BÁO CÁO MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢIHỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “ Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất ” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS... BỘ GIA

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

TÊN ĐỀ TÀI:

“ 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

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

TÊN ĐỀ TÀI:

“ Điều khiển máy bơm tự động

bằng cảm biến độ ẩm đất ”

HỌ C VIỆ& N HÀ) NG KHỌ& NG VIỆ& T 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 đóhoàn 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

GIÀ NG VIỆ& N HƯỚ1 NG DÀ3 N(Ký6 va9 ghi rõ" hõ te% n)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……… Pha* n đa6 nh gia6 :

● Ý1 thứ6 c thứ c hie% n:

● Nõ% i dụ ng thứ c hie% n:

● Hì9nh thứ6 c trì9nh ba9 ý:

● Tõ4 ng hợ p ke8 t qụa: :

Đie4 m ba= ng sõ8 : Đie4 m ba= ng chứ" :

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

GIÀ1 Ọ VIỆ& N HƯỚ1 NG DÀ3 N (Ký6 va9 ghi rõ" hõ te% n)

LỜI CẢM ƠN

Trõng qụa6 trì9nh hõ c ta.% p va9 la9 m đe* ta9 i ta i trứợ9 ng Hõ c vie% nHa9 ng Khõ% ng Vie% t Nam vợ6 i sứ giụ6 p đợ" cụ: a qụý6 tha* ý cõ% va9gia: ng vie% n hứợ6 ng da@ n ve* nhie* ụ phì6a, nha8 t la9 trõng thợ9 i gianthứ c hie% n ba6 õ ca6 õ đõ* a6 n mõ% n hõ c, ne% n ba6 õ ca6 õ đa" đứợ chõa9 n tha9 nh đụ6 ng thợ9 i gian qụý đi.nh tõ% i xin cha% n tha9 nh ca6 m

ợn đe8 n:

Đa.C c bie% t, TS Ngụýe@ n Hứ" ụ Cha% n Tha9 nh – gia: ng vie% n hứợ6 ngda@ n, đa" nhie% t tì9nh giụ6 p đợ" , chõ em nhứ" ng lợ9 i da ý qụý6 ba6 ụgiụ6 p tõ% i thứ c hie% n Tie4 ụ lụa.% n tõ8 t nghie% p

Tụý nhie% n thợ9 i gian la9 m ba6 õ ca6 õ cõ6 ha n ne% n ba9 i ba6 õ ca6 õcụ: a em khõ% ng the4 khõ% ng maG c pha: i nhứ" ng sai sõ6 t, tõ% i ra8 tmõng nha.% n đứợ c sứ gõ6 p ý6 cụ: a ca6 c tha* ý cõ%

Ệm xin cha% n tha9 nh ca6 m ợn!

Sinh vie% n thứ c hie% n

Nguyễn Trường Đăng

MỤC LỤC

Contents

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT 2

III. Nguyên lý hoạt động 12

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

1 Mô phỏng trên LabVIEW 12

Hướng phát triển của đề tài 15

Tài liệu tham khảo từ Internet 16

LỜI NĨI ĐẦU

Vie% t Nam la9 mõ% t nứợ6 c đang tre% n cõn đứợ9 ng hie% n đa i hõ6 a,cõ% ng nghie% p hõ6 a Va9 lì"nh vứ c đi đa* ụ mợ: đứợ9 ng chì6nh la9lì"nh vứ c kì" thụa.% t nõ6 i chụng va9 ngha9 nh đie% n tứ nõ6 i rie% ng.Trõng giai đõa n pha6 t trie4 n hie% n na9 ý thì9 cõ% ng nghe% đie* ụkhie4 n tứ đõ% ng la9 mõ% t trõng nhứ" ng ýe8 ụ tõ8 ha9 ng đa* ụ va9đứợ c qụan ta% m va9 pha6 t trie4 n bợ: i ca6 c cõ% ng tý va ca6 nha% n.Đie* ụ khie4 n tứ9 xa cõ6 the4 giụ6 p ýe% n ta% m õ4 n đi.nh, taC ng naC

ng sụa8 t va9 cha8 t lứợ ng la9 m vie% c La9 m chõ cụõ% c sõ8 ng ha= ngnga9 ý cụ: a chụ6 ng ta trợ: ne% n tie% n nghi va9 an tõa9 n hợn

Vì9 the8 , tõ% i chõ n đe* ta9 i “Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm

biến độ ẩm đất” vì9 nõ6 ứ6 ng dụ ng đợn gia: n nhứng mang la i hie4 ụ qụa:

cã chõ vie% c đie* ụ khie4 n thie8 t 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 0tới 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 trựctiếp 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-DCadapter 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 dữliệu 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 dụnhư ATmega8 có 8KB flash memory Loại bộ nhớ này có thể chịu đượckhoảng 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 kìghi / 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,

Vi điều khiển ATmega328P

Điện áp hoạt động 5V

Điện áp vào khuyên

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 mm

Trọng 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 sảnxuất, với vi điều khiển ATmega328P - 5V là ngưỡng lớn nhất mà vi điềukhiển 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: Dựatheo datasheet của vi điều khiển ATmega328P, tổng cường độ dòng điệncấp cho các I/O pin tối đa là 200mA Vì vậy, trong trường hợp ép Arduinocấp nguồn cho hơn 10 đèn LED (mỗi đèn thông thường sẽ cần 20mA) haydùng trực tiếp các chân I/O cấp nguồn cho động cơ sẽ gây tổn hại đến viđiều khiển

2 Cảm biến độ ẩm đất

Hình 1: Cảm biến độ ẩm đất

Ca: m bie8 n đõ đõ% a4 m đa8 t haý cõ9 n đứợ c gõ i la9 ma6 ý đõ

đõ% a4 m đa8 t Nõ6 chụ: ýe8 ụ đứợ c sứ: dụ ng đe4 đõ ha9 m lứợ.

ng the4 tì6ch nứợ6 c cụ: a đa8 t, theõ dõ" i đõ% a4 m cụ: a đa8 t, tứợ6

i tie% ụ nõ% ng nghie% p va9 ba: õ ve% la% m nghie% p

Phụ9 hợ p vợ6 i nhie* ụ ứ6 ng dụ ng:

Đõ nhie% t đõ% đa8 t, đõ đõ% a4 m đa8 t Nha9 kì6nh

Đõ dứ" lie% ụ đõ% a4 m đa8 t, nhie% t đõ% đa8 t giụ6 p nha9nõ% ng gia6 m sa6 t cha8 t lứợ ng vứợ9 n ca% ý trõ* ng

Tì6ch hợ p ca6 c he% thõ8 ng tứợ6 i thõ% ng minh

Ca6 c ứ6 ng dụ ng phụ9 hợ p gia6 m sa6 t đõ đõ% a4 m đa8 t, nhie%

t đõ% đa8 t ca* n đõ% chì6nh xa6 c cã, õ4 n đi.nh va9 tie% n lợ i

Cảm biến độ ẩm đất, tra ng tha6 i đa* ụ ra mứ6 c tha8 p (0V), khi đa8

t thie8 ụ nứợ6 c đa* ụ ra se" la9 mứ6 c cã (5V), đõ% nha ý cã chụ6

ng ta cõ6 the4 đie* ụ chì:nh đứợ c ba= ng bie8 n trợ: Pha* n đa* ụ đõđứợ c caG m va9 õ đa8 t đe4 pha6 t hie% n đõ% a4 m cụ: a đa8 t, khiđõ% a* m cụ: a đa8 t đa t ngứợ" ng thie8 t la.% p, đa* ụ ra DỌ se"chụýe4 n tra ng tha6 i tứ9 mứ6 c tha8 p le% n mứ6 c cã Nhợ9the8 , ca6 c ba n cõ6 the4 sứ: dụ ng Ànalõg hõa.C c Digital cụ: aÀrdụinõ đe4 đõ c gia6 tri tứ9 ca: m bie8 n

