1 và 2 được thay đổi khi nhấn nút INC
Khi nhấn nút SETMO, biến ValueSETMO sẽ được gán bằng 1 và màn hình sẽ hiển thị chế độ cài đặt thời gian mở, bao gồm thông tin thời gian giờ, phút được cài đặt và thời gian giờ, phút, giây hiện tại Nếu nút SETMO không được nhấn, hệ thống sẽ kiểm tra nút SETTAT, và khi được nhấn, biến ValueSETTAT sẽ được gán bằng 1, hiển thị màn hình ở chế độ cài đặt thời gian tắt với thông tin tương tự.
Khi biến ValueSETMO hoặc ValueSETTAT được thiết lập là 1 đồng thời biến Temp được thiết lập là 1, chương trình sẽ kiểm tra nút nhấn NEXT Nếu nút NEXT được nhấn, chương trình sẽ tăng giờ và kiểm tra nút nhấn INC Nếu nút INC được nhấn, biến Temp sẽ được thiết lập là 2, giờ sẽ được lưu và gửi đến Firebase, sau đó chương trình sẽ chuyển sang cài đặt phút Chương trình cài đặt phút sẽ lặp lại quy trình tương tự như cài đặt giờ Sau khi cài đặt xong phút, biến Temp sẽ được thiết lập là 0, chương trình sẽ trở về màn hình chương trình chính.
Hình 4.9: Lưu đồ giải thuật chương trình con
4.2.3 Lưu đồ giải thuật App Android
Hình 4.10: Lưu đồ giải thuật App Android
Khi khởi động ứng dụng trên thiết bị Android đã được cài đặt và kết nối Wi-Fi, ứng dụng sẽ nhận các giá trị thông số cảm biến và thông báo nhắc nhở từ Firebase Giao diện chính của ứng dụng bao gồm ba nút nhấn để truy cập vào ba màn hình con, đồng thời hiển thị thông báo trên thanh trượt nếu có Người dùng có thể kiểm tra từng nút nhấn trên màn hình chính và thanh trượt thông báo, và khi nhấn vào một trong các nút nhấn, chương trình sẽ thực hiện theo lưu đồ đã thiết lập Trong mỗi chương trình con, ứng dụng sẽ kiểm tra nút nhấn quay trở về để thoát ra màn hình chính hoặc tiếp tục kiểm tra cho đến khi tắt ứng dụng.
4.2.4 Sơ đồ Cloud – Message và cách tạo thông báo bằng Firebase
Hình 4.11: Sơ đồ Cloud – Message
Firebase (Cloud Message) đóng vai trò là trạm dữ liệu trung gian, lưu trữ thông tin về thông báo Message và thông số của cảm biến, thiết bị bơm thông qua Wi-Fi Thông qua Cloud, các thông số cảm biến và thiết bị bơm được truyền từ phần cứng đến ứng dụng (App) Ngoài ra, Message hoạt động như một kho lưu trữ thông tin được ghi chú sẵn, tự động gửi thông báo đến App khi đạt đến thời gian được cài đặt trước.
❖ Cách tạo thông báo bằng Firebase
Hình 4.12: Giao diện tạo thông báo
Bước 1: Đăng nhập tài khoản Firebase và chọn mục “Messaging” sau đó chọn
“New campaign” như hình 4.12, tiếp theo chọn “Notification’ như hình 4.13
Hình 4.13: Lựa chọn tại mục New campaign
Bước 2: Tại bảng Notification điền tiêu đề thông và nội dung thông báo theo hình
Hình 4.14: Tiêu đề và nội dung thông báo Firebase
Bước 3: Lựa chọn app được liên kết với Firebase theo hình 4.15
Hình 4.15: Chọn app liên kết với Firebase
Bước 4: Chọn thời gian gửi thông báo đến điện thoại theo hình 4.16, sau đó chọn
“Review” và chọn “Publish” như hình 4.17 để hoàn thành quá trình tạo một thông báo trên Firebase
Hình 4.16: Cài đặt thời gian gửi thông báo
Hình 4.17: Kết thúc quá trình tạo thông báo
Tài liệu hướng dẫn sử dụng
4.3.1 Hướng dẫn sử dụng phần cứng
Bước 1: Cấp nguồn bằng cách cắm phích điện của hệ thống vào nguồn điện xoay chiều 220V, khi đó đèn nguồn trên tủ điện sẽ sáng như hình 4.18
Hình 4.18: Mô hình khi được cấp điện
Bước tiếp theo là khởi động hệ thống bằng cách nhấn nút "ĐÓNG/MỞ" trên tủ điện, điều này sẽ kích hoạt đèn xanh sáng và màn hình hiển thị thông tin chi tiết, bao gồm thông số cảm biến và trạng thái hoạt động của các khối thực thi.
