Hỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresvMô tả hệ thống :1. Về Node Mcu 8266 điều khiển hệ thống : Tự động bật tắt máy bơm thủ công – bằng nút bấm trên mạch ( Ngay cả khi đang ở chế độ tự động) Tự động chuyển sang chế độ bằng tay nếu không bắt được wifi Có thể chuyển sang chế độ bằng tay , điều khiển mạch bằng nút bấm trên mạch( Ở chế độ này : Mạch chỉ hiển thị nhiệt độ , độ ẩm thực tế và bật tắt thủ công bằng nút nhấn ) Hiển thị thời gian thực. Dựa vào giá trị thời gian đã cài đặt trên app, khi đến thời gian đó, mạch sẽ kiểm tra nhiệt độ , độ ẩm . Nếu nhiệt độ , độ ẩm không đạt = Máy bơm tự động bật Sử dụng cảm biến phát hiện mưa, nếu bơm đang bật , phát hiện mưa = Bơm tắt Sử dụng cảm biến SHT10 , có đầu chụp, có thể cắm vào đất, đọc được chính xác nhiệt độ , độ ẩm đất , phù hợp với yêu cầu đề tài LCD hiển thị các thông tin : thời gian thực, nhiệt độ hiện tại, độ ẩm hiện tại. Nhiệt độ, độ ẩm cài đặt, thời gian cài đặt Tính toán nhiệt độ, độ ẩm trung bình ngày , tháng = Dựa vào đó để có những cài đặt thời gian bơm , điều kiện bơm hợp lý2. Về App Android : Bật tắt máy bơm trên app. Hiển thị trạng thái máy bơm = Nếu có bật tắt thủ công máy bơm trên mạch, app vẫn cập nhật là bơm đã được bật Cập nhật liên tục nhiệt độ , độ ẩm thực tế Cập nhật trạng thái có mưa hay không. Cài đặt ngưỡng nhiệt độ, độ ẩm ở trên app Cài đặt được nhiều ngưỡng thời gian kiểm tra trong ngày Tốc độ phản hồi giữa App và Node Mcu 8266 cao – chưa đến 1s3. Về Web ThingSpeak : Hiển thị nhiệt độ và độ ẩm dạng đồ thị và dạng sốHỗ trợ đồ án , liên hệ : https:www.facebook.comdoangiaresv
MỤC LỤC TRANG LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG TỰ DỘNG .3 1.2 VAI TRÒ CỦA TỰ ĐỘNG HĨA TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT 1.3 ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐỘNG HÓA TRONG TƯỚI TIÊU CÂY TRỒNG 1.4 CÁC DẠNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG 1.5 CÁC NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGOÀI 13 1.6 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 14 1.7 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 15 2.1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI 15 2.2 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI 16 2.2.1 Khối vi điều khiển 16 2.2.2 Khối cảm biến .20 2.2.3 Khối hiển thị 24 2.3 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN BLYNK .28 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 30 3.1 Sơ đồ nguyên lý 30 3.2 Sơ đồ mạch in mạch thực tế 31 KẾT LUẬN CHUNG .34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 PHỤ LỤC 36 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 Hệ thống tưới nước phun mưa Hình 1 Hệ thống tưới nước phun xương Hình 1.3 Hệ thống tưới nước nhỏ giọt 11 Hình 1.4 Hệ thống tưới nước cảnh quan , cỏ 13 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống tưới nước tự động 15 Hình 2.2 Hình ảnh thực tế Chip NODEMCU ESP8266 17 Hình 2.1 Sơ đồ chân kết nối NodeMCU 18 Hình 2.4 cảm biến LM35 21 Hình 2.5 Cảm biến HS1101 21 Hình 2.6 Cảm biến nhiệt độ mơi tường DHT11 22 Hình 2.7 Cảm biến độ ẩm đất TH – 50K 23 Hình 2.8 Khối hiển thị LCD 25 Hình 2.9 Module I2C LCD 16x2 27 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 30 Hình 3.2 Mạch in 31 Hình 3.3 Mạch khởi tạo 32 Hình 3.4 Cài đặt nhiệt độ, độ ẩm 33 Hình 3.5 Mơ hình hệ thống tưới nước tự động 34 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Cao Đẳng Nghề Bách Khoa Hà Nội tận tình dạy dỗ suốt năm qua Trong phải kể đến q thầy khoa Điện tạo điều kiện cho em thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS Trần Ngọc Trưởng tận tình giúp đỡ em trình lựa chọn đề tài hỗ trợ em trình thực đề tài Cung cấp cho em kiến thức quý báu lời khuyên hữu ích Tạo động lực cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ Em xin cảm ơn ý kiến đóng góp thầy giáo bạn cho việc thực đề tài Để hoàn thành em nỗ lực nghiên cứu, thiết kế chế tạo, thời gian kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận lời góp ý chân thành từ thầy bạn để có thêm hiểu biết hồn thiện q trình làm việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Ngơ Thế Dũng Nguyễn Đình Duy Đặng Công Duy MỞ ĐẦU Nền nông nghiệp nước ta nơng nghiệp cịn lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách thủ công không đảm bảo yêu cầu Có thể nói nơng học ngồi kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo trồng sinh trưởng phát triển bình thường, tưới tươi đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất hiệu cao Mặt khác nước ta giai đoạn cơng nghiệp hóa, đại hóa thiết bị máy móc tự động đưa vào phục vụ thay sức lao động người Vì thiết bị tưới nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày nhiều Thiết bị tưới đa dạng chủng loại (vòi phun nước, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, dây tưới nhỏ giọt) có thơng số khác phục vụ cho loại trồng khác chế tạo từ nhiều nước Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ấm gốc, độ ẩm lả khơng khí cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi, thối hóa đất, khơng gây nhiễm mơi trường Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp cho người tưới cây, khơng phải tốn chi phí nhân cơng tưới nước giám sát thời gian tưới cây, Với hệ thống này, việc tưới tự động tùy theo nhiệt độ, thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa năm Tất điều kiện đưa vào hệ thống tính tốn đưa thời gian xác để bơm nước Người lao động không cần phải quan tâm đến việc tưới sinh trưởng phát triển tốt nhờ việc tưới phù hợp xác Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương ) hệ thống thiết bị tưới tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng ứng dụng rộng nước phát triển Hệ thống tưới nước tự động hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động chi phí nhân công Vốn phổ biến tử nhiều nước giới Tuy nhiên Việt Nam vài ba năm trở lại việc vận dụng hệ thống trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước tự động trở nên phổ biến với người nông dân nơng thơn với q trình đại hóa, nơng nghiệp hóa nơng thơn khơng phải người dân mạnh dạn đưa vào sử dụng chi phí đầu tư cao Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ làm thay đổi sống người, làm cho sống người ngày trở nên tiện nghi đại Kỹ thuật điện tử phát triển người tạo thiết bị máy móc đại thay cho người cơng việc nặng nhọc địi hỏi độ xác cao Ngành nơng nghiệp nước ta cịn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên với phương pháp canh tác truyền thống không mang lại suất cao Khi kinh tế xã hội phát triển nhu cầu người nâng cao, địi hỏi chất lượng nâng cao Do cần đến thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả đo đạc điều khiển thông số mơi trường như: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với giai đoạn phát triển trồng Xuất phát từ vấn đề thực tiễn em nghiên cứu tiến hành thiết kế mơ hình hệ thống tưới tự động Mục tiêu đề tài nghiên cứu, phân tích thi ết kế mạch có khả điều khiển giám sát hệ thống tưới nước tự động thông qua thông tin thu thập Thông tin độ ẩm môi trường, độ ẩm đất cảm bi ến đo chuyển tới khối xử lý liệu gửi tới sever Blynk module WIFI Dựa vào thông tin mà sever ểu ển máy b ơm tưới nước tự động CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1.1.KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Hệ thống điều khiển tự động hệ thống, bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển quy trình xảy thiên nhiên, sống mà khơng có tham gia trực tiếp người Hệ thống tự động xuất ngày phổ biến: - Hệ thống điều hịa khơng khí - Hệ thống tự động báo cháy - Hệ thống điều chỉnh độ ẩm - Hệ thống tưới nước tự động Trong môi trường sản xuất: - Các máy tự động - Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động - Các robot, máy tính 1.2 VAI TRỊ CỦA TỰ ĐỘNG HĨA TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT Tự động hóa ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhau: công nghiệp sản xuất, gia cơng khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng dụng kiểm soát chất lượng… Các hệ thống điều khiển thường dùng để vận hành trình sản xuất bao gồm servo, PLC, mạch điện tử, G code… Các hệ điều khiển bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến thuật toán phức tạp, điều khiển máy móc đơn giản hệ thống cơng nghiệp lớn Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới q trình tự động hóa quốc gia, lĩnh vực Trong đó, kể đến nhân tố quan trọng như: Công nghệ số hóa, trình độ nhân sự, nguồn lực vốn Để trình diễn thuận lợi, cần hiểu rõ chất tự động hóa lĩnh vực, quy trình sản xuất, từ ứng dụng tối ưu, giúp tăng suất, giảm chi phí 1.3 ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐỘNG HÓA TRONG TƯỚI TIÊU CÂY TRỒNG Công trường thực vật địa sản xuất nơng nghiệp đại hóa Tồn q trình điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao sản lượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ lâu cho việc tưới tiêu, song phát triển số nước phát triển, nước chậm phát triển nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới chậm Hiện nay, trợ giúp nước nước phát triển đưa dần tự động hóa vào đời sống sản xuất, đặc biệt nước Đơng Nam Á nói chung có Việt Nam Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp với thành tựu cơng nghệ vi điện tử công nghệ thông tin, cho phép tạo nên giải pháp tự động hóa lĩnh vực không lĩnh vực nông nghiệp Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho quốc gia, vùng lãnh thổ muốn phát triển kinh tế Thế giới 1.4 CÁC DẠNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG [1] Về hệ thống tưới nước tự động có dạng chính: - Tưới phun mưa: Đây hệ thống tưới nước tạo tia nước bắn xung quanh nhờ đầu phun tạo mưa, phun trực tiếp lên bề mặt Hệ thống giúp bà nông dân tưới nhanh hơn, hiệu hơn, nâng cao hiệu kinh tế Phương pháp có tác dụng làm tăng độ ẩm cho đất làm mát cho trồng, tạo điều kiện kích thích trồng sinh trưởng phát triển Hệ thống áp dụng phổ biến phù 10 hợp với nhiều mơ hình canh tác từ hoa màu ăn quả, cơng nghiệp Nước vịi phun, béc phun theo dạng mưa, hạt, hạt có khả văng xa, tùy theo áp lực nước Ưu điểm: Tưới phun mưa có hiệu sử dụng cao hạn chế cao độ tổn thất nước bốc tia phun ngắn • Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng Khơng tạo nên dịng chảy mặt đất khơng phá vỡ cấu tượng đất hạt mưa nhỏ • Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng • Do toàn hệ thống đường ống tưới phun mưa đặt ngầm nên tiết kiệm đất Thuận tiện việc chăm sóc, canh tác đồng ruộng Mặt khác dễ dàng tự động hóa phần tồn phần hệ thống tưới phun mưa Cũng việc khí hố tự động hóa phần thiết bị điều khiển Thiết bị tưới phun mưa điều khiển toàn hệ thống từ xa theo chương trình lập sẵn Nên tiết kiệm sức lao động nâng cao suất tưới • Nâng cao suất tưới suất khâu canh tác nông nghiệp khác Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình thấp Đồng thời lưu lượng tưới phun mưa yêu cầu nhỏ nên tiết kiệm lượng nguồn nước Có tác dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển Kết hợp tưới tưới phun mưa với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học Rất phù hợp với trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, hoa, thụ phấn) • Thiết bị tưới phun sương cho phép người sử dụng pha thêm số dung dịch an toàn chống lại sâu bệnh gây hại Tuy nhiên, phải thường xuyên tiếp xúc với chất ảnh hưởng đến sức khỏe người Vì thế, sản phẩm giúp đảm bảo sức khỏe người dùng Bên cạnh đó, với mật độ phun 11 Hình 3.4 Cài đặt nhiệt độ, độ ẩm 41 KẾT QUẢ Hình 3.5 Mơ hình hệ thống tưới tự động 42 KẾT LUẬN CHUNG Đề tài có tính ứng dụng nhiều sống: - Tiết kiệm nước: Với việc sử dụng cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm Người sử dụng thiết lập thời gian máy bơm hoạt động để tưới nước khoảng thời gian hợp lí - Tiết kiệm thời gian: Với khả hoạt động độc lập không cần nhiều tác động người Hồn tồn tự vận hành Với hệ thống có khả “cảm nhận” nhiệt độ độ ẩm hồn tồn có khả đáp ứng lúc kịp thời nhu cầu trồng dù trời mưa hay nắng - Thêm nữa, hệ thống giúp giảm thiểu tối đa nhân công số lượng người lao động ứng dụng diện tích tưới lớn • Hướng phát triển: Do việc thiết kế dừng lại mô hình điều khiển tự động kết hợp giám sát từ xa chưa áp dụng số công nghệ mới, đại Trong tương lai nhôm phát triển đề tài theo hướng ứng dụng điều khiển thông minh cho hệ thống Vì lí thời gian lí khách quan nên đồ án thực nhiều khiếm khuyết Em mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy Sau thời gian làm luận án chúng em rút nhiều kinh nghiệm cho thân, nhờ vào dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn Sau lần chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn thầy ThS Trần Ngọc Trưởng giúp chúng em hoàn thành luận án 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các hệ thống tưới nước tự động https://sites.google.com/site/caitiennongnhiep/cong-nghe-tuoi-nhogiot/cach-lua-chon-he-thong-tuoi-nho-giot [2] NodeMCU IOT ESP8266 CH340 https://banlinhkien.vn/goods-8742-kit-wifi-nodemcu-esp8266-ch340.html [3] Cảm biến LM35 https://hshop.vn/products/cam-bien-nhiet-do-lm35-2 [4] Cảm biến Hs1101 http://hotro.banlinhkien.vn/t/cam-bien-do-am-hs1101-cach-su-dung/120 [5] Cảm biến DHT11 https://nshopvn.com/product/module-cam-bien-do-am-nhiet-do-dht11/ [6] Cảm biến độ ẩm đất https://nshopvn.com/product/cam-bien-do-am-dat/ [7] Khối hiển thị LCD https://iotmaker.vn/lcd-text-1602.html [8] Module I2C https://iotmaker.vn/mach-chuyen-doi-i2c-cho-lcd.html 44 PHỤ LỤC #define BLYNK_PRINT Serial #include #include #include "DHT.h" #include #include #define DHTTYPE DHT11 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // SCL -D1, SDA-D2 #define time_turn_off 20000 // Don vi : ms #define Humi_Sensor A0 #define BT1 D7 #define dht_dpin // D4 #define Pump_machine D5 #define BT2 D6 #define Led_test D8 DHT dht(dht_dpin, DHTTYPE); 45 SimpleTimer timer; WidgetLED led1(V1); char auth[] = "MBKIly2w6JX1n2SaFXuILiHLHvoGN2Rl"; char ssid[] = "Iphone"; // Thay doi tai khoan, mat khau phong minh char pass[] = "12345678";// Thay doi tai khoan, mat khau phong minh float Temp; float Humi; boolean flag_control_pump = 0, old_flag_control_pump = ; boolean flag_turn_off = 0; int analog_value, Humi_value; int process_control = ; int count_check = ; int t_set=50; int h_set=20; long old_time = 0; int pinValue = ,old_pinValue = 0; void sendUptime(); void auto_mode(); // process_control = void manual_mode(); // process_control =1 46 BLYNK_WRITE(V7) { pinValue = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V7 to a variable } BLYNK_WRITE(V2) { t_set = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V7 to a variable } BLYNK_WRITE(V3) { h_set = param.asInt(); // assigning incoming value from pin V7 to a variable } void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(Pump_machine, OUTPUT); pinMode(Led_test, OUTPUT); pinMode(BT1,INPUT_PULLUP); 47 pinMode(BT2,INPUT_PULLUP); lcd.init(); // lcd.begin(); lcd.backlight(); lcd.print("Hello world "); WiFi.begin(ssid, pass); Serial.print("connecting"); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Connecting Wifi "); Serial.print("."); delay(500); count_check++; if (count_check == 15) { lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Can not "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("connect Wifi "); 48 process_control = 1; break; } } if (count_check (h_set+1)) && (Temp time_turn_off) { digitalWrite(Pump_machine, LOW); flag_control_pump = 0; flag_turn_off = 0; } } lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Actual:"); lcd.print((int)Temp); 52 lcd.print("*C-"); lcd.print((int)Humi_value); lcd.print("% "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Set:T="); lcd.print((int)t_set); lcd.print("*C-"); lcd.print("H="); lcd.print((int)h_set); lcd.print("% "); if (digitalRead (BT1) == || pinValue != old_pinValue) { old_pinValue = pinValue; process_control = 1; lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Manual Mode "); while (digitalRead(BT1)== 0){} } } 53 void manual_mode() // process_control =1 { Blynk.run(); timer.run(); Temp = dht.readTemperature(); analog_value = analogRead(Humi_Sensor); Humi_value = map(analog_value,0,1023,100,0); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Manual Mode "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print((int)Temp); lcd.print("*C-"); lcd.print((int)Humi_value); lcd.print("% "); flag_control_pump = pinValue; if (digitalRead(BT2) == 0) { flag_control_pump = !flag_control_pump; pinValue = flag_control_pump; old_pinValue = flag_control_pump; 54 while(digitalRead(BT2) == 0){} } if (flag_control_pump != old_flag_control_pump) { digitalWrite(Pump_machine , flag_control_pump); old_flag_control_pump = flag_control_pump; Serial.print("V7 Slider value is: "); Serial.println(pinValue); } if (digitalRead(BT1)== ) { process_control = 0; lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Auto Mode "); while (digitalRead(BT1)== 0){} } } 55 ... biến DHT11 nhận giá trị nhiệt đ? ?, độ ẩm thực tế gửi tín hiệu cho vi điều khiển Sau tiếp nhận tín hiệu vi điều khiển so sánh với nhiệt đ? ?, độ ẩm cài đặt Nếu nhiệt đ? ?, độ ẩm thỏa mãn với điều kiện... OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK - Có chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point Quản lý lượng NODEMCU ESP8 266 ESP8 266 thiết kế cho điện thoại di động, điện... số cảm biến nhiệt độ độ ẩm thông dụng Hiện thị trường có nhiều cảm biến nhiệt độ độ ẩm như: - LM3 5, LM335…: Cảm biến đo nhiệt độ 27 Hình 2.4 cảm biến LM35 [3] LM35 cảm biến nhiệt độ giá rẻ (tầm