Đang tải... (xem toàn văn)
điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm trong phòng bằng 1 tới 2 cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, sử dụng (12) động cơ mini làm mát và (12) máy bơm mini điều chỉnh độ ẩm trong phòng qua Arduino và hiển thị trên màn hình LCD
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 đời sống sinh hoạt, thu thập thông số điều khiển nhiệt độ điều cần thiết Trong lò nhiệt, máy điều hồ, máy lạnh hay lị 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 Trong ngành nơng nghiệp, nhiệt dộ 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 Trong nội dung đồ án cho ta phương pháp điều khiển nhiệt độ độ ẩm từ xa bluetooth thông qua arduino, thông tin nhiệt độ , độ ẩm hiển thị hình LCD Đồ án thích hợp ứng dụng cho nhà lưới trồng loại rau, hoa, cảnh thích hợp nhất, có tính khả thi cao Giải pháp để điều khiển nhiệt độ, độ ẩm dùng hệ thống quạt phun sương để thay đổi nhiệt độ độ ẩm khu vực điều khiển Contents CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC THIẾT BỊ Tìm hiểu thực tế .4 Sơ đồ khối Yêu cầu thiết bị đo .6 Một số thiết bị đo nhiệt độ - độ ẩm Đồng hồ đo nhiệt độ ẩm độ đồng hồ điện tử để bàn HTC-1 Máy đo nhiệt độ độ ẩm TESTO 606-2 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ Các thiết bị lắp ráp a) ARDUINO UNO Các chân lượng 10 Các cổng vào/ra 12 b) Màn hình LCD 13 c) Modul I2C 16 d) Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 16 e) Động (máy bơm Mini 6-12V MB385) 20 f) Động Cơ Mini 3-6V V1 ( động làm mát) .21 g) Module điều khiển động L298 .21 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ LẮP RÁP THIẾT BỊ THỰC 23 Thiết kế phần mềm .23 1.1 Sơ đồ thuật toán 23 1.2 Chương trình điều khiển cảm biến với động 23 1.3 Chương trình điều khiển cảm biến với động 26 Nhận xét kết kết luận 31 Tài liệu tham khảo: .31 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC THIẾT BỊ Tìm hiểu thực tế Ngày nay,các điều khiển có ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khoa học kỹthuật đời sống xã hội, đặc biệt tự động hoá điều khiển Giờ với nhu cầu chun dụng hố,tối ưu hố thời gian khơng gian giá thành,bảo mật, tính chủ động cơng việc, ngày địi hỏi khắt khe Vì mà việc đưa tự động hóa diễn điều tất yếu Nhiệt ẩm kế hay gọi với tên dễ hiểu máy đo nhiệt độ độ ẩm Đây thiết bị có chức đo theo dõi nhiệt độ, độ ẩm khơng khí mơi trường cách xác Nhiệt ẩm kế thường chia thành loại nhiệt ẩm kế điện tử tự động hiển thị kết đo hình điện tử nhiệt ẩm kế yêu cầu người dùng phải tự đọc thơng số Ngồi ra, người ta dựa thêm vào số đặc điểm khác loại cảm biến nhiệt độ (chất lỏng, cặp kim loại, bán dẫn, hồng ngoại ); vị trí sử dụng thiết bị (cầm tay, treo tường, để bàn) để phân loại chi tiết loại máy đo độ ẩm nhiệt độ Mơi trường khơng khí có tác động lớn đến sức khỏe, đời sống hoạt động sản xuất, xây dựng, nghiên cứu người Độ ẩm nhiệt độ khơng khí mức cao hay thấp dẫn đến ảnh hưởng không tốt cho người: trước tiên gây bệnh cảm cúm, nhức đầu, sau gây hư hại, hỏng hóc làm ẩm mốc, chập cháy đồ dùng, thiết bị gia đình, loại hàng hóa, nơng sản, thực phẩm, máy móc Khi sử dụng nhiệt ẩm kế, người theo dõi nhiệt độ độ ẩm mơi trường, từ có biện pháp giúp ứng phó xảy tượng nhiệt độ, độ ẩm khơng có lợi cho đời sống sản xuất để bảo vệ sức khỏe sử dụng giải pháp tăng cường chất lượng khơng khí (tạo ẩm, hút ẩm, điều hịa nhiệt độ) cách hợp lý Đặc biệt, thời tiết nhiệt đới gió mùa mưa nhiều, nóng ẩm thường xuyên thay đổi Việt Nam, máy đo độ ẩm nhiệt độ vô cần thiết, giúp bạn kịp thời điều chỉnh độ ẩm phòng, nhà kho để đề phòng bệnh đường hơ hấp cho thành viên gia đình đảm bảo loại máy móc, thiết bị, hàng hóa khơng bị hư hại Máy đo độ ẩm nhiệt độ ứng dụng rộng rãi, đa dạng nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất như: Trong gia đình, trường học, khu mua sắm, tòa nhà: đo nhiệt độ, độ ẩm phòng để kịp thời sử dụng thêm hỗ trợ loại quạt, điều hòa nhiệt độ, máy tạo độ ẩm máy hút ẩm, giúp bảo vệ sức khỏe cho người Trong nông nghiệp: đo nhiệt độ, độ ẩm loại nông sản, cà phê, ngũ cốc phòng, nhà kho bảo quản nơng sản, phân bón Trong cơng nghiệp: đo nhiệt độ, độ ẩm loại vât liệu gỗ, hạt nhựa, bê tông phòng, nhà kho bảo quản, trung tâm vận hành máy móc Trong y tế: đo độ ẩm, nhiệt độ phòng khám, trung tâm y tế, bệnh viện, kho dược phẩm Sơ đồ khối Quạt L298 Cảm biến nhiệt độ DHT!! Arduino UNO Cảm biến độ ẩm L298 I2C Quạt Bơm Bơm LCD 20x4 Yêu cầu thiết bị đo Việc lập trình phải thật xác, linh kiện phải đảm bảo hoạt động tốt Trong trình vận hành phải đảm bảo nhiệt độ 31°C quạt quay nhiệt độ 27°C quạt ngừng quay.Khi độ ẩm 82% máy bơm hoạt động độ ẩm 88% máy bơm ngừng hoạt động Một số thiết bị đo nhiệt độ - độ ẩm Đồng hồ đo nhiệt độ ẩm độ đồng hồ điện tử để bàn HTC-1 Model: HTC-1 Màn hình LCD lớn, tiêu thụ điện thấp Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm thời gian thực Độ ổn định độ xác cao Có thể lựa chọn trình độ C / F Đặt bàn treo tường Nhiệt độ: -50 ~ 70 độ C (58 ~ 158 độ F) Độ xác nhiệt độ: ± độ (1,8 độ F) Độ phân giải nhiệt độ: ± 0.1 độ C (0.2 độ F) Độ ẩm: 10% ~ 99% RH Độ xác độ ẩm: ± 5% RH Độ phân giải humadity: 1% RH Nguồn điện: * Pin AAA 1.5V Kích thước: 100 * 108 * 20 (mm) Máy đo nhiệt độ độ ẩm TESTO 606-2 1) Cảm biến nhiệt độ NTC Dải đo: -10 ~ +50 °C Độ phân giải: ±0.5 °C 2) Đo dung tích ẩm Dải đo: ~ 100 %rH Độ xác: ±2.5 %rH (5 ~ 95 %rH) 3) Đo độ ẩm vật liệu xây dựng, gỗ + 8,8-54,8% tính theo trọng lượng; sồi, vân sam, gỗ tùng, bạch dương, anh đào, óc chó + 7,0-47,9% tính theo trọng lượng; gỗ sồi, gỗ thơng, phong, tro cây, + 0,9-22,1% tính theo trọng lượng; xi măng láng nền, bê tông + 0,0-11,0% tính theo trọng lượng; cán thạch cao + 0,7-8,6% tính theo trọng lượng; vữa xi măng + 0,6-9,9% tính theo trọng lượng; vơi vữa, thạch cao + 0,1-16,5% tính theo trọng lượng; gạch Độ xác: ±1 % Tốc độ đo: giây Cấp bảo vệ IP: IP20 Pin: pin AAA, thời lượng 200 Kích thước: 119 x 46 x 25 mm Trọng lượng: 90 g Phụ kiện kèm theo: Máy testo 606-2, nắp bảo vệ, túi đựng, pin CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ Các thiết bị lắp ráp a) ARDUINO UNO 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) Vi điều khiển 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 Nếu cấp nguồn vượt ngưỡng giới hạn trên, bạn làm hỏng Arduino UNO Các chân lượng ND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với 5V: cấp điện áp 5V đầu Dòng tối đa cho phép chân 500mA 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Dòng tối đa cho phép chân 50mA Vin (Voltage Input): để cấp nguồn cho Arduino UNO, bạn nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND IOREF: điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo chân Và dĩ nhiên ln 5V Mặc dù bạn khơng lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng chức khơng phải cấp nguồn RESET: việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ Lưu ý: Arduino UNO khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào Do bạn phải cẩn thận, kiểm tra cực âm – dương nguồn trước cấp cho Arduino UNO Việc làm chập mạch nguồn vào Arduino UNO biến thành miếng nhựa chặn giấy khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB 10 - Nguyên lý hoạt động: Để giao tiếp với DHT11 theo chuẩn chân vi xử lý thực theo bước: o Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau DHT11 xác nhận lại o Khi giao tiếp với DHT11, Cảm biến gửi lại byte liệu nhiệt độ đo - Bước 1: gửi tín hiệu Start o MCU thiết lập chân DATA Output, kéo chân DATA xuống khoảng thời gian >18ms Trong Code để 25ms Khi DHT11 hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ độ ẩm o MCU đưa chân DATA lên 1, sau thiết lập lại chân đầu vào o Sau khoảng 20-40us, DHT11 kéo chân DATA xuống thấp Nếu >40us mà 17 chân DATA ko kéo xuống thấp nghĩa ko giao tiếp với DHT11 o Chân DATA mức thấp 80us sau DHT11 kéo nên cao 80us Bằng việc giám sát chân DATA, MCU biết có giao tiếp với DHT11 ko Nếu tín hiệu đo DHT11 lên cao, hồn thiện q trình giao tiếp MCU với DHT - Bước 2: đọc giá trị DHT11 o DHT11 trả giá trị nhiệt độ độ ẩm dạng byte Trong đó: § Byte 1: giá trị phần nguyên độ ẩm (RH%) § Byte 2: giá trị phần thập phân độ ẩm (RH%) § Byte 3: giá trị phần nguyên nhiệt độ (TC) § Byte : giá trị phần thập phân nhiệt độ (TC) § Byte : kiểm tra tổng ð Nếu Byte = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) giá trị độ ẩm nhiệt độ xác, sai kết đo khơng có nghĩa o Đọc liệu: Sau giao tiếp với DHT11, DHT11 gửi liên tiếp 40 bit MCU, tương ứng chia thành byte kết Nhiệt độ độ ẩm Bit 0: Bit 1: 18 Sau tín hiệu đưa 0, ta đợi chân DATA MCU DHT11 kéo lên Nếu chân DATA khoảng 26-28 us 0, cịn tồn 70us Do lập trình ta bắt sườn lên chân DATA, sau delay 50us Nếu giá trị đo ta đọc bit 0, giá trị đo giá trị đo Cứ ta đọc bit 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 19 e) Động (máy bơm Mini 6-12V MB385) Thông số kỹ thuật Điện áp: DC6-12V - Dịng tiêu thụ: 0.6-2A - Cơng suất: 5-12W - Nhiệt độ hoạt động: 80 độ C - Lưu lượng bơm: 1-2L/Min - Kích thước: 90x40x35MM - Đầu hút cách nước:
