nghiên cứu lý thuyết về cảm biến độ ẩm đất cảm biến nhiệt độ xây dựng mô hình vật lý ứng dụng cảm biến độ ẩm đất và cảm biến nhiệt độ

Hệthống tưới nước tự động sử dụng các cảm biến để theo dõi độ ẩm đất và nhiệt độ,từ đó điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp với nhu cầu của cây trồng.. Lý thuyết về cảm biến nhiệt độ, độ ẩ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM

-o0o-BÁO CÁO MÔ HÌNH CẢM BIẾN

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ ỨNG DỤNG CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT VÀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

VÀO HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG.

GV HƯỚNG DẪN :………

NHÓM THỰC HIỆN : ………

LỚP : ……….

TP HỒ CHÍ MINH, ngày tháng năm 2024

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

-Nhu cầu về nguồn nước cho sản xuất nông nghiệp ngày càng tăng cao, trong khi

nguồn nước tự nhiên lại đang dần cạn kiệt Việc sử dụng nước tưới lãng phí không

chỉ gây ảnh hưởng đến môi trường mà còn làm giảm năng suất cây trồng Do đó,

việc áp dụng các hệ thống tưới nước tự động, hiệu quả là vô cùng cấp thiết Hệ

thống tưới nước tự động sử dụng các cảm biến để theo dõi độ ẩm đất và nhiệt độ,

từ đó điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp với nhu cầu của cây trồng Việc này

giúp tiết kiệm nước, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và tăng năng suất cây trồng

Phần 1: Nguyên cứu lý thuyết

1 Lý thuyết về cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

A Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là gì ?

-Cảm biến nhiệt độ độ ẩm là thiết bị cảm biến được tạo nên từ những thiết bị điện

tử có độ nhạy cao, được dùng để đo đạc mức độ ẩm và nhiệt độ trong không khí Chúng có thể đo được mức độ ẩm tương đối, tuyệt đối hoặc cụ thể dựa vào bộ phận cảm biến

B Phân loại :

-Trên thị trường hiện nay đang có 3 loại cảm biến độ ẩm chính, được sử dụng rộng rãi đó là: cảm biếm độ ẩm điện dung, cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt và cảm biến độ ẩm điện trở.Thiết bị cảm biến độ mỏng Thiết bị này sẽ sử dụng để đo đạc độ ẩm tương đối, dùng để đo phạm vi nhiệt độ độ ẩm rộng mà không cần bù nhiệt độ hoạt động

+Thiết bị cảm biến độ ẩm dẫn nhiệt: đây là thiết bị cảm biến có thể sử dụng để

đo giá trị tuyệt đối của độ ẩm thông qua các tính toán mức độ dẫn nhiệt của môi trường không khí ẩm và không khí khô Loại cảm biến nhiệt độ độ ẩm này có 2 nhiệt điện trở đặt 1 cái ở bên trong buồng cảm biến kín bao bọc bằng ni

tơ khô và 1 nhiệt điện trở đặt bên ngoài để tiếp xúc với độ ẩm trong không khí

để có thể so sánh được sự chênh lệch từ đó cho ra kết quả đo đạc tỷ lệ thuận với

độ ẩm tuyệt đối

+Thiết bị cảm biến độ ẩm điện trở: chúng là cảm biến hoạt động dựa vào sự thay đổi điện trở suất ở 2 điện cực để đo đạc các giá trị độ ẩm tương đối Chúng

sử dụng đến các ion muốn để đo trở kháng điện trong các nguyên tử Lúc độ ẩm hay nhiệt độ môi trường thay đổi, điện trở của các điện cực sẽ thay đổi theo Thiết bị cảm biến nhiệt độ độ ẩm này khá rẻ, có diện tích nhỏ gọn, hoạt động tốt trong những ứng dụng cần giám sát từ những khoảng cách xa

C Nguyên lý làm việc :

Cảm biến nhiệt độ độ ẩm sẽ hoạt động dựa theo nguyên lý hấp thụ hơi nước để biến đổi tính chất, thành phần cảm nhận trong cảm biến từ đó làm cho thiết bị điện trở thay đổi giá trị, xuất hiện sự biến đổi của dòng điện nhờ vậy sẽ xác định, đo lường được độ ẩm thay đổi

Với thiết bị cảm biến nhiệt độ độ ẩm điện dung thì khi không khí đi qua 2 tấm kim loại thì khi có sự thay đổi độ ẩm không khí sẽ tạo được sự biến đổi điện dung giữa các bản

D Ứng dụng trong đời sống hiện nay

-Những thiết bị cảm biến nhiệt độ độ ẩm có rất nhiều ứng dụng từ dân dụng đến

trong các lĩnh vực công nghiệp nhờ vào kích thước nhỏ gọn, tiện lợi, giá thành thấp như là để đo đạc độ ẩm trong máy in, máy fax, các hệ thống HAVC, đo đạc độ ẩm

và nhiệt độ không khí ở các trạm thời tiết, trong xe ô tô, tại nơi chế biến thực phẩm hay tủ lạnh, Ở những nhà máy sử dụng thiết bị cảm biến này để đo đạc trong các máy sấy, kiểm tra quá trình mất nước của thực phẩm,

2 Vi điều khiểu arduino r3

A Vi điều khiển arduino r3 dùng làm gì ?

-Một mô-đun vi điều khiển như Arduino Uno R3 được sử dụng để điều khiển và

giám sát các thiết bị và mạch điện tử thông qua các chương trình do người dùng

lập trình Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của Arduino Uno R3:

+Điều khiển thiết bị đơn giản: Bạn có thể điều khiển các thiết bị như đèn LED,

động cơ bằng động cơ servo, máy bơm, van, vv thông qua các tín hiệu điện từ

Arduino

+Thu thập dữ liệu: Arduino có thể thu thập dữ liệu từ các cảm biến như cảm biến

nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến ánh sáng, cảm biến chuyển động, vv Dữ liệu

này có thể được sử dụng để giám sát môi trường hoặc các điều kiện khác

+Tự động hóa nhà thông minh: Arduino có thể được sử dụng trong các ứng dụng

nhà thông minh để tự động hóa các hệ thống như ánh sáng, điều hòa không khí, hệ

thống an ninh, vv

+Robotics và IoT (Internet of Things): Arduino là một nền tảng phổ biến cho các

dự án robot và IoT, cho phép bạn xây dựng các thiết bị tự động hoặc kết nối các

thiết bị với Internet để điều khiển và giám sát từ xa

+Giáo dục và học tập: Arduino được sử dụng rộng rãi trong giáo dục để giúp học

sinh và sinh viên hiểu về các khái niệm điện tử, lập trình và điều khiển

+ Nghiên cứu và phát triển sản phẩm: Các nhà phát triển có thể sử dụng

Arduino để thử nghiệm các ý tưởng mới và phát triển các sản phẩm điện tử

B.THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5~12V DC (khuyên dùng)

Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM)

Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng

bởi bootloader

-Lưu ý : Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino

UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển

C Sơ đồ nguyên lý & Mạch In ( sử dụng phần mềm thiết kế PCB EAGLE)

D Sơ đồ chân

-Hình ảnh thực tế

Aruino UNO R3 DIP_1

E Chức năng của các chân

F Sơ đồ chân của vi điều khiển ATmega328P: