(TIỂU LUẬN) báo cáo môn học tên đề tài điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAMKHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÔN HỌC “ Điều khiển máy bơm tự động bằng cảm biến độ ẩm đất ” Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022... H C VI NH

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

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

“ Điều khiển máy bơm tự động

bằng cảm biến độ ẩm đất ”

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022

H C VI NHÀNG KHÔNG VI TNAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

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

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

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

Tp Hồ Chí GI NGMinh,VIÊngàyNH NGtháng D Nnăm2022

(Kývàghi rõ"h tê%n)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ph *n đá nh giá :ầ*n đá nh giá :

● Ý th c th c hi % n:ứ c thự c hiệ% n: ự c hiệ% n: ệ% n:

● N % i d ng th c hi % n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

●

Hì nh th c trì nh bà y:ứ c thự c hiệ% n:

●

T 4ng h p k 8t qu :ổ4ng hợ p kế8t quả: ợ p kế8t quả: ế8t quả: ả:

Đi 4m b =ng ch ":ể4m bằ=ng chữ": ằ=ng chữ": ữ":

Đi 4m b =ng s 8:ể4m bằ=ng chữ": ằ=ng chữ": ố8:

Tp Hồ GIÁ OChíMinh,VIÊNngàyHƯỚ NG NGthángD NẪ N năm

2022

(Ký và ghi rõ"h tê%n)ọ tê%n)

đú ng thờ i gian quy đị nh tô%i xin châ%n thà nh cá m ơn đế8n:

ĐặC c biệ% t, TS Nguyễ@n Hữ"u Châ%n Thà nh – giả:ng viê%n hướ ng dẫ@n, đã"nhiệ% t tì nh giú p

đỡ", cho em nhữ"ng lờ i dạ y quý bá u giú p tô%i thự c hiệ% n Tiể4u luậ% n tố8t nghiệ% p

Tuy nhiê%n thờ i gian là m bá o cá o có hạ n nê%n bà i bá o cá o củ:a em khô%ng thể4khô

%ng

mắGc phả:i nhữ"ng sai só t, tô%i rấ8t mong nhậ% n đượ c sự gó p ý củ:a cá c thầ*y cô%

Em xin châ%n thà nh cá m ơn!

Sinh viê%n thự c hiệ% 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

Vi % t Nam là m % t nệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ướ c đang trê%n c đang trê%nLỜI

lĩ"nh v c kĩ"thu % t nó i chung và nghà nh đi % n t : nó i riê%ng.ự c hiệ% n: ậ% t nó i chung và nghà nh điệ% n tử: nó i riê%ng ệ% n: ử: nó i riê%ng

Trong giai đo n phá t tri 4n hi % n nà y thì cô%ng ngh % đi *u khi 4n t đ ể4m bằ=ng chữ": ệ% n: ệ% n: ề*u khiể4n tự độ ể4m bằ=ng chữ": ự c hiệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

% ng là m % t trong nh "ng y 8u t 8hà ng đ *u và đ ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ữ": ế8t quả: ố8: ầ*n đá nh giá : ượ p kế8t quả: c quan tâ%m và phá t tri 4n b :i cá c cô%ng ty và cá nhâ%n Đi *u khi 4n t xa có th 4giú p yê%n tâ ể4m bằ=ng chữ": ở:đườ ng chí nh là ề*u khiể4n tự độ ể4m bằ=ng chữ": ừ xa có thể4giú p yê%n tâ ể4m bằ=ng chữ":

%m 4n đ nh, tăCng năCng su 8t và ch 8t l ổ4ng hợ p kế8t quả: ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ượ p kế8t quả: ng là m vi % c Là m cho cu % c ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

s 8ng h =ng ngà y c :a chú ng ta tr :nê%n ti % n nghi và an toà n h n ố8: ằ=ng chữ": ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ở:đườ ng chí nh là ệ% n: ơn.

