Chương 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH
3.3 Các phần trong hệ thống
3.3.1 Mạch in
Hình 3.10 là hình ảnh mạch in mà chúng em đã thiết kế và vẽ trên phần mềm Altium
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh
3.3.2 Phần mạch điều khiển
- Nguyên lý hoạt động:
Mạch điều khiển nhận giá trị từ cảm biến độ ẩm, nhiệt độ (độ ẩm < 60 % và nhiệt độ > 240C) làm cho rơ-le đóng tiếp điểm cấp điện áp cho Contactor và máy bơm bật đồng thời gửi về 1 tin nhắn về điện thoại “May bom bat” (Khi máy bơm đã bật nhưng cảm biến mưa khơng có tín hiệu thì hệ thống sẽ gửi một tin nhắn về số điện thoại đã được thiết đặt là “He thong het nuoc” và tắt máy bơm sẽ tắt). Khi hệ thống đọc giá trị của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm một lần nữa. Nếu độ ẩm > 70 % và nhiệt độ < 200C thì lúc này mạch điều khiển sẽ gửi tín hiệu đến rơ-le và ngắn điện Contactor không nhận được điện và máy bơm tắt đồng thời sẽ gửi về điện thoại một tin nhắn là “May bom tat”. Xem Hình 3.11 để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của mạch
- Các linh kiện có trong mạch
Nguồn : Dùng Apdapter hạ áp 220VAC – 12VDC-2A. Mô-đun hạ áp LM2596 : hạ áp xuống 4.2V-2A.
Mô-đun Sim800L : nơi gắn sim trực tiếp và điều khiển qua điện thoại. Rơ-le 12V : Đóng cắt khi nhận tín hiệu điều khiển.
Cảm biến mưa : Cảm biến nước từ máy bơm để đưa tín hiệu về Arduino. ArduinoUno R3 : Bộ xử lý trung tâm. Nhận các tín hiệu từ Mơ-đun Sim800L
và các cảm biến để xử lý và truyền tín hiệu đi để điều khiển Rơ-le.
3.3.3 Phần mạch động lực
Hình 3.12: Phần động lực
Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn trong tủ điện điều khiển bằng giá trị điện áp định
mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định, thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch kín. Lúc này máy bơm sẽ hoạt động (xem Hình 3.12).
3.3.4 Mạch hồn chỉnh
Hình 3.13: Sơ đồ hồn chỉnh - Nguyên Lý hoạt động của Hình 3.13:
Mơ hình được khởi động và vận hành như sau:
Đầu tiên ta cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sẽ sử dụng 2 nguồn điện đó là: nguồn 220V AC được lấy từ nguồn điện lưới để cấp điện cho mạch động lực. Nguồn 12V DC được lấy từ Apdapter để cấp nguồn cho mạch điều khiển. Sau khi ta đã cấp nguồn vào cho mạch điều khiển thì ta sẽ chờ 1 khoảng thời gian ngắn để hệ thống khởi động. Khi mạch điều khiển đã khởi động xong thì lúc này LCD sẽ hiển thị giá trị nhiệt độ và độ
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh
ẩm mà các cảm biến đọc được. Đồng thời, mô-đun Sim800L cũng sẽ gửi một tin nhắn với nội dung “Da san sang”.
Để chọn chế độ tự động và chế độ bằng tay thì ta sẽ sử dụng cơng tắc 3 vị trị đã được nhóm thiết lập sẵn. Khi chọn chế độ tự động thì mạch điều khiển đọc các giá trị cảm biển của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nếu nhiệt độ > 24°C hoặc độ ẩm < 60%, rơ- le sẽ đóng tiếp điểm cấp điện cho Contactor và máy bơm sẽ được bật. Khi máy bơm đã bật nhưng cảm biến mưa lại khơng tác động thì lúc này mạch điều khiển sẽ nhắn về số điện thoại đã được thiệt đặt sẵn với nội dung là “He thong het nuoc” và máy bơm sẽ tắt và dừng hệ thống. Lúc này nếu muốn hệ thống hoạt động lại cần bổ sung thêm nước và khởi động lại hệ thống một lần nữa. Hệ thống sẽ tắt máy bơm khi độ ẩm > 70% hoặc nhiệt độ < 20°C khi đạt được một trong hai yêu cầu trên thì mạch điều khiển sẽ điều rơ- le và làm hở mạch từ đó ngắt điện Contactor và máy bơm sẽ tắt. Nếu chưa đạt được điều kiện (độ ẩm > 70% hoặc nhiệt độ < 20°C) thì hệ thống sẽ tiếp tục bơm nước. Nếu đã thỏa mãn điều kiện rồi thì máy bơm mới dừng. Và khi máy bơm tắt thì sẽ gửi về cho chúng ta một tin nhắn với nội dung “may bom tat”
Khi mạch điều khiển gặp sự cố, chúng ta có thể điều khiển mạch động lực bằng cách xoay công tắc 3 vị trí sang chọn chế độ bằng tay. Lúc này máy bơm sẽ bơm nước cho đến khi ta tắt thì máy bơm mới dừng (xem Hình 3.13).
3.4 Hình ảnh sản phẩm thực tế
3.4.1 Mạch điều khiển
- 1 Arduino. - 1 Mô-đun Sim800L. - 1 Mô-đun hạ áp LM2596. - 1 Cảm biến độ ẩm đất - 1 Cảm biến nhiệt độ - 1 Cảm biến mưa - 1 Rơ-le 3.4.2 Mạch động lực
Những linh kiện có trong mạch điều khiển ở Hình 3.15 gồm: - 1 Contactor
- 1 Aptomat
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh 3.4.3 Mạch tổng quát Hình 3.16: Mạch tổng quát 3.4.4 Mơ hình thực tế Hình 3.16 là mơ hình thực tế mà chúng em đã hồn thành. Hình 3.17: Mơ hình thực tế