(TIỂU LUẬN) báo cáo cảm biến và cơ cấu chấp hành đề tài thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển tự động cho nhà nuôi yến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIA ĐỊNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO Cảm Biến Và Cơ Cấu Chấp Hành ĐỀ TAI Thiết Kế Và Xây Dựng Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Cho Nhà Nuôi Yến Gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIA ĐỊNH KHOA CÔNG NGHỆ

THÔNG TIN

BÁO CÁO Cảm Biến Và Cơ Cấu Chấp Hành

ĐỀ TAI Thiết Kế Và Xây Dựng Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Cho Nhà

Nuôi Yến

Giang viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Kim Tuấn

Nhóm: III Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Phước

MSSV: 2008110265 Lớp: K14DCLT-IOT Khóa: 14

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường đại học gia định

đã đưa môn học lý thuyết điều khiển vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn - thầy Nguyễn Kim Tuấn đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Kỹ năng giao tiếp của thầy, em

đã có thêm cho mình nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức quý báu, là hành trang để em

có thể vững bước sau này.

Bộ môn lý thuyết điều khiển là môn học thú vị, vô cùng bổ ích và có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn của sinh viên Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn bài tiểu luận khó có thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, kính mong thầy xem xét và góp ý để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

LỜI GIỚI THIỆU

1 Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu

Đời sống xã hội ngày càng nâng cao, nhu cầu tiêu dùng yến tăng lên, vì vậy yến thiên nhiên ở đảo tự nhiên không còn đáp ứng đủ nhu cầu cung cấp tô yên vì vậy nghề nuôi yến trong nhà rất phát triển tại các nước đông nam á trong đó có Việt Nam, nhưng nhà nuôi yén trong nhà tỷ lệ thành công chưa cao do có nhiều cách quân lý thủ công dựa vào kinh nghiệm bản thân Trước tình hình đó nhằm đáp ứng nhu cầu muôi yến trong nhà tạo môi trường cho yến nhà ở gần giống như môi trường thiên nhiên yến đảo tụi em quyết định làm luận văn này nghiên cứu và xây dựng hệ thống điều khiển và quản lý nhà nuôi yến tự động

2.Nhiệm Vụ Báo Cáo Đồ Án Nhà Nuôi Yến

STT Họ Và Tên MSSV Nhiệm Vụ Phân Công Mức Độ

Đóng Góp

Nguyễn Thành Phước Tìm hiểu, phân công và lên

1 2008110265 kế hoạch, viết báo cáo 100% (Nhóm trưởng)

Lập trình vi điều khiển và

2 Lê Bình 2008110153 hổ trợ lắp ráp 100%

3 Phạm Hoàng Long 2008110165 Tìm hiểu và mua linh kiện 100%

Tìm hiểu và lắp ráp xe dò

4 Phan Trần Trọng Hậu 2008110093 line 100%

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỐ ÁN NHÀ NUÔI YẾN

Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, Tuần 1 tiến hành chọn đồ án

GVHD tiến hành xét duyệt đề tài

Tuần 1 Viết đề cương

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 1

Viết lịch trình làm đề tài Tìm hiểu cơ sơ lý thuyết liên quan về đề:

Tuần 1 Arduino Uno r3, module, động cơ, mạch cầu

mạch dò đường line Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức

Tính toán thiết kế khối nguồn Tuần 1 Kết nối tất cả các khối lại và thiết kế sơ đồ mạch,

Tuần 2 Lập trình vi điều khiển và tiến hành thi công

mạch

Tuần 2 Lập trình vi điều khiển và tiến hành thi công

mạch

Tuần 2 Lập trình vi điều khiển và tiến hành thi công

mạch

Tuần 2 Lập trình vi điều khiển và tiến hành thi công

mạch

Tuần 2 Kiểm tra mạch thi công

Viết báo cáo những nội dung đã làm Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem Tuần 2 xét góp ý lần cuối trước khi báo cáo

Nộp báo cáo

3 Mục Tiêu Nghiên Cứu

Đề tài này được nghiên cứu nhằm đạt được các mục đích sau:

Giúp chúng ta hiểu môi trường thuận lợi cho chim yến ở và các công nghệ

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 2

Cung cấp các giải pháp thông minh nhằm đáp ứng các nhu cầu thực tế, các tình huống điển hình trong nhà nuôi yến

3.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiêm

cứu Điều khiển thiết bị điện

- Nhóm thiết bị nhiệt độ: máy bơm nước, quạt hút, quạt thôi, công tắc điện

- Nhóm thiết bị độ âm: máy phun sương, cảm biến đo nhiệt độ

- Nhóm thiết bị Ánh sáng: câm biến đo độ sáng

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà nuôi yến xa bằng thiết

bị di động

Hệ thống cân đáp ứng ở 3 mức độ:

- Giám sát: giám sát thông thường và giám sát tự động

- Cảnh báo: cảnh báo thông thường và cảnh báo tự động

- Điều khiên: điều khiên thông thường và điều khiên tự động

4 Kết cấu của báo cáo

Chương 1 Giới thiệu và nhà nuôi yến

Chương 2 Tổng quan các kỹ thuận và công nghệ trong việc phát triển nhà nuôi yến thông minh

Chương 3 Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà nuôi yến

Chương 4 Kết quả nghiên cứu và chạy thử nghiệm

Chương 1: Giới Thiệu Và Nhà Nuôi Yến 1 Tính cấp thiết của đề tài.

Yến Sào là một loại thực phẩm có giá trị dinh đưỡng rất cao, ngày xưa yến sào chỉ được dùng cho vua chúa nên nó còn có tên gọi “món ăn vua chúa”, đứng đầu trong tất cả các loại sơn hào hải vị Vì giá trị dinh dưỡng cao và giá trị lợi

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

nhuận nuôi yến cũng cao, Hiện nay một kg yến thông thường có giá trung bình khoảng 40 triệu đồng, yến huyết có giá từ 60-90 triệu đồng Tuy nhiên đây là ngành đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu khá lớn Yến Sảo tự nhiên được tìm thấy nhiều nhất ở vùng duyên hải Nam Trung Bộ như Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, TpHCM, cần giờ, Gò công Có thể nói Yến Sảo sử dụng được cho tất cả mọi người, tốt cho trẻ em suy dinh dưỡng, làm đẹp da, tốt cho phụ nữ, đâm bảo sức khoẻ cho thai nhi, cho sức khoẻ người bệnh và người cao tuôi Đây là món

ăn được coi là bô dưỡng và là cao lương mỹ vị của các quốc gia Đông Nam Á, như: Hồng kông, Trung Quốc, Đài Loan, Việt Nam Xuất phát từ nhu cầu nuôi yến rất nhiều và sự phát triển của công nghệ sẽ giúp các nhà nuôi yến hiện nay dựa vào thủ công là chính áp dụng công nghệ đề giúp việc nuôi yến hiệu quả và tiết kiệm chỉ phí

2 Nhà Nuôi Yến

Nhà nuôi yến là ngôi nhà được trang bị các đồ vật thông minh khác

nhau như quạt thông minh, cảm biến nhiệt thông qua điều khiển …

Sự tiện lợi màng nhà yến tự động mang lại, hãy tưởng tượng rằng bạn có khả năng khiển soát được nhiệt độ nhà yến giúp dung hóa nhiệt độ cho tổ yến

Nhà nuôi yến giúp chủ nuôi yến yên tâm khi ở bất kì đa

hình 1 Sơ đồ nhà nuôi yến

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 4

Chương 2: Tổng Quan Các Kỹ Thuận Và Công Nghệ Trong

Việc Phát Triển Nhà Nuôi Yến Thông Minh

1. Những linh kiện xây dựng mô hình nhà yến:

Arduino Uno R3

Màn hình LCD 1602

Sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký

tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ dàng sử dụng hơn nếu đi kèm mạch chuyển tiếp I2C

Thông Số Kỹ Thuật

Điện áp hoạt động là 5V

Kích thước: 80 x 36 x 12.5mm

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

Chữ trắng, nền xanh dương Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với Breadboard

Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi dây điện

Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình

độ sáng để sử dụng ít điện năng hơn

Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu

Có bộ ký tự được xây dựng hỗ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêm HD44780 datasheet để biết thêm chi tiết

Mạch chuyển đổi I2C cho LCD

LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của vi điều khiển? Module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề này cho bạn, thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 6

điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay

Ưu điểm

Tiết kiệm chân cho vi điều khiển Dễ dàng kết nối với LCD Thông số kĩ thuật

Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC

Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780)

Giao tiếp: I2C

Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2)

Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)

