Máy tưới cây tự động sử dụng PIC17F877a

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của ngành điện điện tử mà trong đó vấn đề cấp bách được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên thế giới là tiết năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nói riêng, không những vậy đối với chúng ta còn cần phải tiết kiệm tiền của, sức người và thời gian . Không nằm ngoài chiến lược đó, hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm điện và thời gian cũng được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm. Một trong những hướng đi của các nhà thiết kế là nhằm hỗ trợ trong việc cắt giảm chi phí vào việc sử dụng lãng phí nguồn năng lượng điện cũng như giúp rút ngắn thời gian làm việc và giảm lượng công việc hằng ngày. Lĩnh vực này đã có một số công trình nghiên cứu về tưới cây tự động áp dụng vào nông nghiệp sử dụng các phương pháp như: dùng Relay, cảm biến độ ẩm hay cảm biến nhiệt độ.  Phương pháp tưới tự động dùng Relay thời gian có ưu điểm là hoạt động với một khung giờ chính xác ổn định không chịu tác động từ môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, lại có nhược điểm là không hiệu quả đối với tiết kiệm điện với những trường hợp đặc biệt như: Khi đất vẫn còn ẩm hoặc trời đang mưa thì hệ thống vẫn hoạt động. Mô hình tưới cây tự động dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển động cơ, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trên thị trường nhưng nhìn chung thì nó vẫn hoạt động giống nhau khi độ ẩm thấp thì motor sẽ tưới khi độ ẩm cao thì motor sẽ dừng, và ngược lại khi nhiệt độ cao thì motor sẽ hoạt động và nhiệt độ thấp thì motor sẽ không hoạt động Phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khắc phục được nhược điểm là khi nhiệt độ, độ ẩm thấp motor sẽ hoạt động và. Với 2 phương pháp dùng Relay và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi điều khiển bật hoặc tắt động cơ sẽ phải mở đồng loạt toàn bộ motor trong khuôn viên hoặc vườn tược kể cả những khu vực nhiệt độ, độ ẩm không đủ yêu cầu làm giảm tuổi thọ của thiết bị, hao phí điện năng. Trong hai hướng phát triển cho “mô hình tưới cây tự động” phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp thích hợp và có nhiều ưu điểm hơn hết. Hệ thống tưới cây có thể hoạt động theo thời gian, quản lý bật tắt motor theo nhiệt độ, độ ẩm của đất và môi trường.  Từ việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên ta nhận thấy phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp tối ưu nhất, với phương pháp này có thể được xem là mô hình có khả năng tiết kiệm điện và thời gian và tăng tuổi thọ của thiết bị một cách tối đa vì khi nhiệt độ, độ ẩm đủ yêu cầu thì hệ thống mới hoạt động Vì vậy trong đề tài này chúng em chọn phương án dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để áp dụng vào mô hình hệ thống tưới cây tự động. Đối với cây cối điều quan trọng nhất là tưới đúng liều lượng và đúng lúc, để cây có thể phát triển một cách nhanh và tốt nhất.

TỔNG QUAN

Vi điều khiển PIC 16F877A

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG

1 Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống

3 Thiết kế và thi công mô hình

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH

C KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của ngành điện - điện tử mà trong đó vấn đề cấp bách được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên thế giới là tiết năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nói riêng, không những vậy đối với chúng ta còn cần phải tiết kiệm tiền của, sức người và thời gian Không nằm ngoài chiến lược đó, hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm điện và thời gian cũng được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm Một trong những hướng đi của các nhà thiết kế là nhằm hỗ trợ trong việc cắt giảm chi phí vào việc sử dụng lãng phí nguồn năng lượng điện cũng như giúp rút ngắn thời gian làm việc và giảm lượng công việc hằng ngày Lĩnh vực này đã có một số công trình nghiên cứu về tưới cây tự động áp dụng vào nông nghiệp sử dụng các phương pháp như: dùng Relay, cảm biến độ ẩm hay cảm biến nhiệt độ.

 Phương pháp tưới tự động dùng Relay thời gian có ưu điểm là hoạt động với một khung giờ chính xác ổn định không chịu tác động từ môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, lại có nhược điểm là không hiệu quả đối với tiết kiệm điện với những trường hợp đặc biệt như:

- Khi đất vẫn còn ẩm hoặc trời đang mưa thì hệ thống vẫn hoạt động.

Mô hình tưới cây tự động dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển động cơ, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trên thị trường nhưng nhìn chung thì nó vẫn hoạt động giống nhau khi độ ẩm thấp thì motor sẽ tưới khi độ ẩm cao thì motor sẽ dừng, và ngược lại khi nhiệt độ cao thì motor sẽ hoạt động và nhiệt độ thấp thì motor sẽ không hoạt động Phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khắc phục được nhược điểm là khi nhiệt độ, độ ẩm thấp motor sẽ hoạt động và

Với 2 phương pháp dùng Relay và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi điều khiển bật hoặc tắt động cơ sẽ phải mở đồng loạt toàn bộ motor trong khuôn viên hoặc vườn tược kể cả những khu vực nhiệt độ, độ ẩm không đủ yêu cầu làm giảm tuổi thọ của thiết bị, hao phí điện năng.

Trong hai hướng phát triển cho “mô hình tưới cây tự động” phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp thích hợp và có nhiều ưu điểm hơn hết Hệ thống tưới cây có thể hoạt động theo thời gian, quản lý bật tắt motor theo nhiệt độ, độ ẩm của đất và môi trường.

 Từ việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên ta nhận thấy phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp tối ưu nhất, với phương pháp này có thể được xem là mô hình có khả năng tiết kiệm điện và thời gian và tăng tuổi thọ của thiết bị một cách tối đa vì khi nhiệt độ, độ ẩm đủ yêu cầu thì hệ thống mới hoạt động

Vì vậy trong đề tài này chúng em chọn phương án dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để áp dụng vào mô hình hệ thống tưới cây tự động Đối với cây cối điều quan trọng nhất là tưới đúng liều lượng và đúng lúc, để cây có thể phát triển một cách nhanh và tốt nhất.

2.1 Khái niệm và phân loại cảm biến

2.1.1 Khái niệm cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm đất là công cụ đo mức độ ẩm hiện tại của đất Nó được tích hợp vào hệ thống tưới tiêu trong lĩnh vực nông nghiệp để quản lý nguồn nước một cách hiệu quả Thiết bị đo độ ẩm đất giúp tối ưu hóa quá trình tưới tiêu bằng cách điều chỉnh lượng nước tưới để đạt được sự phát triển tốt nhất.

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm

(Nguồn: https://ctisupply.vn/cam-bien-nhiet-do-do-am/ ) b) Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự) [11] c) Ứng dụng: Ứng dụng nhiều trong các dự án tự động như: đọc độ ẩm đất hoặc áp dụng vào các hệ thống tưới tiêu tự động [11]

2.1.2 Khái niệm cảm biến nhiệt độ LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi Nó hiển thị các giá trị dưới dạng điện áp đầu ra thay vì độ C.

LM35 hiển thị giá trị điện áp cao hơn cặp nhiệt điện và có thể không cần khuếch đại điện áp đầu ra. Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C Hệ số thang đo là 0,01V/° C.

Một đặc điểm quan trọng nhất là nó chỉ lấy 60 micromps từ nguồn và có khả năng tự gia nhiệt thấp.

Cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiều gói khác nhau như gói giống transistor kim loại T0-46, gói giống transistor nhựa TO-92, gói dán 8 chân SO-8 [8]

Bảng 1.1 Ý nghĩa của các chân LM 35

Số chân Tên chân Mô tả

1 Vcc Điện áp đầu vào là + 5V cho các ứng dụng điển hình

2 Analog ouput Sẽ tăng thêm 10mV nếu cứ tăng 1 ° C Có thể dao động từ -1V (-55 ° C) đến 6V (150 ° C)

3 ground Nối mass của mạch b) Thông số kĩ thuật Điện áp hoạt động: 4~20VDC

Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA

Khoảng đo: -55°C đến 150°C Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C

Kích thước: 4.3 × 4.3mm [8] c) Ứng dụng: Đo nhiệt độ của một môi trường đặc biệt và các áp dụng HVAC

Kiểm tra nhiệt độ pin

Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác [8]

2.1.3 Các thông số đặc trưng của cảm biến Độ nhạy của cảm biến Độ nhạy của cảm biến ở giá trị m = mo là tỷ số giữa biến thiên ở ngõ ra của cảm biến ∆ x và biến thiên ở ngõ vào ∆ m trong lân cận của mo Gọi s là độ nhạy của cảm biến:

(1.2) Sai số của cảm biến:

Sai số của cảm biến là sai lệch giữa giá trị đo được bằng cảm biến và giá trị thực của đại lượng cần đo, được đánh giá bằng % Nếu gọi x là giá trị thực), thì sai số của cảm biến là δ được xác định như sau

Sai số của cảm biến được chia là 2 loại: sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Sai số hệ thống là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị không đổi hoặt thay đổi chậm theo thời gian Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống do:

+ Nguyên lý của cảm biến.

+ Đặc tính của bộ cảm biến.

+ Chế độ và điều kiện sử dụng cảm biến.

+ Xử lý kết quả đo.

Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. Nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên:

+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị

+ Do ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như: từ trường, nhiệt độ, độ ẩm, độ rung…

3.1 Đặc điểm của vi điều khiển

PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng

E Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời [6]

(Nguồn: https://dientusti.com/pic16f877a-i-p )

Hình 1.3 Sơ đồ chân PIC 16F877A

(Nguồn: https://caka.vn/pic-16f877a-pu )

KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ HÌNH MÁY TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Thiết kế phần mềm

C KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của ngành điện - điện tử mà trong đó vấn đề cấp bách được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên thế giới là tiết năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nói riêng, không những vậy đối với chúng ta còn cần phải tiết kiệm tiền của, sức người và thời gian Không nằm ngoài chiến lược đó, hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm điện và thời gian cũng được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm Một trong những hướng đi của các nhà thiết kế là nhằm hỗ trợ trong việc cắt giảm chi phí vào việc sử dụng lãng phí nguồn năng lượng điện cũng như giúp rút ngắn thời gian làm việc và giảm lượng công việc hằng ngày Lĩnh vực này đã có một số công trình nghiên cứu về tưới cây tự động áp dụng vào nông nghiệp sử dụng các phương pháp như: dùng Relay, cảm biến độ ẩm hay cảm biến nhiệt độ.

 Phương pháp tưới tự động dùng Relay thời gian có ưu điểm là hoạt động với một khung giờ chính xác ổn định không chịu tác động từ môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, lại có nhược điểm là không hiệu quả đối với tiết kiệm điện với những trường hợp đặc biệt như:

- Khi đất vẫn còn ẩm hoặc trời đang mưa thì hệ thống vẫn hoạt động.

Mô hình tưới cây tự động dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển động cơ, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trên thị trường nhưng nhìn chung thì nó vẫn hoạt động giống nhau khi độ ẩm thấp thì motor sẽ tưới khi độ ẩm cao thì motor sẽ dừng, và ngược lại khi nhiệt độ cao thì motor sẽ hoạt động và nhiệt độ thấp thì motor sẽ không hoạt động Phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khắc phục được nhược điểm là khi nhiệt độ, độ ẩm thấp motor sẽ hoạt động và

Với 2 phương pháp dùng Relay và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi điều khiển bật hoặc tắt động cơ sẽ phải mở đồng loạt toàn bộ motor trong khuôn viên hoặc vườn tược kể cả những khu vực nhiệt độ, độ ẩm không đủ yêu cầu làm giảm tuổi thọ của thiết bị, hao phí điện năng.