Vì th 8, tô%i ch n đ *tà i “ế8t quả: ọ tê%n) ề*u khiể4n tự độ

ng

1

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 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 khi tắt 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 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,

2

Vi điều khiển ATmega328P

dùng

năng băm xung)

Cường độ dòng điện

20 mAtrên mỗi I/O pin

Cường độ dòng điện

50 mAtrên mỗi 3.3V pin

Flash Memory

32 KB (ATmega328P)0.5 KB được sử dụng bởibootloader

3

Lưu ý

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 khiểnnày

datasheet của vi điều khiển ATmega328P, tổng cường độ dòng điện cấp cho các I/O pintối 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

C :m bi 8n đo đ % 4m ả: ế8t quả: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m Hìnhđ 8thay ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c 1:Cảmcò nbiếnđ ượ p kế8t quả: cđộg i ọ tê%n) ẩm là đấtmá y đo đ % 4m đ 8t Nó ch :y 8u ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ế8t quả:

đ ượ p kế8t quả: c s :d ng đ 4đo hà m l ử: nó i riê%ng ụ ng thự c hiệ% n: ể4m bằ=ng chữ": ượ p kế8t quả: ng th 4tí ch n ể4m bằ=ng chữ": ướ c đang trê%n c c :a đ 8t, theo dõ"i đ ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

% 4m c :a đ 8t, t ẩ4m ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ướ c đang trê%n i tiê%u nô%ng nghi % p và b :o v % lâ%m nghi ệ% n: ả: ệ% n: ệ% n:

% p.

4

Phù h p v i nhi *u ng d ng:ợ p kế8t quả: ớ c đang trê%n ề*u khiể4n tự độ ứ c thự c hiệ% n: ụ ng thự c hiệ% n:

Đo nhi % t đ % đ 8t, đo đ % 4m đ 8t Nhà kí nh.ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c

Đo d "li % u đ % 4m đ 8t, nhi % t đ % đ 8t giú p nhà nô%ng ữ": ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c

giá m sá t ch 8t lấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ượ p kế8t quả: ng vườ ng n câ%y tr *ng.ồ*ng

Tí ch h p cá c h % th 8ng tợ p kế8t quả: ệ% n: ố8: ướ c đang trê%n i thô%ng minh

Cá c ng d ng phù h p giá m sá t đo đ % 4m đ 8t, nhi % t đ % ứ c thự c hiệ% n: ụ ng thự c hiệ% n: ợ p kế8t quả: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

đ 8t c *n đ % chí nh xá c cao, 4n đ nh và ti % n l i.ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ầ*n đá nh giá : ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ổ4ng hợ p kế8t quả: ệ% n: ợ p kế8t quả:

, tr ng thá i đ *u ra m c th 8p (0V), khi đ 8t thi 8u n ầ*n đá nh giá : ứ c thự c hiệ% n: ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ế8t quả: ướ c đang trê%n c

đ *uầ*n đá nh giá : C m ảm rabi n ến sẽ"là độngm cứ c thự c hiệ% n: ẩm caođ t m ất (5V), đ % nh y cao chú ng ta cóộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

th 4đi *u ch :nh đ ể4m bằ=ng chữ": ề*u khiể4n tự độ ỉ:nh đượ c bằ=ng biế8n trở: Phầ*n đầ*u đo đượ c cắGm và o đấ8t ượ p kế8t quả: c b =ng bi 8n tr : Ph *n đ *u đo đ ằ=ng chữ": ế8t quả: ở:đườ ng chí nh là ầ*n đá nh giá : ầ*n đá nh giá : ượ p kế8t quả: c c Gm và o đ 8t ắGm và o đấ8t ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c

đ 4phá t hi % n đ % 4m c :a đ 8t, khi đ % *m c :a đ 8t đ t ng ể4m bằ=ng chữ": ệ% n: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ầ*n đá nh giá : ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ưỡ"ng thiế8t lậ "ng thi 8t l ế8t quả: ậ% t nó i chung và nghà nh điệ% n tử: nó i riê%ng.