Trọng lượng: 5g

Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD

Cảm Biến Nhiệt Độ, Độ Ẩm Dht11

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 ra đời sau và được sử dụng thay thế cho dòng SHT1x ở những nơi không cần độ chính xác cao về nhiệt độ và độ

ẩm Cảm biến sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

Ứng Dụng

- Dùng để đo nhiệt độ , độ ẩm

- Các ứng dụng đo nhiệt độ , độ ẩm khác

Thông Số Kỹ Thuật

- Nguồn: 3 -> 5 VDC

- Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu)

- Đo tốt ở độ ẩm 20-80%RH với sai số 5%

- Đo tốt ở nhiệt độ 0 to 50°C sai số ±2°C

- Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây 1 lần)

- Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm

- 4 chân, khoảng cách chân 0.1''

Nguyên lý hoạt động:

Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước:

Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 8

Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt

độ đo được

Motor giảm tốc làm quạt

Thông số kỹ thuật:

Dài (không tính trục): 29mm

Cao: 15mm

Đường kính ngoài: 20mm

Đường kính trục: 2mm

Chiều dài trục: 7.5mm

Tốc độ: 3500 vòng/phút tại 3V; 8000 vòng/phút tại 5V

e Mạch Điều Khiển Động Cơ DC L298N

Bơm chìm mini 5v

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

e Mạch Điều Khiển Động Cơ DC L298N

Mạch điều khiển động cơ DC L298N

Điều khiển 2 động cơ DC, dòng tối đa 2A mỗi động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ và IC nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho các module khác (chỉ sử dụng 5V này nếu nguồn cấp <12VDC)

2. Nguyên lý làm việc:

Trong đây, ta sẽ cho nhà yến thực hiện một số chức năng là cảm biến nhiệt

độ, chạy quạt và phun sương

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 10

Board Arduino đóng vai trò là bộ vi xử lý trung tâm của xe, nhận và xử lý tín hiệu từ bộ thu phát hồng ngoại IR và cảm biến siêu âm Sau khi nhận được tín hiệu, arduino sẽ tính toán khoảng cách từ cảm biến siêu âm trên robot đến bề mặt phản xạ rồi phát tín hiệu đến mạch điều khiển động cơ L298n điều khiển chiều quay và tốc độ động cơ

Màn hình LCD 1602 giúp đọc và hiển thị nhiệt độ và chủ nhà nuôi kiểm soát nhiệt độ trong nhà yến

Nếu nhiệt độ tăng cao thì tự quạt và máy phun sương sẽ tự động chạy giúp nhà yến có nhiệt độ thích hợp cho chim yến

Chương 3 Thiết Kế Và Xây Dựng Hệ Thống Điều Khiển Thiết Bị Trong Nhà Nuôi Yến

3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

4. Sơ đồ giải thuật:

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 12

5. Chương trình code:

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 14

Chương 4 Kết Quả Nghiên Cứu Và Chạy Thử

Nghiệm 1 Hình ảnh thực tế

2 Kết luận

Đại Học Gia Định Thạc Sĩ Nguyễn Kim Tuấn

a Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm: Mô hình nhỏ gọn, mạch ổn định , không nhiễm, có tính công nghệ, mạch đơn giản

- Nhược điểm: Kiến thức và kinh nghiệm còn ít nên vẫn còn gặp nhiểu khó khăn trong đồ án

b

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] https://w7cloud.com/how-to-design-network/

[2]https://www.researchgate.net/publication/

337145139_The_Role_of_Packe

t_Tracer_in_Learning_Wireless_Networks_and_Managing_IoT_Devices

[3] https://github.com/SmartHome-Automation/CiscoPacketTracer

[4] A., Jesin, Packet Tracer Network Simulator, 2014

[5] Wikipedia, IoT, "Google," Google, 1998 [Online] Available: google.com [6] Sergei Evdokimov and the authors, The Internet of Things: First

international conference, 2008

[7] Umit Isikdag, Enhanced Building Information Models: Using IoT Services and Integration Patterns, 2015

[8] Gaston C Hillar, Internet of Things with Python: Interact with the world and rapidly prototype IoT applications using Python, 2016

[9] Hiroto Yasuura, Smart Sensors at the IoT Frontier, 2017

[10] Othmar Kyas, How To Smart Home: A Step by Step Guide to Your

Personal Internet of Things, 2015

Đồ Án Hệ Thống Tự Động Nhà Nuôi Yến Trang 16