“HỆ THỐNG IOT ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHÀ KÍNH THÔNG MINH”. Hệ thống có khả năng ghi nhận và gửi cho người dùng các thông số môi trường, từ đó đưa ra quyết định tác động thay đổi dựa vào chương trình đã được lập trình sẵn hoặc lệnh điều khiển trực tiếp từ người dùng. Hệ thống có hỗ trợ giúp người dùng giám sát và điều khiển từ xa thông qua điện thoại kết nối wifi.
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề 1
Trong bối cảnh cuộc sống ngày càng phát triển nhanh chóng, các công nghệ mới liên tục được sáng tạo để phục vụ cuộc sống hàng ngày Ứng dụng của IoT ngày càng phổ biến rộng rãi, góp phần vào nhiều lĩnh vực từ đời sống đến sản xuất Đặc biệt, với hơn 50% dân số còn làm nông nghiệp, việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp trở thành nhu cầu cấp thiết của xã hội hiện nay Hệ thống điều khiển và giám sát thông minh tích hợp các chức năng như kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, gió thành một hệ thống thống nhất, cho phép tự vận hành hoặc theo điều khiển của người dùng từ xa Công nghệ này đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều dự án, giúp tối ưu hiệu quả sử dụng, nâng cao hiệu năng hoạt động và phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ mới.
Với sự phổ biến ngày càng rộng rãi của công nghệ mạng không dây, việc kết nối thông tin trở nên tiện lợi, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí hơn bao giờ hết Chính vì thế, nhóm chọn đề tài: "Hệ Thống IoT Điều Khiển và Giám Sát Nhà Kính Thông Minh" nhằm ứng dụng công nghệ IoT để nâng cao khả năng quản lý và theo dõi nhà kính một cách hiệu quả nhất.
Mục tiêu 1
Hệ thống được thiết kế để đo đạc các thông số nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất trong nông nghiệp, với khả năng tự động cập nhật dữ liệu lên internet giúp việc giám sát trở nên dễ dàng và hiệu quả Ngoài ra, hệ thống còn cho phép tự điều chỉnh các điều kiện như nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm đất dựa trên lập trình sẵn, đồng thời người dùng có thể trực tiếp thao tác để thay đổi các thông số này theo ý muốn Ứng dụng công nghệ IoT của hệ thống mang lại khả năng điều khiển và giám sát từ xa, giúp người dùng ở bất kỳ đâu cũng dễ dàng quản lý các điều kiện trong nông nghiệp một cách thuận tiện.
Giới hạn 2
Hệ thống tự động thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất, sau đó gửi thông tin lên Internet để xử lý Tiếp đó, hệ thống tự điều chỉnh và tác động trực tiếp vào các thông số môi trường để duy trì điều kiện lý tưởng Điều này giúp tối ưu hóa quá trình kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, nâng cao hiệu quả nông nghiệp thông minh và bền vững.
Hệ thống không quá to với quy mô đồ án
Sai số chấp nhận được
Do giới hạn về lập trình nên hệ thống vẫn còn một độ trể nhất định.