Hình 4.19: Nút nguồn đã bật mô hình hoạt động
Để cài đặt thời gian tưới tự động, bạn cần ấn nút "HẸN GIỜ MỞ" và màn hình sẽ hiển thị thông số cài đặt và thời gian thực hệ thống Sử dụng nút "ĐIỀU CHỈNH" để hẹn giờ tưới, sau đó nhấn "LỰA CHỌN" để chuyển từ cài đặt giờ sang phút và tiếp tục nhấn nút "ĐIỀU CHỈNH" để cài đặt phút Cuối cùng, ấn nút "LỰA CHỌN" để kết thúc quy trình hẹn giờ mở tưới.
Hình 4.20: Cụm nút nhấn điều chỉnh mở tưới
Tương tự để tắt hệ thống tưới chúng ta ấn nút “HẸN GIỜ TẮT” được khoanh đỏ trên hình 4.21 và làm tương tự như lúc mở hệ thống tưới
Hình 4.21: Nút nhấn hẹn giờ tắt bơm tưới
Lưu ý: Trước khi tưới phải kiểm tra lượng nước trong bể chứa nước
Để thực hiện tưới phân đầu tiên, hãy ấn nút "BƠM BỂ" để nước từ bể chứa tự động bơm sang bể phân Khi bể phân đầy nước, bơm sẽ tự động ngắt và ngược lại, khi hết nước, bơm sẽ tự bật lại Nếu muốn điều chỉnh lượng nước thủ công, hãy tắt nút "BƠM BỂ" Để lấy lượng phân mong muốn, hãy ấn nút "MỞ XẢ - ĐÓNG XẢ" và ấn nút "MỞ TRỘN – ĐÓNG TRỘN" để hòa tan phân trong bể Cụm nút nhấn này có chức năng điều khiển motor trộn phân và servo xả phân, giúp quá trình tưới phân trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Hình 4.22: Nút nhấn giữ tắt bơm và mở bơm sang bể phân
Lưu ý: Bể chứa phân có dung tích tối đa 1Kg phân dạng rắn, nên khi cấp phân không được đổ quá vạch đỏ chỉ định như hình 4.23
Hình 4.23: Vạch chỉ định lượng phân tối đa
Để điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt của đầu tưới, bạn cần vặn theo hướng dấu cộng để tăng và dấu trừ để giảm, tương ứng với mũi tên đỏ mô tả ở hình 4.24 Tốc độ tiêu chuẩn tốt nhất của hệ thống là mức 3 cho vòi tưới nước và mức 2 cho phân bón Để đạt được tốc độ này, bạn nên vặn về hướng trừ hết mức, sau đó vặn lên cộng cho đến khi đầu tưới phát ra tiếng "cạch" tương ứng với một mức.
Hình 4.24: Đầu tưới nhỏ giọt
4.3.2 Hướng dẫn sử dụng App
Bước 1: Khởi động ứng dụng COFFEE IOT qua khoanh đỏ trên hình 4.25, khi nhấn sẽ vào được giao diện chính của App như hình 4.26
Hình 4.26: Giao diện chính của App
Hình 4.26 mô tả chi tiết giao diện chính của App bao gồm tên, nút nhấn hướng dẫn, nút theo dõi dữ liệu, nút giám sát thiết bị
Bước 2: Vào mục “HƯỚNG DẪN” để xem thông tin chăm sóc cà phê
Hình 4.27: Giao diện mục hướng dẫn
Hình 4.27 mô tả chi tiết hướng dẫn từng bước để lấy các thông số dữ liệu sau đó cài đặt lên mô hình
Bước 3: Để xem thông số nhiệt độ, độ ẩm môi trường, độ ẩm đất chúng ta vào
“THEO DÕI DỮ LIỆU” như hình 4.28, các thông số trên App sẽ trùng với thông số trên mô hình
Hình 4.28: Giao diện mục theo dõi dữ liệu
Hình 4.28 mô tả giao diện theo dõi dữ liệu bao gồm thông số nhiệt dộ, độ ẩm môi trường, độ ẩm đất
Bước 4: Giám sát các thiết bị trên phần cứng chúng ta vào mục “GIÁM SÁT
THIẾT BỊ”, tương ứng với mức 0 thiết bị đang ở trạng thái tắt và 1 tương ứng với mở
Hình 4.29: Giao diện mục giám sát thiết bị
Hình 4.29 mô tả trạng thái được nhận từ Firebase gốm các khối bơm nước, bơm phân, servo phân, trộn phân và thời gian cài đặt
Thông báo nhắc nhở sẽ được cập nhật liên tục theo chu kỳ trên thanh trạng thái của điện thoại, giúp người dùng dễ dàng theo dõi lịch trình chăm sóc cây Khi ấn vào thông báo, người dùng sẽ được hướng dẫn cụ thể cách tưới và chăm sóc cây, đảm bảo cây phát triển khỏe mạnh và tươi tốt.
