Chương 3 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH
3.2 Thiết kế các khối trong hệ thống
Việc tính tốn thiết kế là cơng việc khơng thể thiếu khi thực hiện bất cứ đề tài nào. Chính cơng việc này sẽ quyết định phần lớn đến kết quả của đề tài. Mọi thiết bị, linh kiện cần được tính tốn kỹ lưỡng mới đem đến kết quả tốt nhất cho đề tài.
Theo sơ đồ nguyên lý, nhóm chúng em sẽ thiết kế theo sơ đồ nguyên lý gồm có các phần:
Khối xử lý trung tâm : 1 Arduino Uno R3.
Khối hiển thị : LCD. Khối chấp hành : Rơ-le.
Khối chuyển đổi : Mô-đun hạ áp LM2596 Khối nguồn : Nguồn 12V lấy từ Adapter Smartphone : 1 điện thoại thông minh
- Khối xử lý trung tâm : gồm có 1 vi điều khiển được lập trình để (xem Hình 3.2):
Giao tiếp với LCD
Nhận dữ liệu từ các mô-đun cảm biến. Điều khiển hệ thống qua mơ-đun sim800L. Điều khiển Rơ-le.
Hình 3.2: Khối xử lý trung tâm. - Khối cảm biến - Khối cảm biến
Cảm biến độ ẩm đất:
Dựa vào yêu cầu thiết kế, nhóm chúng em cần một loại cảm biến có khả năng đo độ ẩm đất 4W49, cảm biến độ ẩm đất điện dung… Trong quá trình nghiên cứu các loại cảm biến thì nhóm em đã quyết định chọn cảm biến độ ẩm đất E2000115 với ưu điểm
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh
nhỏ gọn, giá thành thấp và dễ sử dụng. Trong sơ đồ nguyên lý Hình 3.3, cảm biến độ ẩm đất kết nối chân tín hiệu vào A2 của Arduino Uno R3.
Hình 3.3 Mơ-đun cảm biến độ ẩm đất kết nối với Arduino Uno R3. Cảm biến mưa:
Dựa vào yêu cầu thiết kế, nhóm chúng em cần một loại cảm biến có khả năng phát hiện được hệ thống có cịn nước hay khơng. Và sau khi tìm hiểu thì chúng em quyết định chọn cảm biến mưa. Vì giá thành rẽ, nhỏ gọn và dễ sử dụng (xem Hình 3.4).
Hình 3.4: Cảm biến mưa kết nối với Arduino Uno R3. Cảm biến nhiệt độ:
Dựa vào yêu cầu thiết kế, nhóm chúng em cần một loại cảm biến có khả năng đo nhiệt độ mơi trường. Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại cảm biến như: Mô-đun cảm biến nhiệt độ DHT12, cảm biến nhiệt độ LM35 … Trong quá trình nghiên cứu các loại cảm biến thì nhóm đồ án chúng em đã quyết định chọn cảm biến nhiệt độ DS18B20 (xem Hình 3.5) với ưu điểm nhỏ gọn, giá thành thấp và dễ sử dụng. Trong sơ đồ nguyên lý (xem Hình 3.6), cảm biến nhiệt độ kết nối chân tín hiệu vào D9 của Arduino Uno R3.
Hình 3.5: Cảm biến nhiệt độ
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới rau thơng minh
- Khối hiển thị:
Dựa theo yêu cầu thiết kế, đề tài của chúng em cần một thiết bị có khả năng hiển thị được nhiệt độ, độ ẩm đất. Với u cầu đó thì chúng em quyết định sử dụng LCD 16x2 là lựa chọn tối ưu nhất vì có đủ số dòng yêu cầu và đã được thư viện hỗ trợ giao tiếp.
Trong sơ đồ nguyên lý (xem Hình 3.7) thì LCD được kết nối 2 chân SCL và SDA vào chân A4 và A5 của Arduino Uno R3 để truyền dữ liệu qua giao thức I2C.
Hình 3.7: LCD kết nối với Arduino Uno R3. - Khối chấp hành: - Khối chấp hành:
Sau khi nhận được tín hiệu từ Aruino truyền tới thì sẽ có một thiết bị chấp hành để đóng cắt dịng điện mà và giữ được an tồn cho thiết bị phần điều khiển tránh trường hợp xảy ra sự cố hoặc ngược lại. Với yêu cầu đó chúng em sẽ sử dụng rơ-le 12V (xem Hình 3.8) là lựa chọn tối ưu và hợp lý nhất với nhiều ưu điểm sẵn có như: nhỏ gọn, giá thành thấp, dễ sử dụng …
- Khối chuyển đổi:
Để cấp nguồn được cho mơ-đun Sim800L thì phải hạ áp cho mơ-đun bởi vì nguồn vào của mơ-đun Sim chỉ là 4.2V vì thế nên chúng em sẽ sử dụng mô-đun hạ áp LM2596 để cấp nguồn vào cho mơ-đun Sim (xem Hình 3.9).
Hình 3.9: Mơ-đun hạ áp LM2596 - Khối nguồn :
Nguồn cấp cho Arduino Uno R3, Rơ-le 12VDC
Nguồn cấp cho cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và LCD lấy từ chân 5V Arduino Nguồn cấp cho mô-đun Sim800L được cấp từ LM2596 với điện áp 4.2V/2A Nguồn cấp cho động cơ bơm là 220VAC