Nội dung nghiên cứu 2
Nội dung 1: Tìm hiểu và lựa chọn các giải pháp thiết kế
Nội dung 2: Thu nhập tài liệu về các linh kiện, phần mềm thiết kế sử dụng
Nội dung 3: Thiết kế phần cứng của hệ thống
Nội dung 4: Lập trình cho hệ thống, phần mềm giúp giao tiếp với người dùng qua internet
Nội dung 5: Thử nghiệm thực tế hệ thống, đánh giá kết quả thực hiện
Nội dung 6: Viết báo cáo và bảo vệ đồ án
1.5 Phân chia công việc trong nhóm
BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
Công việc Thành viên phụ trách
Tìm hiểu, nghiên cứu thực tế Cả nhóm
Xây dựng sơ đồ khối Cả nhóm
Tìm hiểu NODEMCU Hiền ,Hoàng
Tìm hiểu esp8266 Hoàng,Hiền
Tìm hiểu các cảm biến Đức
Xây dựng giải thuật Hoàng
Xây dựng app blynk Hiền
Thi công phần cứng Cả nhóm
Xây dựng mô hình Cả nhóm
Đánh giá kết quả, viết báo cáo Đức
Họp nhóm Thứ 6 tại phòng GPL
Quy định - Hoàn thành công việc được giao đúng thời gian
- Tôn trọng ý kiến các thành viên trong nhóm
Bảng 1: Bảng phân chia công việc nhóm.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Yêu cầu hệ thống cụ thể
Hệ thống tự động cập nhật thông tin về nhiệt độ, độ ẩm và độ ẩm đất mỗi phút và hiển thị dữ liệu trên màn hình LCD Nó gửi thông báo qua WiFi hoặc mạng di động, giúp người dùng dễ dàng theo dõi tình trạng môi trường Tùy chỉnh các thông số như độ ẩm đất bằng máy bơm nước và nhiệt độ bằng đèn sưởi, hệ thống cho phép điều khiển trực tiếp qua nút ấn tại chỗ hoặc từ xa qua WiFi và mạng di động Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng tự động điều khiển các thiết bị này dựa trên các chương trình được lập trình sẵn, đảm bảo duy trì môi trường lý tưởng một cách tối ưu.
- Hệ thống tự động đọc thông tin cảm biến và xuất ra LCD và App sau mỗi 1p
- Nếu độ ẩm đất dưới 10%, điều khiển relay bật máy bơm 15s
- Nếu nhiệt độ dưới 25 độ C, điều khiển relay bật đèn sưởi trong 15s
- Thông số môi trường từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất
- Nút nhấn: Điều khiển bật tắt đèn sưởi, máy bơm
- Thông tin điều khiển từ xa của người điều khiển thông qua wifi hoặc mạng di động
- Relay dđiều khiển đèn sưởi, máy bơm
- Hiển thi thông số cảm biến đo được lên LCD
- Hiển thị thông số cảm biến, trạng thái relay cho người dùng ở xa qua wifi hoặc mạng di động
Kết nối: Giao tiếp với người dùng từ xa qua wifi hoặc mạng di động
2.2 Sơ đồ khối hệ thống
Từ yêu cầu cụ thể đặt ra như trên, ta có sơ đồ khối như sau:
Khối cảm biến độ ẩm đất:
+ Nhiệm vụ: Thu nhập thông số độ ẩm đất theo thời gian thực
+ Yêu cầu: Thông số chính xác, đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài
Khối cám biến nhiệt độ, độ ẩm:
+ Nhiệm vụ: Thu nhập thông số nhiệt độ, độ ẩm theo thời gian thực
+ Yêu cầu: Thông số chính xác, đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài
Khối xử lý trung tâm:
Nhiệm vụ chính của hệ thống là xử lý các thông số thu nhận từ cảm biến, tự động thực hiện các điều khiển dựa trên dữ liệu nhận được Hệ thống có khả năng hoạt động linh hoạt, không chỉ dựa vào các lệnh lập trình sẵn mà còn có thể điều chỉnh trực tiếp qua nút nhấn hoặc kết nối WiFi Điều này giúp đảm bảo phản ứng nhanh chóng và chính xác theo yêu cầu của người dùng và các điều kiện thực tế Các giải pháp tự động này tối ưu hóa hoạt động và nâng cao hiệu quả trong quản lý dữ liệu cảm biến.
+ Yêu cầu: Ổn định, bảo mật, có giải thuật xử lý hợp lý
Màn hình hiển thị LCD:
+ Nhiệm vụ: Hiển thị thông số cảm biến
+ Yêu cầu : Kịp thời, chính xác, ổn định
+ Nhiệm vụ: Gửi thông tin điều khiển từ con người đến khối xử lý
+ Yêu cầu: Ổn định, chính xác
+ Nhiệm vụ: Cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống
+ Yêu cầu: Đủ công suất, đáng tin cậy, ổn định
+ Nhiệm vụ: Thực hiện các yêu cầu điều khiển thiết bị đầu cuối
+ Yêu cầu: Chính xác, ổn định
Ngoài ra còn 1 khối giao tiếp với người dùng qua internet:
Dự án của chúng tôi nhằm giúp người dùng điều khiển hệ thống từ xa qua internet một cách dễ dàng và thuận tiện Hệ thống được thiết kế để hiển thị đầy đủ các thông số cảm biến và trạng thái relay, mang lại khả năng giám sát hiệu quả Người dùng có thể điều khiển relay để bật hoặc tắt các thiết bị như đèn sưởi hoặc máy bơm nước một cách linh hoạt từ xa, nâng cao trải nghiệm và tối ưu hóa quản lý hệ thống.
LỰA CHỌN THIẾT BỊ
3.1 Khối xử lý trung tâm
- Đọc thông số từ các cảm biến
- Nhận tín hiệu điều khiển tại chỗ từ nút nhấn
- Gửi thông tin và nhận lệnh điều khiển qua internet
- Hiển thị thông số cảm biến tại chỗ qua LCD và qua wifi cho người dùng ở xa
- Chạy được chương trình đã được lập trình trước tự động tự động bật, tắt relay từ các thông số môi trường
Phương án 1: Thiết kế phần cứng xoay quanh vi xử lý Kit TIVA
Kit Tiva Lauchapad là một trong những bộ kit phổ biến nhất hiện nay để tiếp cận vi điều khiển ARM, giúp người dùng dễ dàng lập trình và phát triển dự án Thiết kế nhỏ gọn của kit tích hợp sẵn mạch nạp, giao tiếp UART và debugger, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phát triển và kiểm thử Bộ kit sử dụng vi điều khiển ARM Cortex M4 TM4C123 của Texas Instruments (TI), đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy Ngoài ra, kit còn có chuẩn chân cắm đực cái dễ kết nối, thuận tiện trong việc làm các shield ghép tầng, mở rộng khả năng tùy chỉnh và phát triển dự án.
- High Performance TM4C123GH6PM MCU:
- 80MHz 32-bit ARM Cortex-M4-based microcontrollers CPU
- 256KB Flash, 32KB SRAM, 2KB EEPROM
- Two Controller Area Network (CAN) modules
- USB 2.0 Host/Device/OTG + PHY
- Dual 12-bit 2MSPS ADCs, motion control PWMs
- + On-board In-Circuit Debug Interface (ICDI)
- + USB Micro-B plug to USB-A plug cable
- + Preloaded RGB quick-start application
- + ReadMe First quick-start guide
- Hai cổng USB: Dùng cấp nguồn và USB host
- Tích hợp mạch nạp ngay trên KIT
- Kit được mở rộng với 40 chân
Hệ thống tích hợp nhiều cảm biến giúp nâng cao khả năng xử lý thông tin lớn, thúc đẩy khả năng cài đặt các yêu cầu tự động đa dạng hơn Đồng thời, hệ thống này còn có khả năng mở rộng dễ dàng trong tương lai, đáp ứng nhu cầu phát triển của công nghệ và ứng dụng.
Khuyết điểm: Cần nhiều thơi gian tìm hiểu và xây dung giải thuật
Phương án 2 : Thiết kế phần cứng xoay quanh Arduino Uno R3 và modoul esp8266
Arduino UNO sử dụng ba vi điều khiển thuộc họ 8-bit AVR gồm ATmega8, ATmega168 và ATmega328, giúp xử lý các tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, điều khiển tín hiệu cho ô tô điều khiển từ xa, hoặc xây dựng các trạm đo nhiệt độ, độ ẩm và hiển thị dữ liệu lên màn hình LCD.
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
Hình 3.1 b Ưu điểm: Đơn giản hơn so với sử dụng Kit TIVA C
Nhược điểm: Thiếu RAM nên gây khó khăn cho quá trình mở rộng hệ thống
Phương án 3: Thiết kế phần cứng xoay quanh NODEMCU esp8266
NodeMCU được phát triển dựa trên Chip WiFi ESP8266EX bên trong Module ESP-12E, giúp dễ dàng kết nối WiFi chỉ với vài thao tác đơn giản Board còn tích hợp IC CP2102, hỗ trợ giao tiếp dễ dàng với máy tính qua cổng Micro USB để lập trình và điều khiển Ngoài ra, NodeMCU còn có sẵn nút nhấn và đèn LED tích hợp, thuận tiện cho quá trình học tập và nghiên cứu về Internet of Things (IoT).
WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n Điện áp hoạt động: 3.3V
Giao tiếp: Cable Micro USB
Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
Tích hợp giao thức TCP/IP
Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU
Hình 3.1 b Ưu điểm:Đơn giản hơn so với phương án 1, đồng thời NODEMCU esp8266 được tích hợp sẵn chip wifi nên chi phí thấp hơn phương án 2
Nhược điểm:Như phương án 2
Kết luận, phương án 3 được chọn vì có mức giá thấp nhất và phù hợp với nhu cầu của hệ thống IOT nhà kính thông minh Các phương án còn lại cũng là những lựa chọn phổ biến trong các hệ thống nhà kính tự động, đều đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật cần thiết Nhóm đã dựa trên kinh nghiệm, tài liệu và phân tích chi phí để đưa ra quyết định cuối cùng, đảm bảo tối ưu về mặt chi phí và hiệu quả vận hành.
- Đo được thông số cụ thể chính xác
- Chính xác, tin cậy, hoạt động lâu dài trong mồi trường làm việc
- Kết nối được với khối xử lý đã chọn ở trên
3.2.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm không khí
Phương án 1: Sử dụng cảm biến AM2305
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm AM2305 là module đã được hiệu chuẩn với đầu ra tín hiệu kỹ thuật số (digital), đảm bảo độ chính xác cao trong việc đo lường nhiệt độ và độ ẩm Ứng dụng công nghệ thu thập tín hiệu digital chuyên dụng cùng cảm biến chất lượng cao giúp tăng độ tin cậy và ổn định lâu dài của cảm biến Thiết kế đơn giản, dễ lắp đặt giúp người dùng dễ dàng tích hợp vào hệ thống của mình Với tính năng đo chính xác và độ bền vượt trội, cảm biến AM2305 là lựa chọn lý tưởng cho các dự án yêu cầu đo lường chính xác về môi trường.
Cảm biến nhiệt độ độ ẩm AM2305 có chất lượng tuyệt vời với phản ứng nhanh và khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao Mỗi cảm biến được trang bị buồng hiệu chuẩn độ ẩm cực kỳ chính xác đảm bảo đo lường tin cậy Giao diện bus đơn tiêu chuẩn giúp tích hợp hệ thống nhanh chóng và dễ dàng, tiết kiệm thời gian lắp đặt Với kích thước nhỏ gọn và tiêu thụ năng lượng thấp, cảm biến thuận tiện cho các dự án sử dụng pin và có thể truyền tín hiệu qua dây dài tới 20 mét, làm cho nó trở thành lựa chọn tối ưu cho nhiều ứng dụng, kể cả những ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất.
15 Ưu điểm: Tính chính xác, độ tin cậy cao, khoảng cách truyền tín hiệu qua đường dây 20m
Khuyết điểm: Thích hợp sử dụng trong gia đình hơn, giá thành cao, không phù hợp với quy mô hệ thống
Phương án 2: Sử dụng cảm biến DHT21
Module cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT21 tích hợp cảm biến độ ẩm điện dung và cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, cung cấp đầu ra tín hiệu số dễ dàng kết nối với vi điều khiển 8-bit Sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhanh và khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, sử dụng giao tiếp duy nhất 1 dây để đảm bảo độ ổn định và dễ dàng lắp đặt trong các dự án tự động hóa và điều khiển môi trường.
Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT21 có kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp, phù hợp cho các thiết bị IoT và ứng dụng đo đạc môi trường Với khả năng truyền tín hiệu lên đến 20 mét, DHT21 đảm bảo phạm vi truyền tải rộng, duy trì hiệu suất ổn định và độ chính xác cao Sản phẩm tiết kiệm năng lượng tối ưu, là lựa chọn lý tưởng cho các dự án yêu cầu hiệu suất cao với mức tiêu thụ điện năng cực thấp.
Dưới đây là 16 phương pháp truyền dẫn và hiệu chuẩn hoàn toàn tự động, sử dụng cảm biến độ ẩm điện dung tiên tiến để đảm bảo độ chính xác cao Các cảm biến này hoàn toàn hoán đổi cho nhau, mang lại sự linh hoạt trong quá trình lắp đặt và vận hành Hệ thống sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật số đầu ra duy nhất trên một bus để tối ưu hóa việc truyền dữ liệu và giảm thiểu lỗi Công nghệ tự động này giúp nâng cao hiệu quả giám sát độ ẩm trong các hệ thống công nghiệp, nông nghiệp hoặc môi trường, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao trong mọi điều kiện vận hành.
Thông số kỹ thuật: [5] Áp nguồn: 3.3 – 5V
Model: AM2301 Độ phân giải chính xác: 0.1
Thiết bị có phạm vi đo nhiệt độ từ -40 ℃ đến 80 ℃, đảm bảo đo chính xác trong các ứng dụng khác nhau Độ chính xác của đo độ ẩm đạt ± 3% RH, còn đo nhiệt độ chính xác đến ± 0,5 ℃, giúp cung cấp dữ liệu đáng tin cậy Ưu điểm nổi bật của thiết bị là được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống IoT nhà thông minh hiện nay nhờ khả năng kết nối dễ dàng, lập trình thuận tiện và mức giá phù hợp với quy mô hệ thống.
Khuyết điểm: Tính chính xác và độ tin cậy thấp hơn sơ với phương án 1
Phương án 3: Sử dụng cảm biến DHT22 tích hợp ra chân
Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT22 có chân cắm theo chuẩn 2.54mm, được hàn sẵn trên bảng mạch in giúp dễ dàng kết nối và sử dụng Thiết bị này thích hợp để đo độ ẩm và nhiệt độ môi trường với độ chính xác cao, đảm bảo chất lượng tốt, độ bền và ổn định lâu dài.
Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
Đo tốt ở độ ẩm 0100%RH với sai số 2-5%.
Đo tốt ở nhiệt độ -40 to 80°C sai số ±0.5°C.
Tần số lấy mẫu tối đa 0.5Hz (2 giây 1 lần)
Kích thước 27mm x 59mm x 13.5mm (1.05" x 2.32" x 0.53")
Chân tín hiệu của cảm biến bao gồm các cổng 5VDC(+) | OUT | GND (-), trong đó chân OUT được kết nối trực tiếp với chân giao tiếp của VĐK mà không cần trở kéo nhờ đã tích hợp sẵn trên mạch Ưu điểm nổi bật của cảm biến này là ngoài việc áp dụng phương pháp 2, nó còn được thiết kế với chân kết nối sẵn, giúp việc lắp đặt và kết nối trở nên dễ dàng hơn cho người dùng.
Khuyết điểm: Như phương án 2
Trong quá trình đánh giá các phương án, cả ba lựa chọn đề ra đều đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra Sau khi xem xét kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật cũng như tham khảo giá cả, nhóm quyết định chọn phương án 3 vì phù hợp nhất với các tiêu chí đề ra Lựa chọn này giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo hiệu quả kinh tế cho dự án.
3.2.2 Cảm biến độ ẩm đất
Phương án 1: Sử dụng cảm biến độ ẩm đất đầu dò chông ăn mòn
Cảm biến độ ẩm đất đầu dò chống ăn mòn được trang bị đầu dò chống ăn mòn giúp nâng cao độ bền và độ ổn định so với các loại cảm biến làm bằng PCB Thiết bị này lý tưởng cho các ứng dụng như hệ thống tưới nước tự động và vườn thông minh, giúp xác định chính xác độ ẩm của đất Cảm biến truyền về giá trị Analog và Digital qua hai chân để giao tiếp với vi điều khiển, mở ra nhiều khả năng ứng dụng đa dạng trong tự động hóa nông nghiệp.
