ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay nƣớc ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa các thiết bị máy móc tự động đƣợc đƣa vào phục vụ thay thế sức lao động của con ngƣời. Vì vậy thiết bị tƣới đang đƣợc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đƣa vào thực tiễn ngày đƣợc áp dụng càng nhiều. Thiết bị tƣới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun mƣa, phun sƣơng, vòi nhỏ giọt bù áp, vòi không bù áp, dây tƣới nhỏ giọt… ) có thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây khác nhau đƣợc chế tạo từ nhiều nƣớc nhƣ Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, sẽ rất thuận tiện cho ngƣời sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tƣới tự động sẽ giúp cho con ngƣời có thể tƣới nƣớc, giám sát độ ẩm và nhiệt độ của vƣờn hoa ở bất kỳ nơi đâu.
Đồ án “Xây dựng giải pháp IoT cho vƣờn hoa mini” đƣợc xây dựng trên hệ thống nhúng tiêu tốn ít năng lƣợng giao tiếp với con ngƣời thông qua ứng dụng của điện thoại thông minh. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Đồ án “Xây dựng giải pháp IoT cho vƣờn hoa mini” hƣớng đến mục tiêu thiết kế ra một vƣờn hoa, vƣờn rau cho nhà, chung cƣ, văn phòng có diện tích không gian nhỏ hẹp nhƣ ban công, sân, vƣờn. Hệ thống đƣợc động tự động theo điều kiện thời gian, nhiệt độ và độ ẩm của đất trồng, đồng thời hệ thống cũng có thể hoạt động bằng cách điều khiển tay. Các thông số môi trƣờng và trạng thái hoạt động của bơm và valve sẽ đƣợc thể hiện trên điện thoại thông minh.
GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Sóng wifi phải luôn đƣợc phủ sóng khi hệ thống hoạt động. Số lƣợng tầng là 3 tầng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1 do an CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Công suất máy bơm nƣớc là 24V/26W, hệ thống dùng 1 máy bơm. Công suất valve điện từ là 12V/5W, hệ thống dùng 4 valve, 1 valve để đóng ngắt nguồn nƣớc, 3 valve để đóng ngắt 3 tầng.
Hệ thống sử dụng 3 cảm biến độ ẩm đất và 1 cảm biến nhiệt độ. Hệ thống sử dụng 5 kênh relay trong 8 kênh của module relay. Làm lãng phí 3 kênh. Hệ thống cần đƣợc set up mạng wifi trƣớc khi giao tiếp với điện thoại.
Cảm biến độ ẩm đất rất dễ bị ăn mòn khi sử dụng lâu ngày. Truyền nhận dữ liệu giữa điện thoại và kit nhúng phụ thuộc vào thingspeak. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: NỘI DUNG 1: Các giải pháp thiết kế hệ thống, mô hình tƣới hoa. NỘI DUNG 2: Thiết kế mô hình.
NỘI DUNG 3: Thiết kế hệ thống điều khiển. NỘI DUNG 4: Thiết kế hệ thống thu thập dữ liệu. NỘI DUNG 5: Thiết kế ứng dụng android. NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện 1.
BỐ CỤC: Chƣơng 1: Tổng Quan Chƣơng này nói về vấn đề nhóm chọn đề tài, các giới hạn của đề tài, mục tiêu của đề tài, nội dung nghiên cứu và bố cục của quyển luận văn. Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chƣơng này nói về nền tảng lý thuyết của các chuẩn giao tiếp, nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử cũng nhƣ các khái niệm cơ bản có liên quan mà nhóm liệt kệ ra dựa trên mục tiêu của đề tài. Chƣơng 3: Thiết Kế và Tính Tóan Chƣơng này nói về bái toán thiết kế, lựa chọn linh kiện dựa trên sự so sánh giữa các linh kiện phổ biến và có khả năng đáp ứng đƣợc yêu cầu của đề tài BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2 do an CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Chƣơng 4: Thi công hệ thống Chƣơng này nói về quy trình thi công hệ thống dựa trên các tiêu chí và các linh kiện đã đƣợc chọn ở chƣơng 3.
Chƣơng 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá Chƣơng này nói về quá trình chạy thực nghiệm của đề tài qua đó nhóm nhận xét, đánh giá và khắc phục. Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển Chƣơng này nói về kết luận của nhóm sau khi khắc phục các lỗi của đề tài ở chƣơng 5 và hƣớng phát triển của đề tài trong tƣơng lai. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2. QUY TRÌNH TRỒNG HOA MƢỜI GIỜ 2.
Mô Tả quy trình trồng Hoa mƣời giờ [1] Hoa 10 giờ có tên tiếng Anh là Portulaca hay còn gọi là Moss Roses vì hoa trông nhƣ những đóa hồng nhỏ xinh xinh. Những phiến lá của mƣời giờ rất nhiều, nhỏ và mọng nƣớc. Tên gọi của hoa mƣời giờ xuất phát từ đặc tính nở hoa của cây. Hàng ngày, hoa chỉ nở khi nắng đã đứng bóng khoảng lúc 'mƣời giờ' rồi lại nhanh chóng khép lại khi chiều vừa mới chớm.
Cây hoa mƣời giờ đƣợc đánh giá là một loài cây dễ trồng, không tốn công chăm sóc và thích hợp với những ngƣời mới bắt đầu trồng hoa. Đơn giản là vậy nhƣng mƣời giờ cũng sẽ đem lại rất nhiều sự thú vị với những bông hoa sặc sỡ nhiều màu sắc nhƣ đỏ, cam, hồng, vàng, trắng. Chọn đất: Hoa mƣời giờ ƣa hạn nên cần chọn các loại đất thoát nƣớc tốt cũng nhƣ không trữ nƣớc. Thông thƣờng chọn đất cát theo tỉ lệ 2/5 đất, 2/5 cát và 1 phần còn lại có thể pha thêm phân mùn để cung cấp thêm chút dinh dƣỡng cho cây hoa.
Tuy vậy, nếu chỉ có đất cát theo tỉ lệ 1:1 thì mƣời giờ vẫn phát triển tốt. Chăm cây: Hoa mƣời giờ cần rất nhiều ánh sáng để quang hợp và phát triển nên cần để ở hƣớng đón đƣợc nhiều nắng nhất. Nếu trồng ngoài vƣờn nên chọn góc quang đãng để mƣời giờ đón trọn đƣợc nắng cả ngày; trồng giò treo cũng nhƣ vậy. Là loài cây ƣa hạn nên mƣời giờ không cần tƣới nhiều, một tuần một lần là vừa đủ.
Trong điều kiện ở Việt Nam có mƣa mùa hè thì khi nào thấy đất thật khô mới bắt đầu tƣới. Quá nhiều nƣớc sẽ khiến mƣời giờ rất dễ bị úng cây mà chết. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Vị trí thích hợp cho cây phát triển và ra nhiều hoa là các khu vực khô ráo và có nắng trực xạ, không nên để cây tại vị trí ẩm ƣớt hoặc khuất bống sẽ xẩy ra hiện tƣợng thối than, thối rễ và vƣơn dài thƣa mắt. Cắt tỉa: Cắt bớt nhánh mƣời giờ lúc đầu giúp cây có điều kiện mọc thêm nhiều nhánh con để sau cho ra bông nhiều, đều và đẹp.
Theo đó, từ một thân cây to đầu, dùng kéo cắt bớt 2/3 cành phía trên. Từ đoạn 1/3 cành phía dƣới sau sẽ cho ra từ 6-10 nhánh tùy đất cũng nhƣ lƣợng dinh dƣỡng, nƣớc và ánh sáng. Mô Tả quy trình tƣới Hoa mƣời giờ. [2] Tƣới nhỏ giọt là kỹ thuật tƣới cung cấp nƣớc vào đất dƣới dạng các giọt nƣớc nhỏ ra đều đều từ công cụ hay thiết bị tạo giọt đặt tại một số điểm trên mặt đất gần gốc cây.
Hệ thống tƣới nhỏ giọt đơn giản bao gồm bồn chứa nƣớc, hệ thống ống dẫn và đầu tƣới nhỏ giọt hay dây nhỏ giọt. Phần điều khiển tự động bao gồm valve điện điều khiển khu vực tƣới, bộ lọc, bộ điều khiển số lần và thời gian tƣới trong ngày. Hệ thống tƣới nhỏ giọt có thể kết hợp với bộ châm phân tự động, cung cấp phân bón khi tƣới tiêu, cách này đƣợc gọi là tƣới bón. Đến nay, hệ thống tƣới nhỏ giọt là biện pháp tƣới tiêu tiết kiệm nƣớc nhất, giảm đến 30-60% nƣớc so với phƣơng pháp tƣới truyền thống.
Nông dân có thể mang nƣớc, phân bón đến đúng địa chỉ với liều lƣợng vừa đủ qua hệ thống valve, đƣờng ống, máy bơm và hiện đại hơn là kết nối với hệ thống máy tính kiểm soát. Đặc biệt hơn, còn có đầu cảm ứng cắm vào đất và lắp đặt chung với hệ thống tƣới nhỏ giọt. Đầu này có thể cảm ứng đƣợc độ ẩm của đất và điều khiển quá trình tƣới dựa trên nguyên tắc thông minh của con ngƣời "đất khô thì tƣới, đất ẩm thì ngƣng". NỀN TẢNG LÝ THUYẾT: Trƣớc khi tiến hành thiết kế và thi công hệ thống, nhóm liệt kê các nền tảng lý thuyết về phần cứng cũng nhƣ phần mềm có liên quan để nghiên cứu sau đó chọn ra các linh kiện, module, bộ nguồn phù hợp với các yêu cầu đã đề ra.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Cảm biến và chuyển đổi ADC: a. Cảm biến: Giới thiệu về cảm biến: Cảm biến – sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa là giác quan – do đó nó nhƣ các giác quan trong cơ thể con ngƣời. Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện có thể thu nhân thông tin từ bên ngoài.
Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động mới có thể tự động hiển thị thông tin về đại lƣợng đang cảm nhận hay điều khiển quá trình định trƣớc có khả năng thay đổi một cách uyển chuyển theo môi trƣờng hoạt động. Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lƣợng vật lý và các đại lƣợng không có tính chất điện cần đo thành các đại lƣợng điện có thể đo và xử lý đƣợc. Phân loại cảm biến: Các bộ cảm biến đƣợc phân loại theo các đặc trƣng cơ bản sau đây: Theo nguyên lý chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng: - Hiện tƣợng vật lý: nhiệt điện, quang điện, quang từ, điện từ, quang đàn hồi, từ điện, nhiệt từ. - Hiện tƣợng hoá học: biến đổi hoá học, biến đổi điện hoá, phân tích phổ, biến đổi sinh hoá - Hiện tƣợng sinh học : biến đổi vật lý, hiệu ứng trên cơ thể sống.
Theo dạng kích thích : - Âm thanh: biên pha, phân cực, phổ, tốc độ truyền sóng. - Điện: điện tích, dòng điện, điện thế, điện áp, điện trƣờng (biên, pha, phân cực, phổ), điện dẫn, hằng số điện môi. - Từ: từ trƣờng (biên, pha, phân cực, phổ), từ thông, cƣờng độ từ trƣờng … - Quang: biên, pha, phân cực, phổ, tốc độ truyền, hệ số phát xạ, khúc xạ, hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ. - Cơ: vị trí, lực, áp suất, gia tốc, vận tốc, ứng suất, độ cứng,.
- Nhiệt: nhiệt độ, thông lƣợng, nhiệt dung, tỉ nhiệt. Theo tính năng của bộ cảm biến : độ nhạy, độ chính xác, độ phân giải, độ chọn lọc, độ tuyến tính, công suất tiêu thụ,.