Ứng dụng PLC trong điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nhà kính

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ứng dụng PLC trong điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nhà kính trồng rau Hà Nội... Nhà kính là một mô hình hữu ích và quan trọng trong việc sản xuất nông nghiệp theo hướng n

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Ứng dụng PLC trong điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nhà kính trồng rau

Hà Nội

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 0

MỞ ĐẦU 2

PHẦN I: TỔNG QUAN 3

1 Đặt vấn đề 3

2 Mục đích của đề tài 4

3 Mục tiêu của đề tài 4

4 Phạm vi nghiên cứu 5

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 5

PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6

I Đối tượng nghiên cứu 6

II Phương pháp nghiên cứu 8

1 Nhà kính 8

2 Các thiết bị chủ yếu 10

3 Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ 12

4 Hệ thống tưới phun sương 17

PHẦN III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG NHÀ LƯỚI 19

1 Sơ đồ bố trí thiết bị 19

2 Lựa chọn thiết bị 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

MỞ ĐẦU

Các loại rau của nước ta rất phong phú Nhìn chung ta có thể chia rau thành nhiều nhóm như: nhóm rau xanh có rau cải, rau muống, rau xà lách, rau cần,… nhóm rễ củ như: cà rốt, củ cải, su hào, củ đậu,…; nhóm cho quả như: cà chua, cà pháo, dưa chuột,…; nhóm hành gồm các loại hành, tỏi,…

Trong ăn uống hằng ngày, rau tươi có vai trò đặc biệt quan trọng Tuy nhiên lượng protid và lipid trong rau là không đáng kể nhưng chúng cung cấp cho cơ thể nhiều chất hoạt tính sinh học, đặc biệt là các muối khoáng có tính kiềm, các vitamin, các chất pectin và axit hữu cơ Ngoài ra trong rau còn có loại đường tan trong nước và chất xenluloza Trong rau cũng có các chất ảnh hưởng tốt tới quá trình tiêu hóa tương tự như pepsin, trypsin,…

Về thành phần và giá trị dinh dưỡng của rau có khác nhau tùy theo từng loại rau Lượng protid trong rau nói chung ở mức thấp (dao động từ 0,5% – 1,5%) Tuy vậy có nhiều loại rau người ta đã phát hiện thấy một hàm lượng protid đáng kể như nhóm đậu đũa (4% - 6%), rau muống (2,7%), rau ngót (4,1%), cần tây (3,1%), su hào, rau giền, rau đay (1,8% – 2,2%) Về hàm lượng glucid, trong rau có các loại đường đơn dễ hấp thụ, tinh bột, xenluloza và các chất pectin Hàm lượng trung bình của glucid trong rau khoảng 3% - 4%, có những loại lên tới 6% - 8% Chất xenluloza của rau có vai trò sinh lý lớn vì cấu trúc của nó mịn màng hơn của ngũ cốc Trong rau, xenluloza ở dưới dạng liên kết với các chất pectin tạo thành phức hợp pectin-xenluloza có tác dụng kích thích mạnh chức năng nhu động ruột và tiết dịch của ruột giúp tiêu hóa dễ dàng hơn Rau cũng là nguồn vitamin và muối khoáng quan trọng, nhu cầu về vitamin và muối khoáng của con người được cung cấp qua bữa ăn hằng ngày bằng rau Hầu hết các loại rau đều giàu vitamin A và C

đó là 2 loại vitamin hầu như không có hoặc có rất ít trong thức ăn động vật.Các chất khoáng trong rau cũng vô cùng quan trọng, trong rau có nhiều chất khoáng có tính kiềm như kali, canxi, magie,…Chúng đều giữ vai trò quan trọng trong cơ thể con người và cần thiết để duy trì kiềm toan Trong cơ thể con người những chất này cho những gốc tự do cần thiết để trung hòa các sản phẩm axit do thức ăn hoặc do quá trình chuyển hóa tạo thành, đặc biệt rau có nhiều kali ở dưới dạng kali cacbonnat, muối kali của các axit hữu cơ và nhiều chất khác dễ tan trong nước và dịch tiêu hóa Các muối kali làm giảm khả năng tích chứa nước của protid ở tổ chức, do đó có tác dụng lợi tiểu Lượng magie trong rau cũng rất đáng chú ý, dao động từ 5 – 75mg% Đặc biệt là các loại rau thơm, rau giền, rau đậu chưa nhiều hàm lượng magie Rau còn là nguồn chất sắt quan trọng, sắt trong rau được cơ thể hấp thụ tốt hơn sắt ở các hợp chất vô cơ Các loại rau đậu, xà lách là nguồn cung cấp mangan tốt