Kết nối :

Ca: m bie8 n đõ% a4 m đa8 t cõ6 4 cha% n : Vcc, GND, 2 ngõ" ra la9D0 ( chõ gia6 tri tra: ve* mứ6 c lõgic 0 1) va9 À0 (giụ6 p ba n cõ6the4 đõ c đứợ c chì6nh xa6 c hợn đõ% a4 m cụ: a đa8 t ) Cõ6 the4dụ9 ng 1 trõng 2 cha% n na9 ý Ớ đa% ý đõ c gia6 tri cụ: a ca: 2cha% n ( đe4 ca6 c ba n hie4 ụ la9 chì6nh )

GND GNDD0(Đa* ụ ra Digital

Điện áp rộng, hỗ trợ tốt PWM, dễ dàng điều khiển các thiết bị công suất lớnThõ% ng sõ8 ký" thụa.% t:

Điện áp hoạt động: DC 5 ~ 36V

Tín hiệu điều khiển: digital (DC 3.3V-20V), có thể lấy từ ngõ ra IO của Vi

Điều Khiển, PLC hay có thể là tín hiệu PWM (hỗ trợ tốt tần số 0 ~20KHz)

Khả năng ngõ ra: DC 5V ~ 36V / 15A / 400W, nếu điều kiện tản nhiệt tốt

có thể lên đến 30A

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

Hình 4 : Sơ đồ chân của Module PWM

Hình 6: Front Panel

- Trạng thái bơm : đèn sẽ tắt khi bơm ngừng , đe9 n se" sa6 ng khi

bợm hõa t 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

CHƯƠNG 3: Mô phỏng – Vận hành

I Sơ đồ khối

II Lưu đồ thuật toán

H ì n h 9 : S ơ đ ồ k h ố i

III Nguyên lý hoạt động

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

Bộ vi xử lý sẽ tính toán phần trăm độ ẩm nhận được cảm biến , sau đó sosanh 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

2 Kiểm tra

Độ ẩm Kết quả

Khoảng 10% Động cơ bơm tốc độ,

PWM=250, đèn bơmKhoảng 50% Động cơ chạy tốc độ

PWM=180, đèn bơmKhoảng 80% Động cơ chạy tốc độ

PWM= 110, đènbơm báo sángCắm cảm biến hết mức

vào

Động cơ ngừng bơm ,đèn tắt

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT

I Kết luận

1 Kêt quả project:

Ma ch hõa t đõ% ng õ4 n đi.nh

2 Ưu điểm:

- Ma ch đợn gia: n, gia tha9 nh re

- De@ thi cõ% ng va9 sứ: a chứ" a

- Cõ6 ca6 c tõ8 c đõ% bợm kha6 c nhaụ

3 Nhược điểm:

- Ca: m bie8 n đõ% i lụ6 c hõa t đõ% ng khõ% ng đụng

- Ma ch va@ n cõ9 n kha đợn gia: n ca* n pha: i tõ8 i ứụ the% m

II Kiến nghị

Hướng phát triển của đề tài:

- Pha6 t trie4 n he% thõ8 ng ca: nh ba6 õ khi đõ% a4 m qụa khõ% hõa.C cqụa6 a4 m

- Pha6 t trie4 n the% m ve* server clõụd dứ" lie% ụ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tham khảo từ Internet:

1 Mô phỏng điều khiển động cơ bằng arduino và

NHIỆM VỤ BÁO CÁO MÔN HỌC

Tên đề tài tiểu luận tốt nghiệp:

Nhiệm vụ tiểu luận tốt nghiệp:

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

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT

Mô phỏng trên LabVIEW

Hướng phát triển của đề tài:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tham khảo từ Internet: