Đang tải... (xem toàn văn)
XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐO ĐỘ PH TỪ XA SỬ DỤNG ARDUINO, CẢM BIẾN ĐO PH VÀ LORA ĐỂ TRUYỀN VỀ TRẠM ĐIỀU KHIỂN SAU ĐÓ ĐƯA LÊN MẠNG.........................................XÂY DỰNG VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐO ĐỘ PH TỪ XA SỬ DỤNG ARDUINO, CẢM BIẾN ĐO PH VÀ LORA ĐỂ TRUYỀN VỀ TRẠM ĐIỀU KHIỂN SAU ĐÓ ĐƯA LÊN MẠNG.........................................
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ NAM LONG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI XÂY DỰNG HỆ THỐNG KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC TỪ XA Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Phú Hướng dẫn: Nguyễn Văn Thoan TP.HCM, tháng năm 2018 PHẦN MỞ ĐẦU Tên đề tài / dự án: Nghiên cứu thiết kế triển khai xây dựng hệ thống khảo sát chất lượng nước từ xa Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì: Nguyễn Văn Học Nguyễn Văn Phú Cơng ty công nghệ Nam Long Thời gian thực hiện: tháng (từ 3/2018 đến 7/2018) Mục tiêu: Nội dung • Nội dung 1: Tìm hiểu cảm biến đo thơng số nước • Nghiên cứu thiết kế triển khai xây dựng hệ thống khảo sát chất lượng nước từ xa Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế mạch đo thông số ph nước gửi liệu trung tâm điều khiển mạch nhận liệu thông số ph nước gửi lên blynk thingspeak • Nội dung 3: Tìm hiểu thiết bị cần thiết • Nội dung 4: Thiết kế thi cơng phần cứng • Nội dung 5: Nghiên cứu, lập trình cho hệ thống Nội dung thực Công việc dự kiến Công việc thực Nội dung 1: Tìm hiểu cảm biến Nội dung 1: Tìm hiểu cảm biến đo đo thông số nước thông số nước Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế mạch Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế mạch đo đo thông số ph nước gửi liệu thông số ph nước gửi liệu về trung tâm điều khiển mạch nhận trung tâm điều khiển mạch nhận dữ liệu thông số ph nước gửi lên liệu thông số ph nước gửi lên blynk blynk thingspeak thingspeak Nội dung 3: Tìm hiểu thiết bị cần Nội dung 3: Tìm hiểu thiết bị cần thiết thiết Nội dung 4: Thiết kế thi công phần cứng Nội dung 4: Thiết kế thi công phần cứng Nội dung 5: Nghiên cứu, lập trình cho Nội dung 5: Nghiên cứu, lập trình cho hệ hệ thống thống MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu: 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước: 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Mơ hình hệ thống 1.3 Yêu cầu thiết kế hệ thống CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐO THÔNG SỐ pH CỦA NƯỚC VÀ GỬI DỮ LIỆU VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN 2.1 Sơ đồ khối mạch đo thông số pH nước gửi liệu trung tâm điều khiển 2.2 Các thiết bị sử dụng để thiết kế 2.3 Lập trình điều khiển .7 2.4 Thiết kế thi công 12 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MẠCH NHẬN DỮ LIỆU THÔNG SỐ pH CỦA NƯỚC GỬI LÊN BLYNK VÀ THINGSPEAK 14 3.1 Sơ đồ khối mạch nhận liệu thông số pH nước gửi lên Blynk Thinkspeak 14 3.2 Thiết bị sử dụng 14 3.3 Lập trình điều khiển 16 3.4 Thiết kế thi công mạch 20 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 22 4.1 Kết thu web ThinkSpeak 22 4.2 Kết thu app Blynk .22 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 23 5.1 Kết đạt 23 5.2 Hướng phát triển 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO .24 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ khối mạch đo thông số pH nước gửi liệu trung tâm điều khiển .7 Hình 2 Ardunio Uno Hình Module RF LORA Hình Cảm biến pH mạch chuyển đổi .10 Hình Lưu đồ giải thuật mạch đo thông số pH nước truyền liệu trung tâm điều khiển .11 Hình Sơ đồ mạch điện mạch đo truyền liệu trung tâm điều khiển 15 Hình Thiết kế mạch in cho mạch gửi liệu trung tâm điều khiển .16 Hình Hình ảnh thực tế mạch đo thông số pH nước gửi liệu trung tâm điều khiển .16 Hình Sơ đồ khối mạch nhận thông số pH gửi từ mạch phát gửi liệu lên web server 18 Hình Wemos D1 18 Hình 3 Lưu đồ giải thuật mạch nhận thơng số pH gửi từ mạch phát gửi liệu lên web server 21 Hình Sơ đồ mạch điện mạch nhận liệu gửi liệu lên webserver .24 Hình Sơ đồ mạch in mạch nhận liệu gửi liệu lên webserver 25 Hình Hình ảnh thực tế mạch Sơ đồ mạch điện mạch nhận liệu gửi liệu lên webserver 25 Hình Thông số môi trường nuốc thu web ThinkSpeak 26 Hình Thông số môi trường nước thu app Blynk 26 LỜI MỞ ĐẦU Với lợi có nhiều ao hồ song suối, nước ta phát triển mạnh mẽ ngành nuôi trồng thủy sán Tuy phát triển mạnh, dịch bệnh nuôi trồng thủy sản bùng phát nhiều nơi môi trường ô