Đang tải... (xem toàn văn)
Như chúng ta biết, nhiệt độ và độ ẩm là những thành phần vật lý rất quan trọng trong cuộc sống con người. Việc thay đổi nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng rất nhiều đến sự sinh trưởng và phát triển của động vật, thực vật và cấu tạo, tính chất vật lý của vật chất. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ của 1 chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình. Vì vậy, trong nghiên cứu khoa học, trong công nghiệp, trong nông nghiệp và trong đời sống sinh hoạt, thu thập các thông số và điều khiển nhiệt độ là điều rất cần thiết. Trong các lò nhiệt, máy điều hoà, máy lạnh hay cả trong lò viba, điều khiển nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phảm ấy. Trong ngành luyện kim, cần phải đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng chảy, và cũng cần đạt một nhiệt độ nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được tốt các đặc tính cơ học như độ bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét. Trong ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để nướng bánh, để nấu, để bảo quản. Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, không chỉ gây hư hại đến chính thiết bị đang hoạt động, còn ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, ngay cả trên chính sản phẩm ấy. Đặc biệt trong ngành nông nghiệp, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến năng xuất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy việc điều khiển được nhiệt độ và độ ẩm là hết sức quan trọng. Có nhiều phương pháp điều khiển nhiệt độ và độ ẩm khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm khác nhau.
BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống đo điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nông nghiệp mobile Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: Khố: Hệ: TS Nguyễn Hồi Giang Phan Nguyễn Mạnh Thắng, Đặng Hoài Linh K20B 2017-2020 ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 02/2020 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Phan Nguyễn Mạnh Thắng Lớp: K20B Khố: 2017-2020 Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật điện tử - Viễn thông Hệ đào tạo: ĐHCQ Tên đề tài TTTN: Thiết kế hệ thống đo điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nông nghiệp mobile Nội dung chính: Kết cấu trình bày theo phần chính: Chương 1: Tổng quan vi điều khiển hệ thống Arduino Chương 2: Khảo sát, phân tích yêu cầu lựa chọn giải pháp Chương 3: Thiết kế chi tiết triển khai hệ thống Ngày giao: 15/1/2020 Ngày nộp: 14/2/202 TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) BÁO CÁO THỰC TẬP LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập trước hết em xin gửi đến quý thầy,cô giáo Khoa công nghệ điện tử thông tin trường Trường Đại học Mở Hà Nội lời cảm ơn chân thành Đặc biệt, em xin gởi đến thầy Nguyễn Hồi Giang, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập lời cảm ơn sâu sắc Em xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh Đạo, phòng ban công ty D&L, tạo điều kiện thuận lợi cho em tìm hiểu thực tiễn suốt trình thực tập công ty Đồng thời nhà trường tạo cho em có hội thực tập nơi mà em yêu thích, cho em bước đời sống thực tế để áp dụng kiến thức mà thầy cô giáo giảng dạy Qua công việc thực tập em nhận nhiều điều mẻ bổ ích việc nghiên cứu triển khai, để giúp ích cho nghiệp sau thân Vì kiến thức thân cịn hạn chế, q trình thực tập, hồn thiện chun đề em khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp từ q cơng ty Em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… BÁO CÁO THỰC TẬP ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .3 NHẬN XÉT MỞ ĐẦU .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG ARDUINO .8 1.1 1.2 Khái niệm Vi điều khiển Tổng quan hệ thống Arduino 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 Khái niệm Arduino .8 Cấu trúc Arduino Khả kết nối Kết luận chương CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 10 2.1 2.2 2.3 2.4 Khảo sát đối tượng nghiên cứu 10 Phân tích yêu cầu 10 Lựa chọn giải pháp .10 Quy trình làm việc hệ thống 10 2.4.1 2.4.2 Đưa yêu cầu 10 Tổng quan thiết kế hoạt động hệ thống 10 BÁO CÁO THỰC TẬP 2.5 Kết luận chương 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 12 3.1 Mơ hình thiết hệ thống 12 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 Danh sách thiết bị .12 Tổng quan hệ thống 12 Sơ đồ khối 13 Chi tiết thiết bị phần cứng 13 3.1.4.1 Arduino Uno R3 13 3.1.4.2 Màn hình LCD 1602 xanh dương 5V 16 3.1.4.3 Các thiết bị khác 17 3.2 Chế tạo lắp đặt 21 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 Chế tạo 21 Lắp đặt 22 Đánh giá kết 22 Kết luận chương 22 KẾT LUẬN .23 PHỤ LỤC 24 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH Hình 1.1 Bo mạch Arduino Hình 3.1 Hình ảnh hệ thống Hình 3.2 Sơ đồ khối Hình 3.3 Arduino UNO R3 Hình 3.4 Vi điều khiển Arduino UNO R3 Hình 3.5: Các chân vào Arduino Hình 3.6: Mặt trước hình LCD Hình 3.7: Mặt sau hình LCD Hình 3.8: Adapter 5v Hình 3.9: IC nguồn LM7805 Hình 3.10: Module Relay Hình 3.11: Module wifi esp8266 Hình 3.12: Cảm biến khí Module MQ135 Hình 3.13: Module cảm biến nhiệt độ , độ ẩm DTH11 Hình 3.14: Quạt 5V Hình 3.15: USB to COM Hình 3.16: Cáp nối Hình 3.17: Lắp đặt hệ thống hồn chỉnh Hình 3.18: Chương trình biên dịch code Arduino 1.8.11 BÁO CÁO THỰC TẬP MỞ ĐẦU Như biết, nhiệt độ độ ẩm thành phần vật lý quan trọng sống người Việc thay đổi nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng phát triển động vật, thực vật cấu tạo, tính chất vật lý vật chất Ví dụ, thay đổi nhiệt độ chất khí làm thay đổi thể tích, áp suất chất khí bình Vì vậy, nghiên cứu khoa học, công nghiệp, nông nghiệp đời sống sinh hoạt, thu thập thông số điều khiển nhiệt độ điều cần thiết Trong lị nhiệt, máy điều hồ, máy lạnh hay lò viba, điều khiển nhiệt độ tính chất định cho sản phảm Trong ngành luyện kim, cần phải đạt đến nhiệt độ để kim loại nóng chảy, cần đạt nhiệt độ để ủ kim loại nhằm đạt tốt đặc tính học độ bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét Trong ngành thực phẩm, cần trì nhiệt độ để nướng bánh, để nấu, để bảo quản Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, không gây hư hại đến thiết bị hoạt động, cịn ảnh hưởng đến q trình sản xuất, sản phẩm Đặc biệt ngành nông nghiệp, nhiệt độ độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến xuất chất lượng sản phẩm Vì việc điều khiển nhiệt độ độ ẩm quan trọng Có nhiều phương pháp điều khiển nhiệt độ độ ẩm khác nhau, phương pháp có ưu nhược điểm khác Với mong muốn kết hợp kiến thức học giảng đường với thực tế sống để giúp ích cho cơng việc tương lai mình, em tìm hiểu hệ thống điều khiển nhiệt độ độ ẩm từ thiết bị smart mobile, sử dụng wifi thông qua Arduino, thông tin nhiệt độ, độ ẩm hiển thị hình LCD, thực đồ án thực tập tốt nghiệp BÁO CÁO THỰC TẬP Đồ án thích hợp ứng dụng cho nhà lưới trồng loại rau, hoa, cảnh thích hợp nhất, có tính khả thi cao Người dùng theo dõi điều chỉnh thơng số cách kịp thời xác, giúp cho việc canh tác trồng trở nên xác đạt chất lượng tốt Giải pháp để điều khiển nhiệt độ, độ ẩm dùng hệ thống quạt ánh sáng để thay đổi nhiệt độ độ ẩm khu vực điều khiển CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG ARDUINO 1.1 Khái niệm Vi điều khiển Vi điều khiển máy tính tích hợp chip, thướng sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển thực chất gồm vi xử lý có hiệu suất đủ cao giá thành thấp (so với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với thiết bị ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun biến đổi từ số sang tương tự từ tương tự sang số, mô đun điều chế độ rộng xung (PWM) Vi điều khiển thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng Nó xuất nhiều dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, dây truyền tự động Hầu hết loại vi điều khiển có cấu trúc Harvard loại cấu trúc mà nhớ chương trình nhớ liệu phân biệt riêng Cấu trúc vi điều khiển gồm CPU, nhớ chương trình (thường nhớ ROM nhớ Flash), nhớ liệu (RAM), định thời, cổng vào/ra để giao tiếp với thiết bị bên ngồi, tất khối tích hợp vi mạch 1.2 Tổng quan hệ thống Arduino 1.2.1 Khái niệm Arduino Arduino board mạch vi xử lý nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Được giới thiệu đến công chúng năm 2005 nhà thiết kế mong muốn mang đến cách thức đơn giản chi phí thấp để khuyến khích BÁO CÁO THỰC TẬP sinh viên, người u thích dễ dàng chế tạo thiết bị có khả tương tác với môi trường qua cảm biến cấu chấp hành Arduino phổ biến giới chúng biết đến rộng rãi Việt Nam Với ứng dụng mở rộng độc đáo Arduino ngày chứng tỏ sức mạnh Arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với với môi trường thuận lợi Arduino giống máy tính nhỏ để người dùng lập trình thực dự án điện tử mà không cần phải có cơng cụ chun biệt để phục vụ việc nạp code Hình 1.1: Bo mạch Arduino 1.2.2 Cấu trúc Arduino Phần cứng: gồm board mạch mã nguồn mở thường gọi vi điều khiển lập trình Phần cứng thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE dùng để soạn thảo, biên dịch code nạp chương trình cho board Nó thiết kế để dành cho người tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần mềm Nó bao gồm chương trình code editor với chức đánh dấu cú pháp, tự động brace matching, tự động canh lề, compile (biên dịch) upload chương trình lên board với cú nhấp chuột Phần mềm: Ngơn ngữ lập trình cho Arduino sử dụng tảng C 1.2.3 Khả kết nối - Arduino hoạt động hồn tồn độc lập Arduino kết nối với - Arduino kết nối với chip điều khiển, thiết bị điện tử,… - Arduino kết nối với máy tính - Ngồi Arduino cung cấp cho người sử dụng nhiều tương tác với môi trường xung quanh - Hệ thống cảm biến đa dạng: Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc, lượng nước, cảm biến phát chuyển động, kim loại, khí độc,… - Các thiết bị hiển thị: hình LCD, đèn LED,… - Các module chức hỗ trợ kết nối có dây với thiết bị khác kết nối không dây thông dụng 3G, GPRS, Wifi, Bluetooth,… - Định vị GPS, nhắn tin SMS,… BÁO CÁO THỰC TẬP 1.3 Kết luận chương Tổng quan chương trình bày tóm tắt khái niệm, cấu tạo nguyên lý hoạt động Vi điều khiển Hệ thống Arduino Các yếu tố thích hợp Arduino cho việc xây dựng hệ thống cảm biến theo rõi số mơi trường Từ để hiểu rõ lựa chọn thiết bị cho phù hợp với quy mơ mục đích sử dụng BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 2.1 Khảo sát đối tượng nghiên cứu Đồ án tập trung nghiên cứu hệ thống đo đạc điều khiển thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng nhà kính