Hệ thống phun sương tạo độ ẩm

Tưới theo luống - Hay còn gọi là phương pháp tưới rãnh, các rãnh đóng vai trò là các con kênh nhỏ làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn chính vào ruộng, khi nước chảy từ đầu rãnh xuống cuối rãn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2016

THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHUN SƯƠNG TẠO ĐỘ ẨM CHO CÂY

Sinh viên thực hiện : 1 Nguyễn Mạnh Linh

2 Trần Trung Hòa

Lớp,Khoa :Trang bị điện_K54 Khoa Điện Điện Tử

3 Nguyễn Văn Ngọc

4 Trần Văn Kỳ

5 Nguyễn Xuân Hòa

Lớp,Khoa :Trang bị điện_K53 Khoa Điện Điện Tử

Giáo Viên HD: KS Nghuyễn Đức Khương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

1

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM 2016

THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHUN SƯƠNG TẠO ĐỘ ẨM CHO CÂY

Thuộc lĩnh vực khoa học công nghệ: Tự động hóa

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Mạnh Linh Nam,Nữ : Nam

Lớp,Khoa : Trang bị điện_K53 Khoa Điện Điện Tử Năm thứ : 4 /Số năm đào tạo:4

Giáo v: KS NGUYỄN ĐỨC KHƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

2

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1. Thông tin chung

- Tên đề tài : Thiết kế chế tạo thiết bị phun xương tạo độ ẩm

- Sinh viên thực hiện:

- Lớp,Khoa : Trang bị điện Khoa:Điện điện tử Năm thứ : /Số năm đào tạo:

2. Mục tiêu đề tài:

3. Tính mới tính sáng tạo:

4. Kết quả nghiên cứu :

5. Đóng góp về mặt kinh tế -xã hội , giáo dục và đào tạo, an ninh ,quốc phòng ,khả năng áp dụng của

Danh mục hình vẽ

Danh Mục Bẳng Biểu

- Lan hồ điệp cần độ ẩm từ 50-80% Nếu độ ở môi trường có độ ẩm thấp hơn, người trồng

có thể dùng màn che để hạn chế cây thoát hơi nước Một biện pháp đề phòng khác là giữcây ở trong chậu có chứa sỏi hay đá cuội và nước Người chơi hoa phải đảm bảo cây phảiluôn ở trên sỏi, đá cuội và không chạm vào nước Việc tưới nước cho loài cây này rấtquan trọng và người chăm cây nên thực hiện một cách cẩn thận

Hình 1.1 Hoa lan được tròng trong nhà lưới

- Vào mùa hè, cây cần được tưới khoảng 2-3 ngày một lần, ngược lại vào mùa đông, ngườichơi hoa chỉ cần tưới khoảng 10 ngày một lần

- Thời gian tốt nhất để tưới nước là buổi trưa vì lá sẽ khô cho tới tối Nước dính lại có thểkhiến cho lá bị thối, vì thế., cách tốt nhất là người trồng nên tưới nước cho cây phù hợpvới từng mùa, đồng thời cũng xem xét nhu cầu nước và giá thể sử dụng (giá thể thườngđược sử dụng là vỏ cây, đá trân châu, vỏ cây dương xỉ, than củi)

- Lượng nước cần tưới cho 84 trong 1 ngày là 0,3

Hình 1.2 Bố trí khoảng cách luống trong nhà lưới diện tích 84

Chương 2 Tìm hiểu các phương pháp tưới cây

Có 3 phương tháp tưới cây chính

Kìm hãm sự phát triển của cỏ dại

Giảm bớt nồng độ các chất có hại

- Nhược điểm:

Giảm độ thoáng khí

Giảm hoạt động của các vi sinh vật trong đất

Tốn nhiều nước, gây khó khăn cho việc cơ giới hóa đồng ruộng

Làm dâng cao mực nước ngầm, gây hiện tượng lầy hóa

2.2 Tưới theo luống

- Hay còn gọi là phương pháp tưới rãnh, các rãnh đóng vai trò là các con kênh nhỏ làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn chính vào ruộng, khi nước chảy từ đầu rãnh xuống cuối rãnh sẽ ngấm sang hai bên, cung cấp nước cho cây trồng

- Phương pháp này phù hợp với những cây trồng cạn, không có khả năng chịu ngập cao

như: ngô, khoai, mía, đậu, cây ăn quả

Hình2.2 Phương pháp tưới luống

- Ưu điểm

 Nước từ rãnh thấm vào đất, lớp đất mặt vẫn tơi xốp, kết cấu đất ít bị phá vỡ

 Đất ít bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rửa trôi

 Ít hao tổn nước

 Không làm ngập mặt ruộng nên công tác canh tác, cơ giới hóa dễ dàng hơn

- Nhược điểm

 Lãng phí lượng nước ở cuối rãnh

 Tốn chi phí nhân công cho việc tạo rãnh

 Tưới phun: là việc cung cấp nước thường xuyên trên bề mặt đất hoặc vùng rễ cây hoạtđộng, giữ lượng nước phù hợp nhất cho vùng thiết yếu này

 Tưới nhỏ giọt: cung cấp nước thành các giọt rời rạc, chậm và gần như liên tục

 Tưới ngầm: Cung cấp nước dưới bề mặt của đất bằng các hệ thống ống ngầm dưới đất, cóđục lỗ

 Tưới sủi: cung cấp nước trên bề mặt đất trong một vùng nhỏ từ ống được cố định, với cácông chính bị chôn dưới đất

 Vi tưới tiết kiệm nước đến mức tối đa, giảm đến mức tối thiểu các tổn thất lượng nướctưới do bốc hơi, thấm

 Vi tưới không gây ra hiện tượng xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng trên bề mặt

và không phá vỡ cấu tượng đất

 Vi tưới đảm bảo năng suất tưới, năng suất lao động được nâng cao không ngừng vì cókhả năng cơ khí hóa, tự động hóa nông nghiệp ở khâu nước tưới Tưới nhỏ giọt tạo điềukiện cho cơ giới hóa, tự động hóa thực hiện tốt một số khâu như phun thuốc trừ sâu, bónphân hóa học kết hợp với tưới nước

 Vi tưới phụ thuộc rất ít vào các yếu tố thiên nhiên như độ đốc của địa hình, thành phần

và cấu trúc đất tưới, mực nước ngầm nông hay sâu, ảnh hưởng của sức gió Tưới nhỏgiọt phù hợp với mọi địa hình nông nghiệp Việt Nam

 Vi tưới sử dụng cột nước áp lực làm việc thấp, lưu lượng nhỏ nên tiết kiệm năng lượng,giãm chi phí vận hành

 Vi tưới cung cấp nước thường xuyên, duy trì chế độ ẩm thích hợp theo nhu cầu sinhtrưởng và phát triển của các loại cây trồng công nghiệp, cây trồng công nghiệp Nhờ đó,cây sinh trưởng tốt, phát triển nhanh, đạt năng suất cao

- Nhược điểm:

 Hệ thống ống vi tưới hay bị tắt nghẽn do bùn cát, rong, tảo, tạp chất hữu cơ, các chấtdinh dưỡng không hòa tan Chính vì vậy, nguồn nước tưới của hệ thống tưới nhỏ giọtcần phải được xử lý qua bộ lọc

 Vi tưới gián đoạn, cây trồng sẽ xấu đi nhiều so với các phương pháp tưới khác

2.4 Tưới phun mưa

- Là phương pháp đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dạng mưa nhân tạo, nhờ các thiết bị thích hợp

- Tưới mưa là phương pháp tưới hoàn thiện và hiện đại Diện tích được tưới đều có thể đạt 80 – 90, thậm chí 100 tấn/h

Hình 2.4 Phương pháp phun tưới

- Ưu điểm

 Tiết kiệm nước- tổn thất chỉ do bốc hơi trong quá trình tưới phun- tiết kiệm 40 % đến50% so với phương pháp tưới mặt

 Thích hợp với mọi loại địa hình, không gây xói mòn, trôi màu, không phá vỡ kết cấu đất

 Giảm diện tích chiếm đất của kênh mương và công trình tưới

- Nhược điểm:

 Giá thành đầu tư xây dựng, quản lý, khai thác cao

 Kỹ thuật tưới phức tạp, đòi hỏi trình độ cao

 Chất lượng tưới bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết

BẢNG 2.1 SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI

1.Tưới mặt a.Tưới Ngập + Điều hòa

nhiệt độ của câytrồng + Kìm hãm sựphát triển của cỏ

dại + Giảm bớtnồng độ các chất có

hại

+ Giảm độ thoáng khí + Giảm hoạt độngcủa các vi sinh vật trong

đất + Tốn nhiều nước,gây khó khăn cho việc cơgiới hóa đồng ruộng + Làm dâng cao mựcnước ngầm, gây hiệntượng lầy hóa

b.Tưới TheoLuống

+ Nước từrãnh thấm vào đất,lớp đất mặt vẫn tơixốp, kết cấu đất ít

bị phá vỡ + Đất ít bị bàomòn, chất dinhdưỡng không bị rửa

trôi + Ít hao tổnnước + Không làmngập mặt ruộng nêncông tác canh tác,

cơ giới hóa dễ dàng

hơn

+ Lãng phí lượngnước ở cuối rãnh + Tốn chi phí nhâncông cho việc tạo rãnh

2 Vi tưới + Tưới phun

sương+ Tưới nhỏ giọt+ Tưới ngầm+ Tưới sủi

+ Vi tưới đảm bảophân bố độ ẩm + Vi tưới cung cấpmột cách đều đặnlượng nước tướicần thiết + Vi tưới tiết kiệmnước đến mức tối

đa+ Vi tưới không

+ Hệ thống ống vi tướihay bị tắc nghẽn do bùn

cát+ Vi tưới gián đoạn, câytrồng sẽ xấu đi nhiều sovới các phương pháp tưới

khác+ Giá thành đầu tư xâydựng, quản lý, khai thác

cao

gây ra hiện tượngxói mòn đất+ Vi tưới phụthuộc rất ít vào cácyếu tố thiên nhiên + Vi tưới cung cấpnước thường xuyên,

3.Tưới phun Mưa + Tiết kiệm

nước-tổn thất chỉ do bốchơi trong quá trìnhtưới phun- tiết kiệm

40 % đến 50% sovới phương pháptưới mặt

+ Thích hợp vớimọi loại địa hình,không gây xói mòn,trôi màu, không phá

vỡ kết cấu đất

+ Giảm diện tíchchiếm đất của kênhmương và côngtrình tưới

+ Giá thành đầu tư xâydựng, quản lý, khai thác

cao

+ Kỹ thuật tưới phức tạp,đòi hỏi trình độ cao + Chất lượng tưới bị ảnhhưởng bởi điều kiện thời

tiết

2.5.Sơ đồ điều khiển hệ thống tưới hoa

Thời gian tưới

CPU(plc s7 200)

thiết bị chấp hành (máy bơm)Cảm biến độ

ẩm (%)

Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển hệ thống tưới hoa

Chương 3 Tính toán và lựa chọn thiết bị 3.1 Cảm biến

3.1.1 Giới thiệu vầ cảm biến độ ẩm

- Đo độ ẩm bằng phương pháp điện trở

Hình 3.1 Máy đo độ ẩm vật liệu Ebro MME 100

Máy đo độ ẩm vật liệu dùng để đo trực tiếp vào mẫu Máy có đầu dò điện trở hình que nhọn hoặc hình dạng khác dùng để chọc/đâm vào vùng mẫu muốn xác định độ ẩm

Sử dụng dễ dàng: máy có hình dạng như một đầu cắm điện ta chỉ việc cắm/chọc vào vùng mẫu muốn đo và đọc kết quả hiển thị trên màn hình

Ưu điểm: Nhỏ gọn, dễ sử dụng mọi lúc mọi nơi đo độ ẩm chỉ trong một thao tác, không

tốn thời gian chuẩn bị mẫu

Màn hình hiể thị

(LCD)

Nhược điểm: Đo nhiều lần ở nhiều vị trí khác nhau để có giá trị trung bình tương đối

nhất, có thể làm hỏng mẫu

Đo độ ẩm bằng phương pháp khúc xạ ánh sáng

Hình 3.2 Máy đo độ ẩm khúc xạ kế dạng kỹ thuật số

- Khúc xạ kế đo dư lượng nước trong mật ong (độ ẩm) có hai loại là khúc xạ kế dạng cơ

và khúc xạ kế dạng kỹ thuật số

- Cách sử dụng: đối với khúc xạ kế loại cơ, nhỏ một vài giọt mẫu lên bề mặt lăng kính, đậy nắp lăng kính sao cho khối lượng mẫu tràn đều trên bề mặt lăng kính Đặt khúc xạ kếngang tầm mắt và đọc kết quả thông qua thị kính

- Đối với khúc xạ kế loại điện tử: cho vài giọt mẫu lên lăng kính và bấm phím “Start” kết quả sẽ hiển thị sau vài giây trên màn hình điện tử

Lưu ý: Cả hai loại khúc xạ kế trên đều cần phải hiệu chuẩn trước khi sử dụng để có kết

quả chính xác nhất

Ưu điểm: Dễ sử dụng, cho kết quả nhanh, nhỏ gọn có thể bỏ túi

Nhược điểm: Vì là khúc xạ kế nên sẽ phụ thuộc ít nhiều vào nguồn sang.

Đo độ ẩm bằng phương pháp điện dung

Độ ẩm của môi trường ảnh tưởng đến giá trị điên dung của tụ điện Khi độ ẩm môi trường tăng dẫn điến hang số điện môi giữa 2 bản cực của tụ điện thay đồi

Ưu điểm của phương pháp này chính là đơn giản đễ thực hiện , độ chính xác cao ,chi phí thấp

3.1.2 Cảm biến nhiệt độ ẩm ECA-STH1

Hình 3.3 Sơ đồ điều khiển hệ thống tưới hoa

Bảng 3.1 thông tin về Sơ đồ điều khiển hệ thống tưới hoa

3.2 PLC S7200

3.2.1 Giới thiệu về PLC S71200

Hình 3.4 PLC S7200

Chức năng và ứng dụng PLC S7-200 của Siemens

- S7-200 có từ 6 đầu vào/4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào/16 đầu ra số (CPU226)

Ta có thể mở rộng số đầu vào/ ra nhờ các module mở rộng Trong bộ lệnh của S7-200 cóđầy đủ các lệnh bit Logic, so sánh, bộ đếm, dịch/quay các thanh ghi, timer cho phép lậptrình cho các ứng dụng điều khiển Logic một cách dễ dàng

- PLC S7-200 của SIEMENS thuộc vào nhóm các PLC loại nhỏ vì chỉ có thể quản lý một

số lượng đầu vào/ra ít, bộ nhớ chương trình và dữ liệu nhỏ, sử dụng các ngôn ngữ lậptrình như STL (Statement List), LAD (Ladder Logic), FBD (Funtion Block Diagrams).Tuy nhiên, PLC S7-200 lại được tích hợp sẵn các tính năng phong phú, do vậy nó có khảnăng đáp ứng được các yêu khác nhau của máy móc, thiết bị công nghiệp

3.2.2 Chọn CPU cho PLC S7200

Số lượng đầu vào số : 02 nút ấn

Số lượng đầu ra số : 01 máy bơm

Số lượng đầu vào tương tự : 01 cảm biến độ ẩm

Số lượng đầu ra tương tự : không có

Dựa vào số lượng đầu vào đầu ra nên chọn PLC S7 200 SIEMENS CPU 222

Và module đầu vào/ra tương tự EM 235 của PLC S7 – 200

PLC S7 200 SIEMENS CPU 222

Hình 3.5 PLC S7 200 SIEMENS CPU 222

Hình 3.6 Thông tin về PLC S7 200 SIEMENS CPU 222

Module đầu vào/ra tương tự EM 235 của PLC S7 – 200

Hình 3.7 EM 235 của PLC S7 – 200

Hình 3.9 Sơ đồ mặt bằng bố chí béc phun

Hình 3.10 Bố trí vòi phun đứng

3.2.4.Van giảm áp, chức năng và ứng dụng

Là loại van có khả năng làm suy giảm áp suất bên trong đường ống khi áp suất đạt đếnmột tới hạn nhất định Loại van này có 2 kiểu giảm áp là điều chỉnh áp suất đầu vàoxuống một mức thấp hơn ở đầu ra hoặc tự xả bớt áp suất xuống một mức định sẵn nhằmbảo vệ sự an toàn cho hệ thống ứng dụng.

Van giảm áp còn tên gọi khác là van an toàn hoặc van xả, có thể được vận hành tự độnghoặc được vận hành bằng tay Tùy theo thiết kế mà van có thể tự vận hành do áp suất lêncao sẽ kích đẩy của van để thoát ra ngoài hoặc sử dụng cảm biến đo áp suất để mở cửavan Với kiểu vận hành bằng tay, người ta thường dùng đồng hồ đo áp suất hoặc hệ thốngđèn hiệu để theo dõi và chủ động xả van khi cần thiết

SUPER TORR III Type 447 AAAK

Hình 3.11 Van điều áp SUPER TORR III Type 447 AAAK

Vào MPa =1.5 Mpa

Ra MPa = 0.3 Mp

3.2.5.Tính toán và lựa chọn máy bơm

Tính toán áp suất cần đạt được của máy bơm

P= số lượng béc phun x áp suất của 1 béc phun ( áp suất của béc phun lấy = 4 pa)P= 16x4x4=256 (pa)

Lưu lương 0,3 /h

Chọn máy bơm áp lực mini 12v

Hình 3.12 máy bơn áp lục mini 12v

Chất liệu: nhựa cao cấp và kim loại

Chương IV : xây dựng thuất toán điều khiển

Trương trình điều khiển