Trong hai hướng phát triển cho “mô hình tưới cây tự động” phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp thích hợp và có nhiều ưu điểm hơn hết Hệ thống tưới cây có thể hoạt động theo thời gian, quản lý bật tắt motor theo nhiệt độ, độ ẩm của đất và môi trường.

 Từ việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên ta nhận thấy phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp tối ưu nhất, với phương pháp này có thể được xem là mô hình có khả năng tiết kiệm điện và thời gian và tăng tuổi thọ của thiết bị một cách tối đa vì khi nhiệt độ, độ ẩm đủ yêu cầu thì hệ thống mới hoạt động

Vì vậy trong đề tài này chúng em chọn phương án dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để áp dụng vào mô hình hệ thống tưới cây tự động Đối với cây cối điều quan trọng nhất là tưới đúng liều lượng và đúng lúc, để cây có thể phát triển một cách nhanh và tốt nhất.

2.1 Khái niệm và phân loại cảm biến

2.1.1 Khái niệm cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm đất là công cụ đo mức độ ẩm hiện tại của đất Nó được tích hợp vào hệ thống tưới tiêu trong lĩnh vực nông nghiệp để quản lý nguồn nước một cách hiệu quả Thiết bị đo độ ẩm đất giúp tối ưu hóa quá trình tưới tiêu bằng cách điều chỉnh lượng nước tưới để đạt được sự phát triển tốt nhất.

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm

(Nguồn: https://ctisupply.vn/cam-bien-nhiet-do-do-am/ ) b) Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự) [11] c) Ứng dụng: Ứng dụng nhiều trong các dự án tự động như: đọc độ ẩm đất hoặc áp dụng vào các hệ thống tưới tiêu tự động [11]

2.1.2 Khái niệm cảm biến nhiệt độ LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi Nó hiển thị các giá trị dưới dạng điện áp đầu ra thay vì độ C.

LM35 hiển thị giá trị điện áp cao hơn cặp nhiệt điện và có thể không cần khuếch đại điện áp đầu ra. Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C Hệ số thang đo là 0,01V/° C.

Một đặc điểm quan trọng nhất là nó chỉ lấy 60 micromps từ nguồn và có khả năng tự gia nhiệt thấp.

Cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiều gói khác nhau như gói giống transistor kim loại T0-46, gói giống transistor nhựa TO-92, gói dán 8 chân SO-8 [8]

Bảng 1.1 Ý nghĩa của các chân LM 35

Số chân Tên chân Mô tả

1 Vcc Điện áp đầu vào là + 5V cho các ứng dụng điển hình

2 Analog ouput Sẽ tăng thêm 10mV nếu cứ tăng 1 ° C Có thể dao động từ -1V (-55 ° C) đến 6V (150 ° C)

3 ground Nối mass của mạch b) Thông số kĩ thuật Điện áp hoạt động: 4~20VDC

Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA

Khoảng đo: -55°C đến 150°C Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C

Kích thước: 4.3 × 4.3mm [8] c) Ứng dụng: Đo nhiệt độ của một môi trường đặc biệt và các áp dụng HVAC

Kiểm tra nhiệt độ pin

Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác [8]

2.1.3 Các thông số đặc trưng của cảm biến Độ nhạy của cảm biến Độ nhạy của cảm biến ở giá trị m = mo là tỷ số giữa biến thiên ở ngõ ra của cảm biến ∆ x và biến thiên ở ngõ vào ∆ m trong lân cận của mo Gọi s là độ nhạy của cảm biến:

(1.2) Sai số của cảm biến:

Sai số của cảm biến là sai lệch giữa giá trị đo được bằng cảm biến và giá trị thực của đại lượng cần đo, được đánh giá bằng % Nếu gọi x là giá trị thực), thì sai số của cảm biến là δ được xác định như sau

Sai số của cảm biến được chia là 2 loại: sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Sai số hệ thống là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị không đổi hoặt thay đổi chậm theo thời gian Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống do:

+ Nguyên lý của cảm biến.

+ Đặc tính của bộ cảm biến.

+ Chế độ và điều kiện sử dụng cảm biến.

+ Xử lý kết quả đo.

Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. Nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên:

+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị

+ Do ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như: từ trường, nhiệt độ, độ ẩm, độ rung…

3.1 Đặc điểm của vi điều khiển

PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng

E Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời [6]

(Nguồn: https://dientusti.com/pic16f877a-i-p )

Hình 1.3 Sơ đồ chân PIC 16F877A

(Nguồn: https://caka.vn/pic-16f877a-pu )

Kết quả thực hiện các thành phần của mô hình

Các mạch cho phần cứng gồm:

Hình 3.3 Mạch vi điều khiển

Hình 3.4 Mạch hiển thị LCD

Hình 3.5 Mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

Hình 3.6 Mạch điều khiển động cơ

Hình 3.8 Hộp điều khiển (mặt ngoài)

Hình 3.9 Hộp điều khiển (mặt bên trong)

Sử dụng sử dụng thùng xốp 40x80cm và mica 35x75cm để thiết kế mô hình

Mô hình gồm có 2 vòi phun và 1 motor nước và được lắp sẳn cảm biến nhiệt độ, độ ẩm tổng thể mô hình hoàn thiện như hình 3.9.

Hình 3.10 Mô hình hệ thống tưới cây hoàn thiện

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của ngành điện - điện tử mà trong đó vấn đề cấp bách được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên thế giới là tiết năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nói riêng, không những vậy đối với chúng ta còn cần phải tiết kiệm tiền của, sức người và thời gian Không nằm ngoài chiến lược đó, hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm điện và thời gian cũng được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm Một trong những hướng đi của các nhà thiết kế là nhằm hỗ trợ trong việc cắt giảm chi phí vào việc sử dụng lãng phí nguồn năng lượng điện cũng như giúp rút ngắn thời gian làm việc và giảm lượng công việc hằng ngày Lĩnh vực này đã có một số công trình nghiên cứu về tưới cây tự động áp dụng vào nông nghiệp sử dụng các phương pháp như: dùng Relay, cảm biến độ ẩm hay cảm biến nhiệt độ.

 Phương pháp tưới tự động dùng Relay thời gian có ưu điểm là hoạt động với một khung giờ chính xác ổn định không chịu tác động từ môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, lại có nhược điểm là không hiệu quả đối với tiết kiệm điện với những trường hợp đặc biệt như:

- Khi đất vẫn còn ẩm hoặc trời đang mưa thì hệ thống vẫn hoạt động.

Mô hình tưới cây tự động dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển động cơ, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trên thị trường nhưng nhìn chung thì nó vẫn hoạt động giống nhau khi độ ẩm thấp thì motor sẽ tưới khi độ ẩm cao thì motor sẽ dừng, và ngược lại khi nhiệt độ cao thì motor sẽ hoạt động và nhiệt độ thấp thì motor sẽ không hoạt động Phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khắc phục được nhược điểm là khi nhiệt độ, độ ẩm thấp motor sẽ hoạt động và

Với 2 phương pháp dùng Relay và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi điều khiển bật hoặc tắt động cơ sẽ phải mở đồng loạt toàn bộ motor trong khuôn viên hoặc vườn tược kể cả những khu vực nhiệt độ, độ ẩm không đủ yêu cầu làm giảm tuổi thọ của thiết bị, hao phí điện năng.

Trong hai hướng phát triển cho “mô hình tưới cây tự động” phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp thích hợp và có nhiều ưu điểm hơn hết Hệ thống tưới cây có thể hoạt động theo thời gian, quản lý bật tắt motor theo nhiệt độ, độ ẩm của đất và môi trường.

