Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển, giám sát cho mô hình tưới cây tự động

Ứng dụng tự động hoá trong sản xuất nông nghiệp là xu thế chung công nghiệp hiện đại. Trong đó, khâu tưới nước trong các nhà vườn là một ví dụ điển hình. Trước kia, việc tưới nước cho cây trồng phụ thuộc chủ yếu vào sức người, công việc này đòi hỏi phải chú ý quan sát tình trạng cuả cây để tưới nước đúng lúc, hơn nữa việc mang vác nước để tưới cũng làm tăng thêm phần nặng nhọc cho người làm vườn. Chưa kể các yếu tố môi trường thay đổi mà con người khó có thể nhận ra kịp thời. Việc tưới cây thiếu chính xác sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín cuả nhà vườn. Ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọt tự động vào sản suất cây trồng sẽ làm giảm chi phí lao động, nâng cao năng suất, đảm bảo chất lượng, nâng cao năng suất so với khi chỉ sử dụng lao động thủ công. Những hệ thống điều khiển tưới cây tự động hiện nay trên thị trường chủ yếu là được nhập khẩu từ nước ngoài. Sử dụng thiết bị và công nghệ nước ngoài có độ ổn định tương đối cao, tuy nhiên giá thành lại quá đắt và chưa phù hợp với đặc điểm khí hậu cuả Việt Nam. Hiện nay, nhiều hộ gia đình, nông dân chưa đủ kinh phí đầu tư công nghệ nước ngoài cũng đang rất mong đợi sự ra đời các hệ thống tưới sáng tạo phù hợp với thiết bị hiện có của Việt Nam. Một giải pháp cho vấn đề đó là ứng dụng LabVIEW và Arduino vào thiết kế hệ thống tưới cây tự động. Tuy nhiên, các nghiên cứu theo hướng này còn hạn chế, các đề tài về lĩnh vực này chưa nhiều. Khi sử dụng LabVIEW để điều khiển có thể quan sát một cách chính xác độ ẩm đo được trong đất, hơn thế người sử dụng còn có thể biết được các yếu tố khác có liên quan như nhiệt độ trong không khí và ánh sáng trong nhà vườn. Các yếu tố tự nhiên trong môi tường đó có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sinh trưởng cuả cây trồng. Chính vì những ưu điểm vượt trội của phương pháp điều khiển như trên, em đã quyết định lựa chọn đề tài:“ Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển, giám sát cho mô hình tưới cây tự động” cho khóa luận tốt nghiệp.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

PHẦN A ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết cuả khoá luận 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa cuả khoá luận 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

PHẦN B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về các phương pháp điều khiển tưới cây 3

1.2 Một số thiết bị điều khiển tưới tự động 4

1.2.1 Thiết bị điều khiển tưới từ xa E-pump 4

1.2.2 Bộ điều khiển tưới tự động EG-T01 5

1.2.3 Bộ điều khiển tưới tự động S800-4R 6

1.3 Tổng quan về các phương pháp tưới cây tự động 6

1.4 Một số phương pháp tưới cây 8

1.4.1 Tưới phun mưa 8

1.4.2 Tưới ngập 8

1.4.3 Tưới rãnh 8

1.4.4 Tưới nhỏ giọt 8

1.5 Định hướng nghiên cứu của khóa luận 9

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 10

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 10

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 10

2.2 Nội dung nghiên cứu 10

2.3 Phương pháp nghiên cứu 10

2.3.1 Tiến trình thực hiện nghiên cứu 10

2.3.2 Phương pháp thực hiện nội dung 1: Phần mềm LabVIEW và bo mạch Arduino Uno 11

2.3.3 Phương pháp thực hiện nội dung 2: Phương pháp tưới nhỏ giọt cho cây trồng 41

2.3.4 Phương pháp thực hiện nội dung 3: Xây dựng phần cứng cuả mô hình tưới nhỏ giọt 46

2.3.5 Phương pháp thực hiện nội dung 4: Xây dựng giao diện và chương trình phần mềm 51

2.3.6 Phương pháp thực hiện nội dung 5: Hoàn thiện, chạy thử, đánh giá chất lượng hệ thống 53

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 55

3.1 Kết quả gia công, chế tạo phần cứng 55

3.1.1 Phần hộp điều khiển 55

3.1.2 Phần mô hình trồng cây 57

3.1.3 Phần bể chứa nước 58

3.2 Kết quả thi công chế tạo phần mềm 59

3.2.1 Giao diện điều khiển, giám sát trên phần mềm LabVIEW 59

3.2.2 Chương trình điều khiển, giám sát trên phần mềm LabVIEW 60

3.3 Kết quả chạy thử nghiệm và đánh giá 63

3.3.1 Hoạt động cuả hệ thống 63

3.3.2 Đánh giá chất lượng hoạt động 69

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

4.1 Kết luận 70

4.2 Hạn chế, tồn tại 70

4.3 Kiến nghị, đề xuất giải pháp 70

4.3.1 Kiến nghị 70

4.3.2 Đề xuất giải pháp 71

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 73

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 So sánh tưới nhỏ giọt so với tưới theo cách truyền thống 45

Bảng 2.2 Bảng mẫu đánh giá kết quả ở chế độ thủ công 54

Bảng 2.3 Bảng mẫu đánh giá kết quả ở chế độ tự động 54

Bảng 3.1 Sơ đồ nối chân giữa cảm biến độ ẩm đất và Arduino 56

Bảng 3.2 Sơ đồ nối chân giữa cảm biến nhiệt độ và Arduino 56

Bảng 3.3 Sơ đồ nối chân giữa cảm biến siêu âm và Arduino 57

Bảng 3.4 Bảng ghi lại các thông số hoạt động tự động lần 1 66

Bảng 3.5 Bảng ghi lại các thông số hoạt động tự động lần 2 68

Bảng 3.6 Bảng thử nghiệm điều khiển hệ thống ở chế độ thủ công 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống các phương pháp điều khiển tưới 3

Hình 1.2 Hệ thống tưới từ xa E-pump EPP-018 4

Hình 1.3 Bộ điều khiển tưới tự động EG-T01 5

Hình 1.4 Bộ điều khiển tưới tự động S800-4R 6

Hình 1.5 Nhu cầu nước tưới trong nông nghiệp ở một số nước 7

Hình 1.6 Hệ thống các phương pháp tưới cây 7

Hình 2.1 Phần mềm LabVIEW 2014 11

Hình 2.2 Môi trường phát triển cuả phần mềm LabVIEW 12

Hình 2.3 Phần mềm VI Package Manager 2017 14

Hình 2.4 Danh sách các thiết bị ảo trong Control Palette 17

Hình 2.5 Danh sách các thiết bị ảo trong Numeric 18

Hình 2.6 Danh sách các thiết bị ảo trong Boolean 19

Hình 2.7 Danh sách các thiết bị ảo trong Gragh 20

Hình 2.8 Single Plot Charts 21

Hình 2.9 Multiphe Plot Charts 21

Hình 2.10 Giao diện cuả Waveform Graph trong Front Panel 22

Hình 2.11 Danh sách các hình khối 23

Hình 2.12 Dòng dữ liệu chảy trong các dây dẫn khi chạy chương trình 24

Hình 2.13 Các dạng dây nối trên Block Diagram 25

Hình 2.14 Danh sách các thiết bị ảo trong Functions Palette 26

Hình 2.15 Danh sách các thiết bị ảo trong Structures 27

Hình 2.16 Hàm cấu trúc For Loop trong Block Diagram 28

Hình 2.17 Thanh ghi dịch trong hàm cấu trúc While Loop 28

Hình 2.18 Hàm cấu trúc Case Structures trong Block Diagram 29

Hình 2.19 Danh sách các thiết bị ảo trong Numeric 30

Hình 2.20 Danh sách các thiết bị ảo trong Boolean 31

Hình 2.21 Danh sách các thiết bị ảo trong Comparison 31

Hình 2.22 Hình ảnh thực tế cuả một bo mạch Arduino Uno R3 32

Hình 2.23 Vi điều khiển Atmega dạng chân dán và dạng chân cắm 34

Hình 2.24 Chức năng các chân cuả Arduino Uno R3 37

Hình 2.25 Giao diện cuả chương trình nạp thư viện giao tiếp MakerHub 38

Hình 2.26 Chọn cổng nạp chương trình 39

Hình 2.27 Chọn kiểu nạp chương trình 39

Hình 2.28 Quá trình nạp chương trình đang diễn ra 40

Hình 2.29 Kết thúc quá trình nạp chương trình 40

Hình 2.30 Hệ thống đường ống cung cấp nước tới từng gốc cây 42

Hình 2.31 Sơ đồ tổng thể mô hình cuả khoá luận 46

Hình 2.32 Phần hộp điều khiển cuả hệ thống 47

Hình 2.33 Vị trí các linh kiện được đặt trong hộp điều khiển 47

Hình 2.34 Sơ đồ phần bể chứa cuả mô hình 48

Hình 2.35 Phần nắp cuả bể chứa 48

Hình 2.36 Mô hình hộp trồng cây 49

Hình 2.37 Đầu tưới nhỏ giọt có chân cắm 50

Hình 2.38 Sơ đồ nguyên lý hoạt động cuả bộ sản phẩm 52

Hình 3.1 Hình ảnh mặt trước cuả bộ điều khiển 55

Hình 3.2 Vị trí dây kết nối sản phẩm với máy tính 55

Hình 3.3 Vị trí cuả dây cảm biến và nguồn điện 55

Hình 3.4 Sơ đồ nối dây tổng thể cuả sản phẩm 56

Hình 3.5 Mô hình tưới cây tự động đã hoàn thiện 57

Hình 3.6 Bể chứa nước sau khi hoàn thiện 58

Hình 3.7 Mặt trên cuả bể chứa nước 58

Hình 3.8 Giao diện người dùng ở chế độ tự động 59

Hình 3.9 Giao diện người dùng ở chế độ thủ công 59

Hình 3.10 Giao diện cài đặt bộ điều khiển tưới nước 60

Hình 3.11 Chương trình điều khiển trong chế độ tự động 61

Hình 3.12 Chương trình điều khiển trong chế độ thủ công 62

Hình 3.13 Mô hình trồng rau mồng tơi 64

PHẦN A ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết cuả khoá luận

Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật mà toàn thế giới đangchứng kiến, điện tử là một trong những ngành phát triển mũi nhọn, ứng dụngcủa điện tử, tin học, viễn thông đang ngày một lớn và ảnh hưởng sâu sắc đếncuộc sống và cách thức làm việc của toàn xã hội Để phát triển được các lĩnhvực trong một tổng thể chung là ngành điện tử, thì vấn đề đo lường là một vấn

đề cần được quan tâm và phát triển Các thiết bị hệ thống đo lường và điều khiểnghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập số liệu ngắn, mức

độ tự động hóa trong việc thu thập và xử lý các kết quả cả việc lập bảng thống

kê và việc in ra giấy

Ứng dụng tự động hoá trong sản xuất nông nghiệp là xu thế chung côngnghiệp hiện đại Trong đó, khâu tưới nước trong các nhà vườn là một ví dụ điểnhình Trước kia, việc tưới nước cho cây trồng phụ thuộc chủ yếu vào sức người,công việc này đòi hỏi phải chú ý quan sát tình trạng cuả cây để tưới nước đúnglúc, hơn nữa việc mang vác nước để tưới cũng làm tăng thêm phần nặng nhọccho người làm vườn Chưa kể các yếu tố môi trường thay đổi mà con người khó

có thể nhận ra kịp thời Việc tưới cây thiếu chính xác sẽ ảnh hưởng trực tiếp tớichất lượng sản phẩm và uy tín cuả nhà vườn Ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọttự động vào sản suất cây trồng sẽ làm giảm chi phí lao động, nâng cao năngsuất, đảm bảo chất lượng, nâng cao năng suất so với khi chỉ sử dụng lao độngthủ công

Những hệ thống điều khiển tưới cây tự động hiện nay trên thị trường chủyếu là được nhập khẩu từ nước ngoài Sử dụng thiết bị và công nghệ nước ngoài

có độ ổn định tương đối cao, tuy nhiên giá thành lại quá đắt và chưa phù hợp vớiđặc điểm khí hậu cuả Việt Nam Hiện nay, nhiều hộ gia đình, nông dân chưa đủkinh phí đầu tư công nghệ nước ngoài cũng đang rất mong đợi sự ra đời các hệthống tưới sáng tạo phù hợp với thiết bị hiện có của Việt Nam Một giải pháp

cho vấn đề đó là ứng dụng LabVIEW và Arduino vào thiết kế hệ thống tưới câytự động Tuy nhiên, các nghiên cứu theo hướng này còn hạn chế, các đề tài vềlĩnh vực này chưa nhiều.

