BÁO CÁO DỰ ÁN NHẬP MÔN KỸ THUẬT ĐỀ TÀI MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BÁO CÁO DỰ ÁN NHẬP MÔN KỸ THUẬT ĐỀ TÀI MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG LỚP: L02 NHÓM: 08 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS.Lê Tất Hiển TP... Kho

TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BÁO CÁO DỰ ÁN NHẬP

MÔN KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI

MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG

LỚP: L02 NHÓM: 08 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS.Lê Tất Hiển

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2024

Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

Danh sách thành viên

STT Tên thành viên MSSV Vị trí Đóng góp %

1 Phan Trọng Hùng 2411325

2 Phạm Văn Tài 2413046

3 Lưu Đăng Hoàng 2411080

4 Trương Lâm Khang 2411485

5 Trần Đỗ Phương Lâm 2411848

6 Lê Quang Đạt 2410677

Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

NHẬN XÉT CỦA GIÁNG VIÊN

Giáng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

Mục lục

Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

Lời Nói Đầu

Trong bối cảnh hiện đại, tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống

và sản xuất Các hệ thống tự động không chỉ giúp tiết kiệm thời gian, công sức mà còn tăng tính chính xác và hiệu quả trong các công việc hàng ngày Trong đó, máy bơm nước

tự động là một trong những ứng dụng nổi bật, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt

Việc nghiên cứu và phát triển máy bơm nước tự động không chỉ nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng nước, giảm lãng phí tài nguyên, mà còn góp phần bảo vệ môi trường và tối

ưu hóa năng lượng tiêu thụ Hệ thống này đặc biệt hữu ích trong việc quản lý nguồn nước tưới tiêu, cung cấp nước sạch cho các khu dân cư hoặc hỗ trợ các ngành công nghiệp đòi hỏi nguồn nước ổn định

Đề tài "Máy bơm nước tự động" được thực hiện với mục tiêu tìm hiểu nguyên lý hoạt động, thiết kế và ứng dụng của hệ thống này Qua đó, đề tài không chỉ mang lại giá trị về mặt lý thuyết mà còn mở ra những hướng đi mới trong việc áp dụng công nghệ tự động hóa vào thực tiễn

Hy vọng rằng đề tài sẽ cung cấp những thông tin hữu ích, đồng thời khơi dậy thêm nhiều

ý tưởng sáng tạo nhằm cải tiến và phát triển công nghệ máy bơm nước tự động trong tương lai

Nhóm thực hiện

Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG

TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

1 NỘI DUNG

Cảm biến độ ẩm đất:

1.Cấu tạo:

Một cảm biến độ ẩm đất điển hình gồm hai thành phần:

 Đầu dò:

Cảm biến chứa một đầu dò hình dạng giống chiếc nĩa với hai dây dẫn lộ ra, được cắm vào đất hoặc bất kỳ nơi nào cần đo độ ẩm

 2 Mô-đun:

1 Mô-đun này tạo ra một điện áp đầu ra dựa trên điện trở của đầu dò và xuất tín hiệu này tại chân Analog Output (AO) Cùng lúc, tín hiệu tương tự này được đưa vào bộ so sánh chính xác cao LM393 để chuyển đổi thành tín hiệu số hóa và xuất

ra tại chân Digital Output (DO)

2 Mô-đun có chiết áp tích hợp để điều chỉnh độ nhạy của đầu ra số (DO) Ta có thể thiết lập một ngưỡng bằng cách sử dụng chiết áp Khi độ ẩm vượt qua giá trị ngưỡng, mô-đun sẽ xuất tín hiệu LOW, ngược lại sẽ xuất tín hiệu HIGH

3 Đèn LED báo trạng thái:

-Power LED: Sáng lên khi mô-đun được cấp nguồn

-Moisture Dectect LED: Sáng lên khi đầu ra số (DO) chuyển sang LOW

4 Sơ đồ chân của cảm biến độ ẩm đất:

-AO (Analog Output): Cung cấp tín hiệu tương tự với giá trị dao động từ mức điện áp nguồn đến 0V Kết nối chân này với một trong các chân analog trên Arduino

-DO (Digital Output): Cung cấp tín hiệu số từ mạch so sánh bên trong Có thể kết nối với bất kỳ chân số nào trên Arduino hoặc trực tiếp đến một rơ-le 5V hoặc thiết bị tương tự

-VCC: Cấp nguồn cho cảm biến Nên cấp điện áp trong khoảng từ 3.3V đến 5V Lưu

ý rằng đầu ra tương tự (AO) sẽ thay đổi tùy theo điện áp cung cấp cho cảm biến

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

-GND: Kết nối với đất của hệ thống

2.Nguyên lý hoạt động:

Đầu dò hình nĩa với hai dây dẫn lộ ra ngoài, hoạt động như một điện trở thay đổi (giống như một chiết áp) có điện trở thay đổi tùy theo hàm lượng nước trong đất

Điện trở này tỷ lệ nghịch với độ ẩm của đất:

• Càng nhiều nước trong đất thì độ dẫn điện tốt hơn và sẽ dẫn đến điện trở thấp hơn

• Càng ít nước trong đất nghĩa là độ dẫn điện kém và sẽ tạo ra điện trở cao hơn

Cảm biến tạo ra điện áp đầu ra theo điện trở, bằng cách đo chúng ta có thể xác định được mức độ ẩm

Rơ-le (Relay):

thước: 50 x 26 x 18.5mm

Thông số tải:

