TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHĂM SÓC VƯỜN ƯƠM
Khái niệm hệ thống tự động
Hệ thống tự động là một tập hợp quy trình thu thập và xử lý thông tin, cho phép điều khiển các hoạt động trong tự nhiên và cuộc sống mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người.
Hiện nay, hệ thống tự động đang trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Một số hệ thống tự động nổi bật hiện nay bao gồm
Hệ thống đèn đường cảm ứng tự chiếu sáng khi có người đi qua
Hệ thống cửa ra vào tự động của siêu thị, trung tâm thương mại
Hệ thống Trạm thu phí không dừng tại cao tốc HP - HN
Dây chuyền sản xuất, lắp ráp và đóng gói tự động trong các nhà máy
Hệ thống điều khiển các cánh tay robot lắp ráp, khuân vác tự động.
Vị trí và tầm quan trọng của hệ thống tự động
Việt Nam đang trải qua quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, tuy nhiên, nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực công nghệ và kỹ thuật vẫn còn hạn chế Ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa được đánh giá là có tiềm năng lớn trong tương lai, mở ra nhiều cơ hội phát triển cho đất nước.
Kỹ thuật viên có thể làm việc tại các nhà máy, xí nghiệp sản xuất, công ty và tập đoàn trong và ngoài nước, với nhiều vị trí lương cao như kỹ sư tự động hóa, kỹ sư thiết kế, vận hành, bảo trì kỹ thuật, giảng viên kỹ thuật tự động, chuyên viên thiết kế dây chuyền và hệ thống tự động, cùng với kỹ thuật viên tự động.
Lịch sử phát triển công cụ và phương tiện sản xuất dựa trên cơ giới hóa và điện khí hóa đã tạo ra những đột phá trong công nghệ vật liệu, điện tử và tin học, mở ra cơ hội cho sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tự động Sự tự động hóa không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm mà còn giảm giá thành sản xuất, cải thiện điều kiện làm việc và đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện đại Điều này giúp doanh nghiệp tăng khả năng cạnh tranh và thực hiện chuyên môn hóa trong sản xuất, từ đó đáp ứng tốt hơn yêu cầu của thị trường.
Trong tương lai gần, tự động hóa sẽ trở thành yếu tố thiết yếu, không chỉ trong lĩnh vực sản xuất mà còn trong nhiều lĩnh vực khác Sự phát triển của công nghệ tự động hóa sẽ mang lại hiệu quả cao và tối ưu hóa quy trình làm việc.
Công nghệ hiện đại đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng cuộc sống con người, bằng cách thay thế con người trong các công việc nặng nhọc, nguy hiểm và phức tạp Những ứng dụng công nghệ này không chỉ phục vụ nhu cầu hàng ngày mà còn trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại Ví dụ, hệ thống điều khiển thiết bị điện thông minh qua điện thoại, hầm gửi xe thông minh cho chung cư, và hệ thống giám sát cây trồng qua internet đã được triển khai để cải thiện tiện ích và hiệu quả trong đời sống.
Tổng quan về vườn ươm nhà kính tại Viện Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam 2
Hiện nay, sự phát triển của khoa học - công nghệ đã tạo ra nhiều phương pháp tưới tiêu đa dạng, bao gồm tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa, tưới theo hàng, tưới ngập, tưới dí gốc, tưới dãi và tưới rãnh.
Vườn ươm là nơi quan trọng để bồi dưỡng cây non phục vụ cho rừng, cây ăn quả và cây công nghiệp Các phương pháp ươm cây đa dạng và hiệu quả không kém so với tưới tiêu, bao gồm vườn ươm theo tính chất sản xuất, vườn ươm tạm thời, vườn ươm cố định, vườn ươm tổng hợp, vườn ươm nhỏ, vườn ươm nền đất, vườn ươm nền xây và vườn ươm nilon.
Song Viện Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam tập trung nghiên cứu các giống cây trồng và mầm từ nhiều vùng miền, với những đặc tính nổi bật Để tối ưu hóa quá trình phát triển, viện đã áp dụng phương pháp vườn ươm trong nhà kính, sử dụng đèn neon nhằm kích thích sự sinh trưởng của cây.
Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cây trồng
Tự động hóa đã được ứng dụng trong tưới tiêu từ lâu, nhưng chủ yếu chỉ phát triển ở các nước phát triển Ngược lại, các nước chậm phát triển, mặc dù nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn, vẫn chậm trong việc áp dụng công nghệ này Nhờ vào sự chuyển giao công nghệ từ nước ngoài, các nước đang phát triển, đặc biệt là ở Đông Nam Á như Việt Nam, đang dần đưa tự động hóa vào sản xuất Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, cùng với vi điện tử và công nghệ thông tin, đã tạo ra giải pháp tự động hóa cho mọi lĩnh vực Tự động hóa đang trở thành xu hướng tất yếu cho mọi quốc gia và vùng lãnh thổ.
Trên thị trường hiện nay, phương pháp điều khiển hệ thống tưới cây đã trở nên đa dạng hơn, không chỉ giới hạn ở việc điều khiển thủ công bằng nút nhấn thông thường.
Hẹn giờ tưới cây mang lại lợi ích lớn như đảm bảo cây được tưới đúng thời điểm, giúp cây không bị thiếu nước và giảm thiểu công sức chăm sóc Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không điều chỉnh theo thời tiết, dẫn đến nguy cơ cây bị thừa nước trong những ngày mưa hoặc thiếu nước khi thời tiết quá hanh khô hoặc nắng gắt, gây ra tình trạng úng nước hoặc khô cạn cho cây.
Tưới cây thủ công có ưu điểm là cho phép người chăm sóc cây trồng theo dõi và chăm sóc từng chi tiết, tưới nước ngay khi cây gặp thời tiết nắng nóng hoặc khô hanh, giúp chủ động trong mọi tình huống Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là tốn nhiều thời gian và công sức.
Hệ thống tưới cây thông minh mang lại nhiều lợi ích như theo dõi tình trạng cây trồng và hiển thị thông tin trên hệ thống, giúp người dùng dễ dàng chăm sóc mà không tốn nhiều công sức và thời gian Bằng cách điều khiển bơm tưới nước và đèn neon, người dùng có thể chăm sóc cây hiệu quả hơn Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là yêu cầu kỹ thuật điện cao để lắp đặt, nếu không có kiến thức chuyên môn, người dùng có thể phải chi trả một khoản lớn để thuê chuyên gia thực hiện.
Hình 1 1 Hình ảnh hệ thống vườn ươm trong nhà kính
Một số hệ thống tưới cây thông minh ở Thế Giới và Việt Nam
Với sự phát triển của công nghiệp hóa hiện đại hóa, nông nghiệp đang không ngừng phát triển thông qua việc ứng dụng khoa học kỹ thuật, tự động hóa sản xuất để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành, giảm lao động và tiết kiệm năng lượng Việc áp dụng tiến bộ khoa học vào sản xuất nông nghiệp là hướng đi tất yếu để xây dựng nền nông nghiệp hiện đại.
Tưới cây qua smartphone là một bước tiến quan trọng trong nông nghiệp công nghệ cao, giúp tạo ra môi trường thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp ở các quốc gia có điều kiện tự nhiên khó khăn như Israel, Hà Lan và các nước Bắc Âu Israel, với hơn một nửa diện tích là hoang mạc, đã áp dụng công nghệ cao để chuyển từ thiếu lương thực sang tự cung cấp và xuất khẩu Giải pháp tưới cây qua smartphone cho phép nông dân điều chỉnh các yếu tố môi trường và quản lý sản xuất hiệu quả thông qua các thiết bị thông minh Tại Việt Nam, nông nghiệp công nghệ cao đã bắt đầu phát triển từ cuối thế kỷ XX, đặc biệt ở Đà Lạt, nơi sản xuất rau sạch trong nhà lưới và nhà kính, giúp tối ưu hóa điều kiện sinh trưởng cho cây trồng và nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm.
Hệ thống chăm sóc cây trồng hiện đại với điều khiển tự động mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với canh tác truyền thống, trong đó nổi bật là khả năng tiết kiệm tới 1/3 chi phí.
Việc áp dụng công nghệ tưới cây tự động qua smartphone trong nông nghiệp có thể tăng năng suất lao động lên gấp 10-15 lần, đảm bảo cây trồng sạch và giúp nông dân chủ động kiểm soát sản lượng thu hoạch Công nghệ này cũng giúp giảm thiểu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu và dịch bệnh Do đó, cần phát triển và áp dụng rộng rãi giải pháp này để đưa Việt Nam trở thành một quốc gia nông nghiệp hiện đại trong tương lai.
Phát triển ứng dụng công nghệ khoa học tiên tiến, đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động trong nông nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế quốc gia Ý tưởng điều khiển tưới cây từ xa bằng smartphone giúp giám sát môi trường nông nghiệp một cách chủ động và thuận tiện, đồng thời tiết kiệm thời gian và nhân lực.
- Hệ thống tưới cây thông minh của hãng TIS Smart Home o Để hệ thống tưới cây tự động hoạt động cần có đầy đủ các thiết bị bên dưới:
Công tắc điều khiển thông minh có thể điều khiển từ xa bằng điện thoại, ipad
Cảm biến độ ẩm của đất để tưới cây tự động
Máy bơm và van nước điện tử
Phần mềm điều khiển thiết bị từ xa o Tính năng của hệ thống:
Tự động tưới/ngắt nước theo từng khu vực trồng cây khác nhau
Có thể hoạt động tự động hoặc bằng tay
Điều khiển tưới cây hằng ngày qua điện thoại hoặc ipad chỉ bằng một chạm nhẹ
Điều khiển được máy bơm có công suất lớn
Tự động tưới cây đúng giờ, tưới cây theo độ ẩm của đất o Cơ chế hoạt động 1 :
Hệ thống tưới cây tự động hoạt động vì đã được thiết lập kịch bản ban đầu, có thể cài đặt 2 trường hợp sau:
Hệ thống tưới tự động hoạt động theo lịch trình đã cài đặt, tưới nước cho mỗi khu vực vào lúc 7h sáng và 4h chiều.
10 phút Thì lúc này bạn không cần điều khiển gì cả, cứ đến đúng giờ là vườn nhà bạn sẽ được tưới nước tự động
Hệ thống tưới cây sử dụng cảm biến độ ẩm hoạt động bằng cách đo lường độ ẩm của đất, từ đó cung cấp lượng nước phù hợp với nhu cầu của từng loại cây và khu vực cụ thể.
Bạn trực tiếp điều khiển hệ thống tưới cây, chỉ cần mở điện thoại lên sau đó vào ứng dụng của TIS, bắt đầu điều khiển theo ý mình muốn
Khi nhận được yêu cầu từ ứng dụng, thiết bị sẽ gửi lệnh đến công tắc cảm ứng, khiến máy bơm hoạt động ngay lập tức theo yêu cầu của bạn.
Hệ thống tưới cây thông minh mang đến nhiều tính năng ưu việt, giúp duy trì sự xanh tươi cho vườn cây ngay cả khi bạn đi công tác xa nhà.
- Hệ Thống Tưới Cây Qua Điện Thoại Kết Nối WIFI
Hình 1 2 Hình ảnh điều khiển tưới cây qua mạng WIFI
Hệ thống tưới nước thông minh bao gồm ổ cắm điện phát wifi và van điện tử, sử dụng nguồn điện 220v Ổ cắm wifi kết nối với van điện từ để điều khiển máy bơm nước Để sử dụng hệ thống, bạn cần cài đặt ứng dụng điều khiển ổ cắm điện wifi trên điện thoại thông minh, giúp bạn dễ dàng bật tắt hệ thống tưới nước cho cây trồng.
Hệ thống tưới cây thông minh kết nối WiFi cho phép người dùng hẹn giờ tưới cây qua ứng dụng Khi đến thời gian đã cài đặt, hệ thống sẽ tự động tưới cây và tắt theo các thiết lập của bạn.
- Hệ thống tưới cây hẹn giờ qua smartphone
Hệ thống tưới cây hẹn giờ là một thiết bị tưới thông minh, tự động điều chỉnh việc tưới theo chương trình đã được cài đặt trước Thiết bị này mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, giúp tiết kiệm thời gian và nước, đồng thời đảm bảo cây trồng luôn được tưới tiêu đúng cách.
Hệ thống tưới cây hẹn giờ là một cấu trúc hoàn chỉnh bao gồm máy bơm nước, timer hẹn giờ, dây dẫn, bộ lọc, đầu tưới và các phụ kiện khác Chức năng chính của hệ thống này là dẫn nước từ nguồn đến các vị trí cần tưới, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người sử dụng.
Hệ thống tưới cây hẹn giờ tự động hóa quá trình tưới cây, hoạt động dựa trên chương trình đã được cài đặt sẵn thông qua thiết bị hẹn giờ điều khiển tưới tự động (Timer).
Hệ thống hẹn giờ tưới cây bao gồm 4 hình thức tưới phù hợp với từng loại cây khác nhau Tưới nhỏ giọt lý tưởng cho gốc cây lớn, chậu cây và bức tường cây Tưới phun mưa thích hợp cho rau màu và bồn hoa Tưới phun sương lý tưởng cho giỏ hoa treo và chậu cây treo Cuối cùng, tưới cỏ phù hợp cho các mảng cỏ xanh trong sân vườn, công viên và sân vận động.
THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
Thiết kế sơ đồ khối
Hình 2 1 Sơ đồ khối điều khiển 2.1.1 Cấu tạo và chức năng của từng khối a Khối Nguồn
- Nguồn điện lưới 220V: Được lấy từ nguồn điện dân dụng 220V
Bộ biến đổi điện áp 5V-20A có khả năng chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC, cung cấp nguồn cho các khối input, output và hiển thị.
Nút nhấn điều khiển bơm là thiết bị cung cấp tín hiệu cho mạch điều khiển nhằm tắt hoặc mở bơm, hoạt động thông qua nút ấn nhấn nhả Cấu tạo của nút bao gồm hệ thống lò xo, các tiếp điểm thường hở và thường đóng, cùng với vỏ bảo vệ Khi có lực tác động vào nút ấn, các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái, từ đó điều khiển hoạt động của bơm hiệu quả.
Nút nhấn điều khiển đèn có cấu tạo và chức năng tương tự như nút nhấn điều khiển bơm, nhưng được thiết kế để tắt hoặc mở hệ thống ánh sáng.
Nút nhấn chuyển chế độ có cấu tạo và chức năng tương tự như hai nút nhấn trước đó, nhưng được thiết kế để điều khiển các chế độ khác nhau, phù hợp với các hoàn cảnh tại vườn ươm.