Khi sử dụng LabVIEW để điều khiển có thể quan sát một cách chính xác

độ ẩm đo được trong đất, hơn thế người sử dụng còn có thể biết được các yếu tốkhác có liên quan như nhiệt độ trong không khí và ánh sáng trong nhà vườn Cácyếu tố tự nhiên trong môi tường đó có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình sinhtrưởng cuả cây trồng Chính vì những ưu điểm vượt trội của phương pháp điềukhiển như trên, em đã quyết định lựa chọn đề tài:“ Thiết kế chế tạo hệ thốngđiều khiển, giám sát cho mô hình tưới cây tự động” cho khóa luận tốt nghiệp

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài được triển khai, thực hiện với mục tiêu là nghiên cứu và chế tạothành công hệ thống điều khiển, giám sát cho mô hình tưới cây tự động Hệthống hoạt động ổn định, bền bỉ, sản phẩm sấy có chất lượng đồng đều nhau

1.3 Ý nghĩa cuả khoá luận

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Điều khiển và giám sát môi trường nhà vườn, với sai số nhỏ, đảm bảothực hiện chính xác theo yêu cầu kỹ thuật công nghệ đối với trồng cây trong nhàvườn

- Bổ sung nguồn tư liệu nghiên cứu phục vụ cho quá trình học tập, giảngdạy, nghiên cứu khoa học

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xây dựng bộ điều khiển, giám sát có thể ứng dụng được trong thực tế sảnxuất tại các nhà vườn với quy mô nhỏ và vừa

- Khoá luận giúp sinh viên trải nghiệm thực tế quá trình thi công sản xuấtvà làm quen với việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn, cũng như biết cách sửdụng các thiết bị kĩ thuật

PHẦN B NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về các phương pháp điều khiển tưới cây

Có thể chia phương pháp điều khiển tưới cây ra làm hai loại:

- Điều khiển tưới thủ công là quá trình mà người nông dân phải trực tiếptác động đóng ngắt các thiết bị điện động lực và điều khiển vòi phun nước đểtưới cây trồng

- Điều khiển tưới tự động là quá trình mà các thiết bị điều khiển tự độngđóng vai trò chủ đạo Trong quá trình điều khiển tưới tự động lại có thể chia rathành nhiều phương pháp khác nhau

- Các phương pháp điều khiển có thể được hệ thống như ở hình vẽ sau:

Điều khiển kết hợpArduino và phần mềm

LabVIEW

Điều khiển sử

dụng PLC

Điều khiển sử

dụng vi điều khiển

Điều khiển tưới tự độngĐiều khiển tưới thủ công

Phương pháp điều khiển tưới

Hình 1 1 Hệ thống các phương pháp điều khiển tưới

1.2 Một số thiết bị điều khiển tưới tự động

1.2.1 Thiết bị điều khiển tưới từ xa E-pump

Hình 1 2 Hệ thống tưới từ xa E-pump EPP-018

a) Chức năng

E-pump là thiết bị điều khiển từ xa qua điện thoại được EplusiTechnology nghiên cứu phát triển, tích hợp 3 chức năng gồm điều khiển quacuộc gọi, điều khiển qua tin nhắn và cài đặt hẹn giờ bật/ tắt thiết bị Tất cả chỉtích hợp trên một bo mạch điện tử nhỏ gọn Với thiết bị nhỏ gọn này, chủ vườn

có thể điều khiển từ xa các thiết bị như máy bơm nước, đèn, quạt, thiết bị điệngia dụng bằng cách gọi tới điện thoại hoặc nhắn tin SMS với số điện thoại đượccài đặt trước

b) Đặc điểm kỹ thuật

- Nguồn cấp: 220V điện 1 pha

- Công suất tải tối đa điện 1 pha: 5HP (5 mã lực)

- Điều khiển từ xa qua cuộc gọi hoặc tin nhắn SMS

- Cài đặt được số điện thoại điều khiển và thời gian bật tắt thiết bị

- Giám sát được trạng thái và dòng điện thiết bị đang sử dụng qua tin nhắn.

- Khắc phục nhược điểm nhiều cuộc gọi hoặc tin nhắn của số khác có thểđiều hiển thiết bị

1.2.2 Bộ điều khiển tưới tự động EG-T01

Hình 1 3 Bộ điều khiển tưới tự động EG-T01

a) Chức năng

- Điều khiển bật tắt máy bơm từ xa

- Hẹn giờ máy bơm từ xa qua điện thoại

- Tương thích với tất cả các loại điện thoại

- Hỗ trợ giao diện Smartphone, giúp người dùng dễ dàng thao tác, gửi lệnhnhanh chóng, chính xác

- Có tích hợp cảm biến mưa, bơm tự động ngắt và gửi  thông báo khi trờimưa giúp tiết kiệm nước và điện cho người sử dụng

b) Thông số kĩ thuật

- Hộp nhựa cách điện, kích thước 16x6x3,5cm

- Đầu vào 220 VAC

- Đầu ra : Điện áp tối đa 250 VAC dòng tối đa 30A Tải 1 pha, công suất3Kw với tải thuần trở, 1HP với máy bơm hoặc tải cảm.

