Đề Tài- Nghiên Cứu Và Chế Tạo Hệ Thống Cảm Biến Nhiệt Độ Và Độ Ẩm Cho Nhà Nuôi Yến.pdf

Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trỏ then chốt trong việc kiểm soát và điều chỉnh các yêu tố này, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành nuôi yén trong nhà.. Điều này có thể b

TRUYEN THONG VIET HAN KHOA KY THUAT MAY TINH VA DIEN TU Val

ĐỎ ÁN CO SO 3 (CE)

DE TAI: NGHIEN CUU VA CHE TAO HE THONG CAM BIEN NHIET DO

VÀ ĐỘ AM CHO NHA NUOI YEN

Tén thanh vién: Nguyễn Nhất Minh; Mã SV: 22CE054

Giáo viên hướng dẫn: ThS.Lê Kim Trọng

Đà Nẵng, tháng (4 năm 2024

TRUYEN THONG VIET HAN KHOA KY THUAT MAY TINH VA DIEN TU

Vidi

| NHAN BAN = PHUNG SU - KHAI PHONG

ĐỎ ÁN CO SO 3 (CE)

DE TAI: NGHIEN CUU VA CHE TAO HE THONG CAM BIEN NHIET

ĐỘ VÀ ĐỘ AM CHO NHA NUOI YEN

Tén thanh vién: Nguyễn Nhất Minh, Mã SV: 22CE054

Giáo viên hướng dẫn: ThS.Lê Kim Trọng

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn ché, trong quá trình hoàn thiện đồ án vẫn còn có một số thiểu sót và những vấn đẻ chưa được giải quyết Nhóm chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để nhóm có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mỉnh, khắc phục được những kỹ năng cân thiết trong quá trình làm việc nhóm đề có thể áp dụng tốt những

kỹ năng ấy vào học tập cũng như công việc sau này

Cuối cùng chúng em xin kinh chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý Xin gửi lời cảm ơn đến tat cả bạn bè, những người đã giúp chúng em trong suốt quá trinh hoàn thiện đồ án

Chúng em xin chân thành cảm on!

MỞ ĐẦU

Nghề nuôi yến trong nhà đã và đang trở thành một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận cao tại Việt Nam Tuy nhiên, để đạt được thành công, người nuôi yến cần đảm bảo nhiều yêu tố, trong đó quan trọng nhất là điều kiện môi trường Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trỏ then chốt trong việc kiểm soát và điều chỉnh các yêu tố này, góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành nuôi yén trong nhà

Sự xuất hiện của nghề nuôi yên trong nhà đã mang đến một luồng gió mới cho nền kinh tế Việt Nam Ngành công nghiệp này không chỉ tạo ra nguồn thu nhập đổi dào cho người dân mà còn góp phản thúc đầy phát triển kinh tế địa phương Theo thống kê, Việt Nam hiện có hơn 10.000 nhà yến với sản lượng tổ yên hàng năm đạt hàng chục tan Giá trị xuất khẩu tổ yên Việt Nam cũng liên tục tăng, đạt hàng trăm triệu USD mỗi năm

Để muôi yên thành công, cần đảm bảo nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là điều kiện môi trường Yến sảo là loài chim ưa thích môi trường sống có nhiệt độ và độ am cao Nhiệt độ thích hợp cho chim yến sinh sống dao động từ 28°C đến 32°C, dé am tir 70% đến 85% Ngoài ra, môi trường nuôi yến cần yên tĩnh, ít tiếng ồn và đảm bảo vệ sinh

Đó cũng là lý do nhóm chúng em lựa chọn nghiên cứu, thực hiện thiết kế và thi công thiết bị đo nhiệt độ và độ am lam dé tài báo cáo cho

bộ môn Đô án cơ sở 3

cách thiết kế thiết bị Chúng em cũng sẽ trình bày về kết quả thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của thiết bị đếm số lượng sản phẩm này

NHAN XET

(Của giảng viên hướng dẫn)

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MUC CUM TU VIET TAT

Chương 1 GIỚI THIỆU

11 Ý trởng, lý do chọn đề tài:

Trong quá trình nuôi ta cần 9 yếu tố sau: vị trí xây dựng nhà yên; nhiệt độ, độ am trong nhà yến; ánh sáng trong nhà yến; hướng nhà và

hướng lô chim ra vào; kích thước vòng đảo lượn trong nhà; hệ thống giá tổ; âm thanh; hệ thống tạo ẩm, thông gió, kỹ thuật vận hành nhà

yến yến đóng vai trò quan trọng Để đảm bảo và nâng cao hiệu quả của quy trình nuôi yến này, chúng tôi đã thực hiện đồ án "THIẾT KÉ

VÀ CHÉ TẠO MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ÂM"

Giúp kiểm soát nhiệt độ và độ Ẩm: Mạch đo nhiệt độ và độ âm giúp người nuôi yến theo dõi chính xác các thông số về nhiệt độ và độ

ẩm trong nhà yến Nhờ vậy, họ có thể điều chỉnh các thiết bị như quạt thông gió, máy tạo âm, máy sưởi âm đề duy trì môi trường sống lý

tưởng cho chim yến

Tăng tÿ lệ sinh sản: Khi được sống trong môi trường có nhiệt độ và độ âm phủ hợp, chim yến sẽ sinh sản nhiều hơn và chất lượng tổ yên

Nhin chung, mạch đo nhiệt độ và độ ẩm là một công cụ quan trọng giúp người nuôi yễn nâng cao hiệu quả sản xuất và thu nhập Việc sử

dụng thiết bị này góp phan quan trọng vào sự phát triển của ngành nuôi yên trong nhà tại Việt Nam

12 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

* Muc tiéu:

Phát triển một hệ thống đo chính xác và đáng tin cay: Xay dung mét hé théng do sir dung mach Arduino va cam bién DHT11 Diéu nay

đòi hỏi thiết kế và lập trình sao cho hệ thống có khả năng phát hiện và đo được mọi sự thay đổi trong không gian được đo bởi cảm biến

DHTII

* Nhiệm vụ:

Lưựa chọn và kết nối cảm biến đo nhiệt độ và độ âm: Lựa chọn cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho ứng dụng và kết nối nó với

mạch Esp 8266 Điều này đòi hỏi hiểu về các thông số kỹ thuật của cảm biễn và phương pháp kết nối với mạch Esp 8266

Lập trình mạch Arduino: Lập trình mạch Arduino để xử lý tín hiệu từ cảm biển đo nhiệt độ và độ ảm và hiển thị Điều này đòi hỏi kiến

thức vẻ ngôn ngữ lập trình Arduino và khả năng xử lý và phát tín hiệu

này có thể bao gồm việc điều chỉnh ngưỡng phát hiện, xử lý tín hiệu và bộ đếm để giảm thiểu sai số và nhiễu

Kiểm tra và đánh giá: Kiểm tra hệ thống đo trong các tình huống thực tế và đánh giá hiệu suất của nó Điều này có thể bao gồm đo đạc số

nhiệt độ và độ ấm trong một khoảng không gian nhất định và so sánh với kết quả đo của hệ thống đẻ đánh giá độ chính xác và đáng tin

cậy

13 Dai trợng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng chính là mạch Esp 8266 , Led 16*2 và cảm biến DHT11 Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng mạch Arduino đề xử lý tín

hiệu từ cảm biến DHTII dựa trên thông tin thu thập được từ cảm biến

* Pham vi nghiên cứu:

Xác định và lựa chọn cảm biến DHTII phù hợp: Nghiên cứu có thé tap trung vào việc nghiên cứu và lựa chọn các loại cảm biển

DHT11cé san trén thị trường hoặc phát triển cảm biến DHTII tùy chỉnh dé phù hợp với yêu cầu của ứng dụng đo nhiệt độ và độ ẩm

Phát triển mạch Arduino: Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển mạch Arduino để xử lý tin hiệu từ cảm biến DHTI1 Điều nay bao

gồm việc lựa chọn các thành phần phần cứng phù hợp, thiết kế mạch và lập trình Arduino

Đánh giá hiệu suất: Nghiên cửu có thẻ tập trung vào việc đánh giá hiệu suất của hệ thống đo đạc trong các tỉnh huống thực tế Điều này

bao gồm việc thực hiện các thí nghiệm, đo đạc nhiệt độ và độ ẩm trong một khoảng không gian và so sánh kết quả đo của hệ thống với kết

quả thực tế để đánh giá độ chính xác và đáng tin cậy

Ứng dụng và mở rộng: Nghiên cứu có thé tim hiểu và để xuất các ứng dụng và mở rộng tiểm năng của mạch Arduino đếm số lượng sử

dụng cảm biên siêu âm trong các lĩnh vực như giao thông, công nghiệp, y tế và nhiều hơn nữa

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Xác định mục tiêu nghiên cứu: Đầu tiên, xác định mục tiêu cụ thể của nghiên cửu, chẳng hạn như nhiệt độ và độ ẩm trong không gian của

người sử dụng cảm biến DHTI1 và mạch Arduino Điều này giúp định hình phạm vi và yêu cầu của nghiên cứu

Lưựa chọn cảm biến DHTI11: Nghiên cứu yêu cầu lựa chọn cảm biến DHTII phù hợp cho ứng dụng đo nhiệt độ và độ âm Xem xét các

yêu cầu về khoảng cách đo, góc quét, độ chính xác và khả năng phát hiện của cảm biến dé chọn một loại cảm biến phù hop

PAGE

Arduino phủ hợp với yêu cầu của nghiên cứu, kết nối cam bién DHT11 voi mach Arduino va cau hình các chân kết nối

Thu thập đữ liệu: Tiền hành thu thập đữ liệu từ cảm biến DHTIlvà mạch Arduino Điều này bao gỗm việc lap trinh mach Arduino dé doc tín hiệu từ cảm biến, xử lý đữ liệu và truyền thông tin về số lượng đếm

Đánh giá hiệu suất: Tiến hành đánh giá hiệu suất của hệ thống đo nhiệt độ và độ âm Điều này bao gồm thực hiện các thử nghiệm và so sánh kết quả đếm của hệ thống với kết quả thực tế để đánh giá độ chính xác và đáng tin cậy

Tối ưu hóa và cải tiến: Dựa trên kết quả đánh giá, tiễn hành tối ưu hóa và cải tiên hệ thống đếm Điều này có thể bao gồm điều chỉnh ngưỡng phát hiện, cải thiện thuật toán đếm và nâng cao độ chính xác và đáng tin cay của hệ thống

Ứng dụng và mở rộng: Nghiên cứu có thé tim hiểu và để xuất các ứng dụng và mở rộng tiểm năng của mạch Arduino đếm số lượng sử dụng cảm biên siêu âm trong các lĩnh vực như giao thông, công nghiệp, y tế và nhiều hơn nữa

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

* Ý nghĩa khoa học:

Đóng góp kiến thức: Nghiên cứu này có thể đóng góp vào việc hiểu rõ hơn vẻ khả năng và giới hạn của mạch Arduino trong ứng dụng đếm số lượng Nó có thể tiếp cận các van dé liên quan đến xử lý tin hiệu, do và phân tích đữ liệu từ cảm biến DHTII

Phát triển công nghệ: Nghiên cứu này có thể đóng góp vào việc phát triển công nghệ đo nhiệt độ và độ am sử dụng cảm biến DHTII Nó

có thể cung cấp các phương pháp và kỹ thuật đề xây dựng và tối ưu hóa hệ thống đếm số lượng sử dụng mạch Arduino và cảm biến siêu

Mở rộng ứng dụng: Nghiên cứu này có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của mạch Arduino và cảm biên DHTII Nó có thể khám phá và đề xuất các ứng dụng mới trong các lĩnh vực như chăn nuôi các loài động-thực vật khác, kho bảo quản của nhiều vật dùng, trong các phòng sản xuất chip, vi mach và nhiều lĩnh vực khác

Giải quyết van đề thực tế: Nghiên cứu này có thể cung cấp một giải pháp thực tế cho việc đo nhiệt độ và độ ẩm sử dụng cảm biến DHTI1

Nó có thé ap dung trong các tình huống thực tiễn như đo nhiệt độ và độ am trong các phỏng, nhiệt độ và độ ẩm trong các khu chăn nuôi,

nhiệt độ và 6 am trong các khu sản xuất chip và chế tạo các linh kiện điện tử, v.v