nhiễm Gây thiệt hại nặng nề cho người nuôi trồng Các tượng diễn với tần suất, phạm vi mức độ ảnh hưởng ngày gia tăng, nguyên nhân liên quan đến chất lượng nguồn nước ni trồng Thực trạng đòi hỏi phải có giải pháp thích hợp để hạn chế rủi ro cho người ni thủy sản Trong đó, thực tốt quản lý nguồn nước, tăng cường khả phát kịp thời chất lượng nước khu vực ao nuôi, giảm thiểu tác hại môi trường nước đến vật nuôi công việc cần phải đảm bảo Hệ thống giám sát chất lượng nước tự động cho phép người nuôi trồng thủy sản nắm thông số môi trường nuôi vào thời điểm ngày cách nhanh chóng, xác nhờ thiết bị di động thông minh, mà không cần phải diện khu vực nuôi trồng Với hệ thống giám sát chất lượng nước tự động, tranh quản lý, vận hành trang trại nuôi trồng thủy sản trở nên sáng sủa hơn, không tiết giảm đáng kể chi phí nhân cơng mà giảm bớt vất vả cho thân người tham gia vào q trình ni trồng thủy sản Chính mà nhóm định thực đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu: 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nước: KnowFlow Basic Kit - A DIY Water Monitoring Basic Kit DFROBOT Smart Water Sensors to monitor water quality in rivers, lakes and the sea 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước Hệ thống giám sát môi trường nước thủy sản E-SENSOR Aqua phục vụ nuôi tôm cá Hệ thống tự động ngành thủy sản e Aqua CENINTEC Hệ thống giám sát quản lý ao nuôi tôm cơng nghiệp - CTU 1.2 Mơ hình hệ thống Ý tưởng nhóm xây dựng hệ thống khảo sát chất lượng nước Hệ thống sau đo thông số nước gửi liệu trung tâm điều khiển Sau từ trung tâm điều khiển đưa lên web server để thuận tiện viện giám sát từ xa Giải pháp có ưu điểm khảo sát mơi trường nước từ xa mà không cần phải khu vực cần đo Trong trường hợp mơi trường nước có thay đổi bất thường kịp thời biết xử lý Chúng ta giám sát nhiều khu vực lúc 1.3 Yêu cầu thiết kế hệ thống Yêu cầu thiết kế hệ thống khảo sát chất lượng nước từ xa là: - Công suất thiết bị đo đặt khu vực cần đo thấp tốt - Thời gian đo thông số đưa liệu lên web app 95% Nguồn lượng cấp cho thiết bị đặt khu vực cần đo adaptor 12V DC (hoặc dùng pin, dùng pin lượng mặt trời) CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐO THÔNG SỐ pH CỦA NƯỚC VÀ GỬI DỮ LIỆU VỀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN 2.1 Sơ đồ khối mạch đo thông số pH nước gửi liệu trung tâm điều khiển Khối đo thơng số pH nước có nhiệm vụ tự động đo thông số pH nước với thời gian lấy mẫu định, lưu trữ , hiển thị gửi liệu trung tâm Để thực điều này, khối bao gồm: + Một nguồn 5V: nguồn đóng vai trò nguồn cung cấp cho toàn mạch đo, nguồn cấp cho vi điều khiển lấy nguồn từ chân vi điều khiển để cấp cho cảm biến LCD + Một cảm biến pH: Cảm biến có nhiệm vụ chuyển đại lượng khơng điện pH thành giá trị điện áp đưa vào chân vi điều khiển + Một LCD để hiển thị thông số pH tiện cho việc quan sát khu vực lắp đặt đo + Một phát sóng LORA nhận liệu từ vi điều khiển truyền + Một vi điều khiển để xử lý, tính toán giá trị pH, gửi liệu thị LCD gửi liệu cho phát sóng RF LORA Hình Sơ đồ khối mạch đo thơng số pH nước gửi liệu trung tâm điều khiển 2.2 Các thiết bị sử dụng để thiết kế + Ardunio Uno R3: Hình 2 Ardunio Uno Thông số kỹ thuật: Chip điều khiển chính: ATmega328 Chip nạp giao tiếp UART: ATmega16U2 Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB nguồn ngồi cắm từ giắc tròn DC (khun dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt Nếu bạn cắm 12V IC ổn áp dễ chết gây hư hỏng mạch) Số chân Digital: 14 (hỗ trợ chân PWM) Số chân Analog: Dòng tối đa GPIO: 40mA Dòng tối đa chân cấp nguồn 3.3VDC: 150 mA Dung lượng nhớ Flash: 32 KB, 0.5 KB used by bootloader SRAM: KB EEPROM: KB Tốc độ thạch anh: 16 MHz + LCD 16x2: + LORA : Mạch thu phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m sử dụng chip SX1278 nhà sản xuất SEMTECH chuẩn giao tiếp LORA (Long Range), chuẩn LORA mang đến hai yếu tố quan trọng tiết kiệm lượng khoảng cách phát siêu xa ( Ultimate long range wireless solution), ngồi có khả cấu hình để tạo thành mạng nên phát triển sử dụng nhiều nghiên cứu IoT Hình Module RF LORA ý nghĩa chân RF LORA Thông số kỹ thuật: Model: E32-TTL-100 RF IC chính: SX1278 từ SEMTECH Điện áp hoạt đông: 2.3 - 5.5 VDC Điện áp giao tiếp: TTL Giao tiếp UART Data bits 8, Stop bits 1, Parity none, tốc độ từ 1200 - 115200 Tần số: 410 - 441Mhz Công suất: 20dbm (100mW) Khoảng cách truyền tối đa điều kiện lý tưởng: 3000m Tốc độ truyền: 0.3 - 19.2 Kbps ( mặc định 2.4 Kbps) if(number