1.2.3 Bộ điều khiển tưới tự động S800-4R

Hình 1 4 Bộ điều khiển tưới tự động S800-4R

a) Thông số kĩ thuật

- Hộp nhựa cách điện, kích thước 20x12x5 cm

- Đầu vào: Adaptor 220VAC/12VDC

- 4 đầu ra, dòng tối đa 7A, điện áp tối đa 250VAC

b) Ưu điểm

- Dễ đấu nối, dễ sử dụng, an toàn

- Dùng cho nhiều thiết bị độc lập nhau

- Thích hợp với việc điều khiển van từ tưới trong các khu vực nhỏ nhưtrang trại nấm, trồng rau…

c) Nhược điểm

- Chỉ sử dụng với tải công suất nhỏ

1.3 Tổng quan về các phương pháp tưới cây tự động

Nằm ở vùng Đông Nam Á chịu ảnh hưởng của chế độ khí hậu nhiệt đớigió mùa, Việt Nam có lượng mưa và dòng chảy khá phong phú Tuy nhiên dotác động cuả biến đổi khí hậu mà lượng mưa thay đổi thất thường ảnh hưởng rấtlớn tới các loại cây trồng

Hình 1 5 Nhu cầu nước tưới trong nông nghiệp ở một số nước

Tưới nước là một trong những kỹ thuật chăm sóc cây trồng quan trọngnhất Có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, hiệu quả kinh doanh. Sau đây là một sốphương pháp tưới nước phổ biến hiện nay

Các phương pháp tưới cây có thể được hệ thống như ở hình vẽ sau:

Hình 1 6 Hệ thống các phương pháp tưới cây

1.4 Một số phương pháp tưới cây

1.4.1 Tưới phun mưa

Đây là phương pháp tưới bằng cách phun nước từ dưới mặt nước lên táncây qua hệ thống máy bơm, ống dẫn nước với các vòi phun cố định Béc tưới tựđộng xoay được với góc 360 độ, được đặt cao khỏi mặt đất 0,5- 1,0m

Phương pháp này có ưu điểm là khắc phục được hiện tượng thời tiếtkhông thuận lợi Đảm bảo năng suất, chất lượng quả Và đảm bảo yêu cầu kỹthuật cao trong việc nhân giống cây con

Nhược điểm vốn đầu tư ban đầu cao, quá trình vận hành tốn điện, nước.Khó châm phân qua đường tưới

1.4.2 Tưới ngập

Tưới ngập là phương pháp cho nước vào vườn cây một lớp nước nhấtđịnh Trong một thời gian xác định để cung cấp nước cho cây ăn trái hiệu quảkinh tế

Phương pháp tưới này tốn nhiều nước, chỉ áp dụng được với nơi có địahình tương đối bằng phẳng, thoát nước tốt Đất bị gí chặt, dinh dưỡng bị rửa trôitheo dòng dinh dưỡng bị rửa trôi theo dòng nước tiêu, kết cấu đất bị phá vỡ

Các phương pháp tưới cây

Tưới ngập Tưới phun

1.4.3 Tưới rãnh

Là phương pháp tưới nước để nước chảy theo các rãnh được thiết kế giữacác hàng cây Nước được thấm dần vào đất và cung cấp cho cây trồng

Cách tưới nước này tiết kiệm và chủ động được nước tưới cho vườn cây

ăn trái hiệu quả kinh tế, lớp đất mặt vẫn tơi xốp, không bị gí chặt, kết cấu đấtvẫn giữ vững, đất không bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rửa trôi

1.5 Định hướng nghiên cứu của khóa luận

Qua việc tổng kết các công trình nghiên cứu có nội dung liên quan đếnvấn đề điều khiển và giám sát Các sản phẩm trên đều là những sản phẩm đãđược thương mại hoá, chúng có một số những ưu điểm như:

- Điều khiển bật tắt máy bơm từ xa

- Hẹn giờ máy bơm hoạt động theo ngày

- Có tính năng phân quyền, bảo mật an toàn cho thiết bị

Tuy nhiên, các bộ điều khiển trên còn tồn tại một vài nhược điểm:

- Chỉ điều khiển được cho hệ thống tưới mà không giám sát được độ ẩmđất, từ đó có thể gây ngập úng cho cây trồng hoặc tưới chưa đủ lượng nước

- Không kiểm soát được lượng nước còn lại trong bể chứa

- Không có chế độ tự động tưới theo điều kiện môi trường

Các công trình này chủ yếu sử dụng phương pháp tưới phun mưa, hệthống điều khiển thường sử dụng những vi điều khiển kết hợp với modul sim

hoặc những dòng PLC đã có từ lâu của hãng Siemens, chưa xem xét đến việcứng dụng những thiết bị mới ra đời như Aduino Uno, bên cạnh đó, các côngtrình này cũng chưa đề cập đến việc giám sát các thông số đo được từ môitrường sống cuả cây trồng

Chính vì thế, khóa luận sẽ kế thừa những ưu điểm mà các sản phẩm đã cótrên thị trường, đồng thời giải quyết triệt để các nhược điểm còn tồn tại Địnhhướng tập trung nghiên cứu vào việc khai thác và sử dụng kết hợp Arduino vàphần mềm LabVIEW để có thể vừa điều khiển tự động được quá trình tưới, vừagiám sát được các thông số có liên quan

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận bao gồm:

- Phần mềm LabVIEW kết hợp với bo mạch Arduino

- Phương pháp tưới nhỏ giọt cho cây trồng

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Phần mềm LabVIEW và cách thức giám sát, điều khiển nhà vườn khi kếthợp với bo mạch Arduino

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nội dung 1: Phần mềm LabVIEW và bo mạch Arduino Uno

- Nội dung 2: Phương pháp tưới nhỏ giọt cho cây trồng

- Nội dung 3: Xây dựng phần cứng cuả mô hình tưới nhỏ giọt

- Nội dung 4: Xây dựng giao diện và chương trình phần mềm

- Nội dung 5: Hoàn thiện, chạy thử, đánh giá kết quả hoạt động của hệthống

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Tiến trình thực hiện nghiên cứu

Tiến trình nghiên cứu được chia làm các bước sau:

- Bước 1: Tìm hiểu công nghệ tưới cây và các phương pháp điều khiển, cácvấn đề thực tế có liên quan đến điều khiển độ ẩm trong nhà vườn

- Bước 2: Thiết kế bộ điều khiển giám sát hệ thống tưới nước

- Bước 3: Xây dựng và thi công mô hình phần cứng cuả bộ điều khiển

- Bước 4: Thiết kế giao diện điều khiển, viết chương trình điều khiển trênphần mềm LabVIEW

- Bước 5: Chạy thử, đánh giá sự ổn định cuả hệ thống.

