nghiên cứu hệ thống tưới nước theo thời gian kết hợp cảm biến độ ẩm đất không dây

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC THEO THỜI GIAN KẾT HỢP BỘ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT hghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eh

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC THEO THỜI GIAN KẾT HỢP BỘ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT

hghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loai

58Thursday, June 13, 20249:39:42 PM9:39:42 PM58Thursday, June 13, 20249:39:42 PM9:39:42 PM58Thursday, June 13, 20249:39:42 PM9:39:42 PM

hghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loai

58hghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaiThursday, June 13, 2024

Trang 2

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

Tìm hiểu các thiết bị đóng mở theo thời gian

Tìm hiểu Timer 24H, cảm biến độ ẩm, mạch thu phát RF 433Mhz

Thiết kế tủ bơm nước theo thời gian và bộ thu phát không dây độ ẩm đất Tìm hiểu cơ chế an toàn khi sự cố xảy ra

Tìm hiểu nhu cầu tưới cây thanh long

4 Kết quả

Mô hình hoàn thiện có thể đưa vào thực tế, giá cả hợp lí

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2019

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 4

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ v

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG 1

CHƯƠNG 2: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP – NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ 37

hghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loaihghieh euu xae dihh eae doah dhc bcreode eho loai ao eoe lirodehdroh ehihehxe uhue vu giam dihh loai582413069:39:42 PM9:39:42 PM582413069:39:42 PM9:39:42 PM582413069:39:42 PM9:39:42 PM

Trang 5

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

Hình 3.10 Cấu tạo contactor 12

Hình 3.11 Rơ le trung gian 15

Hình 3.12 Cấu tạo rơ le 16

Hình 3.13 Nguyên lí hoạt động 17

Hình 3.14 Arduino 18

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lí arduino 19

Hình 3.16 Sơ đồ chân ATMEGA 328 20

Hình 3.17 Giao diện IDE 22

Hình 3.18 Cấu tạo Timer 24H 23

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 3.27 Bộ thu 31

Hình 3.28 Bộ phát 31

Hình 3.29 Sơ đồ kết nối 32

Hình 3.30 Giao diện easyEDA 35

Hình 3.31 Thư viện easyEDA 35

Trang 8

Trang 9

CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG

Với nền kinh tế đi lên từ một nước nông nghiệp, đến nay nước ta vẫn còn gần 68.25% dân cư sống ở vùng nông thôn và 41.86% lực lượng lao động của cả nước đang làm việc trong lĩnh vực nông – lâm - thủy sản [1] Hiện nay nhiều nông dân đã tích cực học hỏi kinh nghiệm, tham khảo các quy trình trồng trọt khoa học tiến bộ nhằm chuyển đổi các loại cây trồng có hiệu quả kinh tế thấp sang những loại cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao, trong đó có cây thanh long Thanh long hiện được trồng ở 30 tỉnh thành nước ta nhưng tập trung chủ yếu tại ba tỉnh: Bình Thuận, Tiền Giang và Long An; chiếm 93,6% diện tích và 95,5 % sản lượng cả nước Giá trị xuất khẩu tăng hàng năm từ 70-80% Tính đến tháng 10 năm 2018 kim ngạch xuất khẩu thanh long đạt gần 400 triệu USD [2] Tuy nhiên, để đạt được mức sản lượng cao như trên thì người dân phải tiêu hao rất nhiều sức lao động, chi phí và thời gian chăm sóc vì họ vẫn áp dụng phương pháp truyền thống trong quá trình canh tác

Đặt biệt, việc chăm sóc cho cây thanh long tiêu hao rất nhiều thời gian nhất là khâu tưới tiêu theo định kỳ Ví dụ, trong một nông trại thanh long với diện tích 2000 m2tương đương với 400 gốc thanh long thì phải mất 4.5-5h để cung cấp đầy đủ lượng nước cho từng gốc thanh long theo phương pháp thủ công, định kỳ 3 ngày tưới 1 lần [3] Về khâu chuẩn bị và thực hiện lại thêm lãng phí thời gian và sức lao động vì người nông dân phải di chuyển vòi nước tới từng gốc thanh long trong khi diện tích trồng trọt rộng lớn và người lao động thì hạn chế Ngoài ra, việc tưới thủ công như vậy sẽ làm lãng phí nước, không cung cấp đều đặn cho từng cây nên năng suất đạt giá trị không cao, đặc biệt là không thể chủ động về thời gian tưới…

Vì vậy, để giảm bớt thời gian nước tiêu thì nhiều hệ thống tưới nước phun sương ra đời, hệ thống này gồm hệ thống ống nối đến từng trụ, các van thủy lực và máy bơm [4] Tuy nhiên các hệ thống này vẫn còn nhược điểm khá lớn là phụ thuộc nhiều vào sự vận hành và quản lí của con người trong việc đóng mở động cơ bơm nước [5]

Trang 10

CHƯƠNG 2: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Với công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngày nay các thiết bị tự động hóa ra đời dần dần thay thế con người trực tiếp thực hiện các công việc trong các khâu sản xuất, trong đó ngành nông nghiệp đang được chú trọng nghiên cứu và đưa vào sử dụng phổ biến Nhiều thiết bị tự động được đưa vào để thay thế dần con người trong việc chăm sóc, quản lí và tưới tiêu Đặt biệt là hệ thống tưới cho thanh long

Với 2000 m2 tương đương với 400 gốc thanh long kết hợp với hệ thống tưới phun sương thì chỉ cần mất khoảng 15-30 phút tưới và thời gian tưới thích hợp nhất là khoảng 6 giờ đến 10 giờ [6] Để vận hành đúng thời gian, người lao đông cần phải canh thời gian bật tắt hệ thống bơm nước cho hệ thống phun sương Việc này cũng gây khó khăn và bất tiện cho người nông dân cũng như là việc tưới nước cho cây thanh long bị gián đoạn

Chính vì vậy, tủ bơm nước theo thời gian kết hợp với cảm biến độ ẩm đất không dây sẽ tiết kiệm thời gian và sức lao động cũng như tiết kiệm chi phí cho người nông dân trong việc quản lí và vận hành hệ thống tưới nước Với thiết kế bộ điều khiển tưới cây tự động có khả năng hẹn giờ tưới nhiều lần, sẽ giúp thời gian tưới trong ngày giảm bớt, không phải quan tâm đến thời gian tưới vì sau khi cài đặt hệ thống sẽ tự động tưới khi đến giờ Kết hợp với cảm biến độ ẩm đất, khi trời mưa hoặc độ ẩm trong đất cao thì hệ thống tưới cây sẽ không hoạt động đảm bảo tiết kiệm nước và chi phí vận hành Tủ còn có chế độ vận hành bằng tay để đảm bảo sự can thiệp của con người khi cần thiết

Việc lắp đặt tủ tưới tự động sẽ giúp cho người dân có nhiều thời gian hơn trong việc chăm sóc cho cây Có thời gian để nghiên cứu nhằm phòng trừ sâu bệnh, giúp tăng năng suất và thêm thu nhập cho các hộ canh tác thanh long hiện nay

Trang 11

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP – NỘI DUNG ĐỀ TÀI

3.1 Sơ đồ nguyên lí 3.1.1 Sơ đồ tủ

Yêu cầu tủ:

 Bật tắt theo thời gian

 Có thể điều chỉnh thời gian

 Có bộ cảm biến độ ẩm khi trời mưa động cơ sẽ không hoạt động

 Bộ cảm biến độ ẩm đất giúp việc thay đổi vị trí khảo sát dễ dàng

Trang 12

Hình 3.2 Mạch động lực

Khi CB1 ở trạng thái ON D1 sẽ sáng lên (báo hiệu đã cấp nguồn cho tủ) Đồng thời sẽ cấp nguồn cho Timer 24H Timer 24H phải được cấp nguồn liên tục để đảm bảo thời gian chạy chính xác và không cần phải cài đặt thời gian nhiều lần

Khi có nguồn Timer có thể cài đặt thời gian theo ý muốn Trên Timer có 24 số tương ứng với 24h trong ngày, mỗi số cách nhau 4 khoảng trống tương ứng với thời gian 15 phút Ta chỉ cần xoay các số trên mặt Timer trùng với mũi tên màu trắng ở giữa timer đúng theo thời gian thực

Để cài đặt thời gian đóng mở, trên Timer có các chốt màu cam (cài đặt thời gian ON) và chốt trắng (thời gian OFF) Ta đặt các chốt vào các rãnh trên Timer để đặt thời gian đóng mở

Tiếp đến, khi công tắt S ở vị trí (1) là chế độ tự động (AUTO), TIMER (bạn đã cài đặt ở trên) sẽ tự động đóng cắt theo thời gian đã cài đặt trước Khi Timer quay đến chốt màu cam tiếp điểm thời gian bên trong Timer sẽ đóng lại cấp nguồn cho Rơ le trung gian, tiếp điểm của rơ le thời gian sẽ chuyển trạng thái từ thường hở sang đóng cấp nguồn cho

Trang 13

contactor K và động cơ sẽ hoạt động Tiếp điểm thường mở K sẽ chuyển đổi trạng thái và đèn D2 sẽ sáng lên báo hiệu cho động cơ hoạt động hoạt động Khi Timer chạy đến chốt trắng tiếp điểm thời gian sẽ được ngắt ra, nguồn rơ le trung gian bị mất làm ngắt contactor K và D2 sẽ tắt

Tiếp điểm RF là tiếp điểm thường đóng Khi độ ẩm cao hoặc trời mưa thì tiếp điểm RF sẽ hở mạch không cho động cơ hoạt động Đảm bảo tiết kiệm chi phí

Khi S ở vị trí (2) là chế độ hoạt động bằng tay (MAIN): khi nhấn ON thì K sẽ được cấp nguồn động cơ hoạt động, tiếp điểp K chuyển trạng thái D2 sẽ sáng báo hiệu động cơ hoạt động Khi nhấn OFF, K sẽ mất nguồn D2 sẽ tắt Trạng thái này cần sự tác động của con người

Trang 14

Trang 15

3.1.3 Sơ đồ bộ cảm biến độ ẩm đất không dây

Bộ cảm biến độ ẩm đất không dây gồm 4 phần: cảm biến độ ẩm, mạch phát RF 433, arduino và 1 pin dự phòng 5VDC (có thể sạc được) Khi cảm biến độ ẩm nhận và gửi tín hiệu về arduino Arduino sẽ xử lí sao đó điều khiển cho mạch phát RF phát tính hiệu đến bộ thu

Hình 3.5 Sơ đồ bộ cảm biến độ ẩm không dây

Trang 16

3.2 Các vật tư thiết bị

3.2.1 Circuit Breaker (CB) 3.2.1.1 Giới thiệu

Aptomat (CB) là khí cụ điện có chức năng tự động ngắt mạch và bảo vệ quả tải cho toàn bộ hệ thống điện trước các sự cố như ngắn mạch hay sụt áp… trong kỹ thuật thì nó được sử dụng để đóng cắt không thường xuyên các mạch làm việc ở chế độ bình thường

Hộp dập hồ quang: CB hộp dập hồ quang thường sử dụng hai kiểu thiết bị dập hồ quang: kiểu nửa kín và kiểu hở Kiểu nửa kín của CB thường được đặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí được dùng cho dòng điện có giới hạn không quá 50KA Còn đối với loại kiểu hở thì dòng điện lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn hơn 1000V

Trang 17

Hình 3.8 Cấu tạo CB

3.2.1.3 Cơ cấu truyền động cắt của CB

Truyền động cắt thường có 2 cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, đóng cơ điện)

Điều khiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện tử (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A)

Để tang lực điều khiển bằng tay dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén

3.2.1.4 Phân loại

CB có loại sau:MCB, MCCB, ACB…

MCB viết tắt miniature circuit breaker có dòng đóng cắt nhỏ, thường 5A-100A MCCB viết tắt Moulded case Circuit Breaker Dòng thường đóng căt 63-500A ACB viết tắt Air Cicuit Breaker Dòng đóng căt trên 500A

Trang 18

3.2.1.5 Lựa chọn CB

U đmCB > U đmLĐ (luôn được sản xuất với điện áp lớn hơn điện áp nhà máy);

I đmCB >= I tính toán (lựa chọn giống như tính kích thước dây điện, tức chọn I đmCB >= 1,4 I tt);

I cđmCB >= I ngắn mạch (Tính từ điểm ngắn mạch trở về nguồn)

Ví dụ: Chọn Aptomat cho một máy giặt có công suất tiêu thụ là 2kW, cosphi = 0,85 sử dụng trong hộ gia đình

Ta có: Itt = Ptt/Uđm*cos(phi) = 2000/(220*0,85) = 10,69 Iap = (1,2-1,5) Itt

Ta tính được: Ict = 1,2*10,96 = 13,152A

Do đó ta chon loại Aptomat có dòng định mức là 14A

3.2.1.6 Yêu cầu chọn CB

Chế độ làm việc định mức của CB phải là chế độ dài hạn

CB phải cắt được trị số dòng ngắn mạch lớn có thể lên đến hàng chục kA Sau khi cắt vẫn phải đảm bảo làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức

CB phải có thời gian cắt bé

3.2.2 Contactor 3.2.2.1 Giới thiệu

Contactor là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, khi sử dụng contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp định mức lên đến 500V, dòng định mức 780A

Trang 19

Hình 3.9 Contactor

3.2.2.2 Cấu tạo

Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: nam châm điện, hệ thống dập hồ quang, hệ thông tiếp điểm (tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ)

 Nam Châm điện

Gồm 4 thành phần: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm, Lõi sắt, Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu

Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài nghìn A,

thí dụ khoảng 1600A hay 2250A) Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ điện làm mạch từ hút lại

Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A Tiếp

điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở

Trang 20

Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện) Tiếp điểm này hở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động Ngược lại là tiếp điểm thường hở

Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính tủ điện điều khiển thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của Contactor

Hình 3.10 Cấu tạo contactor

3.2.2.3 Nguyên lí hoạt động

Khi cấp nguồn trong tủ điện điều khiển bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

Trang 21

Có nhiều cách phân loại contactor:

 Theo nguyên lý truyền động : Ta có contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực … Thường thì ta gặp contactor kiểu điện từ

 Theo dạng dòng điện : Contactor điện một chiều và contactor điện xoay chiều

 Theo kết cấu : Người ta phân contactor dùng ở nơi hạn chế chiều cao ( như bảng điện ở gầm xe ) và ở nơi hạn chế chiều rộng ( ví dụ buồng tàu điện )

 Phân loại tiếp điểm contactor

Theo khả năng tải dòng : Tiếp điểm chính ( cho dòng điện lớn đi qua từ 10A đến

1600A hay 2250A ), tiếp điểm phụ ( cho dòng điện đi qua có giá trị từ 1A đến 5A )

Theo trạng thái hoạt động : Tiếp điểm thường đóng ( là loại tiếp điểm ở trạng

thái kín mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện ), tiếp điểm thường mở ( là tiếp điểm ở trạng thái hở mạch khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện )

Trang 22

3.2.2.6 Lựa chọn contactor

Để lựa chọn Contactor phù hợp cho động cơ ta phải dựa vào những thông số cơ bản như Uđm, P , Cosphi

Iđm = Itt x 2 Iccb = Iđm x 2

 Trong công nghiệp Contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện, để an toàn khi vận hành Đây là một giải pháp tự động hóa bằng phương pháp cơ điện Phương pháp này không xử lý những quá trình phức tạp nhưng nó đơn giản và ổn định cao dễ sửa chữa

 Trong ngành tự động hóa ngày nay đòi hỏi xử lý những công việc có tính chất phức tạp và khó khăn Nên cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý nên phương pháp cơ điện tử ra đời để đáp ứng được những quá trình đóng gói sản phẩm, ép nhựa Contactor vẫn là thiết bị sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp tự động hóa việc sản xuất

3.2.3 Rơ le trung gian 3.2.3.1 Giới thiệu

Trang 23

Rơ le trung gian là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp điểm Rơle trung gian còn gọi là rơ le kiếng là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện Gọi là một công tắc vì rơ le có hai trạng thái ON và OFF Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không

Hình 3.11 Rơ le trung gian

Trang 24

Hình 3.12 Cấu tạo rơ le

3.2.3.3 Nguyên lí hoạt động

Khi cấp nguồn điện định mức vào thì cuộn hút sẽ trở thành nam châm điện và hút lấy tiếp điểm, khi đó tiếp điểm thường mở NO sẽ đóng lại, cho dòng điện chạy qua tải (bóng đèn) sẽ hoạt động (sáng lên)

Nhờ sự cách ly giữa mạch điều khiển (cuộn hút) và mạch lực (hệ tiếp điểm) mà tín hiệu điều khiển và nguồn điện có thể khác nhau Ở đây nói đến là chúng ta có thể dùng nguồn điện DC rất nhỏ để điều khiển thiết bị điện AC ở điện thế lớn, với mục đích an toàn cho người sử dụng và tránh gây hiện tượng cháy nổ do hoạt động ở điện áp cao

Trang 25

Hình 3.13 Nguyên lí hoạt động

3.2.3.4 Lựa chọn rơ le trung gian

Tùy theo nhu cầu sử dụng mà có thể chọn:

Mức điện áp hoạt động phổ biến trong môi trường công nghiệp là: 5V, 12V, 24VDC và 220VDC

Với 1 tiếp điểm, 2 tiếp điểm, 4 tiếp điểm người ta thường quy chuẩn ra như rơ le 8 chân, 14 chân vv…

3.2.3.5 Ứng dụng

Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác, ví như bộ bảo vệ tủ lạnh chẳng hạn-khi điện yếu thì rơle sẽ ngắt điện ko cho tủ làm việc còn khi điện hoẻ thì nóp lại cấp điện bình thường.Trong bộ nạp ắc quy xe máy, ô tô thì khi máy phát điện đủ khoẻ thì rơ le trung gian sẽ đóng mạch nạp cho ác quy

Được tích hợp trong các bảng mạch điều kiển điện tử dân dụng cũng như trong công nghiệp, với ưu điểm là nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt thay thế

Trang 26

3.2.4 Arduino

3.2.4.1 Giới thiệu

Arduino là một board mạch vi xử lý được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau

Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Trang 27

3.2.4.2 Cấu tạo

 Thông số Arduino: Điện áp hoạt động: 5v

Điệp áp vào khuyên dùng: 7 – 12v Điện áp vào giới hạn: 6 – 20v Dòng tiêu thụ: khoảng 30mA Chu kì dao động: 16Mhz

Cường độ dòng điện trên mỗi I\O pin: 20mA

Linh kiện sử dụng: Atmega328, Thạch anh: 16Mhz, Tụ: 1 tụ 10uF, 2 tụ 22pF, nút ấn, điện trở 10kohm, 2 điện trở 220ohm, Led: 2 con

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lí arduino

Mã nguồn mở: Phần cứng và phần mềm của Arduino đều là nguồn mở - các sơ đồ đều được public trực tuyến nên bạn hoàn toàn có thể mua linh kiện về và tự làm lấy

Trang 28

Atmega 328 là một bộ vi điều khiển 8 bít dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 32KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bít (2KB SRAM)

Với 23 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader

Atemega328 có khả năng hoạt động trong một dải điện áp rộng (1.8V – 5.5V), tốc độ thực thi (thông lượng) 1MIPS trên 1MHz

+ Kiến trúc: AVR 8bit

+ Xung nhịp lớn nhất: 20Mhz

+ Bộ nhớ chương trình (FLASH): 32KB + Bộ nhớ EEPROM: 1KB

+ Bộ nhớ RAM: 2KB

+ Số timer: 3 timer gồm 2 timer 8-bit và 1 timer 16-bit + Số kênh xung PWM: 6 kênh (1timer 2 kênh)

Hình 3.16 Sơ đồ chân ATMEGA 328

Trang 29

3.2.4.3 Khả năng kết nối

 Arduino có thể hoạt động độc lập

 Arduino có thể kết nối với một máy tính Máy tính của bạn được phép truy cập dữ liệu cảm biến từ thế giới bên ngoài và cung cấp thông tin phản hồi

 Các Arduino có thể kết nối với nhau

 Arduino có thể kết nối với thiết bị điện tử khác

 Arduino có thể kết nối với các chip điều khiển

3.2.4.4 Ứng dụng

 Làm Robot Arduino có khả năng đọc các thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ,… nên nó thường được dùng để làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot

 Game tương tác: Arduino có thể được sử dụng để tương tác với Joystick, màn hình,… khi chơi các game như Tetrix, phá gach, Mario…

 Máy bay không người lái

 Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, làm hiệu ứng đèn Led nhấp nháy trên các biển quảng cáo…

 Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh