Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh nền nông nghiệp hiện đại, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật và tự động hóa vào hoạt động trồng trọt đang là xu hướng tất yếu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng nông sản. Tại các quốc gia phát triển như Mỹ, Pháp, Đức, các hệ thống tưới tiêu công nghiệp quy mô lớn đã được đầu tư và chuẩn hóa bài bản. Tại Việt Nam, canh tác nông nghiệp truyền thống vẫn chiếm tỷ trọng lớn, trong đó phương thức tưới tiêu thủ công không hợp lý dễ dẫn đến tình trạng lãng phí tài nguyên nước và gây ô nhiễm môi trường. Đồng thời, sự gia tăng của các loại thực phẩm không rõ nguồn gốc trên thị trường đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc phát triển các mô hình tự trồng rau sạch, an toàn tại quy mô hộ gia đình và nông trại vừa và nhỏ.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết Kế Mô Hình Tưới Rau Thông Minh" được thực hiện bởi nhóm tác giả Lê Võ Trường Giang và Trần Trọng Tài (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông / Điện tử công nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thanh Hải.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định như sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan về công nghệ mạng kết nối vạn vật (Internet of Things - IoT), các chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu và các mô hình tưới tiêu tự động phổ biến.
  2. Thiết kế và thi công hệ thống phần cứng điều khiển tưới rau tự động tích hợp đa cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, chuyển động, thời gian thực).
  3. Lập trình vi điều khiển trung tâm để xử lý số liệu, tự động điều khiển động cơ bơm nước và hệ thống van xả tương ứng từng khu vườn.
  4. Xây dựng giao diện giám sát, cập nhật dữ liệu nhiệt độ - độ ẩm lên nền tảng đám mây (ThingSpeak) và thiết lập kênh điều khiển từ xa thông qua giao thức MQTT trên nền web.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình tưới rau tự động ứng dụng vi điều khiển và công nghệ truyền thông không dây/IoT.
  • Phạm vi mô hình: Hệ thống gồm 5 khu vườn rau độc lập với tổng diện tích khoảng 4,5 m² (kích thước mỗi vườn đơn vị: cao 30 cm, dài 30 cm), trang bị 1 cụm bơm cấp nước 12VDC và 5 van điện từ phân nhánh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng nền tảng lý thuyết dựa trên các khối kiến thức chuyên ngành điện tử, truyền thông và khoa học cây trồng:

  • Các mô hình tưới rau thực tiễn: Tác giả phân tích mô hình tưới ngập xả cạn (sử dụng giá thể sỏi/đá xốp sét nung giữ ẩm) và mô hình trồng rau kết hợp nuôi cá (Aquaponics - hệ sinh thái tuần hoàn vi sinh phân giải chất thải hữu cơ từ cá làm dinh dưỡng cho rau).
  • Khái niệm và kiến trúc IoT: Khái quát định nghĩa IoT do Kevin Ashton đề xuất năm 1999 tại MIT, nghiên cứu cấu trúc phân tầng kết nối từ cảm biến, bộ vi xử lý nhúng đến các giao thức mạng không dây (Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth, mạng di động).
  • Các chuẩn giao tiếp phần cứng và truyền dữ liệu:
    • Chuẩn I2C (Inter-Integrated Circuit): Chuẩn truyền thông nối tiếp 2 dây (SDA, SCL) do Philips phát triển, ứng dụng để giao tiếp giữa vi điều khiển và mô-đun thời gian thực DS1307.
    • Chuẩn UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter): Giao tiếp nối tiếp không đồng bộ dùng để truyền dữ liệu và nạp tập lệnh AT giữa Arduino và mô-đun ESP8266.
    • Giao thức MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Giao thức truyền tin gọn nhẹ trên nền TCP/IP do IBM và Eurotech phát triển, vận hành theo mô hình Publish/Subscribe qua Broker trung gian với 3 cấp độ chất lượng dịch vụ (QoS 0: At most once, QoS 1: At least once, QoS 2: Exactly once) và cơ chế Last Will and Testament.
    • Chuẩn giao tiếp 1-Wire và SPI: Ứng dụng giao tiếp 1 dây đối với cảm biến DHT11 và giao tiếp bus SPI đối với mô-đun vô tuyến nRF24L01.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu kỹ thuật (datasheet linh kiện), phương pháp tính toán thiết kế mạch điện tử tương tự/số, phương pháp lập trình nhúng trên môi trường Arduino IDE và phương pháp thực nghiệm kiểm chứng thông số trên mô hình vật lý.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế hoàn chỉnh từ sơ đồ khối chức năng, sơ đồ nguyên lý phần cứng đến lưu đồ thuật toán và triển khai phần mềm.

Kiến trúc phần cứng hệ thống

Hệ thống điều khiển bao gồm 6 khối chức năng chính:

  • Khối xử lý trung tâm: Sử dụng board Arduino MEGA 2560 (vi điều khiển ATmega2560 8-bit, xung nhịp 16 MHz, 54 chân Digital I/O, 16 chân Analog, 256 KB Flash, 8 KB SRAM, 4 KB EEPROM).
  • Khối cảm biến:
    • Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 (dải đo nhiệt độ 0–50°C sai số ±2°C; dải đo độ ẩm 20–90% RH sai số ±5% RH; tần số lấy mẫu 1 Hz).
    • Cảm biến chuyển động PIR (phát hiện bức xạ hồng ngoại thụ động qua thấu kính Fresnel, góc quét 360 độ hình nón, cự ly phát hiện tối đa 6 m, thời gian trễ báo động 30 giây).
    • Mô-đun thời gian thực RTC DS1307 (thạch anh 32,768 kHz, 56 bytes SRAM, giao tiếp bus I2C).
  • Khối truyền thông không dây: Mô-đun nRF24L01 (dải tần 2,4 GHz, 126 kênh, tốc độ 1–2 Mbps, cự ly 30–100 m) truyền dữ liệu từ các trạm đo về khối trung tâm; mô-đun ESP8266 V1 và NodeMCU ESP8266EX (kết nối mạng Wi-Fi 802.11 b/g/n, bộ nhớ Flash 4 MB).
  • Khối hiển thị và giao tiếp người dùng: Màn hình LCD 20x4 (chuẩn ký tự HD44780, điện áp 5V) cùng khối 5 nút nhấn điều khiển (Select, Mode, Up, Down, Save).
  • Khối nguồn: Nguồn xung tổ ong ngõ vào 110/220VAC ngõ ra 12VDC/20A; mô-đun hạ áp xung LM2596 ADJ (12V xuống 5V, dòng tối đa 3A, tần số chuyển mạch 150 kHz); mô-đun LDO AMS1117-3.3V (5V xuống 3,3V, dòng tải 1A).
  • Khối công suất và chấp hành: Bơm nước mini RX-2568 12VDC (công suất 30W, lưu lượng 4 lít/phút, động cơ từ không chổi than, đường kính ống phi 21); van điện từ 12VDC thường đóng (áp lực 0,9 MPa, công suất 8W, dòng định mức 0,6A, đường kính phi 21); mạch kích sử dụng cách ly quang Opto PC817 kết hợp transistor NPN C1815 đóng ngắt relay 12VDC.
Thành phần phần cứng Model / Thông số chính Chức năng trong hệ thống
Vi điều khiển trung tâm Arduino MEGA 2560 (ATmega2560, 16 MHz) Xử lý thuật toán, điều khiển I/O và truyền thông
Cảm biến môi trường DHT11 (1-Wire, 0–50°C, 20–90% RH) Đo nhiệt độ và độ ẩm không khí tại vườn
Cảm biến an ninh PIR (Hồng ngoại thụ động, góc 360°, 6 m) Phát hiện chuyển động xung quanh khu vực tưới
Cảm biến thời gian DS1307 (I2C, SRAM 56 bytes, RTC) Cung cấp mốc thời gian thực để hẹn giờ tưới
Khối truyền thông RF nRF24L01 (2,4 GHz SPI, 126 kênh) Thu thập tín hiệu cảm biến từ xa không dây
Khối kết nối IoT ESP8266 V1 / NodeMCU (Wi-Fi 2,4 GHz) Đẩy dữ liệu lên ThingSpeak và nhận lệnh MQTT
Động cơ bơm RX-2568 12VDC (30W, 4 L/phút, phi 21) Bơm cấp nước tự động cho các vòi tưới
Cơ cấu phân phối Van điện từ 12VDC thường đóng (8W, phi 21) Mở/đóng nguồn nước cho từng khu vườn cụ thể
Khối hiển thị LCD 20x4 (5V, tương thích HD44780) Hiển thị thông số đo và giao diện menu cài đặt

Tính toán tham số mạch điều khiển công suất

Mạch điều khiển van và máy bơm sử dụng tầng đệm Opto PC817 kết hợp transistor C1815 (kiểu chân TO-92, dòng $I_{C\max} = 150\text{ mA}$, điện áp $V_{CEO\max} = 50\text{ V}$, hệ số khuếch đại $\beta = 70 - 700$).

  • Dòng kích định mức cho diode phát quang trong PC817: $I_F = 20\text{ mA}$. Với mức logic ngõ ra 5V và sụt áp $V_F \approx 1,2\text{ V} - 0,7\text{ V}$, điện trở hạn dòng được tính toán và lựa chọn: $R = 100,\Omega$.
  • Dòng cực thu opto $I_{C(\text{opto})} = 2\text{ mA}$, điện áp nguồn $V_{CC} = 12\text{ V}$, điện trở phân cực cực B của transistor C1815 được lựa chọn theo công thức: $$R \approx \frac{V_{CC} - V_{CE(\text{opto})}}{I_{C(\text{opto})}} = \frac{12\text{ V} - 2\text{ V}}{2\text{ mA}} = 5\text{ k}\Omega \quad (\text{chọn giá trị chuẩn } 4,7\text{ k}\Omega)$$
  • Mạch nút nhấn sử dụng cấu hình điện trở kéo lên/hạ áp tiêu thụ dòng $0,001\text{ A}$, chọn điện trở $R = 10\text{ k}\Omega$.

Quy trình giao tiếp và giải thuật phần mềm

  1. Giao thức 1-Wire của DHT11: Arduino kéo chân DATA xuống mức thấp trong thời gian $> 800,\mu\text{s}$ để tạo tín hiệu Start, sau đó kéo lên cao và chuyển sang chế độ Input. Cảm biến phản hồi bằng cách kéo chân DATA xuống thấp $80,\mu\text{s}$ rồi kéo lên cao $80,\mu\text{s}$. Dữ liệu trả về gồm 40 bit (5 byte): Byte 1 (nguyên độ ẩm), Byte 2 (thập phân độ ẩm), Byte 3 (nguyên nhiệt độ), Byte 4 (thập phân nhiệt độ), Byte 5 (checksum).
    • Công thức kiểm tra: $\text{Byte 5} = (\text{Byte 1} + \text{Byte 2} + \text{Byte 3} + \text{Byte 4}) \pmod{256}$.
    • Nhiệt độ tính toán: $T = \frac{\text{Byte 3} \times 256 + \text{Byte 4}}{10}; (^\circ\text{C})$.
    • Độ ẩm tính toán: $RH = \frac{\text{Byte 1} \times 256 + \text{Byte 2}}{10}; (%)$.
  2. Lưu đồ chương trình chính: Khởi tạo các ngoại vi (LCD, WiFi, nRF24L01, RTC) -> Đọc giá trị cảm biến -> Quét trạng thái 5 nút bấm chuyển tab (Tab kết quả, Tab cài đặt 1, Tab cài đặt 2, Tab cài đặt 3) -> So sánh ngưỡng nhiệt độ/thời gian hẹn giờ -> Xuất tín hiệu kích hoạt Relay bơm và van xả tương ứng.
  3. Cập nhật dữ liệu và điều khiển qua mạng:
    • Phần mềm NodeMCU Flasher nạp firmware cho mô-đun ESP8266; phần mềm Hercules kiểm tra truyền nhận lệnh AT qua cổng COM ảo.
    • Arduino MEGA truyền gói tin số liệu đo được qua cổng UART tới ESP8266 để gửi lên máy chủ ThingSpeak theo định dạng HTTP/TCP-IP.
    • Mô-đun NodeMCU kết nối trực tiếp đến Broker MQTT, đăng ký lắng nghe (Subscribe) các Topic lệnh. Khi người dùng bấm nút ON/OFF trên giao diện web MQTT, Broker chuyển tiếp thông điệp (Payload) đến NodeMCU để điều khiển đóng ngắt thiết bị tức thời.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

Chương 1 giới thiệu tầm quan trọng của sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam và xu hướng áp dụng công nghệ tự động hóa của các nước phát triển. Tác giả trình bày các thực trạng tiêu cực về thực phẩm bẩn và ô nhiễm môi trường do tưới tiêu không hợp lý, từ đó khẳng định tính cấp bách của đề tài. Chương này xác định rõ mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ thực hiện và các giới hạn kỹ thuật ban đầu của mô hình (quy mô 5 vườn, diện tích 4,5 m², các giới hạn dải đo và độ chính xác của cảm biến DHT11, PIR).

Chương 2. Một số mô hình tưới rau phổ biến

Chương 2 tập trung phân tích hai mô hình nông nghiệp đô thị tiêu biểu: mô hình tưới ngập xả cạn và mô hình trồng rau kết hợp nuôi cá (Aquaponics), làm rõ ưu nhược điểm về chi phí, chất lượng giá thể sỏi sét nung và sự thay đổi độ pH trong nước. Tiếp đó, tác giả hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về Internet of Things (IoT), lịch sử phát triển, cấu trúc hệ thống IoT cơ bản và các chuẩn truyền thông công nghiệp (I2C, UART, MQTT 3.1). Cơ chế hoạt động của Broker, Client (Publisher/Subscriber), cấu trúc gói tin và 3 cấp độ QoS trong MQTT được diễn giải chi tiết.

Chương 3. Tính toán và thiết kế hệ thống

Chương 3 là phần trọng tâm về kỹ thuật, trình bày sơ đồ khối hệ thống và thuyết minh chức năng của 6 khối thành phần. Tác giả phân tích lý do lựa chọn từng linh kiện phần cứng (Arduino MEGA 2560, DHT11, PIR, DS1307, nguồn tổ ong 12V/20A, LM2596, AMS1117, LCD 20x4, nRF24L01, ESP8266 V1, NodeMCU, bơm RX-2568, van điện từ 12V). Chương này cung cấp đầy đủ các sơ đồ nguyên lý mạch, giải thuật đọc tín hiệu 1-Wire, phương pháp tính toán điện trở phân cực cho Opto PC817, transistor C1815, mạch nút nhấn và xây dựng hệ thống lưu đồ thuật toán cho chương trình chính, chương trình cài đặt menu, lưu đồ đẩy dữ liệu lên ThingSpeak, lưu đồ điều khiển qua MQTT và lưu đồ truyền vô tuyến nRF24L01.

Chương 4. Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả quy trình hiện thực hóa mô hình từ bản vẽ thiết kế sang sản phẩm thực tế. Về phần mềm, tác giả hướng dẫn nạp chương trình bằng công cụ NodeMCU Flasher, gỡ lỗi cổng nối tiếp bằng phần mềm Hercules, cấu hình kênh và thông số lập trình trên ThingSpeak và nền tảng web MQTT. Về phần cứng, chương này thể hiện các bản vẽ layout mạch in PCB (PCB mạch xử lý trung tâm, PCB mạch thu phát nRF24L01/Uno, PCB mạch NodeMCU), quy trình gia công mạch 2 mặt, đấu nối dây tín hiệu, đóng hộp điều khiển bảo vệ và tích hợp hoàn chỉnh hệ thống đường ống nước, rơ le, van điện từ lên khung mô hình 5 vườn rau.

Chương 5. Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 đánh giá tổng thể mức độ hoàn thành nhiệm vụ theo mục tiêu ban đầu, tổng kết các kết quả vận hành phần cứng, độ chính xác truyền nhận dữ liệu và khả năng điều khiển thông qua nền tảng web IoT. Đồng thời, chương này chỉ ra các hạn chế kỹ thuật còn tồn tại và đề xuất các giải pháp nâng cấp mô hình trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thử nghiệm thực tế

Hệ thống đã thi công hoàn thiện phần cứng và vận hành thử nghiệm ổn định các chức năng:

  • Mạch vi điều khiển Arduino MEGA 2560 tiếp nhận dữ liệu thời gian thực từ DS1307, tín hiệu chuyển động từ PIR và hiển thị đầy đủ thông số lên LCD 20x4.
  • Người dùng có thể thao tác cài đặt thời gian tưới, chọn chế độ tự động hoặc thủ công trực tiếp thông qua cụm 5 phím bấm trên hộp điều khiển.
  • Mạch vô tuyến nRF24L01 truyền nhận dữ liệu thông suốt giữa các trạm cảm biến và khối trung tâm.
  • Dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm được cập nhật liên tục lên kênh ThingSpeak; giao diện web MQTT phản hồi chính xác các lệnh bật/tắt động cơ bơm nước và 5 van điện từ.

Số liệu thực nghiệm đo đạc độ ẩm và nhiệt độ bằng cảm biến DHT11 thu thập trong 1 giờ (ngày 16/03/2018) được ghi nhận trong báo cáo như sau:

Thời gian ghi nhận Nhiệt độ môi trường (°C) Độ ẩm không khí (% RH)
14h00 33,4 39,9
14h10 33,7 41,6
14h20 33,6 42,5
14h30 32,9 41,6
14h50 32,8 36,3
15h00 32,7 38,6

Đóng góp của đề tài

  • Chế tạo thành công mô hình phần cứng tích hợp hoàn chỉnh giữa công nghệ vi điều khiển cục bộ (Arduino) và các giao thức IoT không dây (Wi-Fi ESP8266, NodeMCU, nRF24L01).
  • Kết hợp đồng thời hai phương thức giám sát: giám sát trực quan tại chỗ qua màn hình LCD/nút bấm cơ học và giám sát/điều khiển từ xa không dây qua nền tảng đám mây ThingSpeak cùng giao thức truyền tin thời gian thực MQTT.
  • Đưa ra giải pháp thiết kế mạch công suất cách ly an toàn (sử dụng opto PC817 và rơ le 12VDC), tự động hóa việc cấp nước độc lập cho 5 khu vườn riêng biệt theo thông số cài đặt trước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Quy mô thử nghiệm dừng lại ở mức mô hình thực nghiệm nhỏ (5 vườn diện tích 4,5 m², chiều dài mỗi vườn 30 cm), chưa triển khai trực tiếp trên môi trường đất canh tác diện rộng.
  • Cảm biến DHT11 có dải đo và độ chính xác ở mức cơ bản (sai số nhiệt độ ±2°C, độ ẩm ±5% RH, tần số lấy mẫu 1 Hz), dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết khắc nghiệt ngoài trời.
  • Hệ thống tập trung đo nhiệt độ và độ ẩm không khí, chưa tích hợp các đầu đo chuyên sâu về tính chất thổ nhưỡng như độ ẩm đất trực tiếp, độ pH của nước hay nồng độ dinh dưỡng khoáng (EC).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nâng cấp và mở rộng hệ thống cảm biến chuyên dụng: tích hợp thêm cảm biến đo độ ẩm đất trực tiếp tại từng bồn cây, cảm biến đo độ pH và độ dẫn điện của nước tưới.
  • Ứng dụng nguồn năng lượng tái tạo (tấm pin năng lượng mặt trời kết hợp mạch sạc ắc quy) để hệ thống có thể vận hành độc lập tại các khu vực xa nguồn điện lưới.
  • Phát triển ứng dụng di động riêng biệt (Android/iOS) thay thế việc sử dụng trình duyệt web, bổ sung thuật toán tự động tính toán lượng nước tưới dựa trên dự báo thời tiết và từng giai đoạn sinh trưởng của cây trồng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Công nghệ Thông tin (chuyên ngành IoT) và Kỹ thuật Nông nghiệp.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao gồm:

  • Thiết kế mạch in PCB kết hợp vi điều khiển AVR với các mô-đun truyền thông công nghiệp (ESP8266, nRF24L01, DS1307).
  • Phương pháp lập trình giao tiếp cảm biến theo chuẩn 1-Wire, chuẩn I2C và điều khiển đóng ngắt mạch tải công suất lớn qua Optocoupler PC817.
  • Quy trình tích hợp phần cứng nhúng với các nền tảng máy chủ IoT thông dụng (ThingSpeak, MQTT Broker) để thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị từ xa qua Internet.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển trung tâm nào được sử dụng trong hệ thống và thông số bộ nhớ của nó ra sao? Hệ thống sử dụng vi điều khiển ATmega2560 trên board mạch Arduino MEGA 2560, hoạt động ở điện áp 5VDC, tần số dao động 16 MHz. Bộ nhớ tiêu chuẩn gồm 256 KB Flash (trong đó 8 KB dùng cho bootloader), 8 KB SRAM và 4 KB EEPROM.

2. Cảm biến DHT11 giao tiếp với Arduino qua chuẩn nào và dữ liệu trả về có cấu trúc như thế nào? DHT11 giao tiếp với Arduino theo chuẩn 1-Wire (truyền nhận trên 1 chân dữ liệu duy nhất). Sau khi nhận tín hiệu Start từ Arduino, DHT11 gửi về chuỗi dữ liệu gồm 40 bit (5 byte): Byte 1 (nguyên độ ẩm), Byte 2 (thập phân độ ẩm), Byte 3 (nguyên nhiệt độ), Byte 4 (thập phân nhiệt độ) và Byte 5 (byte kiểm tra tổng checksum).

3. Khối nguồn của hệ thống được thiết kế như thế nào để cung cấp điện áp cho các linh kiện khác nhau? Nguồn cấp chính là nguồn xung tổ ong hạ áp từ 110/220VAC xuống 12VDC dòng 20A để nuôi động cơ bơm RX-2568, van điện từ và các relay. Từ đường 12VDC, mạch sử dụng mô-đun LM2596 hạ áp xuống 5VDC để cấp cho Arduino MEGA, LCD 20x4 và các cảm biến; sau đó tiếp tục qua mô-đun AMS1117-3.3 để tạo nguồn 3,3VDC cấp cho mô-đun Wi-Fi ESP8266 và nRF24L01.

4. Giao thức MQTT đóng vai trò gì và gồm những thành phần nào trong đồ án? Giao thức MQTT được sử dụng để điều khiển bật/tắt máy bơm và các van nước từ xa qua mạng Wi-Fi/Internet với độ trễ thấp và dung lượng gói tin nhỏ. Cấu trúc MQTT trong hệ thống gồm có MQTT Client (mô-đun NodeMCU và trình duyệt web của người dùng), MQTT Server/Broker (máy chủ trung gian quản lý hàng đợi tin nhắn) và các Topic chứa lệnh điều khiển.

5. Cơ cấu chấp hành của mô hình gồm những thiết bị gì? Cơ cấu chấp hành gồm 1 máy bơm nước mini RX-2568 12VDC (công suất 30W, lưu lượng 4 L/phút) và 5 van điện từ loại 12VDC thường đóng (công suất 8W, áp lực 0,9 MPa, cỡ ống phi 21) tương ứng với 5 khu vườn rau độc lập.

Kết luận

Đồ án "Thiết Kế Mô Hình Tưới Rau Thông Minh" đã hoàn thành việc nghiên cứu lý thuyết, thiết kế phần cứng và lập trình nhúng cho hệ thống tưới tự động 5 khu vườn quy mô thực nghiệm. Sản phẩm kết hợp thành công mạch xử lý trung tâm Arduino MEGA 2560 với các cảm biến môi trường (DHT11, PIR, DS1307) cùng các mô-đun truyền thông không dây (nRF24L01, ESP8266, NodeMCU). Hệ thống cho phép giám sát thông số trực quan tại chỗ qua màn hình LCD và hỗ trợ giám sát, điều khiển thiết bị từ xa qua đám mây ThingSpeak và giao thức MQTT, tạo nền tảng thực nghiệm vững chắc cho các ứng dụng nông nghiệp thông minh tiếp theo.