2.3.2 Phương pháp thực hiện nội dung 1: Phần mềm LabVIEW và bo mạch Arduino Uno.

a) Giới thiệu phần mềm LabVIEW

LabVIEW (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual InstrumentationEngineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công tyNational Instruments, Hoa kỳ LabVIEW còn được biết đến như là một ngônngữ lập trình với khái niệm hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyềnthống như ngôn ngữ C, Pascal Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hìnhảnh trực quan trong môi trường soạn thảo, LabVIEW đã được gọi với tên kháclà lập trình G (viết tắt của Graphical, nghĩa là đồ họa)

Hình 2.7 Phần mềm LabVIEW 2014

LabVIEW được tích hợp đầy đủ cho việc truyền tin thông qua các phầncứng như RS-232, RS-485, GPIB, VXI, PXI, Do đó LabVIEW có khả năngthiết lập mạng truyền thông chuyên dụng cho việc trao đổi tín hiệu giữa các máytính trong mạng truyền thông công nghiệp

LabVIEW có các thư viện đầy đủ dùng cho thu nhập, phân tích, hiển thịvà lưu trữ dữ liệu Phần mềm này cũng có các công cụ phát triển phần mềmtruyền thống Người sử dụng có thể tạo ra các điểm dừng, chạy mô phỏng từngphần cuả chương trình hoặc cả chương trình, điều này giúp cho quá trình xâydựng hệ thống trở nên đơn giản hơ rất nhiều.

LabVIEW có 3 thành phần là Front Panel, Block Diagram và Iconconnector

▪ Môi trường phát triển LabVIEW

 Nền tảng phát triển đồ họa LabVIEW cho thiết kế, điều khiển và đolường

 Phát triển nhanh với công nghệ Express: sử dụng Express VIs và I/Onhanh chóng tạo ra các ứng dụng đo lường phổ biến mà không cần lập trình

 Hàng nghìn chương trình minh họa

 Kiểu module và phân cấp

 Trợ giúp tích hợp

 Thư viện giao diện người sử dụng kéo và thả

 Hàng nghìn chức năng lập sẵn

 Ngôn ngữ được biên dịch để thực hiện nhanh hơn

Hình 2.8 Môi trường phát triển cuả phần mềm LabVIEW

▪ Tín hiệu thu nhận

Môi trường LabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng đo với các trợgiúp tương tác, tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị giúptập hợp dữ liệu dễ dàng Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi thiếtbị đo, nên bạn có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng LabVIEW mới vào các

hệ thống hiện tại

Bất chấp mọi yêu cầu của phần cứng, LabVIEW cung cấp một giao diệnđể kết nối tới I/O một cách dễ dàng Thông tin chi tiết có tại trang web

ni.com/labviewtools.

▪ Phân tích

Tính năng phân tích mạnh mẽ, dễ sử dụng là điều không thể thiếu cho ứngdụng phần mềm của bạn LabVIEW có hơn 500 chức năng lập sẵn để trích xuấtthông tin hữu ích từ dữ liệu thu nhận được, phân tích các phép đo và xử lí tínhiệu Các chức năng phân tích tần số, phát tín hiệu, toán học, chỉnh lí đườngcong, phép nội suy cho phép bạn nhận được số liệu thống kê quan trọng từ dữ

liệu của mình Dù thuật toán cơ bản có phức tạp đến đâu đi nữa thì công cụ phântích LabVIEW vẫn rất dễ sử dụng

▪ Hiển thị

Hiển thị dữ liệu bao gồm các chức năng: trực quan, tạo báo cáo và quản lí

dữ liệu LabVIEW bao gồm các công cụ trực quan giúp hiển thị dữ liệu hấp dẫn,trong đó có các tiện ích vẽ biểu đồ và đồ thị cùng các công cụ trực quan 2D, 3Dcài sẵn Bạn có thể nhanh chóng cấu hình lại các thuộc tính của phần hiển thịnhư màu sắc, kích cỡ phông, kiểu đồ thị; quay, phóng to thu nhỏ và quay quét(pan) đồ thị khi đang chạy Thêm vào đó, bạn có thể xem và điều khiển VIs quaInternet bằng LabVIEW

Đối với việc tạo báo cáo, NI cung cấp một số tùy chọn như công cụ tạo tàiliệu, báo cáo dạng HTML, báo cáo dạng Word/Excel và báo cáo tương tác với

NI DIAdem

▪ Công cụ bổ sung cho nhà phát triển LabVIEW

Ngoài tính năng tích hợp trong các hệ thống phát triển LabVIEW Base,Full và Professional, bạn có thể tận dụng rất nhiều công cụ để mở rộng ứng dụngvà tăng tốc độ phát triển

▪ Công cụ phát triển

Máy phân tích LabVIEW VI: Nâng cao và chứng minh chất lượng mãbằng cách phân tích các ứng dụng mã hóa

Hình 2.9 Phần mềm VI Package Manager 2017

Bộ dụng cụ biểu đồ trạng thái LabVIEW: tạo mã LabVIEW tương tác dựatrên kiến trúc trạng thái máy

Bộ dụng cụ phát triển LabVIEW Express VI: tạo Express VIs để phânphối cho đồng nghiệp và khách hàng

▪ Tạo báo cáo và tính kết nối

 Bộ dụng cụ tạo báo cáo LabVIEW cho Microsoft Office: tạo báo cáo lậptrình cho Microsoft Word/Excel

 Bộ dụng cụ kết nối cơ sở dữ liệu LabVIEW: kết nối tới cơ sở dữ liệu nhờcông nghệ Microsoft ADO và tính năng SQL hoàn thiện

 DIAdem: phân tích dữ liệu và tạo báo cáo bằng toán học và hình ảnh

▪ Xử lý và phân tích tín hiệu

 Bộ dụng cụ thiết kế bộ lọc số LabVIEW: thiết kế, phân tích và lắp đặt các

bộ lọc số bằng công cụ tương tác

 Bộ dụng cụ xử lí tín hiệu tiên tiến LabVIEW: bổ sung thêm chức năng đểliên kết phân tích Thời gian- Tần số, …

 Bộ dụng cụ điều biến cho LabVIEW: tạo, xử lí và phân tích các lược đồđiều biến tương tự và số

 Module phát triển LabVIEW Vision: thu nhận, xử lí và hiển thị hình ảnh.

b) Ngôn ngữ lập trình đồ hoạ

▪ So sánh lập trình dạng đồ hoạ với lập trình dạng chữ

 Giống nhau:

- Các khối phần tử trong lập trình đồ hoạ giống với các câu lệnh trong lậptrình dạng chữ

- Cả hai kiểu lập trình đều phải biên dịch trước khi thực hiện khởi chạy

- Dạng lập trình nào cũng phải có các thành phần như thuật toán, giá trị đầuvào, giá trị đầu ra

- Các dấu kí tự liên kết câu lệnh trong dạng chữ được thay bằng các dây nốitrong lập trình dạng đồ hoạ

 Khác nhau:

Bảng 2.1 So sánh ngôn ngữ lập trình đồ hoạ với lập trình dạng chữ

Lập trình dạng đồ hoạ Lập trình dạng chữ

Ngôn ngữ là dạng đồ hoạ Ngôn ngữ dạng text (C, pascal, )

Lập trình song song Lập trình tuần tự

Dây dẫn biểu hiện cho dãy ước lượng

Sử dụng dạng dữ liệu để xác định lệnh

thực thi Sử dụng dòng lệnh để xác định lệnh thực thi

▪ Những thuận lợi và bất lợi khi sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ hoạ

 Thuận lợi

- Xây dựng các dụng cụ điều khiển và hiển thị giống như thật, quá trìnhthực hiện nhanh chóng

- Lập trình khá dễ dàng với khả năng hiển thị trực quan

- Khả năng thực hiện những script mà được gửi từ rất xa từ bất kì ứng dụngnào có quyền truy cập vào NI Socket Server (giao thức TCP/ IP có thể sử dụngtốt)

 Bất lợ i

- Là một ngôn ngữ lập trình mới nên khó khăn trong bước đầu tiếp cận

- Có thể bị rối trong quá trình làm việc

- Lập trình LabVIEW căn bản

c) Lập trình cơ bản trong phần mềm LabVIEW

Những chương trình trong phần mềm LabVIEW thiết kế dụng cụ, thiết bị,

bộ thí nghiệm được gọi là các thiết bị ảo (Virtual Instrument- VI), hình dạng vàcách thức hoạt động cuả những VI giống với các thiết bị vật lí thực tế, ví dụ nhưmáy dao động hiện sóng, điều khiển mực chất lỏng, điều khiển nhiệt độ, cáccông tắc đóng ngắt, các nút nhấn, Mỗi thiết bị ảo sử dụng những hàm mà tínhiệu đầu vào từ giao diện người dùng hoặc từ những nguồn khác, sau đó xử lí vàhiển thị ra thông tin đó hoặc truyền dữ liệu tới các máy tính khác

▪ Giao diện người dùng (Front Panel)

Front Panel là giao diện tiếp xúc với người khi sử dụng Giao diện nàyđược tạo nên bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh dữ liệu(Controls) và dụng cụ hiểnthị dữ liệu đã được xử lí (Indicator) Controls là các đối tượng được đặt trênFront Panel để cung cấp dữ liệu cho các khối chương trình, nó tương tự như đầuvào cung cấp dữ liệu Indicator là đối tượng được đặt trên Front Panel dùng đểhiển thị kết quả, nó như bộ phận đầu ra cuả chương trình

 Control Palette

Control Palette chỉ sử dụng được trong Front Panel

Hình 2.10 Danh sách các thiết bị ảo trong Control Palette

Để truy xuất Control Palette có thể làm bằng những cách sau:

Cách 1: Từ menu chương trình, chọn theo đường dẫn View\ Control Palette

Cách 2: Nhấn chuột phải vào khoảng trống trong giao diện Front Panel.

Theo mặc định, Control Palette xuất hiện theo khung nhìn kiểu Express.Chế độ xem này bao gồm các ô với mỗi ô là một nhóm những thiết bị ảo cóchung chức năng, các thư viện có các thiết bị mở rộng theo nhu cầu cuả từngngười dùng Cách hiển thị này đem lại sự thuận tiện, nhanh chóng trong khi thiếtkế

 Numeric

Numeric chỉ sử dụng được trong Front Panel

Hình 2.11 Danh sách các thiết bị ảo trong Numeric

Bộ công cụ Numeric được sử dụng khi người dùng cần thiết kế giao diệnnhập liệu Có nhiều lựa chọn phương thức nhập liệu để người sử dụng thiết kế,

có thể sử dụng ô nhập số từ bàn phím, cũng có thể sử dụng thanh gạt để thay đổigiá trị Ngoài ra, các thiết bị này có thể sử dụng để hiển thị giá trị

 Boolean Controls

Boolean Controls chỉ sử dụng được trong Front Panel

Bộ công cụ này cung cấp 2 giá trị là True và False Khi thực hiện chươngtrình sử dụng để điều khiển giá trị cuả thiết bị Việc thay đổi giá trị cuả các thiếtbị chỉ có tác dụng khi các thiết bị ảo đó được xác lập ở chế độ là Control, còn ởchế độ là Indicator thì chúng chỉ là các thiết bị hiển thị Sử dụng các đối tượngtrong bộ công cụ để mô phỏng các thiết bị chuyển mạch, các nút bấm và đènLED

Hình 2.12 Danh sách các thiết bị ảo trong Boolean

Để truy cập For Loop ta chọn Menu: Control\ Modern\ Boolean

 Graphs

Graphs chỉ sử dụng được trong Front Panel

Biểu đồ (Char) và đồ thị (Graphs) cho phép hiển thị dữ liệu dưới dạng đồhoạ Char không những vẽ biểu đồ mà còn cập nhật dữ liệu mới vào đồ thị.Graphs thì vẽ đồ thị cuả các dãy giá trị được khởi tạo trước theo cách truyềnthống mà không giữ lại dữ liệu được khởi tạo trước đó

Hình 2.13 Danh sách các thiết bị ảo trong Gragh

Để truy cập For Loop ta chọn Menu: Control\ Modern\ Gragh và chọn loại đồthị phù hợp

* Biểu đồ dạng sóng( Waveform Charts)

Một biểu đơn giản chỉ là vẽ các giá trị trục Y so với giá trị trục X, thôngthường thì trục Y là trục dữ liệu, còn trục X là trục thời gian Waveform Chartslà một bộ chỉ thị số đặc biệt, có thể hiển thị nhiều dòng một hay nhiều dữ liệucùng một lúc Ta có thể thiết lập các thông số cho loại đồ thị này bằng cách nhấpchuột phải vào Charts và chọn Property Có thể thay đổi đường nét hiển thị, cácđường gióng theo các trục,

Waveform Chart có 3 chế độ hiển thị: Strip chart, Scope chart, Sweep chart Có thể thay đổi các chế độ hiển thị bằng cách nhấp phải chuột lên biểu đồ rồi vào Advanced\ Update Mode.

Hình 2.14 Single Plot Charts

Waveform Chart có thể hiển thị được một hay nhiều đường dữ liệu Tuynhiên, các nguồn dữ liệu không thể nối nhiều dây vào cùng một biểu đồ được,

do đó ta phải sử dụng Funtion Bundle để gộp tất cả các tín hiệu cần hiển thị trênbiểu đồ trước khi nối duy nhất một dây vào Bundle có thể kéo dài ra tương ứngvới số nguồn cần kết nối Để xuất hiện công cụ Bundle, ta truy cập theo đường

dẫn: Funtion\ Programming\ Cluster,Class& Variant\ Bundle.

Hình 2.15 Multiphe Plot Charts

Đôi khi, những cột giá trị khác nhau mang giá trị chênh lệch khá xa thìnên thể hiện ờ 2 cột giá trị có tỉ lệ khác nhau Để tạo thêm một trục Y thì ta nhấpchuột phải lên trục Y cuả biểu đồ và chọn Duplicate Scale, sau đó nhấp chuộtphải trục vừa tạo Swap Sides để di chuyển nó sang bên kia Để xoá trục vừa tạo,

ta nhấp chuột phải vào và chọn Delete Scale

Hình 2.17 Danh sách các hình khối

▪ Giao diện lập trình( Block Diagram)

Block Diagram chứa mã source đồ hoạ, được biết tới như là mã G giúpcho VI có thể hoạt động được Block Diagram sử dụng các biểu tượng hàm đồhoạ để kết nối các khối điều khiển với các khối hiển thị để tạo thành chương

trình phuc vụ mục đích người lập trình Các khối trong Block Diagram tạo ratrên Front Panel một thiết bị ảo điều khiển hoặc hiển thị tượng ứng.

Trong Block Diagram gồm các thiết bị đầu cuối (Terminal), nút (Node) vàcác dây nối (Wire):

- Terminal là các biểu tượng cho các hiển thị hoặc điều khiển tương ứng

trong Front Panel Nó chứa dữ liệu cuả các khối này nên dùng để thay đổi dữliệu giữa Block Diagram với Front Panel, khi mỗi thông số thay đổi, dữ liệu cuảcả hai giao diện đều thay đổi đảm bảo tính thống nhất cho chương trình

Hình 2.18 Dòng dữ liệu chảy trong các dây dẫn khi chạy chương trình

- Nodes là các phần tử thực hiện chương trình trong Block Diagram, nó có

đầu vào và đều ra, thực hiện hoạt động khi VI được hoạt động, chúng tương tựnhư các câu lệnh, hàm và chương trình con như ngôn ngữ lập trình dạng chữ

- Wires là các dây nối dữ liệu giữa các Nodes với các điều khiển và hiển thị

để truyền dữ liệu Mỗi loại dây nối mang một loại dữ liệu riêng, màu riêng, kích

thước dây riêng, phụ thuộc vào loại dữ liệu cuả chúng Dòng dữ liệu (data flow)

đi trong dây dẫn từ những bộ điều khiển tới các khối lệnh để thực hiện tính toánrồi đưa tới hiển thị

Ngôn ngữ lập trình đồ hoạ cuả LabVIEW hỗ trợ cho tất cả các các dạng

dữ liệu Các kiểu dữ liệu dạng boolean, bytes, string, array, file, text, có thểchuyển đổi dễ dàng sang các dạng cấu trúc khác Các loại dây nối theo từng kiểu

dữ liệu sẽ được tự động cập nhật sao cho phù hợp với yêu cầu cuả người thiếtkế

Hình 2.19 Các dạng dây nối trên Block Diagram

Trong quá trình lập trình ta cần thiết sử dụng tới các biến, thông qua cácbiến thì người lập trình có thể thực hiện được việc xử lí và thay đổi dữ liệu mộtcách thuận tiện Trong LabVIEW, các biến được sử dụng dưới 2 dạng là biến

toàn cục (Global Variables) và biến cục bộ (Local Variables).

Biến toàn cục được sử dụng để thực hiện công việc truyền và lưu trữ dữliệu giữa một vài VIs.

Biến cục bộ cho phép người sử dụng đọc và viết thông tin lên một trongnhững thiết bị điều khiển hoặc thiết bị hiển thị trên Front Panel

 Functions Palette

Functions Palette chỉ sử dụng được trong Block Diagram

Hình 2.20 Danh sách các thiết bị ảo trong Functions Palette

Functions Palette chỉ sử dụng trong Block Diagram, bao gồm các VI vàcác hàm lệnh Functions Palette chứa các đoạn mã đồ họa mà nó định nghĩachức năng cuả VI đó.

Để truy xuất Functions Palette có thể làm bằng những cách sau:

Cách 1: Từ menu chương trình, chọn View\ Functions Palette

Cách 2: Nhấn chuột phải vào khoảng trống trong giao diện Block Diagram.

 Hàm cấu trúc Structures

Structures chỉ sử dụng được trong Block Diagram

Hình 2.21 Danh sách các thiết bị ảo trong Structures

 Hàm cấu trúc While Loop

While Loop chỉ sử dụng được trong Block Diagram

While Loop là một cấu trúc lặp thực hiện sơ đồ bên trong nó cho đến khigiá trị Boolean đưa tới Condititional Terminal là trùng với điều kiện được thết

lập để thực hiện vòng lặp Để truy cập While Loop ta chọn Menu: Funtion\ Programming\ Structures\ While Loop

Khi ta lấy một vòng lặp thì thường dùng theo một nút Stop đi kèm đểdừng vòng lặp khi điều kiện vào là đúng

Hình 2.22 Hàm cấu trúc For Loop trong Block Diagram

VI kiểm tra Conditional Terminal tại cuối mỗi vòng lặp, do đó WhileLoop luôn thực hiện ít nhất một lần Interation Terminal là một terminal đầu rammà đưa ra số lần vòng lặp thực hiện được Việc tính sự lặp lại luôn được bắtđầu từ 0 Vì vậy, nếu vòng lặp chạy một lần thì Interation Terminal đưa ra kếtquả 0 Việc thực hiện vòng lặp có thể được xác định thông qua ConditionalTerminal Khi muốn đưa dữ liệu từ lần hoạt động trước tới lần hoạt động tiếptheo ta dùng một thanh ghi dịch

Hình 2.23 Thanh ghi dịch trong hàm cấu trúc While Loop

Interation

Terminal

Stop Button

Conditional Terminal

Shift resister

Để tạo một thanh ghi dịch, nhấp phải vào đường biên cuả một vòng lặp và

chọn Add shift resister từ menu đổ xuống.

 Hàm cấu trúc Case Structures:

Case Structure chỉ sử dụng được trong Block Diagram

Case Structure là các cấu trúc thực hiện một Sub Diagram bên trong nó.Case Structures thực hiện SubDiagram dựa trên một giá trị đầu vào mà được bộchọn gọi

Hàm cấu trúc trên có thể có nhiều SubDiagram nhưng chỉ có mộtSubDiagram được nhìn thấy tại một thời điểm Tại đường viền trên cuả mỗi cấutrúc là một cửa sổ hiển thị SubDiagram mà gồm có các sơ đồ định danh(Diagram Identifer) ở giữa và nút tăng (Increment), nút giảm (Decrement) ở haibên Diagram Identifer chỉ ra SubDiagram hiện thời được hiển thị

Hình 2.24 Hàm cấu trúc Case Structures trong Block Diagram

Đối với Case Structure thì Diagram Identifer là một danh sách các giá trịđể lựa chọn SubDiagram, còn với Sequence Structure thì là khung( Frame) trongSequence( từ 0 tới n-1) Ta có thể thêm từng phần cuả cấu trúc bằng cách nhấpphải chuột vào đường biên cuả cấu trúc và chọn Add frame before hoặc Addframe after Nó sẽ thực hiện các phần theo yêu cầu cuả Case Selector.Khi nhấnvào nút tăng( bên phải) hoặc nút giảm( bên trái) sẽ làm hiển thị SubDiagram kếtiếp hoặc trước đó tương ứng Để truy cập Case Structure ta chọn Menu:

Funtions\ Programming\ Structures\ Case.

Diagram Identifer

 Numeric

Bộ công cụ này chỉ sử dụng trong giao diện Block Diagram

Numeric bao gồm các công cụ giúp người dùng thực hiện các phép tínhtoán, các hàm số toán học và những công cụ có liên quan Để truy cập Case

Structure ta chọn Menu: Funtions\ Programming\ Numeric.

Hình 2.25 Danh sách các thiết bị ảo trong Numeric

 Boolean

Boolean chỉ sử dụng được trong Block Diagram

Bộ công cụ này gồm một cấu trúc đại số có các tính chất cơ bản của cảcác phép toán trên tập hợp và các phép toán logic Boolean làm việc với các đạilượng chỉ nhận giá trị Đúng hoặc Sai và có thể thể hiện hệ thống số nhị phân

Hình 2.26 Danh sách các thiết bị ảo trong Boolean Để truy cập Case Structure ta chọn Menu: Funtions\ Programming\ Boolean.

 Comparison

Comparison chỉ sử dụng được trong Block Diagram

Hình 2.27 Danh sách các thiết bị ảo trong Comparison

Bộ công cụ này chứa các hàm so sánh các đại lượng cùng kiểu dữ liệu, so

sánh với 0, hàm lựa chọn, Để truy cập Case Structure ta chọn Menu: Funtions\ Programming\ Comparison

d) Bo mạch Arduino

▪ Lịch sử ra đời cuả Arduino

Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea, nước Ý và được đặt theo tên một vị vuavào thế kỷ thứ 9 là King Arduin Nó chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm

2005 như là một công cụ cho sinh viên học tập của giáo sư Massimo Banzi, mộttrong những người phát triển Arduino tại trường Interaction Design InstistuteIvrea (IDII) Phần cứng Arduino gốc được sản xuất bởi công ty Italy tên làSmart Projects Một vài board dẫn xuất từ Arduino cũng được thiết kế bởi công

ty của Mỹ tên là SparkFun Electronics Sáu phiên bản phần cứng của Arduinocũng đã được sản xuất thương mại tính đến thời điểm hiện tại

Hình 2.28 Hình ảnh thực tế cuả một bo mạch Arduino Uno R3