CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 QUY TRÌNH TRỒNG CÂY RAU MÀU NGẮN NGÀY 2.1 Đặc tính sinh trưởng của cây rau màu ngắn ngày Rau ngắn ngày là những loại rau có thời gian thu hoạch ngắn, dễ chăm sóc và không tốn nhiều công sức. Đây là những loại rau quen thuộc trong bữa ăn hằng ngày của nhiều gia đình, và cực kì bổ dưỡng. Ảnh hưởng của đất lên cây trồng Chất lượng đất có vai trò quyết định đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh hại của cây trồng. Bộ rễ các loại rau màu nói chung nằm trong khoảng 20-30cm, ở tầng đất mặt, do vậy tính chịu úng, chịu hạn kém và lại rất dễ bị sâu bệnh, cho nên đất trồng rau nhất thiết phải được chuẩn bị cẩn thận.
Đất cần được cuốc lên, làm nhỏ, và làm xốp. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên cây trồng Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Khoảng nhiệt độ trung bình thích hợp cho cây rau phát triển là từ 15 – 35 độ C. Tùy thuộc vào từng loại rau mà có yêu cầu về nhiệt độ khác nhau.
Đối với các loại rau xanh, hay rau màu ngắn ngày, nhiệt độ giúp cho các phản ứng sinh hóa diễn ra nhanh hơn, tạo điều kiện cho cây rau phát triển. Sự hô hấp và thoát hơi nước của cây trồng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ. Các cây rau màu ngắn ngày là loại rau chịu lạnh trung bình, cây sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ từ khoảng 15 – 35 độ C. Nhiệt độ cao hơn 40 độ C thì cây sẽ ngừng sinh trưởng.
Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng đến từng giai đoạn sinh trưởng của cây: Giai đoạn nảy mầm: Nhiệt độ tác động lên các tiến trình sinh dưỡng diễn ra bên trong hạt, khi gặp nhiệt độ thích hợp hạt sẽ nảy mầm nhanh. Hầu hết các loại rau đều nảy mầm ở nhiệt độ từ 25 – 30 độ C. Giai đoạn cây con: Trong thời kì này, thân, lá và rễ cây chưa phát triển hoàn chỉnh nên cần nhiệt độ thấp hơn thời kì nảy mầm để hạn chế tiêu hao vật chất hô hấp. Nếu nhiệt độ quá cao khiến cho cây rau bị tiêu hao nhiều nước dẫn đến cây còi cọc, vàng úa.
Nhiệt độ thích hợp cho giai đoạn này là từ 18 – 20 độ C. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giai đoạn trưởng thành: Khi bước vào giai đoạn trưởng thành cây rau cần nhiệt độ thích hợp để phát triển thân lá với tốc độ nhanh. Ảnh hưởng của độ ẩm lên cây trồng Độ ẩm trong không khí, trong đất có tác động đến các giai đoạn sinh trưởng của cây như sự nảy mầm của hạt, sự ra hoa, kết hạt, thời gian chín của quả, chất lượng rau, sản lượng, sinh trưởng sinh dưỡng, phát sinh sâu bệnh và bảo quản hạt giống. Độ ẩm đất ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng phát triển của rau màu, từng giai đoạn phát triển khác nhau dẫn đến nhu cầu cần nước là nhiều hay ít.
Để cây sinh trưởng và phát triển tốt thì độ ẩm đất cần đảm bảo 70 - 80%. Đảm bảo chế độ tưới nước phù hợp với từng loại cây trồng, để cung cấp đủ độ ẩm cho cây theo từng giai đoạn như sau: Đối với các loại rau ăn lá thì yêu cầu về nước tăng cao ở giai đoạn phát triển thân lá. Với cây họ bầu bí, cà chua thì nhu cầu nước của cây tăng dần và cần nhiều nhất ở giai đoạn ra hoa đậu quả. Đối với dưa chuột cần lưu ý trong thời kỳ trổ hoa không để cho cây bị khô hạn hay thiếu nước tưới.
Ảnh hưởng của ánh sáng lên cây trồng Ánh sáng là yếu tố quan trọng nhất cho sự sinh trưởng và sự phát triển của rau màu. Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng duy nhất, vô tận để cây xanh quang hợp, biến các chất vô cơ, nước và khí cacbonic thành hợp chất hữu cơ tích lũy trong lá, hoa, quả, củ… Các loại rau màu khác nhau có nhu cầu về ánh sáng không giống nhau: các cây rau màu trồng vào mùa hè yêu cầu độ chiếu sáng mạnh thời gian chiếu dài 12 -14 giờ/ngày. Rau màu trồng vào mùa đông cường độ ánh sáng sẽ yếu hơn, thời gian chiếu sáng từ 8 đến 12 giờ/ngày. Cường độ ánh sáng cũng có ảnh hưỏng lớn đến sinh trưởng và phát triển của rau.
Dựa vào cường độ ánh sáng, người ta phân rau ra các nhóm: Nhóm yêu cầu cường độ ánh sáng mạnh là bí ngô, cà, cà chua, ớt, đậu. Nhóm yêu cầu cường độ ánh sáng trung bình như cải bắp, cải trắng, cải củ, hành, tỏi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nhóm yêu cầu cưòng độ ánh sáng yếu: xà lách, rau diếp. Ảnh hưởng của một số yếu tố khác lên cây trồng Chất khoáng: Rau màu là cây trồng ngắn ngày nên cần lượng chất dinh dưỡng rất lớn, các chất dinh dưỡng này cây lấy từ đất là không đủ, nên cần bổ sung bên ngoài bằng các loại phân bón.
Nước tưới: thành phần hóa học trong rau màu chủ yếu là nước, chiếm đến 90%. Do đó muốn cây sinh trưởng phát triển tốt cho năng suất cao cần đảm bảo lượng nước đủ theo nhu cầu từng loại rau màu. Nước tưới phải là nước sạch không được dùng nước thải.2 Mô tả quy trình chăm sóc và giám sát cây trồng Các thông số nhiệt độ, độ ẩm đất, độ ẩm không khí, mưa và cường độ ánh sáng được đo thông qua các cảm biến, các giá trị đo được được hiển thị trên LCD20x4, Web và App Android. Từ đó người trồng cây có thể giám sát được một cách trực quan thông qua các giá trị được hiển thị và có biểu đồ thể hiện các giá trị đó trên web, từ đó người trồng cây có thể điều khiển các thiết bị: máy bơm, máy bơm phun sương, đèn, mái che để chăm sóc cây trồng qua Web và App Android và có thể điều khiển trực tiếp trên board mạch của hệ thống.
Mô hình chăm sóc cây trồng có 3 chế độ: chế độ chăm sóc bằng tay, chế độ chăm sóc tự động, chế độ chăm sóc theo thời gian.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Thiết bị đầu vào: Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, cảm biến cường độ ánh sáng, cảm biến mưa, cảm biến chuyển động PIR, cảm biến độ ẩm đất, nút nhấn, Module thời gian thực DS1307. Thiết bị đầu ra: Thiết bị công suất: bơm nước, bơm áp lực, động cơ DC, đèn. Thiết bị giao tiếp công suất: transistor, opto, relay. Thiết bị hiển thị: LCD 20x4.
Thiết bị điều khiển trung tâm: Arduino Mega2560. Module wifi: Esp8266 NodeMCU. Các chuẩn truyền dữ liệu: UART, I2C. Thiết bị giao diện điều khiển: điện thoại Android, Laptop.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Web server, app android 2.1 Tổng quan arduino mega 2560 a. Giới thiệu Board Arduino Mega. Arduino Mega 2560 là board mạch vi điều khiển dựa trên chip xử lý Atmega2560 được mở rộng thêm bộ nhớ và các chân I/O so với các board mạch khác có sẵn trên thị trường. Có 54 chân I/O digital và 16 chân analog được tích hợp trên board mạch giúp thiết bị này trở nên riêng biệt và nổi bật so với các thiết bị khác.
Có tất cả 54 chân ra I/O digital, trong đó có 15 chân được sử dụng cho xuất xung PWM. Một bộ dao động thạch anh có tần số 16 MHz được tích hợp trên board Arduino Mega2560. Arduino Mega2560 có cổng USB được sử dụng để kết nối và chuyển mã từ máy tính đến mạch Arduino Mega dựa trên phần mềm IDE. Đầu jack kết nối ICSP (Header đôi gần nút reset) được bổ sung đáng chú ý cho Arduino Mega, sử dụng để lập trình Arduino và tải file lên từ máy tính qua phần mềm IDE.
Arduino Mega2560 có hai mức điện áp là 5V và 3. Về phần mềm lập trình, tất cả các loại Arduino đều dùng chung phần mềm IDE. Tích hợp nút reset trên board mạch và 4 cổng nối tiếp phần cứng được gọi là UART, tạo ra tốc độ tối đa để giao tiếp. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
Hình Arduino mega2560 b. Thông số kỹ thuật • Vi điều khiển chính: ATmega2560. • IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2. • Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ jack tròn DC.
• Số chân Digital: 54 (có 15 chân PWM). • Số chân Analog: 16. • Giao tiếp UART: 4 bộ UART. • Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 đến 53) dùng với thư viện SPI của Arduino.
• Giao tiếp I2C: 1 bộ. • Ngắt ngoài: 6 chân. • Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB. • Xung clock: 16 MHz.
Nguồn cấp cho Arduino: Arduino Mega 2560 có thể được cấp nguồn bằng cổng USB hoặc bằng nguồn ngoài và việc chọn nguồn cấp được diễn ra hoàn toàn tự động. Tức là ta có thể cấp cả 2 nguồn vào cùng lúc, nếu nguồn ngoài không có hoặc quá bé thì Arduino sẽ lấy nguồn từ cổng USB và ngược lại. Nguồn ngoài có thể lấy từ adapter AC-DC thông qua jack cắm 5.5mm hoặc từ pin bằng cách nối cực dương của pin vào chân Vin và cực âm vào chân GND. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chân cấp nguồn gồm những chân sau: - GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino.
Khi ta dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau. - 5V: cấp điện áp 5V đầu ra, dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.3V đầu ra, dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA. - Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino, ta nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. - IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino có thể được đo ở chân này.
Mặc dù vậy ta không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn mà chỉ là tham chiếu điện áp hoạt động của vi xử lý.