Relay 5V 10A

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

2.4.6 Relay 5V 10A

Hình 2. 19: Relay

Relay 5V 10A cấu tạo đơn giản, khơng có opto cách ly, kích thước khá nhỏ gọn so với các loại khác. Module relay 5V 10A là Module kích hoạt relay gồm 1 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, kích trạng thái đóng mở ở múc cao. Được sử dụng để đóng ngắt tải với cơng suất phù hợp, đầu ra có thường đóng, thường mở dễ sử dụng và tiết kiệm chi phí.

Thơng số kĩ thuật:

- Dòng AC max: 10 A - Dòng AC min: 6 A

- Diameter, PCB hole: 1.3 mm - Length / Height, external: 22 mm - Material, contact: Silver alloy

- Nhiệt độ hoạt động: - 45 °C to 75 °C - Công suất cuộn dây (coil) DC: 360 mW

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

- Thời gian tác động: 10 ms - Thời gian nhả hãm: 5 ms

- Điện áp điều khiển cuộn dây (coil): 5 V

Điện áp: 5VDC Kích mức cao

+ Tiếp điểm relay 220V 10A (Lưu ý tiếp điểm, khơng phải điện áp ra) + NC: Thường đóng

+ NO: Thường mở + COM: Chân chung Ký hiệu nguồn:

+ VCC, GND là nguồn ni Relay + In là chân tín hiệu điều khiển

2.3.4. Cam biến độ ẩm đất

Hình 2. 20: Cảm biến độ ẩm đất

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

Cảm biến đo độ ẩm đất là một module cảm biến độ ẩm dùng để đóng cắt relay khi độ ẩm của đất ở nơi đo thay đổi quá ngưỡng chúng ta cài đặt. Mình thường đầu ra của module sẽ ở mức thấp, khi cảm biến phát hiện thiếu nước. Module sẽ chuyển về mức cao, điều khiển relay đóng và máy bơm hoạt động. Khi nước đã được bơm đầy, cảm biến phát hiện đủ nước. Module tự động về mức thấp, điều khiển mở relay.

- Thông Số Kĩ Thuật Của Module Cảm Biến Đo Độ Ẩm Trong Đất

- Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

- Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm

- Led đỏ báo nguồn vào, Led xanh báo độ ẩm.

- IC so sánh: LM393

- VCC: 3.3V-5V

- GND: 0V

- DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1) - AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự). a) Nguyên lý hoạt động của cảm biến.

Sự hấp thụ độ ẩm (hơi nước) làm biến đổi thành phần cảm nhận trong cảm biến (ở đây là các chat hóa học như LiCL, P2O5) làm thay đổi điện trở của cảm biến qua đó xác định được độ ẩm.

b) Nguyên lý hoạt động của module.

Module đo độ ẩm đất gồm 1 cảm biến độ ẩm đất và 1 board mạch xử lý tín hiệu.

Cảm biến độ ẩm đất được cắm xuống vùng đất cần đo độ ẩm. c) Các cổng vào ra của board.

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

2 chân vcc và gnd cấp nguồn cho mạch 2 chân đầu vào cảm biến

2 chân đầu ra gồm D0 và A0 1 mạch so sánh.

d) Hoạt động của board

Khi cấp nguồn, led báo nguồn sáng,

Mạch có 2 đầu ra D0 và A0 tương ứng với digital output và analog output Board mạch tích hợp 1 mạch phân áp và 1 mạch so sánh sử dụng opam. Mạch phân áp đưa tín hiệu đầu ra analog đưa vào chân so sánh của mạch opam và chân đầu ra analog.

Mạch so sánh có chức năng so sánh và đưa tính hiệu logic (1 or 0) ở đầu ra digital. Ngồi ra board cịn tích hợp 2 led gồm led báo nguồn và led báo trạng thái.

Ở chân digital output: Mạch hoạt động như sau: Cài đặt ngưỡng so sánh bằng biến trở. Điện trở của cảm biến tỷ lệ thuận với độ ẩm, độ ẩm càng cao điện trở càng cao, mặt khác theo sơ đồ phân áp, điện áp đầu ra mạch phân áp tỉ lệ thuận với điện trở cảm biến, vậy độ ẩm đất tỷ lệ thuận với điện áp đầu ra. Khi thay đổi độ ẩm -> điện trở trên cảm biến thay đổi dẫn đến điện áp đầu ra đưa vào cổng so sánh trên opam thay đổi, điện áp này được so sánh với điện áp đặt được đặt bằng biến trở, nếu điện áp đọc về từ cảm biến chưa vượt qua ngưỡng đặt thì đầu ra D0 là mức thấp và led báo trạng thái không sáng, khi điện áp đầu vào vượt qua ngưỡng đặt thì đầu ra D0 là mức cao và led báo trạng thái sẽ sáng lên.

Ở chân analog output: chân này được nối trực tiếp với mạch phân áp của cảm biến không qua mạch so sánh opam, đưa trực tiếp tín hiệu điện áp tới đầu ra A0, phục vụ cho các mục đích đo lường, quan trắc, giảm sát, …

Sơ đồ nguyên lí của cảm biến độ ẩm trong đất:

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

Hình 2. 21: Sơ đồ nguyên lí cảm biến độ ẩm đất

Ứng Dụng Của Module Cảm Biến Đo Độ Ẩm Trong Đất:

Module cảm biến độ ẩm đất có 2 đầu ra D0 và A0 với các mục đích điều khiển khác nhau, phụ thuộc vào nhu cầu của dự án.

Module cảm biến độ ẩm đât thích hợp với các dự án về quan trắc môi trường, ứng dụng trong nông nghiệp dùng để điểu khiển bơm nước trong hệ thống tưới tiêu, …

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

2.3.5. Bơm mini mơ hình

Hình 2. 22: Bơm mơ hìnhỨng Dụng Máy Bơm Chìm 3-6V Ứng Dụng Máy Bơm Chìm 3-6V

- Dùng bơm nước hồ cá. - Dùng bơm hòn non bộ. - Bơm nhỏ giọt tưới cây

Thông số kỹ thuật:

- Mã sản phẩm: LKK520 - Điện áp sử dụng: 3-6V - Công suất: 3W

- Đường kính ống ra: 6.5mm-7.8mm - Lưu lượng nước: 100L/h

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

2.3.6 Quạt thơng gió, đèn quang hợp

Hình 2. 23: Quạt mơ hìnhỨng dụng: Ứng dụng:

- Điều hịa khơng khí trong nhà vườn

- Tạo độ thơng thống cho cây hấp thụ và phát triển

Thông số kĩ thuật:

- Điện áp sử dụng: 3-5V - Công suất: 3W

- Quạt tản Nhiệt Có Quạt 25X25Mm

- Kích Thước Thu Nhỏ Nhơm Tấm Phía Bắc Và Phía Nam Cầu Bảng Mạch DIY tản Nhiệt Làm Mát.

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

Hình 2. 24 : Đèn mơ hình quang hợp

Ứng dụng:

- Được sử dụng rộng rãi như trồng rau sạch tại nhà, trồng cây cảnh trong nhà, cây văn phịng, trồng rau thủy canh, các mơ hình ni cây mơ và cây con - Giúp phát triển cây và tạo ánh sáng quang hợp cho cây hấp thụ vào ban đêm. Thông số kỹ thuật:

- Điện áp: 110- 220v - Cơng suất: 30W

- Kích thước: Ngang 120cm x Rộng 3cm x Cao 4cm

- Thời gian sử dụng: Thời gian chiếu sáng lên đến 30.000 hrs

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU

KHIỂN 3.1. Thiết kế phần cứng

3.1.1. Sơ đồ khối

Hình 3. 1: Sơ đồ khối

- Khối điều khiển trung tâm Xử lý tín hiệu vào/ra - Chức năng khối nguồn

Cấp nguồn phù hợp cho các phụ tải: - Chức năng khối cảm biến:

Thu thập thông tin về độ ẩm đất gửi về bộ xử lý trung tâm - Khối hiển thị

Nhận tín hiệu từ vi điều khiển và có chức năng hiển thị các trạng thái của máy.

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771 Khối Nguồn Khối điều khiển trung tâm Khối hiển thị

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

- Chức năng khối đáp ứng Khối đáp ứng bao gồm: máy bơm.

3.2. Kết cấu các khối

3.2.1. Nguồn của bộ xử lý trung tâm

Hình 3. 2: Khối nguồn

Khối nguồn cấp nguồn cho mạch điều khiển chính được cách ly với nguồn của tải để góp phần tạo nên sự ổn định và an toàn cho mạch điều khiển và liên kết ngoại vi.

Khối nguồn có 3 chức năng chính là:

- Chia nguồn V.BAT (nguồn pin) ra thành nhiều mức điện áp khác nhau. - Ổn định các điện áp ra cấp cho các phụ tải

- Điều khiển cấp nguồn cho các phụ tải khi hoạt động, tạm cắt khi chúng không hoạt động nhằm tiết kiệm pin

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

3.2.2. Khối điều khiển trung tâm (Atmega 328P).

Hình 3. 3 : Khối điều khiển chính

- Đọc và xử lý tín hiệu từ cảm biến - Giao tiếp LCD để hiển thị thông tin.

- Truyền thông với máy tính để thực hiện q trình giám sát

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

Khối chấp hành

Hình 3. 4: Khối chấp hành

Khối chấp hành là khối trung gian điều khiển các phụ tải, bao gồm thành phần cách ly và các relay đóng cắt. Hỗ trợ đóng cắt điều khiển 5 thiết bị trong hệ thống.

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

3.2.3. Khối Wifi

Hình 3. 5: Khối wifi

Khối sử lý chức năng Wifi với vi điều khiển chính là esp 8266 làm nhiệm vụ chính là truyền thơng giám sát với giao diện điều khiển trên máy tính.

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

3.2.4. Mạch điều khiển sau khi thiết kế.

Hình 3. 6: Bảng mạch thực tế mặt sau

Hình 3. 7: Bảng mạch thực tế mặt trước

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

Hình 3. 8: Bảng mạch 3D

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

3.3. Lập trình điều khiển hệ thống

3.3.1. Lưu đồ nhận tín hiệu Blynk

Hình 3. 9: Lưu đồ xử lí tín hiệu Blynk

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771 Bắt đầu Khởi tạo Kết nối Wif Kết nối Blynk Gửi đến Atmega 328p Tín hiệu

Test Tín Hiệu thhhieuej Koehimôimới

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

3.3.2. Lưu đồ vận hành giữa ESP và Arduino

Hình 3. 10: Lưu đồ vận hành giữa ESP và Arduino

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771 Đọc cảm biến Bắt đầu Chờ tín hiệu Gửi đến ESP Nhận tín hiệu ĐK từ ESP Điều khiển phụ tải Kết thúc

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

PHẦN LẬP TRÌNH CODE Phần code xử lý tín hiệu

Float nhietdo, doamkk, doamdat1, doamdat2, doamdat3; String rl1, rl2, rl3, rl4, rl5, stt_btn, mode; String data; void xuly_data() { if (sw_serial.available()) { data = sw_serial.readString(); //Serial.println(data); } if (data.indexOf("AMKK:") != -1) { int b = data.indexOf("T:");

String sub = data.substring(5, b); doamkk = sub.toInt();

}

if (data.indexOf("T: ") != -1) { int a = data.indexOf("T:"); int b = data.indexOf("A1");

String sub = data.substring(a + 3, b); nhietdo = sub.toInt();

}

if (data.indexOf("A1: ") != -1) { int a = data.indexOf("A1:"); int b = data.indexOf("A2");

String sub = data.substring(a + 3, b); doamdat1 = sub.toInt();

}

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

if (data.indexOf("A2: ") != -1) { int a = data.indexOf("A2:"); int b = data.indexOf("A3");

String sub = data.substring(a + 3, b); doamdat2 = sub.toInt();

}

if (data.indexOf("A3: ") != -1) { int a = data.indexOf("A3:"); int b = data.indexOf("relay");

String sub = data.substring(a + 3, b); doamdat3 = sub.toInt(); } if (data.indexOf("relay:") != -1) { int a = data.indexOf("relay:"); rl1 = data[a + 6]; rl2 = data[a + 7]; rl3 = data[a + 8]; rl4 = data[a + 9]; rl5 = data[a + 10]; stt_btn = data[a + 11]; mode = data[a + 12]; } //Serial.println((String)doamkk + " " + (String)nhietdo + " " +

(String)doamdat1 + " " + (String)doamdat2 + " " + (String)doamdat3 + " " + rl1 + rl2 + rl3 + rl4 + rl5 + stt_btn + mode);

}

//-------------------------------Input blynk BLYNK_WRITE(V0)

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh { int a = param.asInt(); Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("mode1"); } else { sw_serial.println("mode0"); sw_serial.println("relay1off"); sw_serial.println("relay2off"); sw_serial.println("relay3off"); } digitalWrite(2, !digitalRead(2)); } BLYNK_WRITE(V1) { int a = param.asInt(); Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("relay1on"); } else { sw_serial.println("relay1off"); } } BLYNK_WRITE(V2) { int a = param.asInt();

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("relay2on"); } else { sw_serial.println("relay2off"); } } BLYNK_WRITE(V3) { int a = param.asInt(); Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("relay3on"); } else { sw_serial.println("relay3off"); } } BLYNK_WRITE(V4) { int a = param.asInt(); Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("relay4on"); } else {

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh sw_serial.println("relay4off"); } } BLYNK_WRITE(V5) { int a = param.asInt(); Serial.println("ok"); if (a == 1) { sw_serial.println("relay5on"); } else { sw_serial.println("relay5off"); } } void send_data() { Blynk.virtualWrite(V6, (int)doamkk); Blynk.virtualWrite(V7, (int)nhietdo); Blynk.virtualWrite(V8, (int)doamdat1); Blynk.virtualWrite(V9, (int)doamdat2); Blynk.virtualWrite(V10, (int)doamdat3); Blynk.virtualWrite(V0, mode); Blynk.virtualWrite(V1, rl1); Blynk.virtualWrite(V2, rl2); Blynk.virtualWrite(V3, rl3); Blynk.virtualWrite(V4, rl4); Blynk.virtualWrite(V5, rl5);

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771

Trường ĐH Kinh Doanh & Công Nghệ HN Hệ thống chăm sóc vườn cây thơng minh

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Trong khoảng thời gian 2 tháng làm đồ án em đã học hỏi được nhiều kinh nghiệm cũng như kiến thức trong lĩnh vực điện tử và đã hoàn thành đề tài mà giáo viên hướng dẫn giao cho.

Những việc đã làm:

- Về phần cứng:

- Đã tự thiết kế và thi cơng hồn chỉnh mạch điện tử. - Hệ thống được đưa vào thực tế chạy ổn định.

- Hệ thống được thiết kế dễ cài đặt, dễ điều chỉnh và dễ sử dụng. - Về phần mềm:

- Thiết được lưu đồ thuật toán.

- Viết chương trình hồn chỉnh cho mạch điện hoạt động đúng theo yêu cầu.

- Thiết kế được giao diện điều khiển trên máy tính Những điểm cịn hạn chế:

- Chương trình điều khiển còn nhiều chỗ chưa tối ưu.

- Khi sảy ra mất điện hệ thống sẽ dừng lại đợi khi có điện trở lại sẽ tiếp tục hoạt động.

Hướng phát triển đề tài:

- Xây dựng hệ thống tưới cây làm việc động thời

- Sử dụng các linh kiện chất lượng tốt, hoạt động ổn định. - Tối ưu phần cứng cũng như phầm mềm để giảm chi phí giá thành

và thời gian thi công.

Cuối cùng em xin một lần nữa gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Ths. Vũ Thanh Tùng cũng như các thầy cô bộ môn đã giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cám ơn!

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng MSV: 18108771