Đặt vấn đề: Ngày nay,nhiều người dân có mong muốn trồ ng cây xanh hoặc một vườ n rau organic để đáp ứng sở thích,nhu cầu.,tuy nhiên không gian sống và lịch làm việc,cuộc sống bận rộ n đã không cho phép họ tự tay chăm sóc các loại rau tr ồng organic.Với sự phát triển của tự động hóa đã hình thành một xu hướn g hiện đại trong nông nghiệp .Ý tưở ng về một hệ thống giám sát cây trồ ng của nhóm chúng em sẽ giúp chúng ta giám sát nhiệt độ, độ ẩm của đất,…nhằm tối ưu hóa công tác quản lý và chăm sóc, từ khâu giai đoạn tướ i vẫn còn thủ công .Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển vào hệ thống giám sát cây tr ồng đã ra đờ i làm tối ưu hóa thời gian để chăm sóc của người dân. Chính vì vậy nó đã trở thành một vấn đề đầy tiềm năng để chúng em tìm hiểu để xây dựng và qua mô hình “Hệ thống giám sát cây tr ồng trong nhà” sẽ góp phần hoàn thiện và phát triển sâu hơn nữa để góp phần tự động hóa dần trong nông nghiệp nước ta Về tính hiệu quả: Với sự giúp đỡ của nông nghiệp thông minh, người ta có thể sản xuất thậm chí nhiều gấ p 100 lần thực phẩm hơn so với canh tác truyền thống (mỗi mét vuông). Làm thế nào là nó có thể? Hầu hết các trang tr ại đô thị được thiết k ế theo chiều dọc, cho phép để phát triển sản phẩm ở nhiều cấp độ. Thời tiết có tác động khá nhiều và làm giảm năng suất trong một năm nhất định.
Nhưng trong hệ thống nông nghiệ p thông minh, thời tiết là yếu tố thực sự rấ t nhỏ đối với sản xuất lương thực vì nó thườ ng diễn ra trong nhà và dựa vào hệ thống nước được lắp đặt bao gồm ánh sáng nhân tạo và các chất dinh dưỡng đã được có sẵn trong đất thông qua các hệ thống đo dưỡn g chất, độ ẩm. Về tình hình hạn chế tài chính: Hầu hết các hệ thống làm vườn thông minh đều tiết kiệm nước, năng lượ ng và không gian đáng kể. Nếu chúng ta nói về các hệ thống canh tác đô thị Click & Grow, họ sử dụng khoảng 90% nước ít hơn và 4 lần không gian hơn, nếu so sánh vớ i canh tác truyền thống. Nhiều người chỉ ra rằ ng đầu tư một trang tr ại ở đô thị có thể tốn kém.
Trên thực tế, một trang tr ại ở đô thị với $500 tiền đầu tư sẽ "hoàn vốn" trong một năm. Bên cạnh đó, tiền đầu tư không lãng phí, nó mang lại nhiều hiệu quả về mặt tài chính, giúp tài chính của chúng ta bền vững. Điều này đượ c chứng minh bằng việc tiết kiệm nước, điện và không gian. Ngoài ra chúng ta còn góp phần bảo vệ môi tườ ng sống chẳng hạn như làm giảm sự phát triển của hạn hán, xói mòn đất và các vấn đề tương tự.
Về cải thiện không gian sống, cung cấp được một lượ ng rau sạch quanh Nông nghiệ p thông minh có thể áp dụng ở nhiều nơi, kể cả những nơi có diện tích hạn chế, có thể sử dụng ngay trong nhà. Việc áp dụng nông nghiệ p thông minh trong nhà sẽ cho phép bạn có thể tự quản lý ngay chính “Vườ n thông minh” của chính mình, điều chỉnh hợ p lý cho loại cây tr ồng mà chủ nhà áp dụng… Từ đó, việc sử dụng lương thực sạch cụ thể là rau, củ… sạch sẽ không còn là điều khó khăn do “vườn thông minh” của bạn có thể cung cấp lượ ng rau củ sạch quanh năm. Bên cạnh đó, việc đầu tư và lắp đặt vô cùng đơn giản nhưng đem lại hiệu quả vô cùng to lớn. Về Nhu cầu tự động hóa trong chăm sóc cây trồng : Hiện nay trong công việc tự động hóa trong trồ ng tr ọt tưới tiêu chăm bón đều phải giám sát thông qua con người ,việc đó tốn khá nhiều thời gian.Ngày nay để nâng cao năng suất trong sản xuất cũng như tối ưu hóa thời gian để chăm tướ i cho những người đam mê trồng trọ t người ta đã đưa các yêu tố điều khiển tự động quá trình tưới tiêu và có phản hồi về nhiệt độ, độ ẩm,… việc đó sẽ được phản hồi lại thông qua hệ thống để giúp người trồ ng cây có thể dễ dàng quản lý và chăm sóc.
Về việc lựa chọn cây trồng cho hệ thống: Về việc lựa chọn cây trồ ng,chúng em ưu tiên những loại rau củ có thời gian sinh trưởn g ngắn, dễ chăm sóc, phù hợ p với quỹ thời gian của những đối tượn g có quỹ thời gian eo hẹ p. Về việc đảm bảo tính dinh dưỡng và không kén người ăn nên nhóm em đề xuất chọn cây cải mầm làm cây tr ồng trong đề tài này. Cây cải mầm có thời gian sinh trưởn g ngắn, khi trồ ng vụ xuân hè do có nhiệt độ cao hơn nên cây phát triển nhanh hơn, thường được thu hoạch sau Hình 1. Rau cải mầm 2.
Cơ sở lý thuyết ứn g dụng. + Xây dựng được một hệ thống nhỏ gọn + Có tính hoạt động ổn định + Có giao diện hợ p lý và bắt mắt đối với các đối tượ ng sử dụng, + Thích ứng được với nhiều loại cảm biến + Có thể giám sát đượ c các thông số độ ẩm, nhiệt độ,. Từ những yếu tố trên bọn em quyết định sử dụng Arduino và MatLab để thiết k ế đề tài này. Kế t quả cần đạt: Xây dựng đượ c mô hình thu nhỏ “ hệ thống giám sát cây trồ ng trong nhà” cho phép người dùng kiểm soát và điều chỉnh phù hợp cho chính khu vườ n của mình Đề tài cần cung cấp nhữ ng ứn g dụng sau: + Nhận dữ liệu từ các cảm biến và hiển thị lên LCD để người dùng theo dõi + Tự động bật đèn chiếu sáng đáp ứng nhu cầu quang hợ p của cây + Cơ chế tướ i cây: Thời gian tướ i cây sẽ được set bởi người dùng.Nướ c từ bể cá sẽ được bơm cho cây ,sau đó sẽ có nước từ bể lọc bơm vào bể cá.
Để thự c hiện nhữ ng kế t quả trên cần phải tìm hiểu: + Nội dung 1: Tìm hiểu tổng quan về Matlab/Simulink + Nội dung 2:Tìm hiểu về các thiết bị sử dụng trong đề tàicác cảm biến sử dụng trong đề tài,arduino R3 , module thời gian thực, + Nội dung 3: Tìm hiểu về thông số động cơ, bộ chỉnh lưu được sử dụng trong đề tài + Nội dụng 4: Thiết kế điều khiển và giao diện sao cho hợ p lý dễ dàng cho người sử dụng Giới hạn đề tài: Bên cạnh của ưu điểu sử dụng Arduino & Matlab/Simulink thì vẫn có các nhược điểm như sau : + Hệ thống cồng kề nh, rườm rà chưa có được phản hồi chính xác về thông số độ ẩm & nhiệt độ để tự động tưới cây. + Phạm vi ứng dụng còn hạn hẹp do chưa kết nối với các cảm biến chuyên dụng dành cho nông nghiệp thông minh như PH, tính toán chất dinh dưỡ ng trong đất CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CẤU TRÚC ARDUINO,CÁC THIẾT BỊ TRONG ĐỀ TÀI b. Các phiên bản arduino Tại thời điểm hiện tại, có rất nhiều các phiên bản Arduino, chúng được thiết kế để hướng tới phục vụ cho các mục đích khác nhau tùy theo người sử dụng. Có thể kể đến như Arduino Nano hướng tới sự nhỏ gọn, tiện dụng, và đơn giản, hay dòng Arduino Mega 2560 thường được sử dụng cho các dự án rất phức tạp cần nhiều chân I/O,.
nhưng phổ biến và được sử dụng nhiều nhất là Arduino UNO R3 hướng tới sự cân bằng.0: Một số loại arduino 2.Định nghĩa Arduino UNO R3 là một loại bo mạch vi điều khiển, được sử dụng phổ biến trong họ Arduino. Chúng được phát hành vào năm 2011, và là phiên bản thứ 3 mới nhất của bảng Arduino. Báo cáo đồ án truyền động điện GVHD : Ths. Đỗ Hoàng Ngân Mi Mạch kit này được phát triển dựa trên ATmega328P với mục đích kiểm soát và giữ bộ vi điều khiển.Cấu tạo Arduino Uno R3 được k ết nối trự c tiế p với máy tính thông qua USB để giao tiế p với phần mềm lậ p trình IDE, tương thích vớ i Windows, MAC hoặc Linux Systems, tuy nhiên, Windows thích hợp hơn để sử dụng.
Các ngôn ngữ lậ p trình như C và C++ đượ c sử dụng trong IDE. Khi đấu nối thành công, mạch sẽ kích hoạt và bắt đầu. Cấu trúc và thông số Arduino UNO R3 Hình 2.1: Arduino Uno R3 Trong đó: ATmega328 Microcontroller là vi điều khiển thuộc họ megaAVR, do hãng Atmel sản xuất. ICSP pin viết tắt của In Circuit Serial Programming.
Đó là chân lậ p trình nối tiếp cho phép người lậ p trình sử dụng một vài phương thức có sẵn trong firmware của Arduino. Power LED Indicator báo nguồn của Arduino. Đèn sáng thì có nguồn, đèn tắt thì mất nguồn. Digital I/O pins là những chân có giá trị nhị phân: HIGH (1) hoặc LOW (0).
Có các chân từ D0 đến D13. Một số chân có thể xuất xung PWM là ~D3, ~ D5, ~ D6, ~ D9, ~ D10, ~ D11. Báo cáo đồ án truyền động điện GVHD : Ths. Đỗ Hoàng Ngân Mi TX and RX LED’s báo có luồng dữ liệu truyền (Transmit – TX) và nhận (Receive-RX) của Arduino qua cổng nối tiế p (Serial) với các thiết bị khác.
AREF (Analog Reference) pin là chân cấp điện áp tham chiếu từ bên ngoài cho Arduino. Reset button để reset lại board mạch Arduino. USB cho phép k ết nối với máy tính, thườ ng dùng nạ p mã code từ máy tính sang board mạch Arduino. Crystal Oscillator là thạch anh, có tần số 16MHz.
Voltage Regulator là mạch ổn áp chuyển đổi nguồn vào thành 5V cấ p cho Arduino. GND là chân ground, có hiệu điện thế 0V. Vin là nguồn đầu vào của board mạch Arduino. Analog Pins là các chân xử lý tín hiệu Analog khi kế t nối với các thiết bị khác.
Có các chân được đánh số từ A0 đến A5. Power Button kế t nối với nguồn cấ p cho Arduino.Thông số của Arduino UNO R3 Bước 1: Mở thư mục vừa giải nén. Click chuột phải vào File Setup chọn Run As Administrator Báo cáo đồ án truyền động điện GVHD : Ths. Đỗ Hoàng Ngân Mi Bước 2: Tại cửa sổ:MathWorks Installer Click chuột chọn: Use a File Install Key Click chuột chọn:Next.
Bước3: Tại cửa sổ License Agreement - Click chọn:Yes - Click chọn:Next Bước 4: Mở thư mục Crack Mở file Key_Matlab_2018a Copy đoạn mã : Bước 5: Dán đoạn mã key vào khung I have the File Installation - Chọn: Next để tiếp tục cài đặt.