% p, đ *u ra DO sẽ"chuy 4n tr ng thá i t m c th 8p lê%n m c cao Nh th 8, cá ầ*n đá nh giá : ể4m bằ=ng chữ": ừ xa có thể4giú p yê%n tâ ứ c thự c hiệ% n: ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ứ c thự c hiệ% n: ờ ng ế8t quả:

c b n có th 4s : d ng Analog ho C c Digital c :a Arduino đ 4đ c giá tr t c :m ể4m bằ=ng chữ": ử: nó i riê%ng ụ ng thự c hiệ% n: ặC c Digital củ:a Arduino để4đọ c giá trị từ cả:m ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ể4m bằ=ng chữ": ọ tê%n) ừ xa có thể4giú p yê%n tâ ả:

bi 8n ế8t quả:

C :mả: K tn i ến ối bi 8n ế8t quả: : đ % 4m đ 8t có 4 châ%n : Vcc, GND, 2 ngõ"ra làộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c D0 ( cho giá tr tr :v * m c logic 0 1) và A0 (giú p b n có th 4đ c đả: ề*u khiể4n tự độ ứ c thự c hiệ% n: ể4m bằ=ng chữ": ọ tê%n) ượ p kế8t quả:

c chí nh xá c h n đ % 4m c :a đ 8t ) Có th 4dù ng 1 trong 2 châ%nơn ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c ể4m bằ=ng chữ":

nà y đâ%y đ c giá tr c :a c :2 châ%n ( đ 4 cá c b n hi 4u là chí& ọ tê%n) ủ:a chú ng ta trở:nê%n tiệ% n nghi và an toà n hơn ả: ể4m bằ=ng chữ": ể4m bằ=ng chữ":

nh )

C :m bi 8n đ % 4m đ 8t ả: ế8t quả: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ấ8t và chấ8t lượ ng là m việ% c Là m cho cuộ% c Arduino UNO

5V

VCC

5

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

lớnThô%ng s 8kỹ"thu % t:ố8: ậ% t nó i chung và nghà nh điệ% n tử: nó i riê%ng

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)

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

7

- đè n sẽ"sá ng khi b m ho t đ % ngơn ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: Trạng thái bơm : đèn sẽ tắt khi

bơm ngừng ,

Hình 8: Hiển thị giá trị cảm biến đo đc

9

- 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

Hình 9: Sơ đồ khối

Hình 10: Lưu đồ thuật toán

11

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 so sanh kêt quả xem thử giá trị độ ẩm thuộc trường hợp nào để điều chỉnh máy bơm

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

1 Mô phỏng trên LabVIEW

Hình 11: Block Diagram

Hình 12: Front Panel

13

đèn tắt

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT

I Kết luận

M ch1.Kêtho tquảđ % ngộ% i dụ ng thự c hiệ% n: project:ổ4ng hợ p kế8t quả:4nđ nh

- D @thi cô%ng và s :a ch "a ễ@thi cô%ng và sử:a chữ"a ử: nó i riê%ng ữ":

- Có cá c t 8c đ % b m khá c nhau ố8: ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ơn.

-3 NhượcC :mbi 8nả: ế8t quả: điểm:đô%i lú c ho t đ % ng khô%ng đungộ% i dụ ng thự c hiệ% n:

- M ch v @n cò n kha đ n gi :n c *n ph :i t 8iẫ@n cò n kha đơn giả:n cầ*n phả:i tố8i ơn ả: ầ*n đá nh giá : ả: ố8:

u thê%m

-HướngPhá t pháttri 4n ể4m bằ=ng chữ": triểnh % th 8ngệ% n: ố8: của c :nh ả: đềtài:bá o khi đ % 4m qua khô%ho C c quá 4m ộ% i dụ ng thự c hiệ% n: ẩ4m ặC c Digital củ:a Arduino để4đọ c giá trị từ cả:m ẩ4m

- Phá t tri 4n thê%m v *server cloud d "li % u ể4m bằ=ng chữ": ề*u khiể4n tự độ ữ": ệ% n:

15

TÀI LIỆU THAM KHẢOTài liệu tham khảo từ Internet:

https://www.youtube.com/watch? v=pFdVbkRVzwc&t=186s

16