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 là một thiết bị có độ chính xác cao, chuyên đo các giá trị độ ẩm tương đối Với khả năng cung cấp thông tin chính xác về nhiệt độ và độ ẩm, DHT22 là lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực môi trường và tự động hóa.
Cảm biến điện dung đo độ ẩm gồm 8 cảm biến, với mô-đun tích hợp bộ lọc và điện trở kéo lên Trong khi đó, cảm biến cần kết nối bên ngoài Cả cảm biến DHT22 và mô-đun đều sử dụng vi điều khiển 8-bit để thực hiện các phép tính Mô-đun DHT22 có dạng gói 3 chân, trong khi cảm biến có dạng gói 4 chân Mô-đun này có phạm vi đo lớn hơn, độ chính xác cao hơn và giá thành nhỉnh hơn so với cảm biến.
Hình 2 2 Mạch sơ đồ DHT22
Cảm biến ánh sáng là thiết bị quang điện chuyển đổi ánh sáng, bao gồm ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại, thành tín hiệu điện Thiết bị này có khả năng nhận biết biến đổi của môi trường thông qua mắt cảm biến và được sử dụng để gửi tín hiệu về mạch điều khiển Nhờ đó, cảm biến ánh sáng giúp điều khiển hệ thống đèn cho vườn ươm một cách hiệu quả, tự động bật tắt theo điều kiện ánh sáng.
Cảm biến báo mưa là thiết bị chuyên dụng để phát hiện giọt nước, mực nước và lượng mưa trong môi trường Nó có chức năng gửi tín hiệu đến mạch điều khiển và phần mềm, giúp tự động bật hoặc tắt hệ thống tưới cho vườn ươm.
SSR (Solid State Relay) là relay chuyển mạch không cần bộ phận cơ khí, giúp tăng tuổi thọ so với relay điện cơ thông thường SSR có cường độ chuyển mạch nhanh và thường được thiết kế như một công tắc đơn giản với đầu cực nguồn và tải Khi nhận tín hiệu điều khiển, SSR thực hiện chuyển đổi nhanh chóng, cung cấp nguồn cho tải Relay này có thể được sử dụng cho cả AC và DC, nhưng cần điều chỉnh cấu hình bên trong để hoạt động hiệu quả trong cả hai trường hợp.
9 được kết nối với nguồn và tải của mạch chính, còn tín hiệu điều khiển sẽ được gắn vào cổng thông qua
Tín hiệu điều khiển với công suất thấp cho phép rơle và mạch tải lớn được điều khiển bởi các thiết bị nhỏ như Arduino Rơle trạng thái rắn sử dụng nhiều bóng bán dẫn xếp song song, cho phép dòng điện cao lên đến khoảng 100 ampe.
- SSR Điều khiển đèn: Chức năng và cấu tạo tương tự như SSR điều khiển bơm nhưng được dùng cho hệ thống ánh sáng
Hình 2 3 Cấu tạo của Rơ-le bán dẫn
- Bơm cao áp: Dùng loại bơm 220VAC-3A-220W Có mức điện áp đầu ra là
36VDC Có mức phun tối thiểu là 100 béc và mức phun tối đa là 150 béc
- Công Tắc ON/OFF: Dùng để bật hoặc tắt các dãy đèn trong vườn ươm và được sử dụng bằng nút nhấn vặn
- Bộ biến đổi nguồn 12V-33A: Bộ biến đổi điện áp được dùng để biến đổi nguồn xuống 12V cấp cho dãy đèn hoạt động
- Đèn: Sử dụng đèn led Neon nhiều màu có chức năng kích thích tăng trưởng cho cây Đèn có kích thước 1000x14mm d Khối điều khiển
- Bộ điều khiển trung tâm:
Bộ điều khiển thông minh Hunonic Lahu giúp giao tiếp dễ dàng với hệ thống chăm sóc cây trong vườn ươm, tích hợp nhiều chức năng như hẹn giờ tưới cây không giới hạn, cho phép một điện thoại điều khiển nhiều thiết bị và nhiều người cùng điều khiển một thiết bị Nó cũng cho phép theo dõi và quan sát các thông số nhiệt độ và độ ẩm, từ đó điều khiển hệ thống tưới cây và ánh sáng, đồng thời cung cấp thông tin về trạng thái hoạt động của đèn và máy bơm từ xa.
Tạo ngữ cảnh thông minh chỉ với một chạm, dễ dàng bật tắt thiết bị Kết nối với Google Assistant cho phép điều khiển bằng giọng nói tiện lợi Sản phẩm hoạt động với điện áp từ 90-250V, tần số 50-60Hz và công suất tải lên đến 500W mỗi kênh.
(2 kênh), Giao tiếp bằng WIFI 2.4GHz
Bộ điều khiển trung tâm được hỗ trợ bởi hai thiết bị chính: module nhận tín hiệu từ các cảm biến và adapter hạ điện áp từ 220V xuống 5V Khối hiển thị cũng là một phần quan trọng trong hệ thống này.
Màn hình LCD 2004 là sản phẩm lý tưởng cho những người mới học và thực hiện dự án điện tử, lập trình Với việc sử dụng module I2C, sản phẩm này khắc phục nhược điểm của các module LED khác cần đến 8 dây kết nối, chỉ cần 4 dây để kết nối dễ dàng Màn hình LED 20x04 có khả năng hiển thị 4 hàng, mỗi hàng 20 ký tự, tương ứng với 4 hàng và 20 cột Để sử dụng với chuẩn I2C, cần thêm thư viện hỗ trợ và biết địa chỉ của sản phẩm trong đường truyền I2C.
Thiết kế Sơ đồ nguyên lý tủ điện
Hình 2 4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tủ điện
(Xem chi tiết tại phụ lục)
Thiết kế tủ điện
2.3.1 Thiết kế sơ đồ bố trí thiết bị tủ điện a Thiết kế sơ đồ bố trí thiết bị bên ngoài tủ điện
Bảng 2.1 trình bày thiết kế các thiết bị bên ngoài tủ điện, trong đó có Đồng Hồ Báo Áp và Nút Nhấn Khẩn Cấp Đồng hồ báo áp, hay còn gọi là vôn kế, được lắp đặt ở góc trên bên phải của tủ điện, cách mặt trên 45mm và cách bên phải 23mm, giúp người dùng dễ dàng quan sát điện áp.
Kích thước của đồng hồ đo áp là 95x95mm
Nút nhấn khẩn cấp nằm bên trái đồng hồ đo áp 63mm, cho phép dừng ngay mọi hoạt động của tủ điện khi xảy ra sự cố hoặc trục trặc trong quá trình hoạt động.
Nút nhấn khẩn cấp được bố trí gần đồng hồ báo áp suất, giúp người dùng dễ dàng nhận diện và nhấn kịp thời khi đồng hồ vượt quá mức an toàn hoặc xảy ra sự cố.
Nút nhấn khẩn cấp thì dùng loại nút nhấn nhả với kích thước ∅50𝑚𝑚
Đèn báo nguồn điện, bơm và đèn nút nhấn điều khiển chế độ được bố trí bên trái, chính giữa bên trái của thiết bị Khoảng cách từ mép tủ bên trái là 41mm và từ phía trên là 39mm.
Đèn báo của bơm và đèn chính giữa được đặt ở phía dưới mặt ngoài tủ điện, cách nhau 40mm Đèn báo bên trái cách mép tủ 142mm và cách mép dưới tủ điện 132mm.
Và cả 3 đèn báo đều có kích thước là ∅40mm
Báo hiệu cho chúng ta thấy được việc đang có điện cấp vào và hệ thống đèn và bơm đang được hoạt động
Hệ thống nút nhấn đổi chế độ, điều khiển đèn, điều khiển bơm được sắp xếp bên góc trái bên dưới
Cả 3 nút nhấn đều được sử dụng nút nhấn nhả và có kích thước là ∅23mm Nút nhấn điều khiển bơm cách mép phải tủ điện 1 khoảng là 34mm và cách mép dưới tủ điện là 37mm Khoảng cách giữa các nút là 42mm và được xếp nối tiếp nhau
Cả 3 nút đều được bố trí bên dưới để dễ dàng cho việc nhấn để tắt bật điều khiển hệ thống
Nút Vặn Điều Khiển Dãy Đèn Màn Hình Hiển Thị
3 nút nhấn vặn điều khiển dãy đèn 1,2,3 được đặt tại góc phải bên dưới của mặt ngoài tủ Đều có kích thước giống nhau là ∅40mm
Khoảng cách giữa các nút là 41mm, với nút bên phải cách mép tủ 21mm và cao hơn mép dưới tủ 40mm Nút được đặt bên dưới, ngang hàng với 3 nút nhấn khác, giúp người dùng dễ dàng thao tác tắt bật các dãy đèn.
Màn hình LCD2004 là thiết bị cuối cùng ở bên ngoài tủ điện, có chức năng hiển thị tất cả các thông số hoạt động cùng với đầu vào và đầu ra của các thiết bị Nó được đặt ngay dưới đồng hồ báo áp với khoảng cách 39mm và cách mép tủ bên phải 125mm Kích thước bên ngoài của màn hình là 160x90mm, trong khi dải hiển thị là 100x30mm.
Hình 2 5 Mặt Ngoài Tủ Điện
Sau khi hoàn thiện lắp ghép các bản thiết kế, tủ điện đã được hoàn chỉnh với mặt ngoài bao gồm 5 thiết bị hiển thị: 3 đèn báo nguồn điện, bơm và ánh sáng, màn hình LCD2004, cùng với đồng hồ báo áp Ngoài ra, tủ còn tích hợp 7 thiết bị thuộc khối điều khiển.
(3 nút điều khiển chế độ, điều khiển bơm và điều khiển đèn, 3 nút vặn điều khiển các dãy đèn và 1 nút dừng khẩn cấp)
Khối hiển thị Khối hiển thị
Khối hiển thị Khối hiển thị
16 b.Thiết kế sơ đồ bố trí thiết bị bên trong tủ điện
Bảng 2.2 Các thiết kế các thiết bị bên trong tủ điện
Bộ Điều Khiển Trung Tâm SSR Bơm và SSR Đèn
Kích thước hộp bảo vệ là 221x168mm, với khối nguồn được đặt ở góc trên bên phải bên trong tủ điện Điều này giúp thuận tiện cho việc đấu dây từ các cảm biến và truyền tín hiệu điều khiển đến hệ thống đèn, hệ thống bơm, cũng như hiển thị thông tin trên khối hiển thị.
Kích thước của bộ điều khiển là 109x88mm, kích thước của module nhận tín hiệu từ cảm biến là62x33mm và của adapter 220V-
SSR bơm và SSR đèn nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển trung tâm, do đó chúng được lắp đặt ngay bên dưới bộ điều khiển Kích thước của các SSR này được thể hiện rõ trong sơ đồ khối.
Thông số kỹ thuật: Điện áp điều khiển: 3-32VDC; Đầu ra: 90-480VAC; Ampere: 40A; Số pha : 3P
Relay Đèn Và Bơm Cầu Chì Các Dãy Đèn Và Bơm
Bên cạnh hai SSR, hệ thống còn bao gồm hai relay cho đèn và bơm Relay nhận tín hiệu trực tiếp từ bộ điều khiển trung tâm và sau đó truyền tín hiệu đến đèn báo bơm và đèn.
Kích thước của 2 relay đều là 134x40mm Khoảng cách giữa
2 relay là 11mm Được lắp đặt cách Bộ điều khiển trung tâm 41cm xuống phía dưới và cách SSR đèn 20mm về phía bên trái
Để đảm bảo an toàn và tránh hỏng hóc cho các thiết bị khác, cần lắp đặt 4 cầu chì nhằm phòng ngừa sự cố Các cầu chì này được kết nối trực tiếp từ SSR và sẽ được đặt ngay bên dưới, tạo thuận lợi cho việc đấu nối dây điện.
Các cầu chì có kích thước 119x26mm được lắp đặt sát cạnh nhau, ngay bên dưới 2 relay đèn và bơm, cách chúng 60mm xuống phía dưới và cách vỏ tủ bên phải 132mm.
Bộ Chuyển Đổi Điện Áp Aptomat
6 Adapter 400W – 12V được đặt hết diện tích bên trái của bên trong tủ điện Đặt tại đây sẽ giúp đi dây từ các công tắc
ON/OFFqua bộ chuyển đổi điện áp qua đèn
Kích thước của mỗi adapter đều là 174x115mm, và 2 adapter được xếp chồng lên nhau và tạo thành 1 cụm adapter
Hai adapter trên cùng được lắp đặt cách phía trên tủ 70mm và cách bên trái tủ 11mm Hai adapter tiếp theo được đặt cách 85mm so với hai adapter bên trên, và hai adapter cuối cùng cũng được lắp đặt tương tự.
Chế Tạo Tủ Điện Điều Khiển
3.1.1 Chế tạo bộ điều khiển trung tâm
Bộ điều khiển trung tâm bao gồm những thiết bị:
Module nhận tín hiệu từ các cảm biến như cảm biến báo mưa, cảm biến ánh sáng và cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22, sau đó truyền tín hiệu qua bộ điều khiển để gửi thông báo về smartphone.
- Hộp đựng bộ điều khiển với kích thước là 221x186x50mm với chất liệu là nhựa cứng
Bộ chuyển đổi điện áp 220V – 5V có chức năng chính là hạ điện áp từ nguồn điện lưới dân dụng 220V xuống còn 5V, nhằm cung cấp điện cho bộ điều khiển.
Bộ điều khiển thông minh Hunonic Lahu là giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa trong vườn ươm, cho phép người dùng điều khiển tưới cây, phun sương, máy bơm và hệ thống đèn từ xa thông qua điện thoại.
Hình 3 1 Bộ điều khiển thông minh Hunonic Lahu Thông số kỹ thuật: o Điện áp 90-250V o Tần số 50-60Hz o Công suất tải là 500W/kênh (2 kênh) o Giao tiếp bằng WIFI 2.4GHz
Hệ thống tưới cây thông minh mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng điều khiển qua wifi, giúp người dùng dễ dàng kiểm soát trạng thái thiết bị Ngoài ra, tính năng hẹn giờ tưới cây tự động cho phép người dùng tiết kiệm thời gian và công sức Với khả năng tưới cây và bật đèn từ bất kỳ đâu, người dùng có thể dễ dàng quản lý khu vườn của mình Đặc biệt, hệ thống còn cho phép xem được danh sách các thiết bị đang hoạt động, tạo sự thuận tiện trong việc giám sát và điều chỉnh.
Nhược điểm của sản phẩm bao gồm giá thành cao và quy trình lắp đặt phức tạp, yêu cầu người thực hiện phải có kiến thức và kỹ thuật về điện Để lắp đặt, cần đặt mua vỏ tủ, sau đó tiến hành đo đạc vị trí lắp đặt thiết bị và khoan đục lỗ trên máy phay CNC.
Bắn nẹp, máng và khoan lỗ vào mặt bên trong của tủ điện để lắp đặt thiết bị và linh kiện
3.1.2 Chế tạo vỏ tủ điện
Tủ điện chứa các thiết bị điện như cầu dao, công tắc và biến áp, thường xuất hiện trong nhiều công trình xây dựng như nhà ở, nhà máy và tòa nhà cao tầng Vỏ tủ điện là bộ phận quan trọng, bảo vệ các thiết bị bên trong và không thể thiếu trong các công trình công nghiệp và dân dụng Nó được sử dụng trong trạm biến áp, nhà máy điện và hệ thống truyền tải phân phối điện Sau khi mua vỏ tủ điện, bước đầu tiên là khoan cắt và đục lỗ theo bản thiết kế Vỏ tủ được làm từ thép mạ kẽm và sơn tĩnh điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hình 3 2 Hình ảnh vỏ tủ điện trước khi gia công khoan cắt – đục lỗ
Lắp đặt các thiết bị vào tủ điện theo sơ đồ bố trí thiết bị
3.2.1 Lắp đặt các thiết bị vào tủ điện
Sau khi chuẩn bị đầy đủ dụng cụ như súng bắn vít, tô-vít và máy khoan lỗ, bạn có thể bắt đầu tiến hành chế tạo tủ điện.
Hình 3 3 Lắp đặt Bộ Điều Khiển trung tâm vào tủ điện
Bộ điều khiển trung tâm là thiết bị quan trọng nhất trong tủ điện, đồng thời là thiết bị đầu tiên được lắp đặt Sau khi hoàn tất việc lắp ráp các module và bộ chuyển, tủ điện sẽ hoạt động hiệu quả hơn.
Tôi đã thực hiện lắp đặt 28 nguồn vào trong hộp bảo vệ mạch điều khiển vào tủ điện điều khiển, đảm bảo vị trí lắp đặt giống như bản thiết kế ban đầu.
Hình 3 4 Lắp đặt SSR Bơm và SSR Đèn vào tủ điện
Sau khi nhận được thiết bị, tôi đã lắp đặt 2 SSR ngay bên dưới bộ điều khiển trung tâm, đảm bảo đúng kích thước và tuân thủ theo bản thiết kế đã được đề ra.
Hình 3 5 Lắp đặt Relay theo sơ đồ đã thiết kế
Sau khi hoàn thành việc lắp đặt hai SSR, bước tiếp theo là lắp đặt relay theo bản thiết kế Như hình minh họa, các relay được xếp sát nhau với khoảng cách 11m, trong khi relay bơm cách SSR đèn 20mm.
29 giống như trên bản vẽ Và được cách hộp bảo vệ của bộ điều khiển trung tâm 41mm về phía dưới a, Hình ảnh thực tế b, Hình ảnh thiết kế
Hình 3 6 Hình ảnh Lắp đặt hệ thống cầu trì vào vị trí theo bản thiết kế
Hệ thống 4 cầu chì được lắp đặt ngay bên dưới Relay, cách 60mm và 132mm về phía bên phải của tủ, được xếp sát nhau theo bản thiết kế Hình ảnh thực tế và hình ảnh thiết kế minh họa cho sự sắp xếp này.
Hình 3 7 Hình ảnh lắp đặt cầu chì vào tủ điện
Aptomat được lắp đặt bên dưới tủ và cạnh hệ thống cầu trì theo bản thiết kế, với kích thước nhỏ gọn, giúp tiết kiệm diện tích cho các thiết bị khác.
30 a, Hình ảnh thực tế b, Hình ảnh thiết kế
Hình 3 8 Hình ảnh lắp đặt bộ chuyển đổi điện áp
Các adapter được lắp đặt theo kích thước thiết kế sẵn và được cố định bằng băng dính chắc chắn cùng với một thanh nẹp dọc theo chiều dài của tủ điện, nhằm ngăn chặn tình trạng rơi rớt trong quá trình hoạt động Hình ảnh thực tế và hình ảnh thiết kế minh họa rõ ràng cho quá trình này.
Hình 3 9 Hình ảnh lắp đặt cầu đấu 16x2
Sau khi hoàn tất việc kết nối tất cả các thiết bị, bước cuối cùng là lắp đặt cầu đấu Là thiết bị trung gian, cầu đấu thường được lắp đặt và kết nối sau cùng để đảm bảo tính chính xác Từ cầu đấu, các tín hiệu sẽ được truyền trực tiếp đến bơm và đèn.
31 a, Hình ảnh thực tế b, Hình ảnh thiết kế
Hình 3 10 Lắp đặt quạt tản nhiệt cho tủ điện
Quạt hút gió được lắp đặt theo thiết kế ban đầu, nhưng sau khi so sánh giá và hiệu suất, tôi quyết định thay thế bằng loại quạt có 3 cánh và chấu nhỏ, giống như quạt trong hình ảnh bên trái Loại quạt này có cùng công suất, dễ dàng tìm nguồn cung cấp và giá thành rẻ hơn.
Đồng hồ báo áp (Vôn kế) cần được lắp đặt đúng theo thiết kế ban đầu, ở vị trí sát mép trên góc bên phải để thuận tiện cho việc theo dõi điện áp cấp vào.
32 a, Hình ảnh thực tế b, Hình ảnh thiết kế
Hình 3 12 Lắp đặt nút nhấn khẩn cấp và đèn báo nguồn điện
Sau khi lắp đặt đồng hồ báo áp, cần thiết lập nút nhấn khẩn cấp và đèn báo nguồn điện ở vị trí cao trên tủ điện Việc này giúp dễ dàng quan sát và nhấn nút khẩn cấp khi có sự cố, đồng thời tránh việc ấn nhầm hoặc dựa vào, gây dừng hệ thống đột ngột Đèn báo cũng được đặt cao để dễ dàng kiểm tra xem tủ điện đã được cấp nguồn hay chưa.
Hệ thống điều khiển bơm và đèn được lắp đặt ở mặt ngoài tủ điện, bao gồm các nút nhấn và vặn để dễ dàng thao tác Việc bố trí này ở vị trí phía dưới giúp người điều khiển thuận tiện trong việc điều chỉnh các chế độ hoạt động.
33 a, Hình ảnh thực tế b, Hình ảnh thiết kế
Hình 3 14 Lắp đặt các thiết bị vào mặt ngoài tủ điện như bản thiết kế
Các thiết bị bên ngoài tủ điện đã được khoan lỗ, sắp xếp và lắp đặt đúng theo bản thiết kế Các miếng giấy dán chú thích được sử dụng để phân biệt các thiết bị Mặc dù kích thước có sự xê dịch so với thiết kế ban đầu, nhưng điều này không đáng kể và không ảnh hưởng nhiều đến quá trình vận hành của tủ điện.
LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG
Lắp đặt tủ điện vào nhà kính
Hình 4 1 Hình ảnh nhà kính tại Viện Di Truyền Nông Nghiệp
Sau khi hoàn tất lắp đặt và kết nối thiết bị theo sơ đồ đấu dây, tôi đã di chuyển 30km để vận chuyển tủ điện đến Viện Di Truyền Nông Nghiệp.
Hình 4 2 Kéo dây cáp mạng từ Modem WIFI tổng
Khi bắt đầu lắp đặt tủ điện, bước đầu tiên là luồn dây mạng qua ống ruột gà ∅16mm để bảo vệ dây khỏi thời tiết và các yếu tố bên ngoài như xe cộ hoặc chuột Sau khi hoàn tất việc luồn dây, cần tiến hành đào hố chôn dây để đảm bảo an toàn và tránh bị xe cán qua.
Hình 4 3 Lắp đặt hệ thống modem wifi bên trong nhà kính
Sau khi hoàn thành việc kéo dây, bước tiếp theo là kéo wifi vào bên trong nhà kính Việc này nhằm cung cấp tín hiệu wifi cho bộ điều khiển trung tâm, giúp theo dõi các thông số và điều khiển hệ thống từ xa một cách hiệu quả.
Hình 4 4 Lắp đặt cảm biến mưa cho nhà kính
Sau khi hoàn thành việc kéo wifi vào bên trong nhà kính, bước tiếp theo là đấu nối các thiết bị cảm biến Cảm biến báo mưa cần được lắp đặt bên ngoài nhà kính để đo lượng mưa và gửi thông tin về bộ điều khiển trung tâm, từ đó thông báo đến thiết bị smartphone.
Hình 4 5 Lắp đặt tủ điện vào bên trong nhà kính
Sau khi lắp đặt các cảm biến, bước tiếp theo là lắp đặt tủ điện trong nhà kính Tủ điện điều khiển được đặt trên tường đối diện nhà kính, giúp thu tín hiệu wifi hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho việc đi dây đến hệ thống đèn và bơm.
Hình 4 6 Tiến hành lắp đặt hệ thống đèn cho vườn ươm
Sau khi lắp đặt tủ điện, bước tiếp theo là lắp hệ thống đèn cho kệ ươm mầm Việc phân bổ ánh sáng đều đặn sẽ thúc đẩy sự phát triển của mầm cây Tuy nhiên, quá trình lắp đặt và cố định đèn đòi hỏi nhiều thời gian, sự tỉ mỉ và kiên trì.
Hình 4 7 Lắp đặt hệ thống bơm ở bên dưới đất ở giữa tủ điện và nhà kính
Thiết bị được lắp đặt cuối cùng trong hệ thống là bơm cao áp Được đặt ở trên
Thùng nhựa bao gồm bơm cao áp, van điện từ và lõi lọc Van điện từ ngăn nước chảy ngược về bơm, trong khi lõi lọc đảm bảo nước được làm sạch trước khi tưới, tránh gây hại cho mầm cây.
Hình 4 8 Hình ảnh vị trí tủ điện được đặt bên trong nhà kính