 Từ việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên ta nhận thấy phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp tối ưu nhất, với phương pháp này có thể được xem là mô hình có khả năng tiết kiệm điện và thời gian và tăng tuổi thọ của thiết bị một cách tối đa vì khi nhiệt độ, độ ẩm đủ yêu cầu thì hệ thống mới hoạt động

Vì vậy trong đề tài này chúng em chọn phương án dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để áp dụng vào mô hình hệ thống tưới cây tự động Đối với cây cối điều quan trọng nhất là tưới đúng liều lượng và đúng lúc, để cây có thể phát triển một cách nhanh và tốt nhất.

2.1 Khái niệm và phân loại cảm biến

2.1.1 Khái niệm cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm đất là công cụ đo mức độ ẩm hiện tại của đất Nó được tích hợp vào hệ thống tưới tiêu trong lĩnh vực nông nghiệp để quản lý nguồn nước một cách hiệu quả Thiết bị đo độ ẩm đất giúp tối ưu hóa quá trình tưới tiêu bằng cách điều chỉnh lượng nước tưới để đạt được sự phát triển tốt nhất.

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm

(Nguồn: https://ctisupply.vn/cam-bien-nhiet-do-do-am/ ) b) Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự) [11] c) Ứng dụng: Ứng dụng nhiều trong các dự án tự động như: đọc độ ẩm đất hoặc áp dụng vào các hệ thống tưới tiêu tự động [11]

2.1.2 Khái niệm cảm biến nhiệt độ LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi Nó hiển thị các giá trị dưới dạng điện áp đầu ra thay vì độ C.

LM35 hiển thị giá trị điện áp cao hơn cặp nhiệt điện và có thể không cần khuếch đại điện áp đầu ra. Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C Hệ số thang đo là 0,01V/° C.

Một đặc điểm quan trọng nhất là nó chỉ lấy 60 micromps từ nguồn và có khả năng tự gia nhiệt thấp.

Cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiều gói khác nhau như gói giống transistor kim loại T0-46, gói giống transistor nhựa TO-92, gói dán 8 chân SO-8 [8]

Bảng 1.1 Ý nghĩa của các chân LM 35

Số chân Tên chân Mô tả

1 Vcc Điện áp đầu vào là + 5V cho các ứng dụng điển hình

2 Analog ouput Sẽ tăng thêm 10mV nếu cứ tăng 1 ° C Có thể dao động từ -1V (-55 ° C) đến 6V (150 ° C)

3 ground Nối mass của mạch b) Thông số kĩ thuật Điện áp hoạt động: 4~20VDC

Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA

Khoảng đo: -55°C đến 150°C Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C

Kích thước: 4.3 × 4.3mm [8] c) Ứng dụng: Đo nhiệt độ của một môi trường đặc biệt và các áp dụng HVAC

Kiểm tra nhiệt độ pin

Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác [8]

2.1.3 Các thông số đặc trưng của cảm biến Độ nhạy của cảm biến Độ nhạy của cảm biến ở giá trị m = mo là tỷ số giữa biến thiên ở ngõ ra của cảm biến ∆ x và biến thiên ở ngõ vào ∆ m trong lân cận của mo Gọi s là độ nhạy của cảm biến:

(1.2) Sai số của cảm biến:

Sai số của cảm biến là sai lệch giữa giá trị đo được bằng cảm biến và giá trị thực của đại lượng cần đo, được đánh giá bằng % Nếu gọi x là giá trị thực), thì sai số của cảm biến là δ được xác định như sau

Sai số của cảm biến được chia là 2 loại: sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Sai số hệ thống là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị không đổi hoặt thay đổi chậm theo thời gian Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống do:

+ Nguyên lý của cảm biến.

+ Đặc tính của bộ cảm biến.

+ Chế độ và điều kiện sử dụng cảm biến.

+ Xử lý kết quả đo.

Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. Nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên:

+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị

+ Do ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như: từ trường, nhiệt độ, độ ẩm, độ rung…

3.1 Đặc điểm của vi điều khiển

PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng

E Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời [6]

(Nguồn: https://dientusti.com/pic16f877a-i-p )

Hình 1.3 Sơ đồ chân PIC 16F877A

(Nguồn: https://caka.vn/pic-16f877a-pu )