Từ những phân tích trên ta có thể thấy được vai trò cực kì quan trọng của rau đối với cơ thể và đời sống của con người Rau tốt cho sức khỏe, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng

PHẦN I: TỔNG QUAN

1 Đặt vấn đề

Nhu cầu thực phẩm sạch và an toàn, trong đó rau quả đang là một đòi hỏi cấp bách của đời sống người tiêu dùng Thực tế rau sạch hiện nay chỉ đáp ứng được 50% - 60% nhu cầu của người dân Theo thống kê, hiện nay Việt Nam sản xuất 11,5 triệu tấn rau các loại với 43 tỉnh thành phố đã quy hoạch vùng sản xuất rau an toàn (RAT) Tuy nhiên diện tích đất đủ điều kiện để trồng RAT mới chỉ đạt 8,5% tổng diện tích rau cả nước Ở thành phố lớn như Hồ Chí Minh cũng chỉ kiểm soát được 20% - 30% nhu cầu rau xanh của thành phố

Với những yêu cầu về ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt là tự động hóa quá trình sản xuất đang là vấn đề bức bách nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp, giảm công lao động, tiết kiệm năng lượng, hạ giá thành sản phẩm, tăng cường sức cạnh tranh nội địa cũng như trên thị trường thế giới thì việc

áp dụng sản xuất nông nghiệp công nghệ cao là điều cần thiết

Nhà kính là một mô hình hữu ích và quan trọng trong việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt nhà kính cho phép kiểm soát đầy đủ và chặt chẽ hầu hết các thông số của quá trình sản xuất kể cả việc sử dụng tối ưu đất canh tác và sản lượng cây trồng trong thời vụ, do nhà kính đáp ứng được yêu cầu cho sự sinh trưởng và phát triển tốt nhất của cây trồng như: nhiệt độ,

độ ẩm, ánh sáng, khí oxy, cacbonic,…và có thể kiểm soát được sâu bệnh hại cây

Do vậy, nhà kính có vai trò rất quan trọng trong việc sản xuất rau cho năng suất cao, hiệu quả kinh tế tốt, sản phẩm đạt được tiêu chuẩn xuất khẩu và có thể sản xuất theo quy mô công nghiệp

Hiện nay ở nhiều nước phát triển trên thế giới như Hà Lan, Ixrel, Nhật Bản, Pháp, Mỹ và mới đây là Trung Quốc đã và đang phát triển ứng dụng rất rộng rãi các mô hình nhà kính trồng rau Các nhà kính hiện đại có các dạng cấu trúc và kết cấu khác nhau phù hợp với điều kiện khí hậu, kinh tế mỗi nước

Ở Việt Nam, với hơn 70% dân số làm nông nghiệp, ngành nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn Trong hơn 10 năm qua sản xuất nông nghiệp

ở nước ta đã đạt được những thành tựu trong các lĩnh vực chọn tạo giống, kỹ thuật canh tác…, tạo ra khối lượng sản phẩm, hàng hoá đáng kể góp phần thúc đẩy tăng trưởng nền kinh tế quốc dân Trong đó đáng kể đến là việc bà con nông dân và các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp đã bắt đầu áp dụng mô hình nhà kính mà bà con nông dân thường gọi là nông nghiệp công nghệ cao để sản xuất rau sạch và các loại hoa cao cấp Đặc biệt ở Đà Lạt nói riêng và Lâm Đồng nói chung – được coi là vùng sản xuất rau và hoa trọng điểm của cả nước Việc áp dụng mô hình sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ nhà lưới, nhà kính này đã mang lại hiệu quả kinh

tế cao

Trồng rau trong nhà kính chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các điều kiện môi trường trong đó quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển, năng suất và chất

lượng của cây trồng là nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng Việc giám sát liên tục các thông số môi trường này sẽ cung cấp thông tin cho mọi người trồng có sự hiểu biết tốt hơn về mỗi thông số ảnh hưởng đến cây trồng như thế nào trên cơ sở đó người trồng sẽ đưa ra các quyết định để tạo ra năng suất mùa vụ cao nhất Trong các phương pháp truyền thống trước đây, các thông số môi trường này được thu thập thủ công bởi người nông dân do đó người lao động giữ vai trò quan trọng trong giám sát các nhà kính, đặc biệt đối với những cây trồng như rau quả Tuy nhiên khi quy mô các nhà kính ngày càng gia tăng thì phương pháp này mất rất nhiều thời gian và đòi hỏi sự cố gắng và công sức lao động Bên cạnh đó, trong hoạt động trồng rau nhà kính hiện đại việc điều khiển các thông số môi trường được coi là vấn

đề quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển và năng suất cả về số lượng và chất lượng của cây trồng Trên thực tế, để điều khiển được các thông số này đòi hỏi ta phải thực hiện đo và giám sát được chúng Trong những năm qua, các hệ thống điều chỉnh môi trường nhà kính đã được phát triển và sử dụng đa dạng các công nghệ khác nhau

Chính vì những lí do nêu trên, mà đề tài “Ứng dụng PLC trong điều khiển

nhiệt độ, độ ẩm nhà kính trồng rau” đã được chúng em đưa vào nghiên cứu và

thực hiện

Hiện nay trên thị trường thế giới có rất nhiều hệ thống và thiết bị điều khiển ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành và giảm sức lao động thủ công trong sản xuất Một trong các thiết bị điều khiển đang được ứng dụng rộng rãi đó là thiết bị điều khiển lập trình được PLC (Programable Logic Controller) PLC được sản xuất và phân phối bởi một loạt các nhà sản xuất thiết bị công nghiệp như ORMON, SIEMEN, HITACHI,…

2 Mục đích của đề tài

Đề tài thực hiện với các mục đích sau:

 Xây dựng được quy trình sản xuất rau trong nhà kính với các điều kiện môi trường có thể thay đổi được

 Nắm bắt được hình thức điều khiển và hoạt động của thiết bị điều khiển

 Biết ứng dụng, điều khiển thiết bị trong nhà kính

3 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu thực hiện mục đích đề tài đặt ra:

 Tìm hiểu công nghệ trồng rau trong nhà kính

 Tìm hiểu yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,… của một loại rau

 Tìm hiểu về thiết bị điều khiển PLC

 Ứng dụng PLC trong điều khiển nhiệt độ, độ ẩm

4 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài rộng, tất cả các loại rau có thể được nghiên cứu

và đưa vào thực nghiệm với các thiết bị điều khiển trong nhà lưới, nhà kính

Thời gian nghiên cứu đề tài: Từ tháng 11 năm 2013 đến hết tháng 3 năm 2014

5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

PHẦN II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

I Đối tượng nghiên cứu

Với đề tài này chúng ta có thể thực hiện với nhiều đối tượng cây rau như rau lấy

lá, lấy củ, lấy quả…Tuy nhiên để thực hiện cho tốt đề tài chúng em chọn 1 loại cây rau cụ thể thuộc họ rau lấy lá để nghiên cứu và ứng dụng đó là cây rau mồng tơi

Cây mồng tơi

Cây mồng tơi

Mồng tơi hay mùng tơi có tên khoa học là Basella alba L, thuộc họ mồng tơi (Basellaceae) Đây là loại cây dây leo quấn, mập và nhớt, lá hình tim, mọc xen, đơn, nguyên, có cuống Mồng tơi là một loại cây tương đối dễ trồng, thích hợp trên nhiều chất đất khác nhau nhưng tốt nhất vẫn là đất nhiều mùn, giàu chất dinh dưỡng, thoát nước tốt

a Giá trị của cây mồng tơi

Mồng tơi là loại rau phổ biến, được sử dụng để chế biến trong bữa ăn hằng ngày Không chỉ là món ăn thong thường, trong dân gian mồng tơi còn có tác dụng chữa bệnh Canh mồng tơi là món ăn lý tưởng để giải nhiệt, giúp nhuận tràng, chống táo bón Theo đông y, rau mồng tơi có tính hàn, vị chua, tán nhiệt, mất máu, lợi tiểu, giải độc, đẹp da, trị rôm sảy, mụn nhọt hiệu quả…rất thích hợp trong mùa nóng Ngoài ra mồng tơi có tác dụng chữa bệnh như: Giảm cholesterol, làm lành vết thương, tốt cho xương khớp, chữa yếu sinh lí, trị mụn nhọt, say nắng, đẹp da, trị tiểu khó, chữa bỏng, thanh nhiệt giải độc, chữa táo bón,…

b Đặc điểm thực vật học của cây mồng tơi

Mồng tơi thuộc họ cây thân thảo, leo, có dây quấn Lá mọc so le, phiến lá nguyên

và mọng nước Hoa xếp thành bông, quả bế hình cầu hay hình trứng, khi chín quả chuyển sang màu tím đen

c Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cây mồng tơi

- Yêu cầu về nhiệt độ:

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây mồng tơi Mồng tơi là cây rau mùa hè, ưa nhiệt độ cao, nhiệt độ thích hợp cho cây trong suốt thời gian sinh trưởng là từ 25 – 300C Cây mồng tơi mọc nhanh, dây leo quấn dài có thể dài đến 10m

- Yêu cầu về độ ẩm:

Cũng như các loại rau nói chung thì mồng tơi cũng cần có nước để phát triển do cây có bộ lá lớn, tốc độ thoát hơi nước cao Tuy nhiên nếu mưa kéo dài hay đất úng nước sẽ ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng phát triển của mồng tơi Để đảm bảo nhu cầu nước cho cây sinh trưởng tốt thì độ ẩm cần thiết và thích hợp nhất trong khoảng

70 - 80%

- Yêu cầu về ánh sáng:

Ánh sáng là yếu tố quan trọng cho sự sống của thực vật Đối với mồng tơi ánh sáng thích hợp là ánh sáng vùng cận nhiệt đới với cường độ trung bình khoảng 17 – 20klux và thời gian chiếu sáng từ 16 – 17h Để mồng tơi sinh trưởng bình thường

và cho năng suất theo yêu cầu thì thời gian chiếu sáng từ 12-14h/ngày Cường độ chiếu sáng không chỉ ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp chất hữu cơ cho cây, giúp cây tăng nhanh sinh khối mà còn giúp cây quang hợp và ảnh hưởng đến sự hình thành hoa

- Yêu cầu về dinh dưỡng:

Để tạo nên sinh khối cho cây, bên cạnh các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng thì mồng tơi cần hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất trung bình đến cao Mặc dù mồng tơi không kén đất, tuy nhiên cũng như các loại rau khác để cây cho năng suất cao, phẩm chất tốt thì yêu cầu đất phải tơi xốp, thoát nước tốt, độ pH phù hợp từ 6,0 – 6,7

Do mồng tơi là cây ngắn ngày, khoảng 40 ngày sau khi gieo hạt là có thể thu hoạch nên cần các loại phân dễ tiêu Đối với mồng tơi, bón lót các loại phân hữu cơ như: phân chuồng hoai mục, phân cút,…và phân vô cơ NPK 16:16:18 sẽ thích hợp cho cây

d Biện pháp kỹ thuật

 Thời vụ: Mồng tơi được gieo trồng chủ yếu trong vụ xuân và thu hoạch

trong suốt vụ hè thu Gieo trồng từ đầu tháng 3 đến tháng 5, thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 9 Tuy nhiên ở các tỉnh phía Nam có thể trồng quanh năm

 Giống: Có 3 loại giống mông tơi phổ biến trong sản xuất như mồng tơi

trắng có phiến lá nhỏ, thân mảnh, thân lá và lá có màu xanh nhạt Mồng tơi tía có phiến lá nhỏ, thân và gân lá có màu tím đỏ và mồng tơi lá to nhập từ Trung Quốc, lá dày, màu xanh đậm, phiến lá to, thân mập,

thường được trồng dày để dễ cắt tỉa cành non, ít nhớt và cho năng suất

cao

 Làm đất: Chọn loại đất thịt nhẹ, thịt trung bình, đất cát pha, độ pH từ

6,0 – 6,7 Làm luống rộng 1 – 1,2m, rãnh luống rộng 0,2 – 0,3m và cao

25 – 30cm

 Mật độ, khoảng cách: Có thể gieo thẳng theo hàng hoặc gieo cây con

rồi tỉa cây khi có 2 – 3 lá thật Khoảng cách khoảng 20 – 25cm x 20cm/1

cây Mật độ 16,5 vạn cây/ha, lượng hạt gieo khoảng 20 – 21kg/ha

 Phân bón: Phân hữu cơ cần ủ thật hoại, xử lý diệt khuẩn theo hướng

dẫn Và cần bón thúc cho cây với lượng phân bón phù hợp tùy theo chất

đất và giai đoạn sinh trưởng của mồng tơi

 Nước tưới: Mồng tơi là cây cần nhiều nước để sinh trưởng, tuy nhiên

lượng nước cung cấp cho mùng tơi phải trung bình vừa phải tránh lạm

dụng nước gây ngập úng

 Thu hoạch: Sau khi gieo trồng khoảng 30 – 40 ngày thì thu hoạch, dung

dao sắc cắt gốc cách mặt đất 5 – 10cm Từ đó trở đi khoảng 12 – 15

ngày lại thu hoạch được 1 lứa Nên thu hoạch vào buổi sáng sớm

II Phương pháp nghiên cứu

1 Nhà kính

Với cấu trúc nhà kính có không gian rộng, vách cao là lựa chọn lý tưởng cho một

“nhà máy” trồng cây, tiết kiệm được chi phí cho một khu vực trồng rộng lớn, với độ vững chắc cao cho việc sử dụng trong nhiều năm

Cấu trúc nhà được thiết kế trên cơ sở xem xét ảnh hưởng của các tham số môi truờng đối với cây trồng cần canh tác

Đề tài áp dụng cho 70m2 trồng rau mồng tơi trong nhà kính có mái che

Mô hình nhà kính có mái che

Nhà kính được bố trí thành các luống cây trồng và đường đi vào để thu hoạch

và chăm sóc cây sao cho dễ dàng và tiết kiệm được diện tích Đường trục chính của nhà có khoảng cách 0,8m Các đường nhánh được sắp xếp bao quanh nhà và ngang giữa nhà với khoảng cách là 0,5m Đồng thời, với các luống khác nhau có thể cách

ly chống lại sự lây lan của bệnh dịch và có thể trồng riêng từng loại rau một cách thích hợp

Sơ đồ bố trí luống trồng rau

Dựa trên quy trình công nghệ sản xuất rau an toàn trong nhà kính với các số liệu thống kê, từ đó xây dựng bài toán điều khiển Chúng ta có thể điều chỉnh tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của rau trong nhà kính như: điều khiển độ ẩm ta phun sương, điều khiển ánh sáng ta mở mái nhà kính hay điều khiển chế độ dinh dưỡng Tuy nhiên về tính cụ thể của đề tài thì chúng ta sẽ xét 1 yếu tố có tác động và ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đó là sự thay đổi về nhiệt độ

2 Các thiết bị chủ yếu

a) PLC S7-200, S7-300 của SIEMEN

PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý Ngoài ra PLC có tích hợp một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, khối truyền thông…

 PLC có những ưu điểm:

- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi

nhanh với mọi chức năng điều khiển Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng

- Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ -

điện Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết

- Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến

hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết) Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả

- Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể

đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó,

có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra

- Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau

thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là

do giảm phần lớn công lắp ráp

- Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển

rơle tương đương hoặc các bộ điều khiển khác

- Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng

cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện

trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số

- Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số

lượng đầu ra và đầu vào Xét trên quy mô công nghiệp thì PLC rất hợp lý, tuy nhiên nếu ta dùng PLC với quy mô nhỏ thì chi phí khá đắt

b) Cảm biến nhiệt độ

Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó Như thế một yếu tố hết sức quan trọng đó là “nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến” Cụ thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn trông thấy nó đều

là cái vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này (bán dẫn, lưỡng kim….) do đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu (1 trong những yếu tố quyết định giá cảm biến nhiệt)

 Một số loại cảm biến nhiệt độ:

 Cặp nhiệt điện (Thermocouples)

 Nhiệt điện trở (RTD - Resitance Temperature Detector)

 Thermistor

 Bán dẫn (Diode, IC,…)

 Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc (hỏa kế - Pyrometer) Dùng hồng ngoại hay lazer

 Cảm biến được chọn trong đề tài:

Có nhiều loại cảm biến thông dụng đáp ứng được nhu cầu và giá thành hợp lý như: LM35, LM135, DS18B20, PT100,…

Tuy nhiên đối với đề tài này ta chọn cảm biến nhiệt độ PT100

PT100 là một nhiệt điện trở RTD có các đặc điểm sau:

 Khi thay đổi nhiệt độ dẫn đến sự thay đổi điện trở

 Điện trở biến đổi theo nhiệt độ theo công thức sau:

Rt = Ro.(1+αt) Trong đó: Rt là điện trở ở nhiệt độ t

R0 là điện trở ở 00C và bằng 100Ω

α là hệ số cuả nhiệt điện trở

 Khoảng nhiệt độ làm việc từ -2500C đến +8500C

c) Cảm biến độ ẩm

Độ ẩm của nhà kính được đo bởi cảm biến và phản hồi thông số về hệ thống điều khiển Thực chất là quá trình chuyển đổi đại lượng không điện thành điện

Ta dùng cảm biến độ ẩm tương đối của không khí HS1101 Cảm biến này có dải

đo rộng từ 1% - 99% Thực chất cảm biến này là 1 tụ điện có điện dung thay đổi theo độ ẩm, khi ta đo được điện dung thay đổi của tụ ta sẽ tính được độ ẩm tương đối của không khí theo công thức:

C(pF) = C55%(1,25.10-7.RH - 1,36.10-5.RH2 + 2,19.10-3.RH + 9.10-1)

Trong đó: C(pF)_Điện dung của cảm biến tại độ ẩm tương đối %RH

C55%_Điện dung cảu cảm biến tại độ ẩm tương đối 55% và có giá trị trung bình khoảng 180pF

RH_Độ ẩm tương đối %

3 Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ

Mồng tơi là cây ngày ngắn, sinh trưởng tốt tại những nơi đất thấp trong vùng cận nhiệt đới Nhiệt độ thích hợp từ 25 – 300C Chính vì vậy mà yêu cầu đặt ra cho bài toán điều chỉnh nhiệt độ trong nhà kính như sau: Vào mùa hè, nhiệt độ phía Bắc nước ta thường rất cao khoảng 30 – 350C vì vậy để cây mồng tơi sinh trưởng bình thường ta phải thực hiện các biện pháp giảm nhiệt độ trong nhà kính xuống

Nhiệt độ trong nhà lưới có thể tăng lên rất cao do hiệu ứng nhà kính, do các cây trồng và thiết bị trong nhà kính tỏa ra Để giảm nhiệt độ trong nhà kính ta có một số

giải pháp được đề xuất dưới đây

a Điều khiển tự động đóng mở mái che

Hệ thống mở mái hoạt động khi nhiệt độ trong nhà kính quá cao (>= 350C) và bên ngoài trời không mưa lúc này quạt thổi mát 2 bên sườn nhà kính hoạt động

và động cơ mở nóc hoạt động quay đi một góc 60 Theo hiện tượng đối lưu thì khí nóng được thổi ra ngoài Mái được đóng lại khi trời mưa hoặc nhiệt độ trong nhà kính đã giảm tới nhiệt độ phù hợp (<300C) Nếu nhiệt độ trong nhà lưới vẫn cao (>=300C) thì quạt thông gió tiếp tục hoạt động để thổi khí nóng ra bên sườn nhà lưới