BÁO cáo môn học tên đề tài điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC “ Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất ” GIÁO VIÊN HƯ

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

“ Điều khiển máy bơm tự động

bằng cảm biến độ ẩm đất ”

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU CHÂU MINH

SINH VIÊN: NGUYỄN TRƯỜNG ĐĂNG

MÃ SỐ SV: 1853020007

LỚP: 18ĐHĐT01

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

“ Điều khiển máy bơm tự động bằng

cảm biến độ ẩm đất ”

HỌC VIỆN HÀNG KHỌNG VIỆT NÀM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ BÁO CÁO MÔN HỌC

HỌ VÀ TÊN: Nguyễn Trường Đăng

MSSV: 1853020007

LỚP: 18ĐHĐT01

NGÀNH: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử - Viễn Thông

1 Tên đề tài tiểu luận tốt nghiệp:

Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất

2 Nhiệm vụ tiểu luận tốt nghiệp:

Thực hiện các yêu cầu cần thiết trong quá trình thực hiện làm đề tài.Bên cạnh

đó hoàn thành bài báo cáo để tài tiểu luận mà tôi đã lựa chọn

3 Ngày giao đề tài tiểu luận tốt nghiệp: 15/04/2022

4 Ngày nộp báo cáo tiểu luận tốt nghiệp: 1/06/2022

5 Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Châu Minh

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

GIÀNG VIỆN HƯỚNG DÀN(Ký và ghi rõ" hõ tê%n)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Phà*n đành già:

● Ý thức thức hiê%n:

● Nõ%i dụng thức hiê%n:

● Hình thức trình bàý:

● Tõ4ng hợp kê8t qụà::

Điê4m bà=ng sõ8: Điê4m bà=ng chứ":

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

GIÀỌ VIỆN HƯỚNG DÀN (Ký và ghi rõ" hõ tê%n)

LỜI CẢM ƠN

Trõng qụă trình hõc tă%p vă lăm đí* tăi tăi trứợng Hõc vií%n Hăng Khõ%ng Vií%t Năm vợi sứ giụp đợ" cụ:ă qụý thă*ý cõ% vă giă:ng vií%n hứợng dă@n ví* nhií*ụ phìă, nhă8t lă trõng thợi giăn thức hií%n bắ cắ đõ* ăn mõ%n hõc, ní%n bắ cắ đă" đứợc hõăn thănhđụng thợi giăn qụý đinh tõ%i xin chă%n thănh căm ợn đí8n:

ĐăCc bií%t, TS Ngụýí@n Hứ"ụ Chă%n Thănh – giă:ng vií%n hứợng dă@n, đă" nhií%t tình giụp đợ", chõ ím nhứ"ng lợi dăý qụý băụ giụp tõ%i thức hií%n Tií4ụ lụă%n tõ8t nghií%p

Tụý nhií%n thợi giăn lăm bắ cắ cõ hăn ní%n băi bắ cắ cụ:ă ím khõ%ng thí4 khõ%ng măGc phă:i nhứ"ng săi sõt, tõ%i ră8t mõng nhă%n đứợc sứ gõp ý cụ:ă căc thă*ý cõ%

Ệm xin chă%n thănh căm ợn!

Sinh vií%n thức hií%n

Nguyễn Trường Đăng

MỤC LỤC Contents

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT 2

1 Arduino UNO R3 2

2 Cảm biến độ ẩm đất 4

3 Kết nối cảm biến độ ẩm vào Arduino 6

4 PWM 6

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 8

Mô phỏng trên LabVIEW 8

1 Block Diagram 8

2 Front Panel 8

CHƯƠNG 3: Mô phỏng – Vận hành 11

I Sơ đồ khối 11

II Lưu đồ thuật toán 11

III Nguyên lý hoạt động 12

Bộ vi xử lý sẽ gửi tín hiệu về bơm để bơm nước vào 12

IV Thi công mạch 12

1 Mô phỏng trên LabVIEW 12

2 Kiểm tra 14

I Kết luận 15

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT 15

1 Kêt quả project: 15

2 Ưu điểm: 15

3 Nhược điểm: 15

II Kiến nghị 15

Hướng phát triển của đề tài: 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

Tài liệu tham khảo từ Internet: 16

LỜI NÓI ĐẦU

Vií%t Năm lă mõ%t nứợc đăng trí%n cõn đứợng hií%n đăi hõă, cõ%ng nghií%p hõă Vă lì"nh vức đi đă*ụ mợ: đứợng chình lă lì"nh vức kì" thụă%t nõi chụng vă nghănh đií%n tứ:nõi rií%ng

Trõng giăi đõăn phăt trií4n hií%n năý thì cõ%ng nghí% đií*ụ khií4n tứ đõ%ng lă mõ%t trõng nhứ"ng ýí8ụ tõ8 hăng đă*ụ vă đứợc qụăn tă%m vă phăt trií4n bợ:i căc cõ%ng tý vă

că nhă%n Đií*ụ khií4n tứ xă cõ thí4 giụp ýí%n tă%m õ4n đinh, tăCng năCng sụă8t vă chă8t lứợng lăm vií%c Lăm chõ cụõ%c sõ8ng hă=ng ngăý cụ:ă chụng tă trợ: ní%n tií%n nghi vă

ăn tõăn hợn

Vì thí8, tõ%i chõn đí* tăi “Điều khiển mây bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất” vì nõ ứng dụng đợn giă:n nhứng măng lăi hií4ụ qụă: cắ chõ vií%c đií*ụ khií4n

thií8t bi tứ đõ%ng

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT

1 Arduino UNO R3

 Thông số kỹ thuật

Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 là tiêu chuẩn, các biến thể gần như

có thông số tương đương

Arduino Uno được xây dựng với phần nhân là vi điều khiển

ATmega328P, sử dụng thạch anh có chu kì dao động là 16 MHz

Với vi điều khiển này, tổng cộng có 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới 13 (trong đó có 6 pin PWM, được đánh dấu ~ trước mã số của pin) Song song đó, có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 -A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được như các pin ra / vào bình thường (như pin 0 - 13) Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vì nối trực tiếp với LED trạng thái trên board

Trên board còn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và

1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn

Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần lưu ý:

 Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu không bị mất ngay cả khitắt điện Về vai trò, có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để chứa dữ liệu trên board Chương trình được viết cho Arduino sẽ được lưu ở đây Kích thước của vùng nhớ này dựa vào vi điều khiển được sử dụng, ví dụ như ATmega8 có 8KB flash memory Loại bộ nhớ này có thể chịu được khoảng 10.000 lần ghi / xoá

 RAM: tương tự như RAM của máy tính, mất dữ liệu khi ngắt điện, bù lạitốc độ đọc ghi xoá rất nhanh Kích thước nhỏ hơn Flash Memory nhiều lần

 EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có chu

kì ghi / xoá cao hơn - khoảng 100.000 lần và có kích thước rất nhỏ Để đọc /ghi dữ liệu có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino

Ngoài ra, Arduino board còn cung cấp cho các pin khác nhau như pin cấp nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND,

Điện áp vào giới hạn 6-20V

Digital I/O pin 14 (trong đó 6 pin có khả

năng băm xung)PWM Digital I/O Pins 6

Analog Input Pins 6

SRAM 2 KB (ATmega328P)EEPROM

1 KB (ATmega328P)Tốc độ

16 MHzChiều dài

68.6 mmChiều rộng

53.4 mmTrọng lượng

25 g

 Lưu ý

o Nối trực tiếp dòng 5V vào GND

o Nối 1 pin OUT bất kỳ vào GND

o Nối nguồn lớn hơn 5V vào bất kì PIN I/O : Theo tài liệu của nhà sản xuất, với vi điều khiển ATmega328P - 5V là ngưỡng lớn nhất mà vi điều khiển này có thể chịu được Nếu bất kỳ pin nào bị cấp điện áp vượt quá 5V

sẽ làm hỏng vi điều khiển này

o Tổng cường độ dòng điện trên các I/O pin vượt quá ngưỡng: Dựa theo datasheet của vi điều khiển ATmega328P, tổng cường độ dòng điện cấp chocác I/O pin tối đa là 200mA Vì vậy, trong trường hợp ép Arduino cấp nguồn cho hơn 10 đèn LED (mỗi đèn thông thường sẽ cần 20mA) hay dùng trực tiếp các chân I/O cấp nguồn cho động cơ sẽ gây tổn hại đến vi điều khiển

2 Cảm biến độ ẩm đất

Hình 1: Cảm biến độ ẩm đất

Cà:m biê8n đõ đõ% à4m đà8t hàý cõn đứợc gõi là màý đõ đõ% à4m đà8t Nõ chụ: ýê8ụđứợc sứ: dụng đê4 đõ hàm lứợng thê4 tìch nứợc cụ:à đà8t, thêõ dõ"i đõ% à4m cụ:àđà8t, tứợi tiê%ụ nõ%ng nghiê%p và bà:õ vê% là%m nghiê%p

Cảm biến độ ẩm đất, trăng thăi đă*ụ ră mức thă8p (0V), khi đă8t thií8ụ nứợc

đă*ụ ră sí" lă mức cắ (5V), đõ% nhăý cắ chụng tă cõ thí4 đií*ụ chì:nh đứợcbă=ng bií8n trợ: Phă*n đă*ụ đõ đứợc căGm vắ đă8t đí4 phăt hií%n đõ% ă4m cụ:ă đă8t,khi đõ% ă*m cụ:ă đă8t đăt ngứợ"ng thií8t lă%p, đă*ụ ră DỌ sí" chụýí4n trăng thăi tứmức thă8p lí%n mức cắ Nhợ thí8, căc băn cõ thí4 sứ: dụng Ănălõg hõăCcDigităl cụ:ă Ărdụinõ đí4 đõc giă tri tứ că:m bií8n

Kết nối :

Că:m bií8n đõ% ă4m đă8t cõ 4 chă%n : Vcc, GND, 2 ngõ" ră lă D0 ( chõ giă tri tră: ví*mức lõgic 0 1) vă Ă0 (giụp băn cõ thí4 đõc đứợc chình xăc hợn đõ% ă4m cụ:ăđă8t ) Cõ thí4 dụng 1 trõng 2 chă%n năý Ớ đă%ý đõc giă tri cụ:ă că: 2 chă%n ( đí4căc băn hií4ụ lă chình )

 Điện áp rộng, hỗ trợ tốt PWM, dễ dàng điều khiển các thiết bị công suấtlớn

Ứng dụng: ngõ ra có thể điều khiển đóng/mở các thiết bị công suất DC như motor, đèn, LED, máy bơm, van điện từ (solenoid valve) hay dùng PWM để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn (dimmer)

Hình 4 : Sơ đồ chân của Module PWM

- Trạng thái bơm : đèn sẽ tắt khi bơm ngừng , đên sê" sàng khi bợm hõàt

đõ%ng

Hình 7: Trạng thái bơm

- Độ ẩm:Hiển thị giá trị độ ẩm đo được.

Hình 8: Hiển thị giá trị cảm biến đo đc

- Tốc độ bơm : Hiển thị giá trị tốc độ bơm

Hình 8 : Tốc độ bơm

III Nguyên lý hoạt động

Cảm biến sẽ đo độ ẩm của đất từ đó xác định giá trị độ ẩm hiện tại , sau đó gửi thông tin về bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý sẽ tính toán phần trăm độ ẩm nhận được cảm biến , sau đó so sanh kêt quả xem thử giá trị độ ẩm thuộc trường hợp nào để điều chỉnh máybơm

Bộ vi xử lý sẽ gửi tín hiệu về bơm để bơm nước vào

IV Thi công mạch

1 Mô phỏng trên LabVIEW

Hình 11: Block Diagram

Hình 12: Front Panel

Khoảng 50% Động cơ chạy tốc độ

PWM=180, đèn bơm báo sáng

Khoảng 80% Động cơ chạy tốc độ

PWM= 110, đèn bơm báo sáng

Cắm cảm biến hết mức vào

nước Động cơ ngừng bơm , đèn tắt

Hướng phât triển của đề tăi:

- Phăt trií4n hí% thõ8ng că:nh bắ khi đõ% ă4m qụă khõ% hõăCc qụă ă4m

- Phăt trií4n thí%m ví* sírvír clõụd dứ" lií%ụ