Hình 4.30: Thông báo tại thanh trạng thái
Hình 4.30 mô tả thông báo được hiển thị trên thanh trạng thái của điện thoại
Hình 4.31: Giao diện thông báo App
Khi nhấn vào thông báo từ thanh trạng thái, người dùng sẽ được chuyển đến giao diện thông báo nhắc nhở, nơi cung cấp các thông số dữ liệu quan trọng để canh tác cây cà phê một cách hiệu quả.
Hình 4.32: Quy trình thao tác vận hành
Toàn bộ quy trình vận hành của mô hình được tóm tắt lại dưới dạng lưu đồ được thể hiện ở hình 4.32
KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ
Kết quả
Sau 15 tuần nghiên cứu đề tài: “Mô hình điều khiển, giám sát thiết bị bơm và tưới cây cà phê” nhóm đã đạt được những kết quả sau:
- Hoàn thiện phần cứng của mô hình gồm tủ điện điều khiển, bệ tưới và thiết bị xả phân
- Hoàn thành App Android giám sát hệ thống, kết nối wifi để thu thập thông số từ mô hình đồng thời thông báo nhắc nhở người canh tác
- Giải quyết được vấn đề tưới nước, tiết kiệm nước với các số liệu của tài liệu hướng dẫn và thông số tính toán cho mô hình
- Giải quyết được cài đặt thời gian tưới
- Tỉ lệ phân bón và nước
- Tìm hiểu được quy trình canh tác cho cây cà phê
Hình 5.1: Mô hình nhìn từ trên xuống
Kết quả thi công mô hình từ hướng trên xuống như hình 5.1 và bên cạnh sang như hình 5.2
Hình 5.2: Mô hình nhìn từ cạnh
Canh chỉnh lượng phân bón
Dựa trên thời gian đóng mở của Servo mất 15s, nhóm thiết kế đã tạo ra một hệ thống ống xả thông minh bằng cách khoan đục thủ công để canh chỉnh lượng phân mong muốn Cụ thể, miệng ống xả phân được thiết kế với đường kính 15mm, đáp ứng được các loại phân dạng hạt nhỏ Ngoài ra, cửa đóng mở được lắp với Servo có diện tích 16cm2, giúp điều chỉnh lượng phân một cách chính xác và hiệu quả.
Để đánh giá yêu cầu ban đầu về lượng phân được xả ra trong 15s là 100g, nhóm nghiên cứu đã sử dụng loại phân Ure có khối lượng 1Kg dạng hạt tròn để thực hiện thí nghiệm Trong quá trình thí nghiệm, servo được đặt ở chế độ mở và đóng ngay để kiểm tra hiệu suất xả phân Kết quả thí nghiệm đã được ghi lại và mô tả chi tiết ở bảng 5.1, cung cấp thông tin quan trọng về hiệu suất và độ chính xác của hệ thống xả phân.
Bảng 5.1 mô tả kết quả lượng phân được xả từ bể phân trong 10 lần và so sánh lượng phân chênh lệch so với 100g yêu cầu
Bảng 5.1: Kết quả đo được từ 10 lần xả
Số lần xả Số phân được xả ra ( g ) Lượng phân chênh lệch so với
Lượng phân trung bình được xả trong 10 lần đạt được 96,7g
Tổng lượng phân chênh lệch trung bình đạt được 11,3g
Dựa trên dữ liệu từ bảng 5.1, có thể thấy sự chênh lệch lớn nhất về lượng phân xả ra ở lần thứ 5 là 22g so với yêu cầu 100g, trong khi đó lượng phân chênh lệch nhỏ nhất ở lần thứ 1 chỉ là 2g Tổng lượng phân chênh lệch trung bình được tính toán là 11,3g Mức chênh lệch này có thể không đáng kể đối với mô hình nhỏ, tuy nhiên đối với mô hình lớn, việc tìm ra giải pháp khắc phục hiệu quả hơn là cần thiết.
Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến chênh lệch ở hệ thống là do miệng xả bị tắc nghẽn, kết hợp với phân bị ủ lâu trong môi trường, khiến độ cứng của phân giảm đi so với ban đầu Điều này đòi hỏi nhóm phải áp dụng các biện pháp tác động vật lý để phân có thể di chuyển xuống Sự cố này phần lớn là do khuyết điểm trong thiết kế ban đầu của bể phân, đồng thời cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ đóng Servo bị trễ, do đó cần phải tính toán và cải thiện lại thiết kế để đạt được hiệu quả tốt hơn.
Thu thập thông số cảm biến
Hình 5.4: Đo nhiệt độ, độ ẩm giữa mô hình và đồng hồ đo chuyên dụng
Để so sánh thông số nhiệt độ và độ ẩm được đo từ cảm biến DHT11, nhóm đã sử dụng một loại đồng hồ chuyên dụng để đo nhiệt độ và độ ẩm trong nhà Kết quả đo đạc được thực hiện cách nhau 10 phút và được thể hiện ở bảng 5.2, giúp đánh giá chính xác hiệu suất của cảm biến DHT11.
Bảng 5.2 mô tả kết quả đo nhiệt độ, độ ẩm từ mô hình và đồng hồ đo chuyên dụng
Bảng 5.2: Kết quả đo được từ mô hình và đồng hồ chuyên dụng
Kết quả từ mô hình Kết quả trên đồng hồ chuyên dụng Kết quả chênh lệch Nhiệt độ
Dựa trên bảng 5.2, chúng ta có thể thấy sự chênh lệch nhiệt độ giữa mô hình và đồng hồ chuyên dụng dao động từ 0°C đến 0,6°C, với giá trị trung bình là 0,32°C Đồng thời, sự chênh lệch độ ẩm giữa mô hình và đồng hồ chuyên dụng cũng được ghi nhận, với mức chênh lệch cao nhất là 1%, thấp nhất là 0% và giá trị trung bình là 0,5%.
Với so sánh này nhóm thấy giá trị nhiệt độ và độ ẩm của mô hình tương đối chính xác so với yêu cầu ban đầu đặt ra.
Tưới theo thời gian hẹn giờ (tỉ lệ phân – nước)
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện quy trình tưới nước cho cây cà phê 1 tuổi bằng phương pháp tưới nhỏ giọt Thời gian tưới được quy định là 16 phút với tỷ lệ nước và phân là 1:3 lít nước Cụ thể, chế độ tưới nước được thiết lập ở mức 3 và chế độ tưới phân được thiết lập ở mức 2, dựa trên tính toán của nhóm Để đánh giá kết quả, nhóm đã thực hiện thí nghiệm tưới 10 lần và ghi nhận kết quả sai số.
Kết quả mô tả thời gian tưới nước và tưới phân ở bảng 5.3 cho thấy sự chênh lệch thời gian giữa tưới nước và tưới phân từ lần thứ 2 trở đi thường dao động ở mức lớn hoặc nhỏ hơn 1-2 phút Sự chênh lệch lớn nhất thường xảy ra ở lần bơm đầu tiên, nguyên nhân là do khi cạn nước hoặc di chuyển mô hình máy bơm sẽ bị mất áp suất hơi trong ống dẫn.
Từ thí nghiệm cho thấy thời gian tưới nước và phân phù hợp với yêu cầu ban đầu đặt ra
Bảng 5.3 mô tả thời gian tưới nước và tưới phân
Bảng 5.3: Thời gian tưới nước và tưới phân
Số lần tưới Tưới nước ( Phút ) Tưới phân ( Phút )
Thời gian chênh lệch Tưới Nước