Điện áp hoạt động: 3.3~12VDC
Tích hợp đầu dò chống ăn mòn cho độ bền và độ ổn định cao
Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng
Digital: High hoặc Low, có thể điều chỉnh độ ẩm mong muốn bằng biến trở thông qua mạch so sánh LM393 tích hợp
Chiều dài dây cảm biến: 1m
GND GND của nguồn ngoài
DO Đầu ra tín hiệu số (mức cao hoặc mức thấp)
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG
Giải thích sơ đồ nối chân:
Để đơn giản hóa quá trình kết nối màn hình LCD và giảm thiểu việc chiếm dụng chân của ESP8266 NodeMCU, nên sử dụng module chuyển đổi I2C Module I2C tương thích với hầu hết các loại LCD sử dụng driver HD44780 và kết nối dễ dàng qua hai chân SDA và SCL Trong dự án này, chúng tôi sẽ kết nối chân SDA và SCL của module I2C vào chân D1 và D2 của ESP8266 NodeMCU để cải thiện tính linh hoạt và tiết kiệm chân GPIO.
Cảm biến độ ẩm đất sử dụng module chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital để đo lường chính xác độ ẩm đất Trong quá trình kết nối, nhóm sử dụng chân A0 của cảm biến để lấy giá trị đo đạc, và chân này cần được kết nối vào chân A0 trên ESP8266 NodeMCU Việc kết nối đúng cách giúp đảm bảo dữ liệu độ ẩm đất được truyền về vi điều khiển một cách chính xác và ổn định.
Các linh kiện như cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22, nút nhấn và relay có thể dễ dàng kết nối vào bất kỳ chân từ D0 đến D8 của module Trong bài viết, nhóm đã kết nối các nút nhấn vào chân D0, D3, D4, cảm biến DHT22 vào chân D5, và relay vào hai chân D6, D7 Việc chọn đúng chân kết nối giúp đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống cảm biến và điều khiển.
- Ngoài ra, nhóm đã thêm vào 1 số đèn LED và điện trở dùng để báo tín hiệu và giúp cho hệ thống hoạt động ổn định hơn
Hình mạch in vẽ trên capture
Hình vẽ 3D của mạch in
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN MỀM
Nhóm sử dụng phần mềm Arduino để lập trình cho NODEMCU esp8266 dự trên các lưu đồ giải thuật sau:
Sau khi hệ thống bắt đầu hoạt động, NOODEMCU sẽ đọc các thông số nhiệt độ, độ ẩm không khí và đất từ cảm biến, sau đó hiển thị dữ liệu này lên màn hình LCD Dựa trên các thông số đã thu thập, hệ thống tự động xử lý theo lập trình: nếu độ ẩm đất thấp hơn 10%, relay máy bơm sẽ tự động bật trong 15 giây; nếu nhiệt độ dưới 25°C, relay đèn sưởi sẽ hoạt động trong 15 giây Thông tin cảm biến, trạng thái relay và điều kiện hoạt động sẽ được cập nhật liên tục trên ứng dụng Blynk Ngoài khả năng tự động điều khiển, hệ thống còn cho phép người dùng bật tắt relay đèn sưởi và máy bơm bằng nút nhấn tại chỗ hoặc qua ứng dụng Blynk từ xa.
5.2 Các bước tạo project app Blynk
Tải app blink trên CH Play
Khởi động app, chọn create new project
Đặt tên và chọn device sử dụng
Sau khi được tạo, app sẽ gửi một token đến mail đã đăng ký
Bước 2: thêm giao diện hiển thị thông số
Nhấn vào giao diện hiển thị sẽ xuất hiện mục gauge setting
Đặt tên và cài đặt các thông số hiển thị nhiệt độ
Làm tương tự để tạo giao diện cho độ ẩm và độ ẩm đất
Bước 3: chỉnh thông số hiển thị
Thời gian cập nhật 5 giây
Bước 4: thêm led trạng thái và cảnh báo điện thoại
Nhấn chọn LED và NOTIFICATION
Cài đặt hiển thị tương ứng với các mục tiêu
Bước 5: thêm nút nhấn điều khiển
Cài đặt thông số điều khiển bơm và đèn
Giao diện sau khi hoàn thành
KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Sau khi hoàn thành hệ thống, nhóm thực nghiệm tiến hành mô phỏng môi trường thực tế, đo đạc và so sánh dữ liệu để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống Quá trình điều chỉnh relay tự động được triển khai nhằm tối ưu hóa khả năng vận hành và đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác Dựa trên các kết quả thu thập, nhóm đã xác định và chỉnh sửa những sai sót (nếu có) để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống Cuối cùng, quá trình đánh giá và sửa chữa này giúp đề xuất các hướng phát triển và hoàn thiện hệ thống trong tương lai, thúc đẩy quá trình tự động hóa và tối ưu hóa quản lý.
Trong quá trình thực nghiệm, nhóm thực hiện thay đổi điều kiện môi trường của cảm biến để kiểm tra khả năng đọc giá trị chính xác và hiệu quả của hệ thống Hệ thống tự động xử lý dữ liệu dựa trên các thông số thu nhận được, đảm bảo hoạt động chính xác theo lập trình Quá trình thử nghiệm nhằm đánh giá rõ ràng chức năng cảm biến và khả năng hiển thị thông số một cách liên tục và ổn định.
KẾT QUẢ HIỂN THỊ LCD
Cảm biến độ ẩm đất
1 Đất bình thường Độ ẩm đất DA Dat: 30.00 Tắt máy bơm
2 Đất ẩm Độ ẩm đất DA Dat: 50.00 Tắt máy bơm
3 Đất khô Độ ẩm đất DA Dat: 3.00 Bật máy bơm
Nhiệt độ T:27.00 Tắt máy sưởi
2 Không khí từ máy sấy tóc
Nhiệt độ T:50.00 Tắt máy sưởi
3 Không khí từ chậu đá
Nhiệt độ T:17.00 Tắt máy sưởi
1 Không khí trong phòng Độ ẩm không khí
2 Không khí từ máy sấy tóc Độ ẩm không khí
3 Không khí từ chậu đá Độ ẩm không khí
Dựa trên kết quả thực nghiệm, hệ thống hoạt động khá hiệu quả, cho thấy khả năng xử lý tốt và ổn định Tuy nhiên, vẫn còn hạn chế về tốc độ chạy, cần cải thiện để nâng cao hiệu suất tổng thể Phân tích số liệu cho thấy sự cân bằng giữa hiệu quả hoạt động và độ trễ của hệ thống, góp phần thúc đẩy quá trình tối ưu hóa trong các bước tiếp theo.
6.2 Đánh giá kết quả làm việc nhóm
Nhóm làm việc hiệu quả và thành quả đạt được hiện tại đều nhấn mạnh tầm quan trọng của sự đóng góp công bằng từ tất cả các thành viên Khả năng lắng nghe và góp ý xây dựng của từng thành viên góp phần tạo nên môi trường làm việc hợp tác, nâng cao năng suất và chất lượng kết quả chung Đoàn kết, chia sẻ trách nhiệm và lắng nghe ý kiến đa chiều giúp nhóm đạt được thành công bền vững và phát triển liên tục.
BẢNG PHÂN CÔNG VIẾT BÁO CÁO
Công việc Thành viên phụ trách
Tập hợp phần việc mình đã làm, trình bày cách thức làm, tài liệu tham khảo ở phần phần công công việc Gửi cho người viết báo cáo ( thô )
Viết báo cáo ( thô ) Đức
Dò lỗi chính tả Hoàng
Hoàn thiện, trình bày theo form
Hệ thống đáp ứng khá tốt các tính năng đã đặt ra, mang lại sự tiện ích cho người dùng Mặc dù sản phẩm chưa thể thương mại hóa rộng rãi, nhưng vẫn phù hợp để sử dụng trong các hộ gia đình Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế tồn tại cần được khắc phục để nâng cao hiệu suất và trải nghiệm người dùng.
- Hệ thống còn thô, chưa có tính thẩm mỹ
- Độ chính xác của các sensor chưa cao
- Chưa có chức năng lưu trữ thông tin để so sánh
Hệ thống có khả năng mở rộng và phát triển linh hoạt, giúp ứng dụng giải quyết nhiều vấn đề hơn một cách hiệu quả Nó có thể đọc được nhiều thông số khác nhau, nâng cao tính năng phân tích và xử lý tự động, đáp ứng tốt hơn nhu cầu ngày càng cao của người dùng.