Thiết kế hệ thống chăm sóc vườn lan tự động sử dụng năng lượng mặt trời

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH IOT

2.1.1. Giới thiệu về hệ thống IOT

2.1.2. Cấu trúc của hệ thống IOT

2.1.3. Cách thức hệ thống IOT vận hành

2.2. GIỚI THIỆU HOA LAN VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN CHĂM SÓC

2.2.1. Giới thiệu hoa Lan

2.2.2. Các điều kiện chăm sóc hoa Lan

2.3. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU

2.3.1. Chuẩn truyền thông UART

2.3.2. Chuẩn giao tiếp SPI

2.3.3. Chuẩn giao tiếp I2C

2.3.4. Chuẩn giao tiếp One wire

2.4. GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.4.1. Màn hình HMI TJC

2.4.2. Động cơ giảm tốc DC 12V (JGB37 – 520 – 107RPM)

2.4.3. Pin và bộ điều khiển năng lượng mặt trời

2.4.4. Bộ động cơ bơm phun sương và nguồn 12V/2A

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VƯỜN LAN TRONG CÔNG NGHIỆP

3.2. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN HỆ THỐNG

3.3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.3.1. Khối xử lý và điều khiển trung tâm

3.3.2. Khối thu phát Wifi

3.3.3. Khối điều khiển động cơ (khối thi hành đóng mở mái che)

3.3.4. Khối thời gian thực

3.3.5. Khối cảm biến

3.3.6. Khối hiển thị

3.3.7. Khối điều khiển công suất

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1.1. Thi công bo mạch

4.1.2. Thi công mạch hệ thống điều khiển

4.1.3. Lắp ráp và kiểm tra

4.1.4. Đóng gói bộ điều khiển

4.1.5. Thi công mạch sạc pin năng lượng mặt trời cho mô hình

4.1.6. Thi công và lắp ráp mô hình hoàn chỉnh

4.2. XÂY DỰNG GIAO DIỆN

4.2.1. Thiết kế giao diện cho màn hình HMI

4.2.2. Thiết kế giao diện cho App Blynk

4.3. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG

4.3.1. Yêu cầu của phần mềm

4.3.2. Lưu đồ giải thuật chương trình chính của hệ thống

4.3.3. Lưu đồ giải thuật chương trình tự động của hệ thống

4.3.4. Lưu đồ giải thuật chương trình thủ công của hệ thống

4.3.5. Lưu đồ giải thuật chương trình truyền nhận dữ liệu từ Arduino và Blynk

4.4. VIẾT HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ THAO TÁC

4.4.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng

4.4.2. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

4.4.3. Hệ thống chăm sóc vườn Lan thông qua màn hình HMI

4.4.4. Hệ thống chăm sóc vườn Lan thông qua App Blynk

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ

5.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH

5.1.1. Kết quả đạt được

5.2. GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG

5.2.1. Giao diện màn hình chờ

5.2.2. Giao diện màn hình chính của hệ thống

5.2.3. Giao diện chỉnh thời gian và hẹn thời gian bật tắt của hệ thống

5.3. KẾT QUẢ CHẠY THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG

5.3.1. Quá trình chạy trên phần cứng của hệ thống

5.3.2. Ở chế độ thủ công

5.3.3. Ở chế độ tự động

5.3.4. Ở chế độ hẹn giờ bật tắt thiết bị

5.3.5. Quá trình chạy điều khiển hệ thống chạy trên App Blynk

5.4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống chăm sóc vườn lan tự động

Đề tài Thiết kế hệ thống chăm sóc vườn lan tự động sử dụng năng lượng mặt trời tập trung vào việc ứng dụng công nghệ IoT và năng lượng tái tạo để tối ưu hóa quá trình chăm sóc cây lan. Hệ thống này được thiết kế để giám sát và điều chỉnh các yếu tố môi trường như độ ẩm, nhiệt độ, và ánh sáng, đảm bảo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cây lan. Việc sử dụng năng lượng mặt trời không chỉ giảm chi phí điện năng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và thi công một hệ thống tự động hóa chăm sóc vườn lan, sử dụng năng lượng mặt trời làm nguồn điện chính. Hệ thống này tích hợp các cảm biến để đo lường các thông số môi trường và truyền dữ liệu lên Web Server thông qua mạng không dây. Điều này cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống từ xa thông qua ứng dụng Blynk trên điện thoại.

1.2. Giới hạn của đề tài

Đề tài có một số giới hạn cần lưu ý, bao gồm kích thước mô hình (50x50x50 cm), công suất của tấm pin mặt trời (10W), và việc hệ thống chỉ hoạt động khi kết nối với mạng Wifi. Ngoài ra, các thiết bị sử dụng trong mô hình mang tính thí nghiệm và có công suất nhỏ, phù hợp với mục đích nghiên cứu hơn là ứng dụng thực tế quy mô lớn.

II. Cơ sở lý thuyết và thiết kế hệ thống

Phần này trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan đến IoT, các điều kiện chăm sóc cây lan, và các chuẩn truyền dữ liệu được sử dụng trong hệ thống. Đồng thời, nó cũng giới thiệu các linh kiện chính như Arduino Mega 2560, ESP32, và màn hình HMI.

2.1. Tổng quan về IoT và ứng dụng

IoT là công nghệ cho phép kết nối và quản lý các thiết bị thông qua mạng internet. Trong đề tài này, IoT được sử dụng để kết nối các cảm biến và thiết bị điều khiển, tạo thành một hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh. Dữ liệu từ các cảm biến được truyền về Web Server và hiển thị trên màn hình HMI hoặc ứng dụng Blynk.

2.2. Điều kiện chăm sóc cây lan

Cây lan đòi hỏi các điều kiện môi trường đặc biệt như độ ẩm, nhiệt độ, và ánh sáng phù hợp. Hệ thống được thiết kế để tự động điều chỉnh các yếu tố này thông qua các cảm biến và thiết bị điều khiển như bơm phun sương, quạt, và đèn chiếu sáng.

III. Thiết kế và thi công hệ thống

Phần này mô tả quá trình thiết kế và thi công hệ thống, bao gồm việc xây dựng sơ đồ khối, tính toán các thông số kỹ thuật, và lắp ráp các linh kiện. Hệ thống được thiết kế để hoạt động tự động dựa trên dữ liệu từ các cảm biến và module thời gian thực.

3.1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động

Hệ thống bao gồm các khối chính như khối xử lý trung tâm (Arduino Mega 2560), khối thu phát Wifi (ESP32), khối cảm biến, và khối hiển thị (màn hình HMI). Dữ liệu từ các cảm biến được xử lý và truyền về Web Server, cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống từ xa.

3.2. Thi công và lắp ráp mô hình

Quá trình thi công bao gồm việc lắp ráp các linh kiện, thiết kế mạch điện, và xây dựng mô hình vật lý. Mô hình được thiết kế để đảm bảo tính thẩm mỹ và khả năng hoạt động ổn định trong các điều kiện môi trường khác nhau.

IV. Kết quả và đánh giá

Hệ thống đã được thử nghiệm và đánh giá dựa trên các tiêu chí như độ chính xác của cảm biến, hiệu suất hoạt động, và khả năng tiết kiệm năng lượng. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu đề ra.

4.1. Kết quả thử nghiệm

Hệ thống đã được thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau, bao gồm cả ban ngày và ban đêm. Các cảm biến hoạt động chính xác, và hệ thống tự động điều chỉnh các yếu tố môi trường một cách hiệu quả. Ứng dụng Blynk cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống từ xa một cách dễ dàng.

4.2. Đánh giá và hướng phát triển

Hệ thống được đánh giá cao về tính ứng dụng và khả năng tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, cần cải thiện thêm về khả năng mở rộng và tích hợp các công nghệ mới như AI để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống chăm sóc vườn lan tự động bằng năng lượng mặt trời