nhằm điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm tạo mơi trường thích hợp cho cối, hoa màu phát triển giảm ảnh hưởng thời tiết xấu Đối tượng cụ thể đồ án nghiên cứu lần Trang trại Nấm Tốt Trang trại áp dụng quy trình nơng nghiệp thơng minh cho lứa nấm quý đầu năm 2020 2.2 Phân tích yêu cầu Do đặc thù thời tiết miền Bắc vào tháng quý đầu năm diễn biến phức tạp: độ ẩm cao, nhiệt độ thay đổi thất thường, không tốt cho phát triển nấm Được trồng nhà màng, việc kiểm soát yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, cường độ sáng yêu cầu cấp thiết cho trang trại Hơn nữa, để vận hành tốt mơ hình nơng nghiệp thơng minh thời đại 4.0, u cầu phải có hệ thống cảm biến theo dõi kiểm soát yếu tố môi trường tác động lên trồng u cầu cấp thiết Từ mơ hình trang trại vào vận hành tốt Bài toán cụ thể đặt phải kiểm sốt thơng số mơi trường ảnh hưởng lên nấm, nhà màng, từ kỹ sư nơng nghiệp có điều chỉnh kịp thời chất lượng nấm tốt nhất, đạt tiêu chuẩn trang trại đặt 2.3 Lựa chọn giải pháp - Sử dụng module arduino làm trung tâm điều khiển - Module relay để thao tác đóng cắt điều khiển - Dụng hình LCD để hiển thị thơng tin - Dùng cảm biến DTH11 để đo nhiệt đô, độ ẩm - Module wifi để điều khiển từ xa 2.4 Quy trình làm việc hệ thống 2.4.1 Đưa yêu cầu - Các kỹ sư nông nghiệp Nấm Tốt muốn theo rõi giá trị nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí, cường độ sáng ( giá trị klux update version 2.1) - Nhóm xây dựng đề tài đưa yêu cầu cho kỹ sư môi trường ngưỡng cảnh báo nhiệt độ để hệ thống can thiệp 2.4.2 Tổng quan thiết kế hoạt động hệ thống Hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm hoạt động dựa cảm biến nhiệt độ DTH11 arduino uno r3, module relay, module wifi Nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không kh đo hiển thị hình LCD đặt mơ hình để tiện theo dõi kiểm tra Arduino-uno-r3được lập trình nhiệt độ tăng đến mức định làm cho quạt tự động quay, làm mát cho khu vực trồng nấm mơ làm quạt tự động dừng quay nhiệt độ giảm xuống mức cho phép Ngồi kỹ sư nơng nghiệp cịn theo rõi qua thiết bị Smart Mobile cá nhân, trực tiếp điều khiển bật tắt relay hệ thống 10 BÁO CÁO THỰC TẬP 3.1.3 Sơ đồ khối Hình 3.2: Sơ đồ khối 3.1.4 Chi tiết thiết bị phần cứng 3.1.4.1 Arduino Uno R3 Hình 3.3: Arduino Uno R3 13 BÁO CÁO THỰC TẬP Một vài thông số Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Hình 3.4: Vi điều khiển Arduino UNO R3 Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… Arduino UNO cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB cấp nguồn với điện áp khuyên dùng 7-12V DC giới hạn 6-20V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB 14 BÁO CÁO THỰC TẬP Hình 3.5: Các chân vào Arduino Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc xuất tín hiệu Chúng có mức điện áp 0V 5V với dòng vào/ra tối đa chân 40mA Ở chân có điện trở pull-up từ cài đặt vi điều khiển ATmega328 (mặc định điện trở khơng kết nối) Arduino UNO có chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng 0V → 5V Với chân AREF board, bạn để đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân analog Tức bạn cấp điện áp 2.5V vào chân bạn dùng chân analog để đo điện áp khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải 10bit Đặc biệt, Arduino UNO có chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác 15 BÁO CÁO THỰC TẬP 3.1.4.2.Màn hình LCD 1602 xanh dương 5V Hình 3.6: Mặt trước hình LCD Hình 3.7: Mặt sau hình LCD Màn hình 16x2 với kích thước sau: Dài: 80,0 ± 0,5 mm, có 64,5 ± 0,2 mm dành cho panel hiển thị Rộng: 36,0 ± 0,5 mm, có 14,0 ± 0,2 mm dành cho phần panel hiển thị Dày: 12,0 mm( chiều dày tối đa).16 chân giao tiếp, tương ứng với 16 lỗ, lỗ chân rộng 1mm để cắm kết nối, hàn cable kết nối vào Hai chân liền kề cách “2,54mm” (đúng kích thước khoảng cách lỗ bìa đục lỗ thường dùng hàn mạch) Trên panel hiển thị có hàng( dịng), dịng có 16 module hiển thị, điều nên thường gọi ln hình 16x2 Kích thước module 5,02x3 mm; module hàng cách 0,5mm hàng cách 0,6mm; module có 8x5=40 điểm ảnh, kích thước điểm ảnh 0,54x0,52mm chúng cách 0,1mm 16 BÁO CÁO THỰC TẬP 3.1.4.3.Các thiết bị khác Nguồn cấp Hình 3.8: Adapter 5v Điện áp vào : 100-240 V Điện áp : 5V-1A Chiều dài cáp :1m Đầu jack chẩn micro IC nguồn Hình 3.9: IC nguồn LM7805 Điện áp vào : 10VDC (max) 17 BÁO CÁO THỰC TẬP Điện áp ra: 5VDC Dòng điện cực đại 1.5A (max) Dải nhiệt độ hoạt động -40 ~ 80 độ C Bảo vệ tài, nhiệt Bảo vệ SOA bán dẫn đầu Module Relay Hình 3.10: Module Relay Điện áp sử dụng: 5VDC Tín hiệu kích: TTL 3.3~5VDC, mức cao High Relay đóng, mức thấp Low Relay ngắt Relay tiêu thụ dịng khoảng 80mA Điện đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A DC30V ~ 10A Tích hợp Diod chống nhiễu đèn báo tín hiệu kích Module kết nối Wifi 18 BÁO CÁO THỰC TẬP Hình 3.11: Module wifi esp8266 Điện áp sử dụng/ Giao tiếp: 3.3VDC Dòng tiêu thụ: Max 320mA Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK Hỗ trợ giao tiếp TCP UDP Có chế hoạt động: Client, Access point, Both client and access point Cảm biến khí Hình 3.12: Cảm biến khí Module MQ135 Điện áp nguồn: ≤24VDC Điện áp heater: 5V±0.1 AC/DC Điện trở tải: thay đổi (2kΩ-47kΩ) Điện trở heater: 33Ω±5% Cơng suất tiêu thụ heater: 800mW Khoảng phát hiện: 10 – 300 ppm NH3, 10 – 1000 ppm Benzene, 10 – 300 Alcol Cảm biến nhiệt độ ,độ ẩm 19 BÁO CÁO THỰC TẬP Hình 3.13: Module cảm biến nhiệt độ , độ ẩm DTH11 Cảm biến DHT11 tích hợp mạch nhất, bạn việc nối dây nguồn (Vcc, GND) dây tín hiệu (Signal) vào mạch Arduino xong Thông số kĩ thuật - Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC - Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% - Sai số độ ẩm: ± 5% - Ngưỡng nhiệt độ: - 55oC - Sai số nhiệt độ: ± 2oC Quạt 20 BÁO CÁO THỰC TẬP Hình 3.14: Quạt 5V Cáp nối Hình 3.15: Cáp USB TO COM Kết nối arduino với máy tính Hình 3.16: Cáp nối Dùng để nối quạt, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 3.2 Chế tạo lắp đặt 3.2.1 Chế tạo Các linh kiện tham chiếu phần bên trên, mua cửa hàng lắp đặt văn phòng kỹ thuật trang trại Nấm Tốt Lập trình nhúng: 21 BÁO CÁO THỰC TẬP - Sử dụng chương trình Arduino 1.8.1.1 Hệ điều hành Window OS Ngôn ngữ tảng C App điều khiển từ xa Blynk Hình 3.17: Lắp đặt hệ thống hồn chỉnh Hình 3.18: Chương trình biên dịch code Arduino 1.8.11 22 BÁO CÁO THỰC TẬP Phụ trách thiết kế tổng quan mua linh kiện lắp ráp: Đặng Hồi Linh Phụ trách lập trình Arduino: Phan Nguyễn Mạnh Thắng 3.2.2 Lắp đặt - Lắp đặt hệ thống nhà màng trồng nấm trang trại Nấm Tốt - Dữ liệu thông số nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí tải lên hệ thống server phận kỹ thuật đơn vị quản lý Phụ trách lắp ráp, thi cơng: Đặng Hồi Linh, Phan Nguyễn Mạnh Thắng 3.2.3 Đánh giá kết - Các kết đạt được: đo hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí hình LCD Bật tắt relay quạt theo chương trình lập trình thơng qua thiết bị Smart Mobile, điều khiển qua Apps Blynk - Kết đạt thể yêu cầu đặt - Do điều kiện chưa đầy đủ nên đồ án chúng em cịn đơn giản, việc đưa cơng nghệ cao vào mơ hình chưa đầy đủ Phụ trách kiểm thử sửa lỗi: Đặng Hoài Linh, Phan Nguyễn Mạnh Thắng 3.3 Kết luận chương Chương trình bày việc xây dựng chi tiết hệ thống, lắp đặt dựa quy mô thực tế trang trại Nấm Tốt, nhằm cung cấp đầy đủ thơng tin tính thực tế khả thi đề tài KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, lắp đặt triển khai hệ thống Đo điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nông nghiệp Mobile trang trại Nấm Tốt, nhóm chúng em giải yêu cầu đề ra: Đó theo dõi số môi trường bao gồm: Nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí Và điều khiển relay quạt làm mát tới ngưỡng cảnh báo Ngồi hệ thống cịn cho phép người dùng theo dõi điều khiển trực tiếp qua thiết bị Mobile Hệ thống đưa vào thực tế hỗ trợ tích cực cho kỹ sư nơng nghiệp Nấm Tốt nuôi trồng lứa nấm Quý đầu năm 2020 Bản thân cá nhân em, trực tiếp tham gia vào khâu lắp ráp gia công, kiểm thử đảm nhận vai trị lập trình Arduino, tích lũy nhiều kiến thức thực tế bổ ích cho cơng việc sau Đặc biệt hệ thống Arduino hỗ trợ nhiều việc đơn giản hóa lập trình nhúng Tuy nhiên kinh nghiệm thực tế công việc chưa nhiều, kiến thức hiểu biết hạn hẹp, nguồn kinh phí triển khai chưa cao, nên nhóm khơng khỏi gặp nhiều khó khăn Hệ thống đưa vào vận hành gặp trường hợp xảy sai sót việc đo thơng số Việc 23 BÁO CÁO THỰC TẬP lắp ráp linh kiện với chi phí thấp gây nhiều rủi ro như: tính xác cảm biến, độ bền linh kiện Trong thời gian tới, nhóm nâng cấp để hệ thống hoạt động tốt hơn, tích hợp nhiều tính đo lường tự động hóa VD thêm hệ thống cảm biến đo lường ánh sáng (Klux), từ điều khiển hệ thống đèn, giúp cho nấm phát triển tốt môi trường nhà màng Thêm tính hẹn giờ, đặt lịch bật tắt Relay Tóm lại, ngành nơng nghiệp, nhiệt độ độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến xuất chất lượng sản phẩm Vì việc điều khiển nhiệt độ độ ẩm quan trọng Khi xây dựng hệ thống giám sát số môi trường, đừng nên tiết kiệm chi phí trang bị cảm biến Việc sử dụng cảm biến rẻ tiền, chất lượng dẫn tới sai số đáng kể, ảnh hưởng đến quy trình canh tác Chưa kể tuổi thọ hệ thống không cao Hệ thống Arduino hệ thống mã nguồn mở, có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, giảm thiểu nhiều tính phức tạp việc lập trình nhúng, thực tế triển khai đáp ứng tốt yêu cầu thực tế đề PHỤ LỤC Code lập trình Arduino 1.8.11: #define BLYNK_PRINT Serial #include // khai bao thư viện lcd #include "DHT.h" // khai bao thư viện cảm biến nhiệt độ, độ ẩm #include "MQ135.h" // khai bao thư viện cảm biến khí #include // khai bao thư viện wifi ESP8266 #include char auth[] = "09a504a0ebd349219cc1890c1c023bd8"; // mã đồng tài khoản pm Blynk char ssid[] = "TP-LINK_37F2"; // tên WIFI char pass[] = "19294346"; // pass WIFi //Software Serial on Uno, Nano 24 BÁO CÁO THỰC TẬP #include SoftwareSerial EspSerial(11,10); // RX, TX UART // khai bao thư viện wifi ESP8266 // định nghĩa chân sử dụng làm giao tiếp // Your ESP8266 baud rate: #define ESP8266_BAUD 9600 ESP8266 wifi(&EspSerial); #define relay A0 // tốc độ giao tiếp UART // van bom nuoc #define PIN_MQ135 A2 //Khai báo pin nối với chân A2 // định nghĩa chân cb khí MQ135 mq135_sensor = MQ135(PIN_MQ135); //Khai báo đối tượng thư viện MQ135 const int DHTPIN = A1; //Đọc liệu từ DHT11 chân A1 mạch Arduino const int DHTTYPE = DHT11; //Khai báo loại cảm biến, có loại DHT11 DHT22 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2); // khai báo chân giao tiếp LCD float t, h,ppm, correctedPPM; void setup() { Serial.begin(9600); //Mở serial lcd.begin(16,2); // Khởi động LCD dht.begin(); // Khởi động cảm biến lcd.clear(); // xóa kí tự LCD lcd.setCursor(0,0); // set vị trí hiển thị lcd.print(" CB moi truong "); // hiển thị lcd lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Wifi:TPLINK_37F2"); pinMode(relay, OUTPUT); digitalWrite(relay,LOW); EspSerial.begin(ESP8266_BAUD); delay(10); // Khởi động module wifi //Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass); Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80); kết nối blynk lcd.clear(); } //BLYNK_WRITE(A0) //{ // if (param.asInt()) // { // digitalWrite(relay,HIGH); // } // else // { // digitalWrite(relay,LOW); // } // đăng nhập wifi, // kiểm tra lệnh điều khiển từ phần mềm blynk // nút điều khiển phần mềm = // đóng relay // nút điều khiển phần mềm = // tắt relay 25 BÁO CÁO THỰC TẬP //} void loop() { Blynk.run(); donhietdo(); dokhongkhi(); } // hàm kết nối, cập nhật thông tin qua wifi // đo nhiệt độ độ ẩm // đo chất lượng k.khí void dokhongkhi() { ppm = mq135_sensor.getPPM(); // lấy liệu cảm biến khí correctedPPM = mq135_sensor.getCorrectedPPM(t, h); // hiệu chuẩn thông số cảm biến khí lcd.setCursor(0,1); // set vị trí hiển thị lcd.print("PPM:"); // hiển thị lcd lcd.setCursor(4,1); // set vị trí hiển thị lcd.print(correctedPPM); // hiển thị lcd lcd.setCursor(8,1); // set vị trí hiển thị lcd.print("ppm"); // hiển thị lcd Blynk.virtualWrite(V3, correctedPPM); // cập nhật cảm biến kk lên phần mềm // Serial.print("PPM: "); // Serial.print(ppm); // Serial.print("\t Corrected PPM: "); // Serial.print(correctedPPM); // Serial.println("ppm"); delay(100); } void donhietdo() { h = dht.readHumidity(); //Đọc độ ẩm t = dht.readTemperature(); //Đọc nhiệt độ lcd.setCursor(0,0); // set vị trí hiển thị lcd.print("T:"); // hiển thị lcd lcd.setCursor(2,0); // set vị trí hiển thị lcd.print(round(t)); // hiển thị lcd lcd.write(223); lcd.print("C"); lcd.setCursor(8,0); lcd.print("H:"); lcd.setCursor(10,0); lcd.print(h); lcd.print("%"); // } if(t>= 25) { lcd.setCursor(13,1); 26 BÁO CÁO THỰC TẬP lcd.print("ON "); digitalWrite(relay,HIGH); Blynk.virtualWrite(V4, HIGH); // cập nhật nhiệt độ lên pm } if(t< 25) { lcd.setCursor(13,1); lcd.print("OFF"); digitalWrite(relay,LOW); Blynk.virtualWrite(V4, LOW); // cập nhật nhiệt độ lên pm } Blynk.virtualWrite(V1, t); Blynk.virtualWrite(V2, h); delay(100); } DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng Hướng Dẫn Sử Dụng Arduino – Tác giả: PGS.TS Trường Đình Nhơn; KS Phạm Quang Huy – NXB Bách Khoa Hà Nội – Năm 2018 Vi xử lý Vi điều khiển – Tác giả: TS Lê Ngọc Bích – NXB Thanh Niên – Năm 2020 Cảm biến ứng dụng – Tác giả: Dương Minh Trí – NXB Khoa học Kỹ thuật – Năm 2001 Ngơn ngữ lập trình Arduino – http://arduino.vn/ 27 ... CẦU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 2.1 Khảo sát đối tượng nghiên cứu Đồ án tập trung nghiên cứu hệ thống đo đạc điều khiển thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng nhà kính nhằm điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm tạo... môi trường ngưỡng cảnh báo nhiệt độ để hệ thống can thiệp 2.4.2 Tổng quan thiết kế hoạt động hệ thống Hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm hoạt động dựa cảm biến nhiệt độ DTH11 arduino uno r3, module... Tên đề tài TTTN: Thiết kế hệ thống đo điều khiển nhiệt độ, độ ẩm nông nghiệp mobile Nội dung chính: Kết cấu trình bày theo phần chính: Chương 1: Tổng quan vi điều khiển hệ thống Arduino Chương