GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
Khái niệm về hệ thống tự động
Hệ thống điều khiển tự động là một tập hợp các phần tử tự động giúp điều khiển các quá trình trong thiên nhiên và cuộc sống mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người Nó bao gồm các thành phần vật lý có mối liên hệ và tác động lẫn nhau, nhằm chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc kiểm soát một hệ thống khác.
- Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến
+ Hệ thống điều hoà không khí
+ Hệ thống điều chỉnh độ ẩm
+ Hệ thống tự động báo cháy v.v
- Trong môi trường sản xuất:
+ Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động
+ Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robot v.v
Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất
Lịch sử phát triển công cụ và phương tiện sản xuất đã trải qua quá trình cơ giới hóa và điện khí hóa Những đột phá trong công nghệ vật liệu, điện tử và tin học đã mở ra cơ hội cho công nghệ tự động phát triển mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích cho xã hội Tự động hóa không chỉ giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, mà còn cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng nhu cầu cao trong sản xuất hiện đại Qua đó, khả năng cạnh tranh được tăng cường, giúp doanh nghiệp thích ứng với yêu cầu sản xuất ngày càng khắt khe.
Trong tương lai gần, tự động hóa sẽ trở thành yếu tố quan trọng và không thể thiếu trong cả sản xuất và đời sống con người Nó không chỉ thay thế con người trong những công việc nặng nhọc, nguy hiểm và độc hại mà còn hỗ trợ trong những công việc tinh vi, hiện đại Hơn nữa, các công nghệ tự động hóa sẽ đáp ứng nhu cầu sống hàng ngày, trở thành phương tiện thiết yếu trong cuộc sống của chúng ta.
Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng
Công trường thực vật đại diện cho nền tảng sản xuất nông nghiệp trong thời đại hiện đại hóa Toàn bộ quy trình sản xuất được tự động hóa, giúp giảm thiểu sức lao động và tăng cường năng suất.
Mặc dù tự động hóa trong tưới tiêu đã tồn tại từ lâu, nhưng chỉ phát triển mạnh mẽ ở các nước phát triển Các nước chậm phát triển, mặc dù nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn, vẫn chậm chạp trong việc áp dụng công nghệ tự động hóa cho tưới cây Hiện nay, nhờ sự hỗ trợ từ nước ngoài, các quốc gia đang phát triển, đặc biệt là ở Đông Nam Á như Việt Nam, đang từng bước đưa tự động hóa vào sản xuất và đời sống.
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, cùng với những thành tựu trong công nghệ 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 tất cả các quốc gia và vùng lãnh thổ.
Khái quát về nhà trồng thông minh
Một số địa phương đã trồng các loại cây, hoa và rau có giá trị kinh tế cao, nhưng hiện tại, vẫn còn ít đơn vị tiến hành nghiên cứu và thiết kế các mô hình tự động phù hợp với điều kiện kinh tế và môi trường của Việt Nam.
Trong cuộc sống bận rộn hiện nay, nhiều người vẫn tìm niềm vui từ việc trồng cây cảnh và rau trong không gian trống của nhà, như sân thượng hay ban công Tuy nhiên, khi bận rộn với công việc hàng ngày, việc chăm sóc và tưới nước cho cây cảnh và vườn hoa thường bị bỏ quên.
Hình 1.1:Hệ thống tưới nước tự động cho cây trồng
Ngoài phương pháp tưới thủ công, các phương pháp tưới tự động cần được thiết kế và tính toán các thông số phù hợp Tất cả các phương pháp tưới sử dụng ống đều dựa trên nguyên lý tính toán từ môn cấp thoát nước và thủy lực, bao gồm việc xác định diện tích tưới, nguồn nước và nhu cầu nước cho từng loại cây trồng Từ những thông số này, cần tính toán đường kính của các loại ống, vận tốc và áp lực nước, chiều dài ống cũng như các chi tiết nối như co, tê, van Cuối cùng, lập bảng tổng hợp số lượng vật tư cần thiết và tính toán chi phí cho việc mua sắm và lắp đặt.
Nhiệm vụ vủa hệ thống tưới tự động
Thiết kế hệ thống tưới cây tự động yêu cầu thông tin chi tiết về vật tư, thiết bị, bộ vi xử lý, cảm biến và bộ điều khiển Do đó, việc xác định bài toán thiết kế là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.
1.5.1.Tổng quan về thiết kế một hệ thống tưới Để thiết kế hệ thống tưới nước cho cây trồng, cần quan tâm đến các vấn đề sau:
- Số cây cần cung cấp nước tưới
- Nhu cầu nước của loại cây trồng/đơn vị thời gian (lít/ngày).
Để xác định hình dáng và diện tích khu tưới, việc đo đạc là cần thiết Khoảng cách giữa các cây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm; nếu không đều, sẽ dẫn đến sự chênh lệch trong lượng nước tưới, gây ra sản phẩm kém Đối với những diện tích lớn, việc đo đạc chính xác là rất quan trọng để đảm bảo lưu lượng nước tưới phù hợp với công suất bơm.
1.5.2 Thiết kế hệ thống tưới a Xác định lần tưới nhu cầu nước/lần tưới và khả năng cung cấp nước
Tùy thuộc vào loại cây trồng, việc xác định số lần tưới và nhu cầu nước cho mỗi lần tưới là rất quan trọng Số lần tưới sẽ phụ thuộc vào đặc tính của từng loài cây và khả năng giữ ẩm của đất Chỉ cần tính toán gần đúng các thông số về số lần tưới, chúng ta có thể ước lượng nguồn nước cần thiết cho cây trồng.
Trong sản xuất nông nghiệp, việc điều chỉnh số lần tưới nước dựa vào thực tế đất đai và thời tiết là rất quan trọng Nhu cầu nước cho mỗi lần tưới là yếu tố chính để thiết kế hệ thống tưới và tính toán nguồn nước Chuyên ngành thủy lợi cung cấp bảng tra cứu nhu cầu nước cho các loại cây trồng, nhưng người trồng cũng có kinh nghiệm thực tế để xác định nhu cầu này Thực tế cho thấy, nhu cầu nước của cây trồng thường thấp hơn so với lượng nước cung cấp, do đó, lượng nước tưới phụ thuộc vào phương pháp tưới Cụ thể, nhu cầu nước tưới cho một cây dao động từ 5-10 lít (tưới nhỏ giọt), 15-20 lít (tưới phun tia) đến 30-40 lít (tưới rãnh, tưới phun mưa).
Để xác định nhu cầu nước tưới cho cây, cần tính toán lượng nước cần thiết cho mỗi lần tưới, số lần tưới trong tháng và số tháng cần tưới Qua đó, ta có thể xác định tổng nhu cầu nguồn nước tưới cho khu vực canh tác Bên cạnh đó, việc phân chia khu tưới cũng rất quan trọng để tối ưu hóa nguồn nước sử dụng.
Khi thiết kế hệ thống tưới, nếu chỉ tưới cho diện tích nhỏ, bạn chỉ cần một khu tưới Tuy nhiên, với diện tích lớn hơn, cần phân chia thành nhiều khu tưới để đảm bảo hiệu quả kinh tế Nếu khu tưới quá lớn, công suất máy bơm và đường kính ống dẫn nước sẽ tăng đáng kể, gây lãng phí Việc phân chia khu tưới cần có bản vẽ rõ ràng thể hiện hình dáng, diện tích, kích thước các cạnh, cũng như vị trí và chiều dài các hàng cây, từ đó tính toán số lượng cây trồng và kích thước đường ống chính Đường ống chính cần được tính toán kỹ lưỡng về chiều dài, đường kính và áp lực để chọn loại ống phù hợp, tránh tình trạng ống quá lớn gây lãng phí hoặc quá nhỏ không cung cấp đủ nước, dẫn đến hư hỏng và chi phí phát sinh.
Khi lắp đặt đường ống chính cho hệ thống tưới, cần xác định vị trí và chuyển nó lên bản vẽ Đối với khu tưới có địa hình dốc, nên bố trí đường ống theo cạnh cao nhất để nước chảy từ cao xuống thấp, tối ưu hóa năng lượng Trong trường hợp đất bằng phẳng hoặc có gợn sóng, đường ống nên chạy dọc theo các đỉnh cao để phân phối nước tưới đều hai bên.
+ Tính chiều dài đường ống chính:
Sử dụng thước kẻ ly để đo tổng chiều dài của đường ống chính trên bản vẽ và nhân với tỷ lệ của bản vẽ nhằm xác định tổng chiều dài thực tế của đường ống chính.
Để xác định đường kính của đường ống chính, trước tiên cần tính tổng nhu cầu nước tưới cho khu tưới lớn nhất Từ chiều dài mỗi hàng, số lượng cây trên mỗi hàng có thể được tính bằng công thức: Số cây/hàng = Chiều dài hàng ÷ Khoảng cách trồng (cây cách cây) + 1.
Các phương pháp tưới
Phương pháp và kỹ thuật tưới nước đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng nước hiệu quả, phù hợp với từng loại đất và nhu cầu sinh lý của cây trồng Việc áp dụng đúng các biện pháp tưới không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn nâng cao năng suất lao động và tăng cường năng suất cây trồng.
Hiện nay, các phương pháp tưới cây phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới bao gồm tưới ngập, tưới rãnh, tưới dải và tưới phun mưa Bên cạnh đó, tưới nhỏ giọt và tưới ngầm cũng đang được nghiên cứu và ứng dụng tại một số quốc gia.
1.6.1.Phương pháp tưới ngập nước
Tưới ngập là phương pháp tưới cổ truyền, chủ yếu áp dụng cho lúa nước trong suốt quá trình sinh trưởng Ngoài lúa, phương pháp này cũng có thể được sử dụng cho một số cây như ngô, cói đay và cây thức ăn chăn nuôi trong các giai đoạn nhất định Tưới ngập còn giúp cải tạo đất, thau chua rửa mặn và giữ ẩm cho đất trong thời kỳ khô hạn trước khi canh tác Những ưu điểm của phương pháp này rất đáng chú ý.
Tưới ngập là phương pháp hiệu quả cho ruộng bằng phẳng với độ dốc nhỏ hơn 0,001, đặc biệt khi đất có tính thấm nước yếu và cần lượng nước tưới lớn Nhờ đó, năng suất lao động của người tưới được nâng cao.
Một người có khả năng tưới cho 30-40 ha đất, nhờ vào việc xây dựng hệ thống tưới tiêu hiệu quả cho các thửa ruộng lớn, giúp tối ưu hóa hệ số sử dụng đất.
Lớp nước trên ruộng giúp bộ rễ lúa phát triển mạnh mẽ, tối ưu hóa khả năng hấp thụ phân bón và hạn chế sự phát triển của nhiều loại cỏ dại.
Lóp nước trên ruộng cải thiện chế độ nhiệt của ruộng lúa, đặc biệt ở những vùng có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm Tuy nhiên, tưới ngập không phù hợp cho cây trồng cạn, những loại cây có nhu cầu nước ít, hoặc trên đất dốc Hơn nữa, tưới ngập có thể làm giảm độ thoáng khí trong đất, hạn chế quá trình phân giải chất hữu cơ Nếu chế độ tưới không hợp lý và quản lý kém, sẽ ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của cây trồng, gây lãng phí nước, xói mòn đất và rửa trôi phân bón.
Khi áp dụng phương pháp tưới ngập, cần chú ý đến các khâu kỹ thuật quan trọng như quy hoạch xây dựng đồng ruộng và xác định hệ thống kênh tưới tiêu, vì đây là bước đầu tiên có ảnh hưởng lớn đến toàn bộ quá trình sản xuất lúa.
-Có hai phương pháp tưới tiêu riêng biệt và tưới tiêu kết hợp:
Tưới tiêu riêng biệt là hệ thống quản lý nước trong ruộng, bao gồm kênh tưới và kênh tiêu riêng biệt Mỗi kênh tưới có thể được bố trí ở một hoặc hai bên, tùy thuộc vào hình dạng của ruộng, trong khi kênh tiêu cũng có thể hoạt động ở một bên hoặc cả hai bên để đảm bảo hiệu quả tưới tiêu.
Phương pháp tưới tiêu riêng biệt giúp chủ động trong việc tưới tiêu, áp dụng khoa học để đáp ứng nhu cầu sinh lý của lúa, đồng thời cải tạo đất, đặc biệt ở vùng chua mặn Phương pháp này không chỉ tăng năng suất cây trồng mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho cơ giới hóa trong canh tác Tuy nhiên, nhược điểm của nó là tiêu tốn nhiều đất và công trình, dẫn đến hệ số sử dụng đất thấp.
Phương pháp tưới tiêu kết hợp sử dụng hệ thống kênh vừa tưới nước vừa tiêu nước, giúp tiết kiệm diện tích đất và giảm kích thước công trình Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không thể chủ động tưới tiêu cho từng khoảnh đất, điều này hạn chế khả năng cải tạo đất và thâm canh nhằm tăng năng suất cây trồng.
1.6.2.Phương pháp tưới phun mưa
Phương pháp tưới phun mưa đã trở thành một kỹ thuật tưới cây phổ biến trong 40 năm qua, sử dụng hệ thống máy bơm, ống dẫn nước và vòi phun để mô phỏng mưa tự nhiên Phương pháp này mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là khả năng tưới cây trong các điều kiện khác nhau, giúp duy trì độ ẩm cho đất và cải thiện năng suất cây trồng.
- Khi tiêu chuẩn tưới nhỏ, có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn (30- 900m 3 /ha)
- Tưới trên đất xốp như đất cát và cát pha, có độ thấm nước lớn
- Tưới hên mọi địa hình phức tạp: như dốc không, không bằng phẳng và tiết kiệm nước tưới (đối với vùng nguồn nước tưới hạn chế)
Tưới phun mưa giúp nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tưới và nước trên đồng ruộng Tại Mỹ, hệ số này đạt 0,67, trong khi các phương pháp tưới khác chỉ đạt 0,56 Ở Nhật Bản, hệ số sử dụng hữu ích khi tưới phun mưa cao hơn, dao động từ 0,75 đến 0,80, cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp tưới khác.
Tưới phun mưa không chỉ thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại mà còn có thể hòa lẫn các loại thuốc với nước tưới cho cây trồng, như cây hồng Phương pháp này còn giúp tăng năng suất cho các loại cây trồng; ví dụ, tại Italia, khi tưới phun mưa cho nho, chất lượng nho được cải thiện với hàm lượng đường tăng 2% Tại Việt Nam, thí nghiệm tưới phun mưa tại đồi chè 66 - Hợp tác xã Tiên Phú - Phù Ninh - Vĩnh Phúc cho thấy năng suất chè tăng 50% so với phương pháp tưới truyền thống.
Tưới phun mưa không phù hợp với vùng có gió mạnh và yêu cầu đội ngũ kỹ thuật có trình độ để vận hành các hệ thống phức tạp Các thiết bị phun mưa hiện nay chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu sản xuất và điều kiện sinh lý của cây trồng, dẫn đến giá thành tưới cao Mặc dù có những nhược điểm này, phương pháp tưới phun mưa vẫn được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia với tỷ lệ cao, như 97% ở Tiệp Khắc, 79% ở Đức, và 90% ở Israel Tại Việt Nam, tưới phun mưa đang trở nên phổ biến ở các vùng chuyên canh rau ở Hà Nội, Hải Phòng, Đà Lạt, cũng như vùng trồng cây công nghiệp như cà phê, chè, cao su ở Tây Nguyên và Lâm Đồng, mang lại hiệu quả kinh tế đáng khích lệ.
Ý nghĩa thực tiễn của hệ thống tưới cây tự động
1.7.1 Đối với đời sống con người
Hệ thống tưới tiết kiệm nước giúp giảm đến 60% lượng nước so với phương pháp tưới truyền thống, góp phần quan trọng vào nỗ lực chung của xã hội trong việc bảo vệ và tiết kiệm nguồn tài nguyên quý giá này cho nhân loại.
- Giảm chi phí nhân công
Hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm thời gian chăm sóc cây xanh, cho phép bạn dành thời gian cho những công việc khác, thực hiện sở thích cá nhân, đi du lịch cùng gia đình hoặc phát triển những ý tưởng sáng tạo Thật tuyệt vời khi có thể vừa chăm sóc cây cối, vừa tận hưởng cuộc sống!
Hệ thống tưới cây tự động giúp cây xanh phát triển khỏe mạnh và nâng cao năng suất bằng cách cung cấp nước và phân bón kịp thời và đầy đủ Tốc độ tưới hợp lý giúp giữ lại dinh dưỡng cho cây, đồng thời ngăn ngừa tình trạng xói mòn và nén chặt đất trồng.
Hệ thống tưới cây tự động là giải pháp lý tưởng cho nhiều không gian như công trình đô thị, sân golf, sân vườn, biệt thự, hồ bơi, resort, vườn rau và vườn trái cây Việc áp dụng hệ thống tưới cây hiệu quả không chỉ làm cho cảnh quan trở nên thu hút hơn mà còn nâng cao tính thẩm mỹ, mang lại giá trị vật chất và tinh thần cho công trình.
- Tuổi thọ của một hệ thống tưới cây tự động được thiết kế hợp lý và lắp đặt cẩn thận sẽ cao, sử dụng được lâu dài
Hệ thống tưới cây tự động với tốc độ tưới vừa phải giúp giảm thiểu lượng nước dư thừa, ngăn chặn hiện tượng dòng chảy tràn trên bề mặt đất Nhờ đó, phương pháp này đã giảm đáng kể sự rò rỉ chất ô nhiễm vào nguồn nước ngầm so với các phương pháp tưới truyền thống.
Tiết kiệm nước là việc làm cần thiết trong bối cảnh nguồn tài nguyên quý giá này đang ngày càng cạn kiệt Hệ thống tưới tự động không chỉ giúp tiết kiệm đến 60% lượng nước tưới tiêu mà còn đóng góp tích cực vào việc bảo vệ nguồn nước, một tài nguyên sống còn cho sự phát triển bền vững.
Hệ thống tưới cây tự động mang lại nhiều lợi ích thiết thực, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc chăm sóc cây trồng Nhờ đó, không gian xanh luôn được duy trì tươi đẹp và sinh động.
1.8.Các linh kiện trong hệ thống tưới cây tự động
* Khái niệm và lịch sử hình thành của Arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý mở, giúp xây dựng các ứng dụng tương tác hiệu quả với nhau và với môi trường Phần cứng của nó được thiết kế dựa trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM Atmel 32-bit Các model hiện tại trang bị 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số, tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.
Arduino được phát triển tại thị trấn Ivrea, Ý, và mang tên vua Arduin từ thế kỷ thứ 9 Sản phẩm này chính thức ra mắt vào năm
Arduino ra đời vào năm 2005 như một công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên của giáo sư Massimo Banzi tại trường Interaction Design Institute Ivrea (IDII) Mặc dù không được tiếp thị nhiều, nhưng tin tức về Arduino nhanh chóng lan tỏa nhờ sự truyền miệng từ những người dùng đầu tiên Ngày nay, Arduino đã trở nên nổi tiếng, thu hút nhiều người đến thăm Ivrea, nơi sản sinh ra nó Các nhà thiết kế Arduino đã tạo ra một phương thức dễ dàng và tiết kiệm cho sinh viên, người yêu thích và chuyên gia để phát triển các thiết bị tương tác với môi trường thông qua cảm biến và cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho người mới bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Arduino đi kèm với một môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ C hoặc C++ trên máy tính cá nhân.
Giá của các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc
Giá của các board Arduino có thể giảm xuống dưới 9 USD nếu được "làm giả", và chúng có thể được đặt hàng dưới dạng lắp sẵn hoặc kit tự làm Thông tin thiết kế phần cứng được công khai, cho phép người dùng tự tạo mạch Arduino (mã nguồn mở) Ước tính, vào giữa năm 2011, đã có khoảng 300.000 mạch Arduino chính thức được sản xuất và đến năm 2013, con số này tăng lên khoảng 700.000 mạch được phân phối đến tay người dùng.
Arduino đã tạo ra một cơn sóng lớn trong cộng đồng DIY toàn cầu, tương tự như thành công của Apple trong lĩnh vực thiết bị di động Sự đa dạng trong số lượng người dùng, từ học sinh phổ thông đến sinh viên đại học, đã khiến ngay cả những nhà sáng lập Arduino cũng phải ngạc nhiên về độ phổ biến của nó.
Khi nhắc đến dòng mạch Arduino, Arduino UNO là cái tên nổi bật nhất, hiện đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (R3) Đây là lựa chọn lý tưởng cho những ai mới bắt đầu với Arduino, mặc dù Arduino Nano cũng là một tùy chọn khả thi, nhưng Uno R3 vẫn được khuyến khích sử dụng.
* Giới thiệu chung về Arduino UNO R3
* Arduino có thể kết nối với những gì ?
Một hệ thống Arduino có thể cung cấp cho người dùng rất nhiều sự tương tác với môi trường xung quanh với:
Hệ thống cảm biến đa dạng với nhiều loại khác nhau, bao gồm cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiện kim loại và khí độc.
Các thiết bị hiển thị (màn hình LCD, đèn LED,…)
Các module chức năng (shield) hỗ trợ kêt nối có dây với các thiết bị khác hoặc các kết nối không dây thông dụng (3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433Mhz,
2.4Ghz,…), … Định vị GPS, nhắn tin SMS,…
Arduino UNO là dòng mạch phổ biến nhất trong lập trình Arduino, hiện đã phát triển đến thế hệ thứ 3.
Các chân kết nối I/O của Arduino R3
- Chân giao tiếp Digital (tín hiệu số)
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ MÁY BƠM
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm mini MB385 3W
Gồm 3 phần chính: a.Động cơ 1 chiều
-Cấu tạo : Động cơ một chiều bao gồm 2 phần phần cảm (phần tĩnh) và phần ứng(phần quay)
Phần cảm của máy điện một chiều, gọi là stator, bao gồm lõi thép đúc, đóng vai trò là mạch từ và vỏ máy Các cực từ chính được quấn dây kích từ, cho phép dòng điện chạy qua tạo ra cực tính luân phiên Cực từ chính được gắn vào vỏ máy bằng bulông, bên cạnh đó, máy còn có nắp máy, cực từ phụ và cơ cấu chổi than.
Rotor gồm lõi thép,dây quấn phần ứng,cổ góp và trục góp
Hình 2.2 Lá thép rôto Hình 2.3 Dây quấn phần ứng máy điện 1 chiều
Lõi thép phần ứng là một hình trụ được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, được phủ sơn cách điện và ghép lại với nhau Các lá thép này được thiết kế với các lỗ thông gió và rãnh để tiện cho việc đặt dây quấn phần ứng.
Dây quấn phần ứng bao gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp, được đặt trong các rãnh của phần ứng để tạo thành một hoặc nhiều vòng kín Mỗi phần tử của dây quấn là một bối dây, có thể gồm một hoặc nhiều vòng dây, với hai đầu được kết nối với hai phiến góp của vành góp, nhằm tác dụng dưới hai cực từ khác tên.
Cổ góp, hay còn gọi là vành góp hoặc vành đổi chiều, là một cấu trúc hình trụ được tạo thành từ nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn, được ghép lại với nhau Các phiến này được cách điện với nhau và cách điện với trục máy, đảm bảo hiệu suất hoạt động và an toàn trong quá trình sử dụng.
Các bộphận khác như trục máy, quạt làm mát máy…
Stator của động cơ một chiều thường bao gồm một hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện, trong khi rotor được quấn các cuộn dây và kết nối với nguồn điện một chiều Một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện khi rotor quay liên tục, thường bao gồm một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp Khi dòng điện chạy qua cuộn dây quấn quanh lõi sắt non, lực tác động lên các cạnh của cuộn dây theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming sẽ tạo ra lực quay, khiến rotor quay.
Gồm 5 xilanh thiết kế hình ngôi sao có tác dụng hút nước và đẩy nước c.Van 1 chiều
Gồm 2 van: van thứ nhất hình cánh hoa có chức năng phân luồng để hút nước và van thứ 2 nằm giưa có tác dụng đẩy nước ra
2.1.2.Nguyên lý hoạt động máy bơm mini
Khi cấp nguồn điện vào động cơ một chiều, trục nghiêng sẽ xoay và tác động vào 5 xilanh cao su, khiến chúng di chuyển lên xuống để hút nước qua van hình 5 cánh hoa và đẩy nước ra qua van ở giữa Cơ cấu hoạt động này dựa trên nguyên lý của xilanh.
Hình 2.4: Máy bơm mini MB385
Phương điều khiển tốc độ máy bơm
* Phương pháp điều xung PWM
Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là kỹ thuật điều chỉnh điện áp đầu ra cho tải, dựa trên việc thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, từ đó tạo ra sự biến đổi điện áp đầu ra.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp này dựa trên việc đóng ngắt nguồn tải theo chu kỳ, tuân theo quy luật điều chỉnh thời gian Các phần tử trong mạch sử dụng van bán dẫn để thực hiện chức năng này hiệu quả.
Hình 3.5 Sơ đồ xung của van điều khiển đầu ra
Nguyên lý : Trong khoảng thời gian 0 - t0, ta cho van mở, toàn bộ điện áp nguồn
Trong khoảng thời gian từ t0 đến T, van khóa sẽ điều chỉnh nguồn cung cấp cho tải bằng cách cắt hoặc cung cấp điện áp Khi t0 thay đổi từ 0 đến T, ta có thể cung cấp toàn bộ, một phần hoặc hoàn toàn ngắt điện áp cho tải.
*Áp dụng phương pháp điều xung vào mạch
Ta tạo băm xung bằng các chân có hỗ trợ PWM trên Arduino (những chân có dấu
Kết nối chân IN1 và IN2 trên modul L298 với động cơ thông qua OUT1 và OUT2 Khi giá trị IN1 và IN2 bằng nhau, động cơ sẽ dừng lại; nếu IN1 ở mức HIGH và IN2 ở mức LOW, động cơ sẽ quay Để giảm tốc độ máy bơm khi độ ẩm đất trên 30%, ta giảm độ rộng xung từ 255 xuống 150, dẫn đến điện áp giảm và tốc độ máy bơm cũng sẽ giảm theo.
THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH,LẮP ĐẶT MÔ HÌNH THỰC TẾ
Giới thiệu chung về hệ thống
Hệ thống tưới tự động cho máy bơm nước tự động được biểu diễn trên hình 3.1 như sau:
Hình 3.1:Hệ thống tưới tự động.
Tín hiệu đặt là các điều kiện điều khiển do lập trình viên thiết lập cho hệ thống Cảm biến nhận diện sự thay đổi độ ẩm đất và gửi dữ liệu về bộ điều khiển để so sánh với các giá trị cài đặt Bộ điều khiển xử lý thông tin và phát tín hiệu điều khiển đến bộ biến đổi, từ đó điều khiển động cơ hoạt động hiệu quả Động cơ sẽ cung cấp nước cho các téc phun tưới cây, đảm bảo sự phát triển tốt cho cây trồng Hệ thống hoạt động liên tục và khoa học, giảm thiểu thao tác thừa trong quá trình điều khiển động cơ.
Sơ đồ thuật toán của hệ thống
Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán
Cảm biến độ ẩm đất gửi tín hiệu đến vi xử lý, cho phép điều khiển động cơ L298 để bật hoặc tắt bơm nước Vi xử lý xác định tốc độ bơm phù hợp dựa trên độ ẩm, và modul L298 kết nối trực tiếp với bơm, đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả khi nhận tín hiệu từ Arduino.
Khối hiển thị
Hình 3.3:Sơ đồ mạch sơ bộ.
Khối hiển thị của mạch là LCD 1602 sử dụng modul I2C để giả mã Màn hình này có chức năng hiển thị các thông số quan trọng như độ ẩm đất của hệ thống và tình trạng nước của cây, bao gồm các trạng thái cây thiếu nước, đủ nước hoặc thừa nước.
Khối cảm biến
Cảm biến độ ẩm đất trong mạch này có chức năng đo độ ẩm của đất và gửi kết quả về cho Arduino để xử lý.
Khối điều khiển động cơ bơm( tốc độ bơm theo % độ ẩm đất)
Khối điều khiển động cơ L298 được sử dụng để điều khiển và điều chỉnh tốc độ của máy bơm, dựa trên % độ ẩm của đất đã được lập trình, nhằm cung cấp lượng nước phù hợp cho cây trồng.
Thiết kế mô hình tưới cây tự động
Mô hình tưới cây tự động có kích thước 25*35*45cm được thiết kế với giá đỡ bằng các thanh sắt có lỗ, được kết nối chắc chắn bằng đinh vít Ngoài ra, mô hình còn sử dụng tấm mica để bảo vệ và tăng tính thẩm mỹ.
Hình 3.7: Sắt làm giá đỡ vườn cây Được làm bằng nhựa trong suốt dày 1,5 ly
Hình 3.8 Tấm nhựa mica c.Hình ảnh mô hình sau khi được hoàn thành