Thiết kế và thi công hệ thống chăm sóc vườn lan sử dụng năng lượng mặt trời

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHĂM SÓC VƯỜN LAN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI II.. Nhóm chọn đề tài Thiết kế và thi công hệ thống chăm sóc vườn lan sử dụng năng lượng mặt t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

MSSV : 13141078

Tp Hồ Chí Minh - 01/2019

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tp HCM, ngày 07 tháng 01 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Hàn Văn Hải MSSV: 13141078

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHĂM SÓC

VƯỜN LAN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

[1] Mr Good, “Tổng Quan Về Website”, http://www.oktot.com/tong-quan-ve-website/ [2] Lê Chí Huy, “Học lập trình”, https://freetuts.net/

[3] “Language Reference”, https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage

[4] Internet Of Things (IoT) với ESP8266 ,https://arduino.esp8266.vn

2 Nội dung thực hiện:

Nội dung 1: Tổng quan

Nội dung 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung 3: Tính toán và thiết kế hệ thống

Nội dung 4: Thi công hệ thống

Nội dung 5: Kết quả-Nhận xét-Đánh giá

Nội dung 6: Kết luận và hướng phát triển

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/01/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Võ Đức Dũng

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

sánh với mục tiêu ban đầu của

đồ án, hoàn thiện sản phẩm

- Viết báo cáo

Tuần 13

24/12 – 30/12

- Viết báo cáo

- Làm poster và side thuyết trình

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm sinh viên Hàn Văn Hải và Bùi Văn Hải tự thực hiện, dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Người thực hiện đề tài

Hàn Văn Hải

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài, những người thực hiện được sự giúp đỡ của gia đình, quý thầy cô và bạn bè nên đề tài đã được hoàn thành Những người thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Thầy Võ Đức Dũng, giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm có thể hoàn thành tốt đề tài

Những người thực hiện cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp cho những người thực hiện những kiến thức nền, chuyên môn làm cơ sở

để hoàn thành đề tài này

Cảm ơn gia đình đã động viên và luôn luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn nhất

Xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đã giúp đỡ những người thực hiện đề tài để có thể hoàn thành tốt đề tài này

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài:

Hàn Văn Hải

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP……….……… iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU xv

TÓM TẮT xvi

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 GIỚI HẠN 2

1.5 BỐ CỤC 2

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 GIỚI THIỆU PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4

2.2 QUY TRÌNH TRỒNG HOA LAN 5

2.2.1 Đặc tính sinh trưởng của hoa lan 5

2.2.2 Mô tả quy trình chăm sóc hoa lan 7

2.3 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO 8

2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 8

2.4.1 Arduino UNO R3 9

2.4.2 Module Wifi ESP8266 V1 10

2.4.3 Cảm biến DHT11 11

2.4.4 Cảm biến độ ẩm đất 12

2.4.5 Màn hình LCD 20x4 13

2.4.6 Mạch chuyển giao tiếp LCD 20x4 14

2.4.7 Nút nhấn đơn R13 15

2.4.8 Động cơ bơm nước 5V 15

2.4.9 Mạch phun sươn 5V 16

2.4.10 Relay 5V 10A 5 chân 16

2.4.11 Quạt tản nhiệt 12V 17

2.5 HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 17

2.5.1 Tấm pin năng lượng mặt trời 17

2.5.2 Bộ điều khiển sạc 19

2.5.3 Bình ắc-quy 20

2.5.4 Mạch giảm áp L2596 21

2.6 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 21

2.6.1 Chuẩn giao tiếp UART 21

2.6.2 Chuẩn giao tiếp SPI 22

2.6.3 Chuẩn giao tiếp I2C 22

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 23

3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 23

3.2 Tính toán và thiết kế mạch 24

3.2.1 Khối xử lý trung tâm 24

3.2.2 Khối module wifi ESP 8266 V1 25

3.2.3 Khối cảm biến độ ẩm đất 27

3.2.4 Khối cảm biến DHT11 28

3.2.4 Khối chấp hành 28

3.2.5 Khối hiển thị 29

3.2.6 Khối ngoại vi 31

3.2.7 Khối relay 33

3.2.8 Khối nguồn 34

3.2.9 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 37

Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 39

4.1 GIỚI THIỆU 39

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 39

4.2.1 Thi công mạch hệ thống điều khiển 39

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra bo mạch hệ thống 40

4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 40

4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển 40

4.3.2 Thi công mô hình 43

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 46

4.4.1 Lưu đồ giải thuật 46

4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 54

4.4.3 Phần mềm lập trình web 59

4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 63

Chương 5 KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 64

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73

6.1 KẾT LUẬN 73

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Các loại Board Arduino 8

Hình 2 2: Hình ảnh board Aduino Uno R3 9

Hình 2.3: Module wifi ESP8266 V1 10

Hình 2.4: Sơ đồ kết nối Arduino với ESP 8266 11

Hình 2.5: Cảm biến DHT11 11

Hình 2.6: Sơ đồ kết nối vi điều khiển với DHT11 12

Hình 2.7: Cảm biến độ ẩm đất 12

Hình 2.8: Sơ đồ kết nối vi điều khiển với cảm biến độ ẩm đất 13

Hình 2.9: Màn hình LCD 20x4 13

Hình 2.10: Mạch chuyển giao tiếp LCD 20x4 14

Hình 2.11: Màn hình LCD 20x4 voi I2C 14

Hình 2.12: Sơ đồ kết nối vi xử lý với I2C 14

Hình 2.13: Nút nhấn R13 15

Hình 2.14: Sơ đồ nút nhấn 15

Hình 2.15: Động cơ tạo hơi nước 5 VDC 15

Hình 2.16: Động cơ bơm nước 5V 15

Hình 2.17: Mạch tạo hơi sương 5V 16

Hình 2.18: Sơ đồ cấu tạo của Relay 5V10A 5 chân 16

Hình 2.19: Quạt 12V 17

Hình 2.20: Tấm pin năng lượng mặt trời 10W 17

Hình 2.21: Ứng dụng pin năng lượng mặt trời vào trồng trọt 19

Hình 2.22: Bình ắc-quy 12V-5Ah 20

Hình 2.23: Mạch giảm áp L2596 21

Hình 2.24: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ 21

Hình 2.25: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ 22

Hình 2.26 Biểu đồ thời gian của giao thức I2C 22

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống vườn lan sử dụng năng lượng mặt trời 23

Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế 24

Hình 3.3 Khối xử lý trung tâm sử dụng board Arduino UNO R3 25

Hình 3.4: Module wifi ESP 8266 V1 25

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý Module wifi ESP 8266 V1 với Arduino UNO R3 26

Hình 3.6: Hình ảnh thực tế của Module cảm biến độ ẩm đất 27

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý Module độ ẩm đất kết nối Arduino UNO R3 27

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến DHT11 vào Arduino UNO 28

Hình 3.9: Động cơ 5V DC 29

Hình 3.10: Mạch tạo hơi sương 5V 29

Hình 3.11: LCD 20x4 30

Hình 3.12: Mạch chuyển giao tiếp LCD sang I2C 30

Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino UNO R3 với I2C 31

Hình 3.13: Hình ảnh thực tế của nút nhấn và led 31

Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino UNO với nút nhấn 32

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý kết nối Arduino UNO với led 32

Hình 3.16: Relay 5V 10A 5 chân 33

Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý hoạt động khối Relay 34

Hình 3.18: Bình ắc-quy 12V-5Ah 35

Hình 3.19: Tấm pin năng lượng mặt trời 35

Hình 3.20: Nguồn tổ ong 12V 3A 37

Hình 3.21: Mạch giảm áp LM2596 37

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiện mạch hệ thống điều khiển 39

Hình 4.2 Tủ điện thực tế 20x20x10 cm 41

Hình 4.3: Sơ đồ bố trí linh kiện hiển thị ra bên ngoài mặt trước tủ điều khiển 41

Hình 4.4: Sơ đồ bố trí mặt trước hệ thống 42

Hình 4.5: Sơ đồ bố trí mặt phía trên hệ thống 42

Hình 4.6: Giao diện mặt trước tủ điều khiển 43

Hình 4.7: Hình dạng bên trong tủ 43

Hình 4.8: Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời 44

Hình 4.9: Hình dạng mặt trước mô hình 44

Hình 4.10: Hình dạng mặt trên mô hình 44

Hình 4.11: Vị trí các ống dẫn 45

Hình 4.12: Vị trí các khối trong mô hình 45

Hình 4.12: Vị trí chậu lan 45

Hình 4.13: Vị trí treo chậu lan 45

Hình 4.13: Lưu đồ hệ thống điều khiển hệ thống tưới lan 47

Hình 4.14: Lưu đồ chế độ AUTO 49

Hình 4.15: Lưu đồ chế độ TAY(MANUAL) 51

Hình 4.16: Lưu đồ chuyển dữ liệu lên web 52

Hình 4.17: Lưu điiều khiển bằng web 54

Hình 4.18: Quy trình làm việc của arduino 54

Hình 4.19: Giao diện lập trình arduino 55

Hình 4.20 : Giao diện menu arduino IDE 55

Hình 4.21: Giao diện file menu arduino IDE 55

Hình 4.22: Giao diện Examples menu arduino IDE 56

Hình 4.23: Giao diện Sketch Menu Arduino IDE 56

Hình 4.24: Giao diện edit menu arduino IDE 57

Hình 4.25: Giao diện Tool Menu Arduino IDE 57

Hình 4.26: Board Arduino sử dụng 58

Hình 4.27: Arduino Toolbar 58

Hình 4.28: Chương trình nạp thành công 58

Hình 4.29 Tạo file mới trên Sublime Text 59

Hình 4.30 Lưu file php 59

Hình 4.31 Phác thảo giao diện website 60

Hình 4.32 Khởi tạo CSDL 61

Hình 4.33: Khởi tạo tài khoản 62

Hình 4.34: Tải file lên web 62

Hình 5.1 Màn hình chính tủ điều khiển 65

Hình 5.2: Mặt trước tủ 66

Hình 5.3: Mặt phía trong tủ 66

Hình 5.4: Chế độ tự động(AUTO) 67

Hình 5.5: Tưới hoa lan 67

Hình 5.6: Chế độ AUTO trên WEB 67

Hình 5.7: Nhập giá trị mới 68

Hình 5.8: Cặp nhật giá trị mới 68

Hình 5.9: Nhấn phím chế độ tay 68

Hình 5.10: Nhấn phím bơm 68

Hình 5.11: Nhấn phím phun sương 69

Hình 5.12: Hệ thống bắt đầu tọa hơi sương 69

Hình 5.13 Điều khiển trên web 69

Hình 5.14 Gía trị tại hệ thống 69

Hình 5.15: Bật quạt 70

Hình 5.16: Quạt chạy 70

Hình 5.17: Hiển thị dung lượng ắc-quy 70

Hình 5.18: Hiển thị dung lượng ắc-quy 71

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các chân của LCD 13

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật pin năng lượng mặt trời 10w 18

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật Bộ Điều Khiển Sạc Solar 12V/24V 5A 19

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện 40

TÓM TẮT

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang dần lan rộng ra nhiều lĩnh vực trong sản xuất Cụ thể là ứng dụng của IoTs đang được phổ biến khá rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp Nhiều mô hình trồng trọt chăn nuôi đang được xây dựng theo xu hướng thông minh hơn, nhằm giảm kinh phí cũng như nhân lực, tăng năng suất cho sản phẩm

Nhóm chọn đề tài Thiết kế và thi công hệ thống chăm sóc vườn lan sử dụng năng lượng mặt trời, đồng thời áp dụng công nghệ IOTs trong việc giám sát vườn lan để giảm chi phí chăm sóc Giúp vườn lan phát triển tốt, tránh được sâu bệnh

Hệ thống có các chức năng như sau:

 Hệ thống chính là tưới lan tự động thông qua các giá trị cài đặt nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí và độ ẩm đất sao cho phù hợp với chỉ số sinh trưởng của cây lan Sau đó, các giá trị cảm biến sẽ được gửi lên web để giám sát quá trình trồng lan Thêm nữa là chế độ tay cho phép người chăm sóc vườn lan trực tiếp điều khiển tưới lan hay phun sương khi cần thiết Nguồn cấp từ pin năng lượng mặt trời

 Hệ thống mở rộng bao gồm:

 Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua Internet, hiển thị trạng thái đóng

mở của thiết bị thông qua giao diện web điều khiển

 Hệ thống đo đạc nhiệt độ, đổ ẩm thông qua cảm biến, được hiển thị trực tiếp trên màn hình LCD, đồng thời cũng được hiển thị trên giao diện web điều khiển tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng có thể giám sát hệ thống từ xa thông qua Internet

Khi cấp điện vào hệ thống, khởi động Arduino, module wifi ESP 8266 V1, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, LCD, … Sau khi khởi động xong mặc định sẽ hiển thị giá trị cảm biến trên LCD và hệ thống chạy chế độ tự động(AUTO, Mode = 1) Muốn đổi chế độ thì ta nhấn phím chế độ tay(MANUAL, Mode = 0) tương ứng với chức năng chế

độ tay, sau đó chỉ nhấn nút Bơm hoặc Hơi sương thì có thể điều khiển trực tiếp

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang dần lan rộng ra nhiều lĩnh vực trong sản xuất Cụ thể là ứng dụng của IoTs đang được phổ biến khá rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp Nhiều mô hình trồng trọt chăn nuôi đang được xây dựng theo xu hướng thông minh hơn, nhằm giảm kinh phí cũng như nhân lực, tăng năng suất cho sản phẩm

Song song với đó là sự phát triển các công nghệ năng lượng mặt trời, trong đó công nghệ điện Pin năng lượng mặt trời có vai trò quan trọng nhất Việt Nam được đánh giá là có nguồn tài nguyên năng lượng mặt trời vào loại tốt trên thế giới Nguồn năng lượng sạch và tiềm năng lớn này hoàn toàn có thể tham gia đóng góp vào các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là ngành trồng trọt

Hiện nay mô hình vườn lan đang đem lại hiệu quả kinh tế cao Tiêu biểu như vườn lan tại trung tâm nông nghiệp công nghệ cao Khánh Hòa, vườn lan nhiệt đới tại trung tâm kỹ thuật Tiền Giang Những mô hình trên sử dụng công nghệ tưới nhỏ giọt

và phun sương Isarel được nhập từ nước ngoài với chi phí cao Công nghệ trên hoạt động theo chế độ bán tự động cần mở van Hạn chế của công nghệ này là chăm sóc vườn lan tốn nhiều chi phí do tốn nhiều nhân công chăm sóc

Để khắc phục hạn chế trên nhóm chọn đề tài Thiết kế và thi công hệ thống chăm sóc vườn lan sử dụng năng lượng mặt trời, đồng thời áp dụng công nghệ IOTs trong việc giám sát vườn lan để giảm chi phí chăm sóc Giúp vườn lan phát triển tốt, tránh được sâu bệnh

1.2 MỤC TIÊU

Thiết kế và thi công được hệ thống vườn lan sử dụng pin năng lượng mặt trời, giám sát và điều khiển thông qua hệ thống IOTs Giúp việc lên kế hoạch chăm sóc vườn lan tốt hơn

Nghiên cứu, tìm hiểu về kit Arduino, module cảm biến độ ẩm đất, module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí, module thu phát wifi và thiết bị điện và cách kết nối giữa chúng để hoàn thiện thành một mô hình

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đọc nhiệt độ, độ ẩm của đất và không khí của vườn lan sau đó hiển thị chúng lên màn hình LCD và đưa lên Web

Nghiên cứu kết hợp nguồn pin năng lượng mặt trời vào trong mô hình vườn lan Nguồn điện dự phòng khi thời tiết không có nắng

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động, tính năng của các module Arduino, module cảm biến độ ẩm đất, module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí DHT11, module thu phát wifi ESP8266

 NỘI DUNG 2: Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình Web Server, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, CSS, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL

 NỘI DUNG 3: Các giải pháp thiết kế hệ thống, thi công mô hình

 NỘI DUNG 4: Thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình

 NỘI DUNG 5: Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế

 NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống

 NỘI DUNG 7: Cân chỉnh hệ thống

 NỘI DUNG 8: Viết sách luận văn

 NỘI DUNG 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp

1.4 GIỚI HẠN

 Thiết kế mô hình cửa có kích thước dài, rộng, cao là 60 x 60 x 60 cm bằng mica và khung nhôm

 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm sai số <=2%

 Module wifi ESP 8266 V1 đưa dữ liệu lên web

 Sử dụng nguồn cung cấp bằng pin năng lượng mặt trời sạc vào acqui 12V 5A

 Hệ thống nguồn điện dự phòng ardapter 12V 3A

 Sử dụng động cơ bơm nước 5V cung cấp nước cho lan

 Sử dụng quạt 12V

 Điều khiển quạt, hệ thống phun sương để mô phỏng hệ thống làm mát của

vườn lan thông qua webserver bằng máy tính, smartphone

1.5 BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng Quan

Chương này trình bày về đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Trong chương này trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề

tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế và các tính toán, thiết kế gồm những phần nào như: Thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, tính toán thiết kế mạch

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Chương này trình bày về quá trình lắp ráp các thiết bị, đo kiểm tra mạch, lắp ráp

mô hình Thiết kế lưu đồ giải thuật cho chương trình và viết chương trình cho hệ thống Hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống

 Chương 5: Kết Quả_Nhận Xét_Đánh Giá

Trình bày về những kết quả đã được mục tiêu đề ra sau quá trình nghiên cứu thi công Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu

phần trăm

 Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ

đó rút ra kết luận và hướng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 GIỚI THIỆU PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện

Sự chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện này thực hiện theo hiệu ứng quang điện

Các pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế, đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo xa, hoặc phục

vụ các hoạt động trên không gian; Cụ thể như các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước Các Pin năng lượng Mặt trời được thiết kế như những modul thành phần, được ghép lại với nhau tạo thành các tấm năng lượng Mặt trời có diện tích lớn, thường được đặt trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể có thể đó ánh sáng nhiều nhất, và kết nối với

bộ chuyển đổi của mạng lưới điện Các tấm pin Mặt Trời lớn ngày nay được lắp thêm

bộ phận tự động điều khiển để có thể xoay theo hướng ánh sáng, giống như loài hoa hướng dương hướng về ánh sáng Mặt Trời

Pin năng lượng mặt trời công suất 10W có kích thước nhỏ gọn Phù hợp để sạc cho bình ắc quy 12V/4.5Ah hoặc 12V/7.2Ah – loại bình ắc quy rất phổ biến hiện nay

Công suất mỗi tấm pin là 10W và có thể ghép nối các tấm lại với nhau để tăng

điện áp hoặc công suất lên trong những trường hợp cần thiết Pin năng lượng mặt

trời được sản xuất tại Việt Nam với công nghệ tiên tiến, hiệu suất cao lên đến 98%

giúp cho hệ thống vận hành luôn luôn ổn định

Bộ điều khiển sạc (Solar Regulator) là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắc-quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy, và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của Panel mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện

thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp (<10,5V) Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp.

Ắc quy (Battery) là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn ánh nắng, dạng khô, kín khí, không cần bảo dưỡng

Ắc-quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất

và đặc điểm của hệ thống pin năng lượng mặt trời Hệ thống có công suất càng lớn thì cần

sử dụng ăc-quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau

Khung, gá và dây cáp để đảm bảo cho hệ thống pin mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều và lâu nhất), hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài, chúng ta cần dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng

Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin mặt trời cần được lắp đặt theo

1 góc nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể) Khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọn những vị trí có thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày

Pin mặt trời có nhiều ưu điểm như:

Độ tin cậy và độ bền của hệ thống pin mặt trời rất cao, một hệ thống điển hình có thể hoạt động tới 35 năm mà hầu như không cần bảo dưỡng Với một hệ thống pin mặt trời, bạn chỉ cần đầu tư một lần duy nhất và tiền điện hằng tháng của bạn sẽ giảm đi rất nhiều

Pin mặt trời mang lại hiệu quả kinh tế, gọn nhẹ, lắp ở mọi nơi có ánh sáng mặt trời, tuyệt đối an toàn khi sử dụng và hoàn toàn thân thiện với môi trường Các hệ thống pin năng lượng mặt trời có khả năng hòa lưới điện hoặc hoạt động độc lập, và có thể cung cấp điện cho nhiều ứng dụng: từ các hệ thống cấp điện cho các tòa nhà, căn hộ, tới các hệ thống cấp điện cho các hệ thống chiếu sáng công cộng, hay cho các đài tiếp âm viễn thông từ xa…

2.2 QUY TRÌNH TRỒNG HOA LAN

2.2.1 Đặc tính sinh trưởng của hoa lan

a Ảnh hưởng của độ ẩm đối với hoa lan

Nước là thành phần quan trọng chiếm tỷ lệ 60-90% trọng lượng của cây lan Nước

ở trong cây ở 3 trạng thái Phần lớn là nước tự do làm tan các chất, như nước ở nhựa cây; chính sự thoát hơi nước làm cây héo đi vì mất lượng nước này Phần còn lại là nước liên kết như nước ở các mao quản, nước tẩm ở trong celuloz, ở trong tinh bột … và cuối

cùng là nước cấu tạo dự phần mật thiết trong sinh thái của cây Mất lượng nước này thì cây sẽ chết

Việc chọn địa điểm thích hợp cho việc lập vườn lan sẽ giúp ta giảm được rất nhiều công sức chăm sóc cho lan, trong đó yếu tố độ ẩm là yếu tố quan trọng bậc nhất

vì trong thiên nhiên chính yếu tố độ ẩm chi phối việc xuất hiện các vùng có lan Về phương diện này, cần lưu ý 3 loại độ ẩm:

 Độ ẩm của vùng là độ ẩm của khu vực rộng lớn, nơi mà ta sẽ thiết lập vườn lan Ẩm độ của vùng do điều kiện địa hình, địa lý ở nơi ấy định đoạt Ví dụ độ ẩm của vùng cạnh sông rạch cao hơn độ ẩm của vùng đồng trống nhiều gió, độ ẩm của vùng đồi trọc sẽ thấp hơn ẩm được của vùng có vườn cây ăn trái …

 Độ ẩm của vườn là độ ẩm chính ngay trong vườn lan, độ ẩm này có thể cải tạo theo ý muốn bằng cách đào ao, làm mương rãnh, trồng cây, rải cát, làm giàn che, tưới nước …

 Độ ẩm trong chậu còn gọi là độ ẩm cục bộ, tuỳ thuộc cấy tạo giá thể (chất trồng), thể tích của chậu, loại chậu, vị trí đặt chậu, cách tưới nước, nghĩa là hoàn toàn tuỳ thuộc vào kỹ thuật của người trồng lan

b Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hoa lan

Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự ra hoa của một số loài hoa lan: hoa lan Bạch câu Dendrobium crumenatum đòi hỏi giảm nhiệt độ đột ngột khoảng 5-6 đô C trong vài giây đồng hồ thì khoảng 9 ngày sau chúng sẽ nở hoa đồng loạt Ở 18,5 độ C Paphiopedilum insigne và Dendrobium nobile chỉ tiếp tục tăng trưởng mà không ra hoa nhưng chúng sẽ

ra hoa khi nhiệt độ hạ xuống 13 độ C hay thấp hơn

Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá thấp thì sẽ làm cho nước trong tế bào của cây kết tinh thành nước đá, làm gia tăng thể tích, phá vỡ các cấu trúc tế bào Ngược lại, nhiệt độ tăng quá cao thì sự quang hợp ngừng lại vì nguyên sinh chất trong tế bào đặc quánh lại

do mất nước, cây ngừng hô hấp và chết đi

Và như vậy, chúng chỉ phát triển tốt nhất ở trong khoảng nhiệt độ cực đại là 35

độ C, nhiệt độ tối hảo là 27 độ C Rõ ràng nhu cầu nhiệt độ ở cây lan có khác nhau nên

ta gặp chúng tập trung thành những nhóm lan khác nhau ở những vùng nhiệt độ khác nhau: lan vùng núi cao, lan vùng đồng bằng, lan vùng nhiệt đới, lan vùng ôn đới …

Căn cứ vào nhu cầu nhiệt độ, ta chia lan ra thành 3 nhóm:

 Nhóm ưa nóng: chịu nhiệt độ ban ngày không dưới 21 độ C, ban đêm không dưới 18,5 độ C Chúng thường ở vùng nhiệt đới

 Nhóm ưa lạnh: chịu nhiệt độ ban ngày không quá 14 độ C, ban đêm không quá

13 độ C Chúng thường ở vùng hàn đới, ôn đới và các chỏm núi cao vùng nhiệt đới

 Nhóm chịu nhiệt độ trung bình: thích hợp với nhiệt độ ban ngày không dưới 14,5 độ C, ban đêm không dưới 13,5 độ C

c Ảnh hưởng của độ thông thoáng đối với hoa lan

Độ thông thoáng cũng là một yếu tố cần thiết cho cây lan phát triển tốt Không khí nơi vườn lan cần được thay đổi mỗi phút Nhiệt độ ở lá dưới ánh nắng vào bất kỳ thời gian nào cũng luôn luôn cao hơn nhiệt độ của không khí quanh nó Sự tổn thương

do nhiệt độ tuỳ vào thời gian phơi bày ra nắng Không khí luân chuyển sẽ giúp tránh được điều đó Phần lớn cây lan chịu được nhiệt độ thấp của ban đêm, ngắn hạn thôi chứ không dai dẳng Ngược lại nhiệt độ cao dai dẳng trong đêm không tốt cho cây vì tiến trình hô hấp gia tăng Quang hợp thì diễn tiến suốt ngày còn hô hấp thì diễn ra suốt ngày

và đêm Bằng cách làm chậm đi sự hô hấp về đêm, thì các chất tổng hợp được ban ngày

sẽ không bị sử dụng hết! Có thể làm giảm sự hô hấp ấy bằng cách hạ nhiệt độ ban đêm xuống Như vậy sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm (biên độ nhiệt) có ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lan

2.2.2 Mô tả quy trình chăm sóc hoa lan

Áp dụng quy trình tưới tự động với các giá trị đã được cài đặt trước như:

 Nhiệt độ trên – nhiệt độ dưới, đảm bảo biên độ nhiệt cho hoa lan phát triển tốt

 Độ ẩm không khí trên – độ ẩm không khí dưới, đảm bảo sự thông thoáng và nhiệt độ cho hao lan quang hợp

 Độ ẩm đất trên - độ ẩm đất dưới, cung nước cho hoa lan sinh trưởng tốt và ra cây con

Đồng thời chế độ tay cho phép trực tiếp tác động đến quá trình chăm sóc lan thông qua việc bật tắt các thiết bị như: Bơm tưới, độ ẩm không khí, quạt

Người trồng lan có thể trực tiếp giám sát các thông số giá trị thông qua web Toàn hệ thống trên hoạt động ứng dụng pin năng lượng mặt trời làm nguồn cung cấp

2.3 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO

Hình 2.1: Các loại Board Arduino

Arduino[3] thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử

và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm

Các ứng dụng nổi bật của board mạch Arduino: robot đơn giản, điều khiển nhiệt

độ, phát hiện chuyển động, game tương tác

2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

 Thiết bị đầu vào: nút nhấn đơn, module cảm biến DHT11, module wifi

ESP8266, cảm biến độ ẩm đất

 Thiết bị đầu ra: màn hình LCD 20x4, động cơ bơm nước 5V, mạch relay điều

khiển thiết bị, mạch tạo sương bằng song siêu âm 5V

 Thiết bị điều khiển trung tâm: Board Arduino UNO R3

 Các chuẩn truyền dữ liệu UART, SPI, , I2C

 Thiết bị cung cấp nguồn: Tấm pin năng lượng mặt trời 10W, bộ điều khiển

sạc 12V 5A, acqui 12V 5A

2.4.1 Arduino UNO R3

Hình 2 2: Hình ảnh board Aduino Uno R3

Arduino Uno là 1 bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu khiển AVR Atmega328 Cấu tạo chính của Arduino Uno bao gồm các phần sau:

 Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ máy tính lên vi điều khiển Đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển

và máy tính

 Jack nguồn: nguồn từ 9V - 12V

 Có 14 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0-13, ngoài ra có một chân nối đất (GND) và một chân điện áp tham chiếu (AREF)

 Vi điều khiển AVR: sử dụng ATMega328

 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2

chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây

 Chân giao tiếp SPI:10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13(SCK) Ngoài các chức

năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với

các thiết bị khác

 Led 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân

này được người dùng sử dụng, Led sẽ sáng

 Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) Nói một cách đơn giản, có thể

điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V

o Hàm analogWrite() trong Arduino giúp việc tạo 1 xung dễ dàng hơn Hàm

này truyền vào tham số cho phép thay đổi chu kì xung, bạn có thể tính toán ra được chu

kì xung như ở bảng trên Tần số xung được Arduino thiết lập mặc định

o Đối với board Arduino UNO, xung trên các chân 3,9,10,11 có tần số là 490Hz, xung trên chân 5,6 có tần số 980Hz

 Arduino UNO còn có 6 chân analog (A0 → A5): cung cấp độ phân giải tín

hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên

board, có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

 Nhiệm vụ của analogRead() là đọc giá trị điện áp từ một chân Analog (ADC

AnalogRead() luôn trả về 1 số nguyên nằm trong khoảng từ 0 đến 1023 tương ứng với

thang điện áp (mặc định) từ 0 đến 5V Bạn có thể điều chỉnh thang điện áp này bằng

hàm analogReference()

 Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

2.4.2 Module Wifi ESP8266 V1

Hình 2.3: Module wifi ESP8266 V1

ESP8266 là một chip tích hợp cao - System on Chip (SoC), có khả năng xử lý và lưu trữ tốt, cung cấp khả năng vượt trội để trang bị thêm tính năng wifi cho các hệ thống khác hoặc đóng vai trò như một giải pháp độc lập

Module wifi ESP8266 v1 cung cấp khả năng kết nối mạng wifi đầy đủ và khép kín, có thể sử dụng nó để tạo một web server đơn giản hoặc sử dụng như một access point

 Thông số kỹ thuật

 Wifi 802.11 b/g/n

 Wifi 2.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2

 Chuẩn điện áp hoạt động 3.3V

 Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200

 Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point

 Hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK

 Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP

 Tích hợp công suất thấp 32-bit CPU có thể được sử dụng như là bộ vi xử lý ứng dụng

 SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART

 Làm việc như các máy chủ có thể kết nối với 5 máy con

Sơ đồ ghép nối giữa ARDUINO & ESP 8266 V1

Hình 2.4: Sơ đồ kết nối Arduino với ESP 8266

2.4.3 Cảm biến DHT11

Hình 2.5: Cảm biến DHT11

Cảm biến DHT11 sử dụng chuẩn giao tiếp 1 dây

 Thông số kỹ thuật sau:

 Tín hiệu đầu ra:

o Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng

o Digital: High hoặc Low, có thể điều chỉnh độ ẩm mong muốn bằng biến trở thông qua mạch so sánh LM393 tích hợp

 Kích thước: 3 x 1.6cm

2.4.6 Mạch chuyển giao tiếp LCD 20x4

Hình 2.10: Mạch chuyển giao tiếp LCD 20x4

Bằng việc sử dụng giao tiếp I2C, việc điều khiển trực tiếp màn hình được chuyển sang cho IC xử lý nằm trên mạch Chỉ cần việc gửi mã lệnh cùng nội dung hiển thị, do vậy giúp vi điều khiển có nhiều thời gian xử lý các tiến trình phức tạp khác

Sau đó chỉ việc hàn mạch như thế này là xong Bởi vì giao tiếp I2C được thiết kế riêng nhằm giúp LCD giao tiếp với Board xử lý một cách dễ dàng, nên rất dễ kết nối

Hình 2.11: Màn hình LCD 20x4 voi I2C

2 chân SDA và SCL là 2 chân tín hiệu dùng cho giao tiếp I2C Và để sử dụng được module giao tiếp i2C, phải Down thư viện hỗ trợ sử dụng LCD qua giao tiếp I2C

Sơ đồ kết nối vi xử lý với I2C

Hình 2.12: Sơ đồ kết nối vi xử lý với I2C

2.4.7 Nút nhấn đơn R13

Hình 2.13: Nút nhấn R13

Hình 2.14: Sơ đồ nút nhấn

2.4.8 Động cơ bơm nước 5V

Hình 2.15: Động cơ tạo hơi nước 5 VDC

Hình 2.16: Động cơ bơm nước 5V

 Tưới rau, tưới cây

 Phun thuốc sâu

 Bơm nước bể cá, hòn non bộ

2.4.10 Relay 5V 10A 5 chân

Relay là thiết bị đóng cắt cơ bản, nó được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống và trong các thiết bị điện tử

Hình 2.18: Sơ đồ cấu tạo của Relay 5V10A 5 chân

Thông số kỹ thuật của Relay

- Dòng cuộn dây: 30mA

- Điện áp cuộn dây: 5VDC

- Điện áp chuyển mạch:

2.5 HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

2.5.1 Tấm pin năng lượng mặt trời

Hình 2.20: Tấm pin năng lượng mặt trời 10W

Pin năng lượng mặt trời công suất 10W có kích thước nhỏ gọn Phù hợp để sạc cho bình ắc quy 12V/4.5Ah hoặc 12V/7.2Ah – loại bình ắc quy cho xe máy rất phổ biến hiện nay

Đặc điểm nổi bật:

 Biến đổi quang năng hấp thụ từ mặt trời để biến thành điện năng đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt của IEC, UL, CE, TUV , ETL, PV Cycle, MCS, BBA, Safety class

 Tuổi thọ Tấm pin năng lượng mặt trời Solarcity (Solar panels) từ 30 đến 50 năm

 Khung nhôm định hình, thiết kế dễ dàng lắp đặt và kiểu dáng đẹp, ngoại hình hiện đại

 Cấu trúc bề mặt kính cường lực tối ưu: Chống phản xạ, chống đọng nước đặc biệt không làm giảm hiệu suất hấp thụ năng lượng mà vẫn bảo vệ các tác động bên ngoài như mưa đá

 Hộp nối dây được bảo vệ IP65, chống bụi chống nước vận hành trong mọi điều kiện thời tiết

 Dây đấu và đầu connect tiêu chuẩn MC4 có khả năng chống bụi, nước, thiết

kế ghép nối dễ dàng

 Khả năng chống ăn mòn muối biển, bão cát và ammonia

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật pin năng lượng mặt trời 10w PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI POLY 10 W

Công suất tấm pin NL mặt trời Pmax 10 W

Điện áp hở mạch Voc 21.6V

Dòng ngắn mạch Isc 0.46 A

Điện áp danh định Vmp 18 V

Dòng danh định Imp 0.55 A

Hiệu suất quang năng Module %

Chuẩn loại Pin (cell) - Pin Silic đơn tinh thể (monocrystalline) Cấu tạo tấm pin mặt trời - Kính-EVA-Cell-EVA-TPT & Khung nhôm

Số lượng cell nCell 36

Chất lượng sản phẩm - IEC 61215, IEC 61730, TUV

Nhiệt độ hoạt động Tpv - 40oC ~ 80oC

Kích thước mm 347 * 247 * 17

Tuổi thọ sản phẩm - Từ 30 năm đến 50 năm

Xuất xứ - CTy Quốc Tế Đông Dương – Solarcity.vn

Hình 2.21: Ứng dụng pin năng lượng mặt trời vào trồng trọt

2.5.2 Bộ điều khiển sạc

BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC: Là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắc-quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy, và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài.- Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của Panel mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải.- Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật Bộ Điều Khiển Sạc Solar 12V/24V 5A

 Loại bình VRLA, siêu kín siêu bền, miễn bảo dưỡng, an tâm trên mọi hành trình

 Dung lượng: 12V - 5Ah (10HR)

 Kích thước (mm): 91 x 62 x 101 (dài x rộng x cao)

Điện áp của ắc-quy : Tuỳ thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp cho ăc quy mà điện áp ở mỗi ngăn của ăc quy khi nó được nạp đầy sẽ đạt 2,6V đến 2,7V(để hở mạch), và khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn là 1,7V đến 1,8V Điện áp phụ thuộc vào

số bản cực

Điện trở trong của ắc-quy : Là trị số điện trở bên trong của ăc quy, bao gồm điện trở các bản cực, điện trở dung dịch điện phân có xét đến sự ngăn cách của các tấm ngăn giữa các bản cực Thường thì trị số điện trở trong của ăcquy khi đã nạp đầy điện là (0,001-0,0015) Ω và khi ăc quy đã phóng điện hoàn toàn là (0,02-0,025) Ω

Phương pháp nạp bằng dòng điện không đổi Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại ăc-quy, bảo đảm cho ăcquy được no Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng sữa chữa để nạp điện cho ăcquy hoặc nạp sửa chữa cho các ăcquy bị sunfat hoá Với phương pháp này ăcquy được mắc nối tiếp với nhau và phải thoả mãn điều kiện: UN ≥2,7.Naq

UN là điện áp nạp của của ắc-quy — Naq là số bản cực của ắc-quy

 Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V

 Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V

 Dòng đáp ứng tối đa là 3A

 Hiệu suất : 92%

 Công suất : 15W

 Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm

2.6 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP

2.6.1 Chuẩn giao tiếp UART

UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa

là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1 đường phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng

bộ Để truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud

Hình 2.24: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ

2.6.2 Chuẩn giao tiếp SPI

SPI là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy

ra giữa Master và Slave SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời SPI đôi khi được gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK, MISO, MOSI và SS

Hình 2.25: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ

2.6.3 Chuẩn giao tiếp I 2C

I2C là 1 chuẩn truyền nối tiếp theo mô hình chủ – tớ Một thiết bị chủ có thể giao tiếp với nhiều thiết bị tớ Muốn giao tiếp với thiết bị nào, thiết bị chủ phải gửi đúng địa chỉ để kích hoạt thiết bị đó rồi mới được phép ghi hoặc đọc dữ liệu

Hình 2.26 Biểu đồ thời gian của giao thức I2C

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống vườn lan sử dụng năng lượng mặt trời

Chức năng các khối:

- Khối Wifi: Nhận dữ liệu từ vi xử lý và truyền lên dữ liệu web để giao tiếp với

máy tính thông qua website

- Khối thực thi: Bao gồm động cơ và các thiết bị chăm sóc vườn cây dựa trên

sự điều khiển của vi xử lý

- Khối nguồn: Sử dụng năng lượng mặt trời , chức năng cấp nguồn cho toàn bộ

mạch để hoạt động

- Khối cảm biến và nút nhấn: có chức năng đo nhiệt độ độ ẩm gửi về khối xử lý

KHỐI CẢM BIẾN & NÚT NHẤN

KHỐI

NGUỒN

KHỐI XỬ

LÝ TRUNG TÂM

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI THỰC THI

KHỐI WIFI

- Khối xử lý trung tâm: Có chức năng tiếp nhận tín hiệu từ khối cảm biến, xử

lý thông tin để điều khiển máy bơm tưới nhỏ giọt và chất dinh dưỡng

- Khối hiển thị: Có chức năng hiển thị ra màn hình LCD các thông số nhiệt độ

3.2.1 Khối xử lý trung tâm

Arduino Uno R3 là 1 bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu khiển AVR Atmega328 Cấu tạo chính của Arduino Uno bao gồm các phần sau:

 Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ máy tính lên vi điều khiển Đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính

 Jack nguồn: nguồn từ 9V - 12V

 Có 14 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0-13, ngoài ra có một chân nối đất (GND) và một chân điện áp tham chiếu (AREF)

 Vi điều khiển AVR: sử dụng ATMega328

 4 chân analog (A0 đến A5)

Hình 3.3 Khối xử lý trung tâm sử dụng board Arduino UNO R3

Trong quá trình kết nối các module và lập trình cho hệ thống:

Bộ nhớ sử dụng hết 3303 bytes vào khoảng 43% bộ nhớ

Tổng số chân I/O sử dụng là 17 chân, công thức tính dòng tiêu thụ (3.1)

Dòng tiêu thụ = 17 x 20mA = 340mA (3.1)

3.2.2 Khối module wifi ESP 8266 V1

Hình 3.4: Module wifi ESP 8266 V1.

 Điện áp cung cấp: 3.3V DC

 Dòng điện tiêu thụ:300mA

Cách nối dây cho ESP 8266 vào Arduino UNO R3 theo thứ tự chân ở bảng 3.5 ở trên như sau:

 VCC: 3.3V

 GND: 0V

 Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển

 Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển