Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong xu thế hiện đại hóa nông nghiệp, việc áp dụng khoa học kỹ thuật và công nghệ điều khiển tự động đóng vai trò thiết yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng nông sản. Tại Việt Nam, phương thức canh tác truyền thống chủ yếu dựa vào lao động thủ công, dẫn đến hiệu quả và quy mô sản xuất còn nhiều hạn chế so với các nền nông nghiệp tiên tiến. Mô hình nhà kính công nghệ cao được xem là giải pháp nền tảng cho phép kiểm soát môi trường vi khí hậu, loại bỏ tác động bất lợi của thời tiết như mưa đá, sương muối, gió lốc, hạn chế sâu bệnh hại và kéo dài chu kỳ sinh trưởng của cây trồng.
Hoa lan là loài thực vật có giá trị kinh tế cao nhưng đòi hỏi quy trình chăm sóc khắt khe về nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm giá thể và cường độ ánh sáng. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về việc tự động hóa quá trình chăm sóc và quản lý vườn lan từ xa, đề tài "Thi công mô hình hệ thống trồng hoa lan" được thực hiện nhằm xây dựng một mô hình thực nghiệm ứng dụng công nghệ vi điều khiển và mạng không dây để giám sát, điều khiển vi khí hậu nhà kính trồng lan.
Đề tài xác định 5 mục tiêu cụ thể:
- Tìm hiểu đặc tính sinh trưởng của hoa lan để nắm bắt các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng thích hợp.
- Viết phần mềm giao tiếp giữa vi điều khiển Arduino Mega 2560 với máy tính và điện thoại di động.
- Thiết kế hệ thống tự động chăm sóc cây thông qua việc giám sát các thông số nhiệt độ, độ ẩm và cường độ ánh sáng.
- Viết ứng dụng giám sát và điều khiển từ xa trên điện thoại di động (tích hợp tính năng điều khiển bằng giọng nói).
- Thiết kế giao diện cơ sở dữ liệu Firebase để giám sát trạng thái môi trường thông qua mạng Internet.
Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 7 nội dung thực hiện:
- Nội dung 1: Nghiên cứu cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động của module Arduino Mega 2560, NodeMCU ESP8266, module cầu H L298, động cơ bước, cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, cảm biến ánh sáng, cảm biến mưa và cảm biến độ ẩm đất.
- Nội dung 2: Thiết lập giao tiếp giữa module ESP8266 và Arduino Mega 2560.
- Nội dung 3: Lập trình điều khiển các thiết bị chấp hành theo tín hiệu cảm biến và thời gian thực.
- Nội dung 4: Hiển thị và đồng bộ thông tin hệ thống trên dịch vụ Firebase.
- Nội dung 5: Thiết kế, lập trình ứng dụng điều khiển thiết bị qua điện thoại thông minh.
- Nội dung 6: Thiết kế và thi công mô hình sản phẩm vật lý.
- Nội dung 7: Vận hành thử nghiệm và đánh giá kết quả thực hiện.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mô hình hệ thống chăm sóc và giám sát môi trường trồng hoa lan tự động. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở mô hình thử nghiệm quy mô nhỏ, sử dụng vi điều khiển Arduino Mega 2560 làm bộ xử lý trung tâm, động cơ bước điều khiển cơ cấu mái che mô phỏng và máy bơm mini 12VDC cung cấp nước tưới. Nghiên cứu được thực hiện tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong thời gian từ ngày 18/02/2019 đến ngày 05/07/2019.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa kiến thức nông học về sinh thái học hoa lan và lý thuyết kỹ thuật điện tử - điều khiển tự động:
- Cơ sở sinh học thực vật về hoa lan: Cây lan có hàm lượng nước chiếm 60% đến 90% trọng lượng cơ thể, phân bố ở ba trạng thái (nước tự do, nước liên kết và nước cấu tạo). Nghiên cứu phân tích ba cấp độ ẩm tác động đến lan gồm độ ẩm vùng, độ ẩm vườn và độ ẩm cục bộ trong chậu. Về nhiệt độ, lan phát triển tối ưu ở 27°C và nhiệt độ cực đại chịu đựng là 35°C. Đồ án phân loại nhu cầu nhiệt độ của lan thành ba nhóm: nhóm ưa nóng (ngày không dưới 21°C, đêm không dưới 18,5°C), nhóm ưa lạnh (ngày không quá 14°C, đêm không quá 13°C), và nhóm chịu nhiệt độ trung bình (ngày không dưới 14,5°C, đêm không dưới 13,5°C). Ngoài ra, tài liệu đề cập đến hiện tượng cảm ứng nhiệt ở một số loài cụ thể: Dendrobium crumenatum (lan Bạch câu) đòi hỏi giảm nhiệt độ đột ngột 5–6°C trong vài giây để kích thích nở hoa đồng loạt sau 9 ngày; Paphiopedilum insigne và Dendrobium nobile ngừng ra hoa ở 18,5°C nhưng sẽ ra hoa khi nhiệt độ hạ xuống dưới 13°C. Độ thông thoáng khí và biên độ nhiệt ngày - đêm cũng là những yếu tố quyết định tốc độ hô hấp và tích lũy dinh dưỡng của cây.
- Nền tảng phần cứng và truyền thông:
- Vi điều khiển ATmega2560: Tần số thạch anh 16 MHz, bộ nhớ Flash 256 KB, 54 chân Digital (15 chân PWM), 16 chân Analog và 4 cổng UART phần cứng.
- Module truyền thông Wi-Fi ESP8266 (NodeMCU): Sử dụng chip 32-bit Tensilica Xtensa LX106 (80 MHz), tích hợp ngăn xếp giao thức TCP/IP chuẩn IEEE 802.11 b/g/n, đóng vai trò cầu nối gửi/nhận dữ liệu với đám mây.
- Module Bluetooth HC-05: Dựa trên chip BC417, hoạt động ở dải tần ISM 2,4 GHz, hỗ trợ hai chế độ Command Mode (tốc độ baud mặc định 38400) và Data Mode (baud 9600), tầm truyền nhận khoảng 10m.
- Mạch thời gian thực RTC DS1307: Sử dụng thạch anh 32,768 kHz, tích hợp pin CMOS 3V backup và bộ nhớ EEPROM AT24C32, giao tiếp qua bus I2C.
- Mạch công suất và cảm biến: Module cầu H L298 (dòng định mức 2A/cầu, tích hợp IC ổn áp 7805 5VDC); module cảm biến DHT11 (đo độ ẩm 20%–95% với sai số ±5%, đo nhiệt độ 0–50°C với sai số ±2%); cảm biến độ ẩm đất và cảm biến ánh sáng quang trở CDS tích hợp mạch so sánh điện áp LM393; cảm biến mưa tích hợp IC LM358; màn hình LCD 20x4 điều khiển bởi IC HD44780 qua giao tiếp 4-bit/I2C; module Relay cách ly quang đóng cắt bơm 12VDC và đèn sợi đốt 220VAC.
- Dịch vụ đám mây và phần mềm phát triển: Nền tảng Firebase Realtime Database được sử dụng làm cơ sở dữ liệu trung gian trên máy chủ đám mây. Phần mềm MIT App Inventor được ứng dụng để lập trình giao diện người dùng trên hệ điều hành Android, tích hợp khối nhận dạng giọng nói. Môi trường Arduino IDE hỗ trợ biên dịch mã nguồn C/C++.
- Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thiết kế kỹ thuật tích hợp phần cứng - phần mềm kết hợp thực nghiệm. Dữ liệu nghiên cứu thu thập trực tiếp từ các cảm biến vật lý theo thời gian thực và ghi nhận trạng thái phản hồi của hệ thống chấp hành.
Thiết kế và triển khai
Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa toàn diện, bao gồm các khối chức năng liên kết chặt chẽ:
| Khối chức năng |
Linh kiện / Thiết bị chính |
Thông số kỹ thuật / Giao thức |
Nhiệm vụ chính |
| Xử lý trung tâm |
Arduino Mega 2560 |
ATmega2560, 16 MHz, nguồn nuôi 7–9VDC |
Đọc cảm biến, xử lý thuật toán, xuất tín hiệu điều khiển |
| Truyền thông Wi-Fi |
NodeMCU ESP8266 |
32-bit Xtensa LX106, chuẩn 802.11 b/g/n |
Đồng bộ dữ liệu môi trường và nhận lệnh từ Firebase |
| Truyền thông Bluetooth |
Module HC-05 |
Chip BC417, UART 9600 bps, khoảng cách 10m |
Nhận lệnh điều khiển trực tiếp từ ứng dụng di động |
| Cảm biến vi khí hậu |
DHT11 |
Chuẩn 1-Wire (truyền nhận 5 byte dữ liệu) |
Thu thập nhiệt độ (0–50°C) và độ ẩm không khí (20–95%) |
| Cảm biến độ ẩm đất |
Đầu dò 2 cực + LM393 |
Ngõ ra Analog (A0) và Digital (D0), nguồn 3.3–5V |
Giám sát độ ẩm giá thể trồng lan |
| Cảm biến mưa |
Mạch cảm biến bề mặt + LM358 |
Ngõ ra Digital D0 (mức thấp khi có nước) |
Phát hiện trời mưa để đóng mái che |
| Cảm biến ánh sáng |
Quang trở CDS + LM393 |
Ngõ ra Analog A0 và Digital D0 |
Phát hiện cường độ sáng ban ngày/ban đêm |
| Định thời thời gian thực |
Module RTC DS1307 |
Thạch anh 32,768 kHz, bus I2C, pin 3V backup |
Cung cấp mốc thời gian thực (giờ, phút, giây, ngày) |
| Hiển thị tại chỗ |
Màn hình LCD 20x4 |
Driver HD44780, giao tiếp I2C 4 dây |
Hiển thị 4 dòng thông số môi trường và chế độ |
| Điều khiển mái che |
Module L298 + Động cơ bước |
Cầu H kép, dòng tải 2A, nguồn 12VDC |
Đóng và mở mái che tự động hoặc bằng tay |
| Điều khiển tưới & sưởi |
Module Relay + Bơm mini, Đèn |
Bơm 12VDC (2L/phút), đèn trái ớt (4W, 220VAC) |
Bật/tắt tưới nước, phun sương và đèn sưởi ấm |
Quy trình vận hành phần mềm gồm hai chế độ hoạt động chính:
- Chế độ tự động (Auto Mode): Sau khi cấp nguồn, Arduino đọc dữ liệu từ DHT11, cảm biến đất, quang trở và cảm biến mưa. Nếu độ ẩm đất thấp hơn ngưỡng cài đặt, hệ thống kích hoạt relay đóng máy bơm tưới. Nếu nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng trên hoặc độ ẩm không khí quá thấp, hệ thống bật bơm phun sương làm mát. Khi cảm biến mưa phát hiện có nước (chân D0 chuyển sang mức 0), Arduino điều khiển module L298 kích hoạt động cơ bước quay để đóng mái che; khi hết mưa và có đủ ánh sáng, mái che được mở ra.
- Chế độ thủ công (Manual Mode): Người dùng chuyển đổi chế độ bằng nút nhấn trên bảng điều khiển hoặc qua nút gạt trên App di động. Ở chế độ này, người vận hành có thể can thiệp bật/tắt trực tiếp máy bơm, phun sương, đèn sưởi hoặc điều khiển chiều quay động cơ bước thông qua nút bấm tại chỗ, qua kết nối Bluetooth hoặc qua Internet thông qua ứng dụng di động có hỗ trợ nhận diện giọng nói.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan
Chương này phân tích bối cảnh phát triển của nông nghiệp công nghệ cao và vai trò của tự động hóa trong mô hình nhà kính. Tác giả nêu rõ lý do lựa chọn đối tượng hoa lan – một giống cây có yêu cầu khắt khe về tiểu khí hậu. Chương 1 xác lập hệ thống 5 mục tiêu nghiên cứu, 7 nội dung công việc chi tiết, xác định giới hạn phạm vi mô hình thực nghiệm và phác thảo cấu trúc tổng thể gồm 6 chương của bản đồ án tốt nghiệp.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 2 trình bày hai mảng kiến thức nền tảng:
- Quy trình nông học trồng hoa lan: Đánh giá chi tiết sự ảnh hưởng của độ ẩm (độ ẩm vùng, độ ẩm vườn, độ ẩm trong chậu), nhiệt độ (nhiệt độ tối hảo 27°C, cực đại 35°C, biên độ nhiệt ngày/đêm và tác động đến sự ra hoa của các giống Dendrobium crumenatum, Paphiopedilum insigne, Dendrobium nobile) và độ thông thoáng không khí.
- Phần cứng và giao thức: Khảo sát chi tiết nguyên lý hoạt động, sơ đồ chân và thông số kỹ thuật của vi điều khiển Arduino Mega 2560 (chip ATmega2560, giao tiếp USB qua ATmega16U2), màn hình LCD 20x4 (chuẩn HD44780), cảm biến độ ẩm đất LM393, cảm biến mưa LM358, cảm biến DHT11, module thời gian thực RTC DS1307, cảm biến quang trở CDS, module Wi-Fi NodeMCU ESP8266 (chip ESP-12E, vi xử lý 32-bit Tensilica Xtensa LX106), module cầu H L298, động cơ bước, bơm mini 12VDC (lưu lượng 2L/phút), đèn quả ớt (4W, 220VAC, 3200K), module Bluetooth HC-05 (chip BC417), module Relay cách ly, giao thức bus I2C và nền tảng dữ liệu đám mây Firebase.
Chương 3: Tính toán và thiết kế hệ thống
Chương 3 hiện thực hóa các yêu cầu kỹ thuật thành sơ đồ mạch điện chi tiết:
- Xây dựng sơ đồ khối toàn hệ thống và định nghĩa chức năng của 8 khối thành phần (Xử lý trung tâm, ESP8266, Bluetooth, Hiển thị LCD, Cảm biến DHT11, Cảm biến mưa, Cảm biến độ ẩm đất, Module thời gian thực RTC, Khối công suất Relay/L298 và Khối nguồn).
- Phân tích và lựa chọn linh kiện: Lựa chọn DHT11 nhờ khả năng tích hợp cả nhiệt độ và độ ẩm với chi phí thấp; sử dụng cảm biến đất đọc ngõ A0 để lấy giá trị liên tục; chọn chân D0 cho cảm biến mưa để phát hiện nhanh trạng thái thời tiết; chọn RTC DS1307 kết hợp EEPROM AT24C32 với pin backup 3V; chọn màn hình LCD 20x4 tích hợp module chuyển đổi I2C giúp rút gọn số lượng dây tín hiệu từ 8 dây xuống còn 4 dây (VCC, GND, SDA, SCL).
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho từng khối chức năng và tổng hợp sơ đồ nguyên lý toàn mạch.
Chương 4: Thi công hệ thống
Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình chế tạo vật lý và xây dựng phần mềm:
- Thi công phần cứng: Thiết kế và bố trí linh kiện bảng mạch điều khiển (mặt trên và lớp dưới); thi công bảng điều khiển mặt trước, gia công cơ khí lắp ráp khung mô hình ở mặt trước, mặt bên và mặt trên.
- Xây dựng thuật toán: Thiết kế lưu đồ chương trình điều khiển chính, lưu đồ thuật toán chế độ tự động (Auto), lưu đồ chế độ điều khiển bằng tay (Manual), lưu đồ truyền nhận dữ liệu đồng bộ lên Firebase và lưu đồ xử lý của ứng dụng di động.
- Lập trình hệ thống: Biên dịch và nạp code vi điều khiển qua Arduino IDE; thiết kế giao diện đồ họa và lập trình khối lệnh (Block logic) trên MIT App Inventor để tạo ứng dụng Android điều khiển qua Bluetooth, Wi-Fi và xử lý lệnh giọng nói.
Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá
Chương 5 ghi nhận kết quả vận hành thực tế của mô hình:
- Trình bày giao diện ứng dụng điều khiển qua Bluetooth và Wi-Fi trên điện thoại thông minh; kiểm tra khả năng đồng bộ dữ liệu thời gian thực trên giao diện Firebase Web.
- Ghi nhận trạng thái hoạt động của bảng điều khiển vật lý tại chỗ và khả năng hiển thị trực quan các thông số môi trường trên màn hình LCD 20x4.
- Đánh giá khả năng đáp ứng của các cơ cấu chấp hành: động cơ bước đóng/mở mái che khi có mưa/nắng, relay kích hoạt máy bơm nước tưới lan và hệ thống phun sương khi vượt ngưỡng vi khí hậu cài đặt.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương 6 tổng kết các hạng mục đã hoàn thành của đồ án tốt nghiệp, khẳng định mô hình đã đáp ứng đầy đủ các mục tiêu thiết kế ban đầu về giám sát và điều khiển đa phương thức. Đồng thời, tác giả đề xuất định hướng nâng cấp hệ thống để áp dụng vào các trang trại thực tế quy mô lớn.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã chế tạo thành công mô hình phần cứng hoàn chỉnh kết hợp hệ thống phần mềm điều khiển đa kênh với các kết quả cụ thể:
| Hạng mục kiểm tra |
Phương thức thực hiện |
Kết quả ghi nhận từ thực nghiệm |
| Giám sát vi khí hậu |
Cảm biến DHT11, cảm biến đất, quang trở, cảm biến mưa |
Đo và cập nhật liên tục nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, trạng thái mưa/sáng lên LCD 20x4 và Firebase. |
| Điều khiển qua Wi-Fi / Web |
App di động kết nối Firebase qua ESP8266 |
Cập nhật thông số môi trường từ xa qua Internet; truyền lệnh bật/tắt thiết bị chấp hành không phụ thuộc khoảng cách. |
| Điều khiển qua Bluetooth |
App di động kết nối module HC-05 |
Điều khiển trực tiếp các cơ cấu bơm, đèn, mái che trong phạm vi ngắn (khoảng 10m) ở tốc độ truyền 9600 bps. |
| Điều khiển bằng giọng nói |
Khối Voice Recognition trên MIT App Inventor |
Nhận diện giọng nói từ điện thoại và chuyển thành lệnh điều khiển thiết bị thông qua kết nối không dây. |
| Điều khiển tại chỗ |
Bảng nút bấm vật lý & công tắc chuyển chế độ |
Cho phép can thiệp thủ công độc lập với hệ thống mạng; màn hình LCD 20x4 hiển thị rõ ràng 4 dòng ký tự. |
| Cơ cấu chấp hành |
Module L298 (Động cơ bước), Relay (Bơm mini, Đèn) |
Đóng/mở mái che chính xác; bơm tưới 12VDC và đèn 220VAC hoạt động ổn định, cách ly an toàn với mạch xử lý. |
Về mặt đóng góp, đề tài đã xây dựng một giải pháp kỹ thuật tích hợp ba phương thức tương tác song song (tại chỗ qua nút nhấn, nội bộ qua Bluetooth và từ xa qua nền tảng đám mây Firebase). Giải pháp phân tách nhiệm vụ giữa vi điều khiển trung tâm Arduino Mega 2560 (đảm nhận đọc cảm biến, xuất lệnh chấp hành) và vi điều khiển phụ trợ NodeMCU ESP8266 (chuyên trách kết nối mạng TCP/IP và đồng bộ cơ sở dữ liệu) giúp tối ưu hóa tài nguyên phần cứng, hạn chế tình trạng treo vi xử lý và tăng tính ổn định cho toàn hệ thống.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Dựa trên nội dung và phạm vi giới hạn mà tác giả đã công bố, đồ án tồn tại một số điểm hạn chế:
- Hệ thống mới dừng lại ở mức độ mô hình thử nghiệm quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, chưa được kiểm chứng dài ngày trong môi trường thực địa trang trại lớn.
- Cơ cấu đóng mở mái che sử dụng động cơ bước công suất nhỏ chỉ mang tính chất mô phỏng nguyên lý, chưa đủ mô-men xoắn để kéo các khung giàn mái che tải trọng nặng trong thực tế.
- Các cảm biến sử dụng trong mô hình là linh kiện điện tử phổ thông (như DHT11 với dải đo nhiệt độ 0–50°C, cảm biến độ ẩm đất dạng điện cực tiếp xúc dễ bị ăn mòn điện hóa), độ bền và độ chính xác chưa đạt tiêu chuẩn công nghiệp.
Về hướng phát triển tiếp theo, tác giả đề xuất:
- Mở rộng và phát triển ý tưởng để kết hợp với mô hình trang trại thực tế ở quy mô lớn.
- Nâng cấp cơ cấu chấp hành công suất lớn và hoàn thiện hệ thống quản lý tập trung tất cả các thiết bị nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa toàn diện trong nông nghiệp công nghệ cao.
Giá trị tham khảo
Bản đồ án tốt nghiệp là tài liệu kỹ thuật hữu ích cho:
- Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Điện tử Công nghiệp, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển: Tham khảo phương pháp thiết kế sơ đồ nguyên lý, kỹ thuật ghép nối vi điều khiển Arduino Mega 2560 với nhiều module ngoại vi thông qua các chuẩn giao tiếp UART, I2C và 1-Wire.
- Người nghiên cứu các ứng dụng IoT và Nông nghiệp thông minh: Tham khảo giải pháp giao tiếp giữa Arduino và NodeMCU ESP8266 để đồng bộ dữ liệu hai chiều lên Firebase Realtime Database.
- Người phát triển ứng dụng di động điều khiển thiết bị: Tham khảo quy trình thiết kế giao diện, lập trình khối lệnh kéo thả (Block logic), tích hợp nhận dạng giọng nói và kết nối Bluetooth/Wi-Fi bằng công cụ MIT App Inventor.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đề tài lại lựa chọn vi điều khiển Arduino Mega 2560 thay vì Arduino Uno R3?
Hệ thống tích hợp đồng thời nhiều module ngoại vi gồm 4 khối cảm biến, mạch thời gian thực RTC, màn hình LCD 20x4, module ESP8266, module Bluetooth HC-05, module L298 và cụm relay. Arduino Mega 2560 sở hữu vi điều khiển ATmega2560 với 54 chân Digital, 16 chân Analog, bộ nhớ Flash 256 KB và 4 bộ UART phần cứng, đáp ứng đầy đủ số lượng chân I/O và cổng giao tiếp mà Arduino Uno R3 không đủ khả năng cung cấp.
2. Module ESP8266 và Arduino Mega 2560 trao đổi dữ liệu với nhau như thế nào?
Module ESP8266 NodeMCU được kết nối với Arduino Mega 2560 thông qua các chân I/O và cổng truyền thông nối tiếp UART. Arduino đọc dữ liệu cảm biến rồi truyền sang ESP8266 để gửi lên cơ sở dữ liệu đám mây Firebase qua kết nối Wi-Fi, đồng thời nhận các tín hiệu điều khiển từ Firebase chuyển về để Arduino thực thi.
3. Module Bluetooth HC-05 hoạt động ở những chế độ nào và được cấu hình ra sao trong hệ thống?
Module HC-05 hỗ trợ hai chế độ hoạt động là Command Mode (dùng tập lệnh AT với tốc độ baud mặc định 38400 khi chân KEY ở mức cao) và Data Mode (truyền nhận dữ liệu không dây với tốc độ baud 9600 khi chân KEY ở mức thấp). Trong đề tài, module được cấu hình ở chế độ SLAVE với mã PIN ghép đôi là 1234 để nhận lệnh điều khiển từ smartphone trong phạm vi 10m.
4. Cơ chế điều khiển tự động đóng/mở mái che khi trời mưa và nắng diễn ra như thế nào?
Cảm biến mưa sử dụng IC so sánh LM358 đưa ngõ ra Digital D0 về vi điều khiển (bình thường ở mức cao 5V, khi có nước mưa bề mặt sẽ kéo xuống mức thấp 0V). Khi phát hiện mức 0, Arduino điều khiển module cầu H L298 xuất xung kích hoạt động cơ bước quay để kéo đóng mái che. Khi trời tạnh mưa và cảm biến ánh sáng xác nhận có quang năng, động cơ bước được điều khiển quay ngược lại để mở mái che.
5. Thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 và máy bơm sử dụng trong mô hình là gì?
Cảm biến DHT11 sử dụng nguồn 3–5VDC, giao tiếp chuẩn 1 chân dữ liệu (gửi gói 5 byte), dải đo độ ẩm từ 20% đến 95% (sai số ±5%), dải đo nhiệt độ từ 0 đến 50°C (sai số ±2%). Máy bơm sử dụng là loại bơm mini 12VDC, dòng tiêu thụ từ 0,6A đến 2A, công suất 5W đến 12W và lưu lượng bơm đạt 2 lít/phút.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thi công mô hình hệ thống trồng hoa lan" của sinh viên Nguyễn Quang Thạnh và Phan Thanh Triều đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công một mô hình nhà kính tự động hóa hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp xử lý thông minh vi khí hậu dựa trên nền tảng vi điều khiển Arduino Mega 2560 kết hợp module truyền thông ESP8266 và Bluetooth HC-05. Kết quả thực nghiệm chứng minh mô hình vận hành ổn định ở cả hai chế độ tự động và thủ công, hỗ trợ giám sát và điều khiển đa phương thức qua bảng nút nhấn tại chỗ, ứng dụng Android và cơ sở dữ liệu đám mây Firebase. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho việc nghiên cứu và mở rộng các giải pháp IoT phục vụ nông nghiệp công nghệ cao.
