Thiết kế và thi công mô hình tủ rau sach ứng dụng công nghệ IOT

Thiết kế và thi công được mô hình tủ rau với diện tích 0.5m2 ứng dụng công nghệ IOT ổn định trong việc điều khiển, giám sát các thông số môi trường cho cây trồng.. Ở Singapore liên doanh

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH NGÀNH KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

TỦ TRỒNG RAU SẠCH ỨNG DỤNG

CÔNG NGHỆ IOT

GVHD: TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH: LÊ DIÊN TRỌNG HIỂU MSSV: 13141091

SVTH: ÐOÀN MINH TẤN MSSV: 13141302

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2019

S K L 0 0 5 4 6 4

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

SVTH: Đoàn Minh Tấn MSSV: 13141302

Tp Hồ Chí Minh – 01/2019

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Tử Truyền Thông Mã ngành: 01

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TỦ TRỒNG RAU SẠCH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

- Vi điều khiển chính: Module Wifi NodeMCU ESP8266 12E, 1 LCD 20x4, 1 Module 2 Relay 5V, 1 cảm biến DHT22, 1 cảm biến độ hòa tan dung dịch TDS,

1 quạt tản nhiệt 220V, 1 đèn chiếu sáng cho rau 220V

- Tủ rau với 14 rọ trồng

2 Nội dung thực hiện:

Đề tài thực hiện nội dung xây dưng mô hình tủ trồng rau sạch bằng phương pháp thủy canh tĩnh được điều khiển và giám sát tự động thông qua các cảm biến Kết quả đo được sẽ gửi về vi điều khiển và cập nhật trên server Ngoài ra có thể điều khiển thông qua giọng nói hoặc bảng điều khiển trên server bằng máy tính hoặc điện thoại Nhóm sẽ thực hiện các nội dung như sau:

• Tìm hiểu về module Wifi NodeMCU ESP8266 12E

• Tìm hiểu về lập trình trên ESP8266

• Tìm hiểu về phương pháp thủy canh, các loại rau trồng trong thủy canh

• Triển khai mô hình thủy canh thí nghiệm để quan sát và đánh giá

thiết bị, cảm biến

• Tìm hiểu các thuật toán đo độ dẫn điện (EC) và chuyển đổi sang chỉ số TDS

• Lập trình xử lý các giá trị cảm biến

• Tìm hiểu và xây dựng giao diện hiển thị, điều khiển trên Web Server

• Tìm hiểu phương pháp điều khiển bằng giọng nói thông qua Google Assistant

• Lập trình chương trình hoàn thiện trên Module ESP8266

• Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/10/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/01/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths Trương Ngọc Anh

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o

Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Lê Diên Trọng Hiểu MSSV: 13141091

Họ tên sinh viên 2: Đoàn Minh Tấn MSSV: 13141302

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TỦ TRỒNG RAU SẠCH ỨNG

- Tìm hiểu các kiến thức về đặc tính, nhiệt độ,

độ ẩm, nồng độ dinh dưỡng của cây trồng

mong muốn

- Tìm hiểu về vi điều khiển

- Tìm hiểu các loại cảm biến

3

(15-20/10)

- Triển khai mô hình thủy canh thí nghiệm

- Thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng

- Tính toán lựa chọn linh kiện cho từng khối

4

(22-27/10)

- Tìm hiểu các thuật toán đo độ dẫn điện (EC)

và chuyển đổi sang chỉ số TDS

- Lập trình cơ bản lấy dữ liệu từ các cảm biến

- Quan sát và đánh giá mô hình thủy canh đang thí nghiệm

7

(12-17/11)

- Tiến hành viết và hiệu chỉnh chương trình

- Thiết kế Web Server

- Tiến hành gieo giống lần hai

- Kết nối Google Assistant với Web Server

- Quan sát và đánh giá lần giống số hai

- Quan sát, đánh giá lần giống số ba

- Kiểm tra hoàn thiện mô hình, chạy thử và

sửa lỗi

- Viết báo cáo

12

(17-22/12)

- Quan sát, đánh giá lần giống số ba

- Kiểm tra hoàn thiện mô hình, chạy thử và sửa lỗi

- Viết báo cáo

13

(24-29/12)

- Kiểm tra đánh giá hệ thống

- Viết báo cáo

Chúng tôi cam đoan Đồ án tốt nghiệp là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi dưới sự hướng dẫn của thạc sĩ Trương Ngọc Anh

Các kết quả công bố trong Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và thi công mô hình tủ trồng rau sạch ứng dụng công nghệ IoT” là trung thực và không sao chép từ công

trình nào khác

Nhóm thực hiện đề tài

Lê Diên Trọng Hiểu – Đoàn Minh Tấn

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được rất nhiều

sự ủng hộ, giúp đỡ đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình, bạn bè

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Trương Ngọc Anh - Trường

Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM, người đã luôn tận tình hướng dẫn chỉ bảo trong suốt thời gian làm luận án tốt nghiệp Thầy đã tạo nhiều điều kiện và cho những lời khuyên quý báu giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trong Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Điện tử Công Nghiệp – Y Sinh nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu

và tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình học tập trong những năm học vừa qua, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, ủng hộ, giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài

Lê Diên Trọng Hiểu – Đoàn Minh Tấn

MỤC LỤC

Trang

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i

LỊCH TRÌNH iii

LỜI CAM ĐOAN vi

LỜI CẢM ƠN vii

MỤC LỤC vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

DANH MỤC HÌNH VẼ xii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xvi

TÓM TẮT xvii

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 TỔNG QUAN VỀ THỦY CANH 4

2.1.1 Lịch sử phát triển và nghiên cứu kỹ thuật thủy canh 4

2.1.2 Các mô hình thủy canh cơ bản 4

2.1.3 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật thủy canh 8

2.1.4 Độ dẫn điện và chỉ số TDS trong thủy canh 9

2.2 QUY TRÌNH TRỒNG RAU 11

2.2.1 Lựa chọn vật tư 11

2.2.2 Quy trình trồng rau 16

2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 17

2.3.1 Vi điều khiển 17

2.3.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 20

2.3.3 Cảm biến độ dẫn điện 22

2.3.4 Khối hiển thị 25

2.3.6 Đèn Led nông nghiệp 29

2.3.7 Quạt tản nhiệt 31

2.4 GIỚI THIỆU VỀ MQTT 31

2.4.1 Tổng quát về MQTT 31

2.4.2 Các khái niệm đáng chú ý trong MQTT 32

2.4.3 Bảo mật 34

2.5 HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 34

2.5.1 Khái quát về NTP Server 34

2.5.2 Phương thức hoạt động của NTP Server 35

2.6 GOOGLE ASSISTANT 36

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 38

3.1 GIỚI THIỆU 38

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 38

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 38

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 39

3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TỦ TRỒNG 49

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 53

4.1 GIỚI THIỆU 53

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 53

4.2.1 Thi công bo mạch 53

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 54

4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 54

4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển 55

4.3.2 Thi công mô hình 56

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 58

4.4.1 Lưu đồ giải thuật 58

4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 68

4.4.3 Lập trình cho Web Server 71

4.4.4 Lập trình cho Google Assistant 73

4.5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 77

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬT XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 80

5.2 NHẬN XÉT 82

5.3 ĐÁNH GIÁ 89

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91

6.1 KẾT LUẬN 91

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

IoT: Internet of Things

NFT: Nutrient Film Technique

TDS: Total Dissolved Solids

PPM: Parts Per Million

SRAM : Static Random Access Memory

RH: Relative Humidity

LCD: Liquid Crytal Dislay

I2C: Inter-Intergrated Circuit

GND : Ground

USB: Universal Serial Bus

I/O: Input/Output

NTP: Network Time Protocol

MQTT: Message Queuing Telemetry Transport

VPN: Virtual Private Network

EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

Trang

Hình 2.1 Hệ thống thủy canh dạng bấc 5

Hình 2.2 Hệ thống thủy canh tĩnh 5

Hình 2.3 Hệ thống thủy canh ngập – rút 6

Hình 2.4 Hệ thống thủy canh dạng nhỏ giọt 7

Hình 2.5 Hệ thống thủy canh NFT 7

Hình 2.6 Hệ thống khí canh 8

Hình 2.7 Các loại giá thể hữu cơ tự nhiên 12

Hình 2.8 Giá thể mút xốp 13

Hình 2.9 Giá thể cát sỏi 13

Hình 2.10 Các loại dinh dưỡng thủy canh 14

Hình 2.11 Các loại hạt giống 14

Hình 2.12 Các loại khay trồng 15

Hình 2.13 Các loại rọ trồng 16

Hình 2.14 Module Wifi NodeMCU ESP8266 12E 17

Hình 2.15 Sơ đồ chân Module ESP8266 18

Hình 2.16 Giao tiếp I2C 19

Hình 2.17 Trình tự truyền bit trên đường truyền 20

Hình 2.18 Cảm biến DHT22 21

Hình 2.19 Module cảm biến đo độ dẫn điện 22

Hình 2.20 Sơ đồ chân Module đo độ dẫn điện 23

Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý Module đo độ dẫn điện 24

Hình 2.22 Màn hình LCD 20x4 25

Hình 2.23 Sơ đồ chân LCD 20x4 26

Hình 2.24 Module I2C 27

Hình 2.25 Sơ đồ chân module I2C 27

Hình 2.26 Kết nối giữa module I2C và LCD 20x4 28

Hình 2.27 Module relay 2 kênh 5V 28

Hình 2.28 Đèn Led trồng rau 30

Hình 2.29 Quạt tản nhiệt 31

Hình 2.32 Nguyên lý hoạt động của NTP Server 36

Hình 2.33 Logo Google Assistant 37

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 38

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối khối điều khiển 40

Hình 3.3 Sơ đồ kết nối khối cảm biến 43

Hình 3.4 Sơ đồ kết nối khối hiển thị 44

Hình 3.5 Sơ đồ kết nối khối thiết bị chấp hành 46

Hình 3.6 Kết nối khối nguồn 48

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 48

Hình 3.8 Giá thể mút xốp 49

Hình 3.9 Dung dịch thủy canh Hydro Leafy 50

Hình 3.10 Khay trồng 51

Hình 3.11 Rọ trồng 51

Hình 3.12 Mô hình dự kiến tủ trồng 52

Hình 4.1 Sơ đồ mạch in khối xử lý trung tâm 53

Hình 4.2 Đóng gói khối nguồn và khối điều khiển 55

Hình 4.3 Đóng gói khối hiển thị 55

Hình 4.4 Tủ trồng bằng kính với khung nhôm 56

Hình 4.5 Quạt gió lắp phía sau tủ 57

Hình 4.6 Mặt trên của tủ 57

Hình 4.7 Bên trong tủ 58

Hình 4.8 Lưu đồ chương trình chính 59

Hình 4.9 Lưu đồ chương trình đọc giá trị cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 61

Hình 4.10 Lưu đồ giải thuật chương trình đo độ dẫn điện 62

Hình 4.11 Lưu đồ giải thuật chương trình đếm ngày trồng 63

Hình 4.12 Lưu đồ giải thuật chương trình kết nối MQTT 64

Hình 4.13 Lưu đồ chương trình điểu khiển quạt tự động 65

Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển đèn tự động 66

Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật chương trình Google Assistant 67

Hình 4.16 Lưu đồ giải thuật Web Server 68

Hình 4.19 Cài đặt board ESP8266 70

Hình 4.20 Lựa chọn board mạch ESP826 71

Hình 4.21 Giao diện cở bản của IoAdafruit 72

Hình 4.22 Các block được hỗ trợ trên IoAdafruit 73

Hình 4.23 Giao diện hoàn chỉnh trên IoAdafruit 73

Hình 4.24 Giao diện IFTTT 74

Hình 4.25 Giao diện lập trình của IFFTT 74

Hình 4.26 Logo ứng dụng CM Security VPN 75

Hình 4.27 Kết nối VPN 75

Hình 4.28 Giao diện Google Assistant trên điện thoại 76

Hình 4.29 Câu lệnh giao tiếp giữa người dùng và Google Assistant 76

Hình 4.30 Bước 1 77

Hình 4.31 Bước 2 77

Hình 4.32 Thông tin cơ bản trên màn hình LCD 78

Hình 4.33 Thông báo cập nhật thông tin rau của Google Assistant 78

Hình 5.1 Mặt trên của tủ 80

Hình 5.2 Mặt trước của tủ 81

Hình 5.3 Giao diện trên Web Server khi ngắt kết nối 81

Hình 5.4 Giao diện trên Web Server khi kết nối 82

Hình 5.5 Giai đoạn cây nảy mầm 83

Hình 5.6 Giai đoạn cây phát triển 83

Hình 5.7 Cây sau 30 ngày 84

Hình 5.8 Cây bị héo sau khi nảy mầm 84

Hình 5.9 Kết quả lần trồng 2 85

Hình 5.10 Cây nảy mầm sau 1 ngày 84

Hình 5.11 Cây non sau 3 ngày 86

Hình 5.12 Cây phát triển sau 16 ngày 86

Hình 5.13 Một số cây bị chết sau 22 ngày 87

Hình 5.14 Nấm mốc gây chết cây 87

Hình 5.15 Rễ cây bị thối 88

Trang

Bảng 2.1 Một số giới hạn độ dẫn điện và chỉ số TDS đối với một số loại cây trồng 11

Bảng 2.2 Nồng độ dung dịch theo giai đoạn phát triển của cây ăn lá 17

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật DHT22 20

Bảng 3.1 Sơ đồ chân kết nối của khối điều khiển 39

Bảng 3.2 Kết nối Module ESP8266 với cảm biến DHT22 41

Bảng 3.3 Kết nối Module ESP82266 với cảm biến TDS 42

Bảng 3.4 Kết nối Module với LCD 20x4 thông qua module I2C 43

Bảng 3.5 Kết nối Module ESP8266 với Module relay 46

Bảng 3.6 Các linh kiện sử dụng 47

Bảng 3.7 Công thức pha dung dịch thủy canh 50

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện 53

Bảng 4.2 So sánh mức điện áp 54

Bảng 5.1 Cây trồng khi có và không có hệ thống 81

Bảng 5.2 So sánh giá trị đo giữa cảm biến TDS và bút đo TDS-3 88

Bảng 5.3 Đánh giá mô hình ĐATN với các mô hình khác 89

Trang

Bảng 2.1 Một số giới hạn độ dẫn điện và chỉ số TDS đối với một số loại cây trồng 11

Bảng 2.2 Nồng độ dung dịch theo giai đoạn phát triển của cây ăn lá 17

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật DHT22 20

Bảng 3.1 Sơ đồ chân kết nối của khối điều khiển 39

Bảng 3.2 Kết nối Module ESP8266 với cảm biến DHT22 41

Bảng 3.3 Kết nối Module ESP82266 với cảm biến TDS 42

Bảng 3.4 Kết nối Module với LCD 20x4 thông qua module I2C 43

Bảng 3.5 Kết nối Module ESP8266 với Module relay 46

Bảng 3.6 Các linh kiện sử dụng 47

Bảng 3.7 Công thức pha dung dịch thủy canh 50

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện 54

Bảng 4.2 So sánh mức điện áp 54

Bảng 5.1 Cây trồng khi có và không có hệ thống 82

Bảng 5.2 So sánh giá trị đo giữa cảm biến TDS và bút đo TDS-3 89

Bảng 5.3 Đánh giá mô hình ĐATN với các mô hình khác 90

Trong điều kiện biến đổi khí hậu như hiện nay, việc nông dân tự sản xuất cây giống theo tập quán, truyền thống sẽ có nhiều nguy cơ không an toàn như khả năng sinh trưởng kém, tỷ lệ hao hụt nhiều, chất lượng cây trồng không đảm bảo và nguy cơ sâu bệnh tấn công rất cao Vì thế điều cần thiết hiện nay là phải thay đổi kiểu sản xuất truyền thống, ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến vào canh tác Cùng với thực trạng xã hội hiện nay thì trên thị trường, thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người Những người tiêu dùng ngày nay muốn được biết một cách chính xác nguồn gốc thực phẩm sử dụng cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon và an toàn nhất Khởi nguồn từ những vấn đề đó nhóm muốn xây dựng một mô hình trồng rau sạch tiện lợi, đơn giản thích hợp với các hộ gia đình Người dùng không có nhiều kiến thức chuyên môn về nông nghiệp vẫn có thể trồng rau sạch một cách dễ dàng

Do đó, nhóm đã quyết định thực hiện đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình tủ

trồng rau sạch ứng dụng công nghệ IOT”

Nhóm đã vận dụng các kiến thức của bộ môn vi xử lý, điện tử cơ bản, kĩ thuật số,… đồng thời nghiên cứu về Module ESP8266, các thiết bị ngoại vi, sử dụng Web Server để giám sát, điều khiển hệ thống Ngoài ra trong quá trình thực hiện nhóm đã tiếp cận, bổ sung được thêm nhiều kiến thức mới

Nhóm thực hiện đề tài

Lê Diên Trọng Hiểu – Đoàn Minh Tấn

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong điều kiện biến đổi khí hậu như hiện nay, việc nông dân tự sản xuất cây giống theo tập quán, truyền thống sẽ có nhiều nguy cơ không an toàn như khả năng sinh trưởng kém, tỷ lệ hao hụt nhiều, chất lượng cây trồng không đảm bảo và nguy cơ sâu bệnh tấn công rất cao Vì thế điều cần thiết hiện nay là phải thay đổi kiểu sản xuất truyền thống, ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến vào canh tác

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử thông minh đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày và đặc biệt là các thiết bị sử dụng công nghệ IoT Mặc dù khái niệm Internet of Things (IoT) đã được đưa ra từ lâu nhưng trong những năm gần đây nó mới thực sự bùng nổ với tỉ lệ sử dụng các thiết bị IoT của người dân ngày càng tăng cao cũng như được nhiều doanh nghiệp tập trung phát triển mạnh mẽ Các hãng sản xuất lớn thay nhau đưa ra các thiết bị thông minh như: thiết bị gia đình, thiết bị công cộng và nhiều ý tưởng về trồng trọt công nghệ cao liên tục được giới thiệu

Cùng với thực trạng xã hội hiện nay trên thị trường thì thực phẩm bẩn có mặt ở khắp mọi nơi gây ảnh hưởng một cách nghiêm trọng đến sức khoẻ con người Nên những người tiêu dùng ngày nay muốn được biết một cách chính xác nguồn gốc thực phẩm sử dụng cũng như để bảo đảm cho gia đình mình có bữa ăn ngon và an toàn nhất

Dựa theo tham khảo nhiều đề tài của các sinh viên khóa trước về việc ứng dụng công nghệ trong trồng rau như: “Điều khiển và giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn Vietgap bằng Arduino và Sim900”[1], “Vườn rau thông minh”[2], hay mới nhất đây là

“Tủ trồng rau sạch thông minh dùng công nghệ IOTS”

Từ các đề tài đã tham khảo ở trên cũng như dự án “Nanofarm” ở nước ngoài, thấy được nhu cầu ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp đặc biệt là trồng rau sạch ngày

càng nhiều, nhóm đã quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình tủ trồng rau sạch ứng dụng công nghệ IOT”.

1.2 MỤC TIÊU

Thiết kế và thi công được mô hình tủ rau với diện tích 0.5m2 ứng dụng công nghệ IOT ổn định trong việc điều khiển, giám sát các thông số môi trường cho cây trồng

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

• Mô hình thi công có kích thước 50x50x70cm (DàixRộngxCao)

• Số lượng chậu tối đa trong một tủ là 14

• Hệ thống phải đảm bảo luôn được kết nối với mạng WiFi để tối ưu trong việc

điều khiển, gởi – nhận dữ liệu từ hệ thống tới trang Web

• Mạng WiFi của hệ thống cần được cố định và tránh thay đổi sau khi thiết lập

• Tủ trồng thích hợp đặt trong nhà

• Trồng hai loại rau là xà lách và rau muống

• Mỗi giai đoạn của rau phải điều chỉnh nồng độ dinh dưỡng phù hợp

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

• Nội dung 1: Nghiên cứu về phương pháp thủy canh

• Nội dung 2: Nghiên cứu về các loại rau trồng trong thủy canh

• Nội dung 3: Phương hướng thiết kế cho tủ rau với diện tích 0.5𝑚2

• Nội dung 4: Thiết kế, tính toán và lắp đặt mô hình với chi phí phù hợp

• Nội dung 5: Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình tủ rau

• Nội dung 6: Thiết kế giao diện giao tiếp giữa hệ thống điều khiển và người dùng

• Nội dung 7: Phát triển mô hình theo hướng mong muốn

• Nội dung 8: Đánh giá kết quả đạt được trên hệ thống

1.5 BỐ CỤC

• Chương 1: Tổng quan

Chương này trình bày về vấn đề chọn đề tài, các giới hạn của đề tài, mục tiêu của

đề tài, nội dung nghiên cứu cũng như bố cục của quyển báo cáo

• Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan

Chương này trình bày về vấn đề nền tảng lý thuyết có liên quan tới đề tài, các quy trình trồng rau trên lý thuyết và thực tế, các mô hình trồng rau phổ biến hiện nay và các chuẩn giao tiếp được sử dụng

• Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương này trình bày về vấn đề vấn đề thiết kế, lựa chọn các phương án sao cho phù hợp nhất với mục tiêu đề tài đưa ra dựa vào sơ đồ khối và chức năng của từng khối Ngoài ra còn trình bày các vấn đề về thiết kế tủ trồng

• Chương 4: Thi công

Chương này nói về vấn đề thi công hệ thống từ phần cứng tới phần mềm dựa trên các tiêu chí lựa chọn đã được tính toán và thiết kế ở chương trước

• Chương 5: Kết quả và đánh giá

Chương này trình bày về kết quả đã thực hiện được qua đó đánh giá, khắc phục những mặt còn hạn chế

• Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương này trình bày về kết luận chung của hệ thống sau khi khắc phục lỗi và hướng phát triển trong tương lai của hệ thống

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ THỦY CANH

2.1.1 Lịch sử phát triển và nghiên cứu kỹ thuật thủy canh[3]

a) Ngoài nước

Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu Nhưng khoa học hiện đại về thủy canh thực tế

đã xuất hiện vào khoảng năm 1936 khi những thử nghiệm của tiến sỹ W.E.Gericke ở trường đại học California dược công bố Ông đã trồng những loại cây trong nước trong

đó có cây cà chua trong 12 tháng có chiều cao 7,5m Gericke công bố khả năng thương mại của ngành thủy canh và dặt tên cho nó là “hydroponics” trong tiếng Hy Lạp là nước

và “ponics” có nghĩa là lao động Vì vậy thủy canh hiểu theo nghĩa đen là làm việc với

nước

Ở Singapore liên doanh Areo green Technology là công ty đầu tiên ở châu Á áp dụng kỹ thuật thủy canh trồng rau trong dung dịch dinh dưỡng, không cần đất và không phải dùng phân hóa học có hại để sản xuất rau với quy mô lớn Hàng năm Singapore tiêu thụ lượng rau trị giá 260 triệu USD Vì đất có giới hạn nên hơn 90% rau xanh được nhập khẩu, hiện tại nông trại Areo Green ở Lim Chu Kang trị giá 5 triệu USD đang được thu hoạch khoảng 900kg rau mỗi ngày

b) Trong nước

Việc nuôi trồng thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa được nghiên cứu có hệ

thống và được sử dụng để trồng các loại cây cảnh nhiều hơn

Từ năm 1993, GS.Lê Đình Lương – khoa Sinh học ĐHQG Hà Nội phối hợp với viện nghiên cứu và phát triển Hồng Kông (R&D Hong Kong) đã tiến hành nghiên cứu toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công

nghệ và phát triển thủy canh tại Việt Nam

Hiện nay trồng thủy canh đang được ứng dụng rộng rãi với nhiều hình thức và quy mô khác nhau đem lại giá trị kinh tế vô cùng lớn

2.1.2 Các mô hình thủy canh cơ bản[7]

a) Hệ thống dạng bấc

Hệ thống dạng bấc cho đến nay là dạng hệ thống thủy canh đơn giản nhất Đúng như tên gọi, bí quyết của hệ thống này nằm ở chỗ sợi bấc Đặt một đầu của sợi bấc hút sao cho chạm vào phần rễ cây Đầu kia của bấc chìm trong dung dịch dinh dưỡng Sợi bấc này sẽ làm nhiệm vụ hút nước và dung dịch dinh dưỡng lên cung cấp cho rễ cây (tương tự như sợi bấc trong đèn dầu, hút dầu lên để duy trì sự cháy) Như vậy cây sẽ có

đủ nước và chất dinh dưỡng để phát triển

b) Hệ thống thủy canh tĩnh

Hệ thống thường dùng khay nước chứa dung dịch thủy canh, phần bệ giữ các cây thường làm bằng chất dẻo nhẹ như xốp và đặt nổi ngay trên dung dịch dinh dưỡng, rễ cây ngập chìm trong nước có chứa dung dịch dinh dưỡng Vì môi trường thiếu khí oxy nên cần có 1 máy bơm bơm khí vào khối sủi bọt để cung cấp oxy cho rễ Hệ thống thủy canh dạng này thường dùng phổ biến trong dạy học Hệ thống ít tốn kém, có thể tận dụng

bể chứa nước hay những bình chứa không rỉ khác

Hình 2.1 Hệ thống thủy canh dạng bấc

Hình 2.2 Hệ thống thủy canh tĩnh

c) Hệ thống ngập và rút định kì

Không giống như hệ thống thủy canh tĩnh ở trên, phần rễ cây luôn chìm trong nước chỉ thích hợp cho một số ít cây trồng Hệ thống ngập và rút định kỳ có một máy bơm điều khiển để có thể bơm dung dịch dinh dưỡng vào khay trồng và rút ra theo chu

kỳ đã được định sẵn Như vậy rễ cây sẽ có những lúc không ngập trong nước để “thở” một cách tự nhiên, tránh bị ngập, úng Hệ thống này thường được áp dụng cho mô hình aquaponics

d) Hệ thống nhỏ giọt

Hệ thống nhỏ giọt là loại hệ thống thủy canh được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới Máy bơm sẽ bơm dung dịch dinh dưỡng lên, nhỏ trực tiếp vào gốc của cây trồng bởi những đường ống nhỏ giọt theo định kỳ Dung dịch dinh dưỡng dư chảy xuống sẽ được thu hồi trong bể tái sử dụng Như vậy, hệ thống này sử dụng dung dịch dinh dưỡng khá hiệu quả, nước dư ra được tái sử dụng, không bị hao phí Hệ thống này có thể dùng

để trồng cây thảo mộc và các loại hoa, các loại cây ăn trái như cà chua, dưa leo, dưa lưới, ớt,

Hình 2.3 Hệ thống thủy canh ngập - rút

f) Khí canh:

Khí canh là hệ thống thủy canh dạng kỹ thuật cao nhất Giống như hệ thống màng dinh dưỡng, chất trồng chủ yếu là không khí Rễ phơi trong không khí và được phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng Việc phun sương thường được thực hiện mỗi vài

Hình 2.4 Hệ thống thủy canh dạng nhỏ giọt

Hình 2.5 Hệ thống thủy canh NFT

phút Như vậy, cây vừa có đủ thức ăn, vừa có đủ nước uống và luôn có không khí để thở Hiện nay khí canh được ứng dụng trong mô hình trồng khoai tây

Nhằm hướng đến sự đơn giản, sự hạn chế về mặt kiến thức chuyên môn về nông nghiệp của người sử dụng và hướng đến đối tượng là hộ gia đình nên nhóm quyết định chọn phương pháp thủy canh tĩnh

2.1.3 Ưu và nhược điểm của kỹ thuật thủy canh

a) Ưu điểm

Kiểm soát dinh dưỡng cây trồng là ưu điểm lớn nhất trong thủy canh vì môi trường dinh dưỡng đã được nghiên cứu kỹ trước khi trồng Mọi chất dinh dưỡng trong thủy canh cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển cây trồng đều nhất thiết phải được kiểm soát ở nồng độ thích hợp cho từng loại cây trồng và từng loại môi trường Hơn nữa, một số nguyên tố gây hại cho cây ở mức dư lượng được khống chế ở giới hạn an

toàn hoặc dùng nguyên tố khác loại bỏ

Không cần đất, chỉ cần không gian đặt hộp dụng cụ trồng, do vậy có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại hộ gia đình

Ngoài ra còn một số ưu điểm khác như:

- Trồng được nhiều vụ, có thể trồng trái vụ

- Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác

- Năng suất cao vì có thể trồng liên tục

- Sản phẩm hoàn toàn sạch, giàu dinh dưỡng, đồng nhất và hoàn toàn tươi ngon

- Không tích lũy chất độc và gây ô nhiễm môi trường

Hình 2.6 Hệ thống khí canh

- Không đòi hỏi lao động nặng nhọc

b) Nhược điểm

Chỉ trồng các loại cây rau, quả ngắn ngày

Vốn đầu tư ban đầu cao do chi phí về trang thiết bị nhưng có thể sử dụng nhiều lần

Khi cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ dung dịch, độ dẫn điện thay đổi Độ dẫn điện thể hiện độ đậm đặc của dung dịch dinh dưỡng Giá trị độ dẫn điện cao sẽ ngăn cản sự hấp thu dung dịch dinh dưỡng do áp suất thẩm thấu thấp Giá trị độ dẫn điện của dung dịch thấp sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe và sản lượng của cây

2.1.4 Độ dẫn điện và chỉ số TDS trong thủy canh

a) Khái quát về độ dẫn điện và chỉ số TDS

Độ dẫn điện được định nghĩa là khả năng của một môi trường cho phép sự di chuyển của các hạt điện tích qua nó khi có lực tác động vào các hạt Ví dụ như lực tĩnh điện của điện trường Sự di chuyển có thể tạo thành dòng điện

Sự phân huỷ của muối khoáng (TDS) là tổng hàm lượng chất rắn hòa tan trong một đơn vị thể tích nước

Tổng lượng chất rắn hòa tan là tổng lượng các ion trong nước, bao gồm các khoáng chất, muối, kim loại hòa tan trong một khối lượng nước nhất định

b) Mối quan hệ giữa độ dẫn điện và chỉ số TDS[3]

Tổng lượng chất rắn hòa tan tỉ lệ thuận với độ dẫn điện của nó, vì vậy lượng chất rắn lớn độ dẫn điện sẽ cao Khi các muối hoà tan trong nước chúng trở thành các

"ion" mang điện tích âm, dương nên chúng có khả năng dẫn điện

Mặc dù có một mối tương quan giữa độ dẫn điện và chỉ số TDS nhưng chúng không giống nhau Chỉ số TDS và độ dẫn điện là hai tham số riêng biệt Chỉ số TDS là tổng lượng chất rắn hoà tan trong nước

Chỉ có phương pháp đúng để đo TDS là cân lượng chất bã, chất dư còn lại trong nước sau khi bay hơi nước Phần còn lại sau khi rửa và làm khô, đó là TDS Chất bã có trọng lượng và có thể cân được Nhưng nếu không ở trong phòng thí nghiệm thì có thể gây khó khăn để đo Vì thế, chúng ta có thể tính chỉ số TDS dựa trên độ dẫn của nước

vì các nguyên tử Hydrogen và Oxygen trong H2O hầu hết không mang điện

Giá trị độ dẫn điện của hầu hết các kim loại, chất khoáng và muối sẽ mang điện

Bộ cảm biến sẽ đo giá trị độ dẫn điện này và chuyển đổi sang giá trị TDS Vì các kim loại, chất khoáng và muối khác nhau sẽ dẫn điện ít hay nhiều hơn, nên các hệ số chuyển đổi khác nhau sẽ được sử dụng

Ở đầu đo của bộ cảm biến, hai điện cực với một điện áp được đặt trong dung dịch Điều này tạo ra một dòng điện phù thuộc vào bản chất dẫn điện của dung dịch

Thông số TDS được quy đổi ra từ độ dẫn điện bằng công thức:

Trong đó: K là hệ số phân tử

Tùy theo tiêu chuẩn ở từng hãng ở các quốc gia mà lấy hệ số K khác nhau:

- Hana (USA) PPMconverion: K=0.5

- Eutech (EU) PPMconversion: K=0.64

ở một mức là ổn định là rất quan trọng

Nếu dung dịch có chỉ số độ dẫn điện cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ra nhanh hơn sự hấp thu khoáng chất, hậu quả là nồng độ dung dịch sẽ rất cao và gây độc cho cây Khi đó ta phải bổ sung thêm nước vào môi trường Ngược lại, nếu độ dẫn điện thấp, cây sẽ hấp thu khoáng chất nhanh hơn hấp thu nước và khi đó ta phải bổ sung thêm khoáng chất vào dung dịch

Chỉ số độ dẫn điện (mS) chỉ diễn tả độ dẫn điện của ion hoà tan trong dung dịch Giá trị độ dẫn điện tốt nhất là trong khoảng 1,5 – 2,5 mS/cm Tùy vào đối tượng rau ăn lá: độ dẫn điện thích hợp trong khoảng 0,6 – 1,8 mS/cm; rau ăn trái là 2 – 2,2 mS/cm

Theo tài liệu của Viện paster TP.HCM, tổng chất rắn hòa tan TDS cho cây ăn lá

là 545ppm và cây ăn trái là 1.500 – 2.000ppm

Bảng 2.1 Một số giới hạn độ dẫn điện và chỉ số TDS đối với một số loại cây trồng

Hiện nay có rất nhiều loại giá thể được sử dụng Mỗi loại giá thể có những ưu nhược điểm riêng, nhưng nhìn chung được chia thành ba nhóm chính là giá thể hữu cơ

tự nhiên, giá thể hữu cơ tổng hợp và giá thể nhân tạo

• Giá thể hữu cơ tự nhiên:

- Than bùn: Được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau do quá trình thủy phân yếm khí

- Mùn cưa: Là phế phẩm trong sản xuất chế biến gỗ Mùn cưa có độ thông thoáng khí thấp

- Vỏ cây: Vỏ cây tươi, khô hoặc vỏ cây đã ủ đều được sử dụng làm giá thể

- Xơ dừa: được lấy từ vỏ dừa nghiền nhỏ, là một trong những vật liệu hiệu quả nhất

- Trấu hun: Là vỏ của hạt thóc đem hun đến độ có thể diệt hết mầm bệnh,

vỏ trấu đã đen nhưng chưa thành tro

• Giá thể hữu cơ tổng hợp: Là những chất liệu hữu cơ nhân tạo như polystyrene xốp, bọt ureaformaldehyt, chất bọt có gốc Phenol ở dạng hạt Giá thể hữu cơ tổng hợp có tính chất là vật liệu nhẹ, có tính kiềm, giữ nước và không khí tốt, bảo vệ bộ rễ

c) Trấu hun

Hình 2.7 Các loại giá thể hữu cơ tự nhiên

• Giá thể nhân tạo: là loại giá thể trơ, dễ kiếm, rẻ tiền như cát, sỏi

• Về dung dịch dinh dưỡng thủy canh:

Dinh dưỡng thuỷ canh bao gồm các nguyên tố đa lượng, vi lượng và trung lượng giúp cây phát triển tốt nhất Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng dưới dạng các muối khoáng vô và được hoà tan trong dung môi là nước Nồng độ dung dịch vượt mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng ngộ độc cho cây Ngược lại, khi nồng độ dung dịch xuống thấp, dung dịch thủy canh sẽ không đảm bảo cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho cây trồng

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại dung dịch dinh dưỡng từ các thương hiệu khác nhau như Lisoda, Hydro Leafy, Hợp Trí Hydro Greens, Hydro Umat V, v.v…

Hình 2.8 Giá thể mút xốp

Hình 2.9 Giá thể cát sỏi

• Về nước: Bản thân nước cung cấp cho cây cũng có một vài chất khoáng hòa tan

có ích cho cây Chỉ dùng nước giếng khoan, nước từ các sông hồ, nguồn nước không bị ô nhiểm các chất độc hại Tuyệt đối không dùng trực tiếp nước thải từ công nghiệp, thành phố bệnh viện, khu dân cư

• Về giống: Tùy theo nhu cầu mà lựa chọn giống trồng Cần chọn giống tốt để hạt

có thể nảy mầm và phát triển tốt nhất có thể

Hình 2.11 Các loại hạt giống

Hình 2.10 Các loại dinh dưỡng thủy canh

• Về khay trồng: Có thể sử dụng các loại khay nhựa, nhôm, xốp, v.v… với các

mẫu mã, kích thước khác nhau

• Về tấm trồng: Có thể sử dụng tấm xốp,nhựa, mica, alu, v.v… khoan lỗ vừa với

rọ trồng

• Về rọ trồng: Là rọ nhựa chuyên dụng dùng làm giá đỡ giá thể và rau, tạo điều

kiện cho bộ rễ phát triển, hút chất dinh dưỡng tốt hơn Rọ trồng rau được làm từ nhựa PE, PP nguyên sinh với các kích thước, hình dáng khác nhau, phù hợp với từng hệ thống và loại rau

c) Khay trồng bằng nhựa

Hình 2.12 Các loại khay trồng

• Về nhiệt độ: Đối với những loại rau thủy canh cơ bản như rau răn lá thì nhiệt độ

môi trường nên để trong khoảng từ 15 – 28 độ C

• Về ánh sáng: Để cây phát triển tốt thì cần có ánh sáng (tự nhiên hoặc nhân tạo) Mỗi loại cây trồng có yêu cầu ánh sáng khác nhau

• Cây dài ngày: Chỉ ra hoa khi ngày dài hơn 12 giờ như dâu tây, củ cải, xà lách,

cải bắp, cúc, v.v…

• Cây trung gian: Là cây có thể ra hoa bất cứ lúc nào như ớt, cà chua, bầu, bí,

dưa hấu, đậu phộng, v.v…

• Cây ngắn ngày: Cây ra hoa lúc ngày ngắn hơn 12 giờ như đu đủ, cà tím, bắp,

dừa, cao su, v.v…

Nồng độ dung dịch thủy canh được chia theo giai đoạn phát triển của cây theo bảng sau:

Bảng 2.2 Nồng độ dung dịch theo giai đoạn phát triển của cây ăn lá

Giai đoạn cây Nồng độ dung dịch phù hợp Cây non (10 - 20 ngày tuổi) 600 – 800 (ppm)

Cây phát triển (20 - 25 ngày tuổi) 900 – 1300 (ppm)

Cây trước thu hoạch 10 ngày 600 (ppm)

2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

2.3.1 Khối điều khiển

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử

Một số loại vi điều khiển có trên thị trường:

- ATMEL: 89Cxx, AT89Cxx51,…

- PIC: 16F887, 17C43,…

- Arduino: UNO, Mega,…

Trong mô hình này, những người thực hiện sử dụng Module Wifi NodeMCU ESP8266 12E có kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ Bên trong Module ESP8266

có sẵn một vi điều khiển Wifi SoC ESP8266EX được tích hợp sẵn Wifi 2.4GHz nên có thể trực tiếp lập trình mà không cần thêm vi xử lý khác

• Một vài đặc điểm của Module ESP8266

- Điện áp hoạt động: 3.3-5VDC, có thể sử dụng nguồn từ cáp USB

Hình 2.14 Module Wifi NodeMCU ESP8266 12E

- Dòng tiêu thụ: 10-200mA

- Sử dụng giao thức không dây 802.11b/g/n

- Bộ nhớ Flash: 4Mbyte

- Hỗ trợ STA / AP / STA + AP ba chế độ hoạt động

- Tích hợp giao thức TCP / IP để hỗ trợ nhiều kết nối TCP Client (5 MAX)

- RAM: 32K + 80K

- Số chân GPIOs: 17 (ghép với một số chức năng khác)

- Chân D0 ~ D8, SD1 ~ SD3: sử dụng như GPIO, PWM, I2C

- Chân A0 là kênh ADC với độ phân giải 1024 bước

- Dòng đầu ra tối đa trên mỗi trân IO: 15mA

- Sử dụng module kết nối USB-TTL CH340 cho sự ổn định cao trên tất cả các nền tảng được hỗ trợ, tương thích Arduino IDE

- Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2

Hình 2.15 Sơ đồ chân Module ESP8266

• Các chân năng lượng:

- Vin: cấp nguồn ngoài cho Module ESP8266

- 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra

- GND (Ground): cực âm của nguồn điện

• Giao tiếp I2C (Inter-Intergrated Circuit) trên Module ESP8266:

Một giao tiếp I2C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL) SDA

là đường truyền dữ liệu hai hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ để đồng bộ

và chỉ theo một hướng Khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào đường bus I2C thì chân SDA sẽ nối với dây SDA, chân SCL sẽ nối với dây SCL Mỗi dây SDA hay SCL đều được nối với điện áp dương của nguồn cấp thông qua một điện trở kéo lên

Nguyên lý hoạt động: Thiết bị truyền tạo một điều kiện START, điều kiện này thông báo cho thiết bị nhận lắng nghe dữ liệu trên đường truyền Thiết bị truyền gửi địa chỉ của thiết bị nhận và cờ đọc/ghi dữ liệu (nếu cờ nếu cờ thiết lập lên 1 thì byte tiếp theo được truyền từ thiết bị nhận đến thiết bị truyền, nếu cờ thiết lập xuống 0 thì byte

Hình 2.16 Giao tiếp I2C

tiếp theo truyền từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận) Khi thiết bị nhận trên bus I2C có địa chỉ đúng với địa chỉ mà thiết bị truyền gửi sẻ phản hồi lại bằng một xung ACK Giao tiếp giữa thiết bị truyền và nhận trên bus dữ liệu bắt đầu Cả truyền và nhận đều có thể nhận hoặc truyền dữ liệu tùy thuộc vào việc truyền thông là đọc hay viết Bộ truyền gửi 8bit dữ liệu tới bộ nhận, bộ nhận trả lời với một bit ACK Để kết thúc quá trình giao tiếp, thiết bị truyền tạo ra một điều kiện STOP

Module ESP8266 có hỗ trợ một chuẩn giao tiếp I2C đó là 2 chân D1 (SDA) và D2 (SCL)

2.3.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

a) Khái niệm về cảm biến

Cảm biến là thiết bị điện tử có chức năng chuyển đổi các tác nhân vật lý như nhiệt

độ, độ ẩm,… thành các tín hiệu điện áp và dòng điện để vi xử lý có thể đọc và xử lý được Có hai loại cảm biến là cảm biến ngõ ra số và cảm biến ngõ ra tương tự Hiện nay

có nhiều loại cảm biến dùng để đo nhiệt độ, độ ẩm như DHT11, DHT21, DHT22,…

b) Cảm biến DHT22

Cảm biến DHT22 với thiết kế nhỏ, mức tiêu thụ điện năng thấp, khoảng cách truyền dài, tính ổn định, có cấu tạo gồm 4 chân cho phép DHT22 phù hợp trong tất cả các ứng dụng về đo nhiệt độ và độ ẩm

Bảng 2.3 Thông số kĩ thuật DHT22

Tín hiệu đầu ra Đầu ra kĩ thuật số 1 dây

Phạm vi đo nhiệt độ -40-80oC (± 0.5 oC)

Hình 2.17 Trình tự truyền bit trên đường truyền