Tiết kiệm chi phi và tăng hiệu suất: Sử dụng mạch Arduino và cảm biến DHTII có thể giúp tiết kiệm chỉ phí so với các giải pháp đo truyền thống Nó có thể tăng hiệu suất và độ chính xác trong việc đo nhiệt độ và độ ẩm, đồng thời giảm tác động và công sức lao động

PAGE

kết nối hệ thống đếm số lượng với các hệ thống thông tin khác, đồng thời cung cấp tính linh hoạt và khả năng mở rộng trong việc tích hợp với các hệ thông săn có

1.6 Ưu điểm, nhược điểm của các thiết bị:

a Uu diém

- Kiểm soát môi trường: Giúp theo déi va điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường sống và làm việc, đảm bảo

điều kiện tối ưu cho sức khỏe, sự thoải mái và năng suất

- Ngăn ngừa nấm mắc và vi khuẩn: Độ âm cao có thé tao điều kiện cho nắm mốc và vi khuẩn phát triển, gây hại cho

sức khỏe và làm hỏng tài sản Thiết bị đo độ ẩm giúp phát hiện và kiểm soát độ ấm ở mức an toàn

- Tiết kiệm năng lượng: Điều chỉnh nhiệt độ và độ ấm hợp lý giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống sưởi âm và làm

- Cai thiện chất lượng sản phẩm: Trong một số ngành công nghiệp, việc kiểm soát nhiệt độ và độ âm rất quan trọng để

đảm bảo chất lượng sản phẩm Ví dụ, trong ngành thực phẩm, độ ẩm và nhiệt độ cần được kiểm soát chặt chẽ để ngăn ngừa hư

hỏng và đảm bảo an toàn thực phẩm

- Bảo vệ tài sản: Độ ẩm cao có thể làm hỏng đồ gỗ, sách vở, thiết bị điện tử và các vật dụng khác Thiết bị đo độ âm

giúp bảo vệ tài sản khỏi bị hư hỏng đo độ ẩm cao

- Chi phi: Gia thành của thiết bị đo nhiệt độ và độ âm có thể dao động từ vài trăm nghìn đến vài triệu đồng, tùy thuộc

vào loại thiết bị và tính năng

- Độ chính xác: Một số thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm có thẻ không chính xác, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt ,

độ chính xác phụ thuộc vào chương trình nạp trong sản phẩm

- Bảo trì: Một số thiết bị đo nhiệt độ và độ âm cần được bảo trì định kỳ để đảm bảo độ chính xác

- Kha năng sử dụng: Một số thiết bị đo nhiệt độ và độ âm có thể khó sử dụng, đặc biệt là đối với những người không

quen với các thiết bị điện tử

1.7 Dự kiến tiến độ thực hiện:

Stt Thời gian Nội dung làm việc

3 Từ 24/3 đến 1/5 Nghiên cứu vả xây dựng mạch

PAGE

Stt Thời gian Nội dung làm việc

Nội dung của bài báo cáo gồm 3 chương:

- Chương 1: Giới thiệu tổng quan vấn đề, mục tiêu, các van dé can giải quyết và phương pháp nghiên cứu

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Thiệt kê và thi công

PAGE

Chuong2 CO SO LY THUYET

2.1 Giới thiệu về ESP NodeMCU

2.1.1 Tổng quan về ESP8266

ESP8266 la mét module Wi-Fi được phát triển bởi công ty Espressif Systems cua Trung Quéc va ra mắt lần đầu vào năm 2014

Module ESP§8266 được sử dụng rộng rãi để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau thông qua mạng W¡-Fi, từ việc thu thập

tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển dén, động cơ, và nhiều đối tượng khác Nó có thể kết nối với nhiều module khác nhau như cảm biến

nhiệt độ, cảm biến độ ấm, và các module điều khiển khác đẻ mở rộng khả năng ứng dụng

Phân cứng của ESP8266 bao gồm một vi điều khiển Wi-Fi SoC (System on Chip) tích hợp bộ xử lý 32-bit Tensilica L.106 chạy

ở tốc độ 80 MHz hoặc 160 MHz ESP§8266 hỗ trợ các chuẩn giao tiếp như UART, SPI, và I2C, cùng với khả năng hoạt động ở chế độ Wi-

Ti Station hoặc Access Point Một số phiên bản phổ biến của ESP8266 bao gồm ESP-01, ESP-07, ESP-12E, và NodeMCU

Phiên bản thường được sử dụng nhất là NodeMCU, một board mạch nguỗn mở kết hợp ESP8266 với bộ chuyển đổi USB-to- Serial và các chân GPIO dễ truy cập, giúp dễ dàng lập trình và kết nối với các thiết bị khác

Phan mềm để lập trình cho ESP§8266 có thể sử dụng nhiều môi trường lập trình khác nhau, nhưng phổ biến nhất là Arduino IDE Arduino IDE cung cap mét nén tang đơn giản và đễ sử dụng để viết mã và tải chương trình lên ESP8266 Ngoài ra, người dùng còn

có thể sử dụng các nên tảng khác như PlatformIO, Eclipse, va NodeMCU Lua firmware dé lap trinh cho ESP8266

Tóm lại, ESP§8266 là một giải pháp mạnh mẽ và linh hoạt cho các ứng dụng ToT (Internet of Things), giúp các nhà phát triển dé dàng thiết kế và triển khai các dự án kết nối mạng không dây một cách hiệu quả

2.1.2 Câu trúc phần cứng của ESP§8266 NodeMCU

ESP-12EChip 3.3V Voltage Regulator

CP2102 USB to TTL Converter

DO Pin

Hình 2.1 Cấu trúc phân cứng cúa ESP8266 NodeMCU

Thông số cơ bản của ESP8266 NodeMCU

PAGE

2.1.3 Các chân năng lượng

Bang 2.1 Théng số cơ bán của ESP8266 NodeMCU

- GND (ground): cực âm của nguồn điện cấp cho ESP8266 Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thi những chân này phải được nối với nhau

- 3.3V: chân này cung cấp điện áp 3.3V từ bộ chuyền đổi nguồn trên NodeMCU Nó có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị ngoại vi hoặc cảm biến yêu cầu điện áp 3.3V

- Vin (Voltage Input): chan Vin cé thé duoc str dung dé cap nguén cho NodeMCU tir mét nguén dién bén ngoai Dién ap dau

vào có thé dao déng tir 3.3V dén SV

- RESET: việc nhắn nút Reset trên board dé reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET duoc néi voi GND qua 1

điện trở 10KO

PAGE

Vị điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

- 4MB bộ nhớ Flash: bộ nhớ FLASH được sử dụng để lưu trữ fimaware (chương trình người dùng) và hệ thống tệp SPIFFS hoặc LitteFS Nó cho phép lưu trữ dữ liệu không bay hơi

- 64KB cho SRAM(Static Random Access Memory): gia tri cac bién khai báo khi lập trình sẽ được lưu ở đây Khai báo càng

nhiều biến thi cang cần nhiều bộ nhớ RAM

- 80KB cho RAM(Random Access Memory): RAM được sử dụng cho hoạt động thời gian thực của chương trình, bao gồm xử

lý các lệnh và lưu trữ biên tạm thời

+ 32KEB bộ nhớ dữ liệu (Data RAM): str dung cho cac bién và ngăn xếp chương trình

+ 64KB bộ nhớ hướng lệnh (Instrucion RAM): trong đó 32KB có thể được sử dụng để lưu trữ các lệnh và mã chương trình chạy trên thiết bị

2.1.5 Các cổng ra vào

Arduino UNO có 14 chan digital dùng dé đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối

đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull- up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328

- 2 chan Serial: 0 (RX) va 1 (TX): dùng để gửi (transmit- TX) và nhận (receive RX) dé ligu TTL Serial Arduino Uno cé thé giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, ban không nên str dung 2 chân này nêu không cẩn thiết

- GPIO0 (D3): Được sử dụng đề điều khiển chế độ khởi động và chọn chế độ chương trình

- GPIO2 (D4): Chân này được sử dụng cho truyén dit ligu 2C hoac PWM

- GPIO4 (D2): Thường được sử dụng cho PWM và là chân mặc định cho việc kết nối với cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22

hoặc DHTII

PAGE