-Tải điện xoay chiều AC: 250V/10A

-Tải điện một chiều DC: 30V/10A

-Có tác dụng đóng/ngắt mạch điện dựa theo tín hiệu điều khiển để đảm bảo an toàn

2 Cổng output:

Gồm 3 chân:

-NC (Normally Closed): Chân đóng với COM khi rơ-le ở trạng thái nghỉ

-COM (Common): Chân chung

-NO (Normally Open): Chân mở với COM khi rơ-le ở trạng thái nghỉ Khi kích hoạt, NO

sẽ đóng với COM

3 Jumper tùy chỉnh mức kích (Trigger):

Jumper được sử dụng để chọn mức kích hoạt tín hiệu:

High Level Trigger (kích mức cao): Kích hoạt rơ-le khi tín hiệu điều khiển là HIGH Low Level Trigger (kích mức thấp): Kích hoạt rơ-le khi tín hiệu điều khiển là LOW

4 Cổng input:

-VCC: Cấp nguồn cho mô-đun (12V DC)

-GND: Chân nối đất

-IN: Chân nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển

5 Mạch cách ly quang học (Opto Isolation):

-Được tích hợp để bảo vệ vi điều khiển khỏi các xung điện hoặc nhiễu từ tải công suất lớn

Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG

TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

6 Đèn LED:

-Power LED: Báo hiệu rằng mô-đun đã được cấp nguồn

-Relay Status LED: Báo hiệu trạng thái hoạt động của rơ-le

Thông số của Arduino:

Arduino thực chất là một nền tảng phát triển nhúng mã nguồn mở rất dễ sử dụng Nó bao gồm các bảng Phần cứng và các công cụ Phần mềm Đặc biệt Arduino Uno R3 là một trong những board Arduino được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Ngày nay, bo mạch này đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (R3) Kích thước của nó là 68,6mm * 53,4mm

Một số thông số của Arduino Uno R3:

Vi điều khiển: ATmega328 – 8 bit AVR

Điện áp hoạt động: 5V DC (USB)

Tần số: 16 MHz

Dòng tiêu thụ: 30mA

Điện áp đầu vào khuyến nghị: 7-12V DC

Giới hạn điện áp đầu vào: 6-20V DC

Chân Digital I/O: 14 (6 chân hỗ trợ PWM phần cứng)

Chân Analog: 6

Dòng điện tối đa: 30mA

Dòng điện ngõ ra (5V): 500mA

Dòng điện ngõ ra (3.3V): 50mA

Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5 KB bootloader

SRAM: 2KB (ATmega328)

EEPROM: 1KB (ATmega328)

Động cơ máy bơm nước P385 12VDC:

Máy bơm nước DC Pump P385 12VDC có kích thước nhỏ gọn, áp suất mạnh, dùng để bơm nước, giải pháp có công suất bơm tối đa lên tới 1~2L/1 phút, phù hợp sử dụng trong

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

nhiều thiết kế khác nhau máy bơm nhỏ: máy bơm bể cá, máy tưới cây, gắn vào vòi để rửa tay hoặc phun, xịt…, lưu ý không đảo ngược máy bơm vì có thể làm hỏng kết cấu máy bơm động cơ (cực dương được đánh dấu màu đỏ)

Đặc điểm kỹ thuật:

Loại động cơ: P385

Điện áp sử dụng: 6 ~ 12VDC

Dòng điện sử dụng: 0,5 ~ 0,7A

Lưu lượng bơm: 1~2L/1 phút

Thời gian chạy liên tục: <1h

Đường kính đầu bơm: đường kính trong 6mm, đường kính ngoài 8,5mm

Kích thước: 90x40x35mm

Bộ chuyển đổi 9V

Bộ chuyển đổi AC-DC 9V 2A dùng để cấp nguồn cho các thiết bị sử dụng điện áp 9VDC, nguồn điện có thiết kế nhỏ gọn, linh kiện gia công chất lượng tốt, dây lõi đồng dày, độ bền cao, dòng điện đầu tiên theo thông số nhà sản xuất lên đến 2A

Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG

TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

Dữ liệu kỹ thuật:

Điện áp đầu vào: 100~240VAC, 50/60Hz

Điện áp đầu ra: 9VDC

Dòng điện ra tối đa: 2A (nếu sử dụng liên tục nên cung cấp ở mức 80% công suất)

Loại nguồn: nguồn xung

Giắc cắm đầu ra: Jack DC chuẩn tròn đường kính ngoài 5.5mm, đường kính trong phù hợp với lỗ kim từ 2.1~2.5mm

Phần mềm Adruino IDE:

1 Giới thiệu:

Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduinovà có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay: Windows, Macintosh OSX và Linux

2 Code:

Sơ đồ pinout của cảm biến:

Cảm biến độ ẩm Adruino uno r3

Sơ đồ pinout của rơ-le:

Rơ-le Adruino uno r3

Khoa Kỹ Thuật Giao

Thông

int water; // Biến water lưu tín hiệu từ cảm biến độ ẩm đất (HIGH hoặc LOW)

void setup() {

pinMode(3, OUTPUT); // Chân 3 làm tín hiệu đầu ra để điều khiển rơ-le

pinMode(6, INPUT); // Chân 6 làm tín hiệu đầu vào để nhận từ cảm biến

}

void loop() {

water = digitalRead(6); // Đọc giá trị từ chân 6 (D0 của cảm biến)

if (water == HIGH) {

digitalWrite(3, HIGH); // Bật rơ-le nếu đất khô

} else {

digitalWrite(3, LOW); // Tắt rơ-le nếu đất ẩm

}

delay(3000); // Tạm dừng 3 giây để tránh kiểm tra liên tục

}