Thiết Kế Và Thực Hiện Hệ Thống Điều Khiển Giám Sát Động Cơ Trong Hồ Tôm

Trong bối cảnh ngành nông nghiệp Việt Nam đang chuyển mình mạnh mẽ, việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất, đặc biệt… 76 trang · Trường Đại Học Kỹ Thuật · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Động Cơ Trong Hồ Tôm
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN
• 2.1. Tổng quan về động cơ 1 pha
• 2.2. Tổng quan về động cơ KĐB 3 pha
• 2.3. Các khí cụ điện
• 2.3.1. Nguồn tổ ong
• 2.3.2. Rơ le bảo vệ pha
• 2.3.3. Relay trung gian (relay kiếng)
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC HIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT ĐỘNG CƠ TRONG HỒ TÔM
• 3.1. Thực hiện các ý tưởng của đề tài
• 3.2. Chức năng của các khối
• 3.3. Nguyên lý hoạt động
• 3.4. Chế độ man
• 3.5. Thiết bị điều khiển
• 3.5.1. Giới thiệu module ESP 32
• 3.5.2. Module relay mức kích H/L (5VDC)
• 3.5.3. Giới thiệu Arduino Uno R3
• 3.6. Phần mềm điều khiển
• 3.6.1. Phần mềm Arduino IDE
• 3.6.2. Phần mềm CADe-simu
• 3.7. Xây dựng sơ đồ thuật toán
• 3.8. Kết quả đạt được
• 3.9. Mô hình thực tế
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• 4.1. Trình bày các nội dung đã thực hiện của đề tài
• 4.2. Kết quả đạt được của đề tài
• 4.3. Trình bày những hạn chế
• 4.4. Kiến nghị hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan giải pháp thiết kế hệ thống giám sát động cơ

Trong bối cảnh ngành nông nghiệp Việt Nam đang chuyển mình mạnh mẽ, việc ứng dụng công nghệ vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực nuôi tôm công nghệ cao, đã trở thành một xu thế tất yếu. Theo nghiên cứu “Thiết kế và thực hiện hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm” của Lâm Nguyễn Duy Khang và Trần Hữu Lộc (2023), các hệ thống tự động hóa trang trại tôm không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro, tối ưu hóa chi phí vận hành. Trọng tâm của các mô hình này là sự hoạt động liên tục và ổn định của các thiết bị cơ điện, đặc biệt là hệ thống động cơ. Một hệ thống giám sát động cơ hiệu quả là nền tảng để đảm bảo quy trình nuôi không bị gián đoạn, từ đó bảo vệ thành quả kinh tế cho người nông dân. Giải pháp này tập trung vào việc theo dõi các thông số vận hành quan trọng và cung cấp hệ thống cảnh báo sự cố động cơ kịp thời, cho phép can thiệp trước khi các hỏng hóc nghiêm trọng xảy ra. Việc này không chỉ là một cải tiến kỹ thuật mà còn là một bước đi chiến lược trong việc giảm rủi ro trong nuôi tôm, hướng tới một nền nông nghiệp bền vững và hiện đại hơn. Việc tích hợp IoT trong nuôi trồng thủy sản mở ra khả năng giám sát động cơ từ xa, giúp người quản lý có thể theo dõi và điều khiển trang trại từ bất kỳ đâu, vào bất kỳ lúc nào.

1.1. Tầm quan trọng của việc tự động hóa trang trại tôm

Việc tự động hóa trang trại tôm là một bước tiến đột phá, giúp chuyển đổi từ phương pháp nuôi truyền thống sang mô hình công nghiệp hiện đại. Tự động hóa giải quyết các vấn đề cố hữu như sự phụ thuộc vào lao động thủ công, sai sót do con người và khả năng phản ứng chậm với các biến đổi của môi trường. Bằng cách áp dụng công nghệ, các quy trình như cho ăn, sục khí, và quản lý chất lượng nước được thực hiện một cách chính xác và đồng bộ. Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa vận hành ao tôm mà còn tạo ra một môi trường sống lý tưởng cho tôm phát triển, từ đó nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hệ thống tự động còn thu thập dữ liệu liên tục, tạo cơ sở cho việc phân tích và đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng, thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm.

1.2. Vai trò cốt lõi của mô tơ sục khí oxy và máy bơm

Trong hệ sinh thái của một hồ tôm công nghiệp, mô tơ sục khí oxy và mô tơ bơm nước ao tôm đóng vai trò như lá phổi và trái tim. Động cơ sục khí có nhiệm vụ cung cấp oxy hòa tan, một yếu tố sống còn cho sự phát triển của tôm, đặc biệt khi nuôi với mật độ cao. Bất kỳ sự gián đoạn nào trong hoạt động của dàn quạt cũng có thể dẫn đến tình trạng thiếu oxy hàng loạt và gây thiệt hại nặng nề. Tương tự, động cơ bơm nước chịu trách nhiệm tuần hoàn, thay nước và duy trì chất lượng môi trường nước ổn định. Do đó, việc đảm bảo các động cơ này hoạt động 24/7 mà không gặp sự cố là ưu tiên hàng đầu. Một hệ thống giám sát chuyên dụng là công cụ không thể thiếu để quản lý các tài sản quan trọng này.

II. Phân tích rủi ro khi động cơ hồ tôm hoạt động 24 7

Động cơ điện trong hồ tôm, bao gồm dàn quạt và máy bơm, phải hoạt động gần như liên tục để duy trì môi trường sống cho vật nuôi. Quá trình vận hành cường độ cao này tiềm ẩn nhiều rủi ro, nếu không được giám sát chặt chẽ có thể gây ra những tổn thất không thể lường trước. Theo tài liệu nghiên cứu, sự cố động cơ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây thất bại trong các vụ nuôi tôm công nghiệp. Các sự cố thường gặp như quá tải do kẹt cơ khí, mất pha nguồn điện, hay quá nhiệt do hoạt động kéo dài đều có thể làm động cơ ngừng hoạt động đột ngột. Hậu quả trực tiếp là nồng độ oxy hòa tan trong nước giảm mạnh, gây stress và thậm chí làm tôm chết hàng loạt chỉ trong vài giờ. Việc thiết kế hệ thống giám sát động cơ trong hồ tôm chính là giải pháp để đối phó với những thách thức này. Một hệ thống không chỉ dừng lại ở việc theo dõi mà còn phải có khả năng đưa ra cảnh báo mất pha, quá tải, quá dòng ngay lập tức. Nếu không có cơ chế giám sát tự động, người vận hành chỉ có thể phát hiện sự cố một cách thụ động, thường là khi thiệt hại đã xảy ra. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của một hệ thống cảnh báo sự cố động cơ thông minh và đáng tin cậy.

2.1. Nguy cơ từ sự cố mất pha quá tải và quá dòng

Đối với các thiết bị giám sát motor 3 pha, sự cố mất pha là một trong những vấn đề nguy hiểm nhất. Khi mất một pha, hai pha còn lại sẽ phải chịu dòng điện cao hơn định mức, gây ra hiện tượng quá nhiệt và có thể làm cháy cuộn dây động cơ trong thời gian ngắn. Tương tự, tình trạng quá tải (do cánh quạt vướng rác, trục bơm bị kẹt) hoặc quá dòng (do điện áp nguồn không ổn định) cũng là những nguyên nhân phổ biến dẫn đến hỏng hóc. Các sự cố này không chỉ làm hỏng thiết bị, gây tốn kém chi phí sửa chữa, thay thế mà còn làm gián đoạn toàn bộ quy trình sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống của đàn tôm. Việc giám sát dòng điện motor liên tục là biện pháp phòng ngừa hiệu quả nhất.

2.2. Thiệt hại kinh tế khi không có hệ thống cảnh báo sớm

Thiệt hại khi một động cơ trong hồ tôm ngừng hoạt động không chỉ dừng lại ở chi phí sửa chữa thiết bị. Tổn thất lớn nhất chính là giá trị của cả vụ tôm. Khi hệ thống sục khí ngưng, tôm sẽ chết hàng loạt do thiếu oxy, gây mất trắng cho người nuôi. Chi phí đầu tư cho con giống, thức ăn, và vận hành trong suốt nhiều tháng có thể bốc hơi chỉ trong một đêm. Ngoài ra, việc phải xử lý môi trường sau sự cố cũng tốn kém không ít thời gian và tiền bạc. Một hệ thống cảnh báo sự cố động cơ hiệu quả hoạt động như một người bảo vệ 24/7, giúp người nông dân có thể yên tâm và chủ động can thiệp ngay khi có dấu hiệu bất thường, từ đó bảo vệ tài sản và thành quả lao động của mình.

III. Sơ đồ thiết kế hệ thống giám sát động cơ trong hồ tôm

Dựa trên nghiên cứu của Lâm Nguyễn Duy Khang và Trần Hữu Lộc (2023), một thiết kế hệ thống giám sát động cơ trong hồ tôm hiệu quả cần được xây dựng dựa trên cấu trúc module rõ ràng, đảm bảo tính ổn định và linh hoạt. Hệ thống được chia thành các khối chức năng chính: khối nguồn, khối bảo vệ, khối điều khiển và khối chấp hành. Mỗi khối có một vai trò riêng biệt và phối hợp chặt chẽ với nhau. Khối nguồn cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Khối bảo vệ sử dụng các khí cụ như MCB, rơ le bảo vệ pha để ngắt mạch tự động khi có sự cố. Khối điều khiển là bộ não của hệ thống, xử lý tín hiệu và ra quyết định. Khối chấp hành là các contactor, trực tiếp đóng cắt nguồn điện cho động cơ. Điểm nổi bật của thiết kế này là việc tích hợp hai chế độ vận hành song song: chế độ thủ công (MAN) và chế độ giám sát động cơ từ xa (WIFI). Chế độ MAN cho phép điều khiển trực tiếp tại tủ điện, đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động được khi có sự cố về mạng. Chế độ WIFI, sử dụng IoT trong nuôi trồng thủy sản, cho phép người dùng điều khiển và nhận cảnh báo qua điện thoại thông minh, mang lại sự tiện lợi và khả năng quản lý tối ưu.

3.1. Cấu trúc các khối chức năng chính của hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo kiến trúc phân lớp. Khối Nguồn chịu trách nhiệm chuyển đổi điện áp (từ 380VAC/220VAC xuống 5VDC) để cấp cho các vi điều khiển. Khối Bảo Vệ bao gồm MCB tổng và rơ le bảo vệ pha, đóng vai trò tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại các sự cố điện. Khối Điều Khiển sử dụng module Wifi ESP32 làm trung tâm giao tiếp và Arduino để xử lý tín hiệu cảnh báo từ cảm biến giám sát motor. Khối Chấp Hành sử dụng các relay trung gian và contactor công suất lớn để đóng/cắt mạch động lực cho mô tơ sục khí oxy. Cấu trúc này giúp việc lắp đặt, bảo trì và nâng cấp trở nên dễ dàng hơn.

3.2. Nguyên lý hoạt động của chế độ điều khiển thủ công

Ở chế độ thủ công (MAN), hệ thống hoạt động như một tủ điện điều khiển công nghiệp truyền thống. Người vận hành sử dụng các nút nhấn ON/OFF trên mặt tủ. Khi nhấn ON, dòng điện điều khiển sẽ cấp cho cuộn hút của rơ le trung gian, rơ le này sẽ duy trì trạng thái và đóng tiếp điểm cấp nguồn cho contactor. Contactor hút lại, đóng các tiếp điểm động lực và cấp nguồn 3 pha cho động cơ hoạt động. Khi nhấn OFF hoặc có sự cố quá tải (rơ le nhiệt tác động), mạch điều khiển bị ngắt, contactor nhả ra và động cơ dừng lại. Chế độ này đảm bảo khả năng vận hành cơ bản và an toàn, độc lập hoàn toàn với kết nối internet.

3.3. Nguyên lý hoạt động của chế độ giám sát từ xa

Khi chuyển sang chế độ WIFI, module ESP32 sẽ kết nối với mạng internet và máy chủ đám mây (Blynk Server). Người dùng gửi lệnh ON/OFF từ ứng dụng trên điện thoại. Lệnh này được truyền đến ESP32, sau đó vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu để kích hoạt các chân của module relay. Module relay sẽ cấp nguồn cho cuộn hút contactor, khởi động động cơ. Song song đó, Arduino liên tục đọc trạng thái từ công tắc ly tâm gắn trên động cơ. Nếu động cơ đang chạy (lệnh ON được gửi) nhưng công tắc ly tâm đóng lại (báo hiệu động cơ đã dừng đột ngột), Arduino sẽ gửi tín hiệu cảnh báo đến ESP32. ESP32 ngay lập tức đẩy một thông báo khẩn cấp về điện thoại người dùng thông qua ứng dụng Blynk, hoàn thiện quy trình của hệ thống cảnh báo sự cố động cơ.

IV. Hướng dẫn chi tiết triển khai hệ thống giám sát động cơ

Việc triển khai thành công một hệ thống giám sát động cơ trong hồ tôm đòi hỏi sự kết hợp hài hòa giữa lựa chọn phần cứng phù hợp và lập trình phần mềm điều khiển thông minh. Theo mô hình nghiên cứu, phần cứng cốt lõi bao gồm các vi điều khiển có khả năng kết nối mạng như ESP32, các bo mạch xử lý phụ trợ như Arduino, và các thiết bị cảm biến, chấp hành. Việc lựa chọn cảm biến giám sát motor là cực kỳ quan trọng; mô hình này sử dụng công tắc ly tâm như một cảm biến trạng thái đơn giản nhưng hiệu quả để phát hiện động cơ dừng. Về phần mềm, nền tảng Arduino IDE được sử dụng để lập trình logic cho cả ESP32 và Arduino, trong khi ứng dụng Blynk đóng vai trò là giao diện người dùng (HMI) trên thiết bị di động. Quá trình triển khai bao gồm các bước: lắp đặt tủ điện, kết nối phần cứng, lập trình và nạp code cho vi điều khiển, và cuối cùng là cấu hình ứng dụng Blynk để giám sát động cơ từ xa. Đây là một giải pháp tiết kiệm điện cho ao tôm gián tiếp, bởi nó đảm bảo các động cơ luôn hoạt động ở trạng thái tối ưu và tránh lãng phí năng lượng do sự cố.

4.1. Lựa chọn phần cứng Module ESP32 Arduino và Rơ le

Module ESP32-DevkitC-32 được chọn làm vi điều khiển chính nhờ tích hợp sẵn Wifi và Bluetooth, có sức mạnh xử lý đủ để quản lý giao tiếp mạng và điều khiển. Arduino Uno R3 đóng vai trò là một bộ xử lý phụ, chuyên trách nhiệm vụ đọc tín hiệu từ công tắc ly tâm và gửi cảnh báo, giúp giảm tải cho ESP32. Công tắc ly tâm được sử dụng như một cảm biến giám sát motor đơn giản: khi động cơ quay đủ tốc độ, công tắc mở ra; khi động cơ dừng, lực ly tâm mất đi và công tắc đóng lại. Module relay 4 kênh được dùng để cách ly mạch điều khiển 5VDC của vi điều khiển với mạch 220VAC của cuộn hút contactor, đảm bảo an toàn và ổn định. Cuối cùng, contactor và rơ le nhiệt là các thiết bị đóng cắt động lực, chịu tải chính cho động cơ 3 pha.

4.2. Xây dựng phần mềm quản lý ao tôm với Blynk và IDE

Phần mềm được xây dựng trên hai nền tảng chính. Phần mềm quản lý ao tôm phía người dùng được tạo ra một cách nhanh chóng trên ứng dụng Blynk mà không cần viết code phức tạp. Người dùng chỉ cần kéo thả các widget (nút nhấn, đèn báo, thông báo) và gán chúng vào các chân ảo (Virtual Pin). Mỗi dự án Blynk sẽ cung cấp một mã xác thực (Auth Token) duy nhất. Nền tảng thứ hai là Arduino IDE, được dùng để viết mã C++ cho ESP32 và Arduino. Trong code, thư viện Blynk được tích hợp để kết nối ESP32 với máy chủ Blynk bằng cách sử dụng tên mạng Wifi, mật khẩu và Auth Token đã cung cấp. Logic điều khiển và giám sát được lập trình chi tiết: đọc giá trị từ chân ảo để bật/tắt relay, đọc tín hiệu cảnh báo từ Arduino và dùng lệnh Blynk.notify() để gửi thông báo về điện thoại.

V. Đánh giá kết quả mô hình giám sát động cơ thực tiễn

Mô hình thiết kế hệ thống giám sát động cơ trong hồ tôm sau khi được triển khai thực tế đã cho thấy những kết quả tích cực và khả năng ứng dụng cao. Theo báo cáo nghiên cứu, hệ thống đã hoàn thành tốt các mục tiêu đề ra ban đầu. Chức năng điều khiển bật/tắt động cơ từ xa thông qua ứng dụng Blynk trên điện thoại thông minh hoạt động ổn định, phản hồi nhanh chóng khi điều kiện mạng tốt. Quan trọng nhất, hệ thống cảnh báo sự cố động cơ đã chứng minh được hiệu quả. Khi một động cơ bị ngắt nguồn đột ngột (mô phỏng sự cố), hệ thống đã gửi thông báo cảnh báo về điện thoại người dùng gần như tức thời. Điều này cho phép người quản lý phát hiện sớm vấn đề và có phương án xử lý kịp thời, ngăn chặn các thiệt hại tiềm tàng cho vụ nuôi. Mô hình không chỉ là một bài tập kỹ thuật mà còn là một giải pháp giảm rủi ro trong nuôi tôm có tính thực tiễn cao, đặc biệt phù hợp với các trang trại quy mô vừa và nhỏ muốn tiếp cận với nuôi tôm công nghệ cao với chi phí hợp lý. Việc quản lý dàn quạt nuôi tôm trở nên đơn giản và hiệu quả hơn rất nhiều.

5.1. Hiệu quả của hệ thống cảnh báo sự cố động cơ qua điện thoại

Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy tính năng cảnh báo là giá trị cốt lõi của hệ thống. Trong các kịch bản mô phỏng sự cố như ngắt MCB của một động cơ hoặc rơ le nhiệt tác động, ứng dụng Blynk trên điện thoại đã nhận được thông báo với độ trễ rất thấp, chỉ vài giây. Thông báo được gửi đi rõ ràng, chỉ định chính xác động cơ nào đang gặp vấn đề. Khả năng này giúp chuyển đổi mô hình quản lý từ bị động (phát hiện khi đã có thiệt hại) sang chủ động (phòng ngừa và xử lý sớm). Đây là một bước tiến quan trọng trong việc đảm bảo an toàn vận hành, giúp người nuôi có thể an tâm ngay cả khi không có mặt trực tiếp tại trang trại. Hệ thống này là minh chứng cho việc ứng dụng IoT trong nuôi trồng thủy sản có thể mang lại lợi ích thiết thực.

5.2. Các hạn chế và giải pháp khắc phục của mô hình

Mặc dù đạt được nhiều kết quả tích cực, mô hình nghiên cứu vẫn tồn tại một số hạn chế. Thứ nhất, hệ thống phụ thuộc hoàn toàn vào kết nối Internet. Nếu mạng Wifi tại trang trại không ổn định, chức năng điều khiển và giám sát từ xa sẽ bị gián đoạn. Thứ hai, hệ thống giám sát hiện tại chỉ phát hiện được lỗi khi động cơ dừng hoàn toàn. Nó chưa thể cảnh báo các dấu hiệu bất thường sớm hơn như động cơ quá nhiệt, rung lắc bất thường hay tiêu thụ dòng điện tăng đột biến. Để khắc phục, hướng phát triển trong tương lai có thể tích hợp thêm module SIM (4G/5G) để dự phòng khi mất Wifi. Đồng thời, nâng cấp hệ thống bằng cách bổ sung các cảm biến giám sát motor chuyên dụng như cảm biến độ rung, cảm biến nhiệt độ và cảm biến dòng điện để thực hiện bảo trì dự đoán động cơ.

VI. Tương lai của IoT trong việc giám sát động cơ nuôi tôm

Đề tài “Thiết kế và thực hiện hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm” là một ví dụ điển hình cho tiềm năng to lớn của IoT trong nuôi trồng thủy sản. Hướng phát triển của những hệ thống như thế này trong tương lai là vô cùng rộng mở, không chỉ dừng lại ở việc cảnh báo khi động cơ dừng. Mục tiêu xa hơn là xây dựng một hệ thống bảo trì dự đoán động cơ hoàn chỉnh. Bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu từ nhiều loại cảm biến khác nhau theo thời gian thực, hệ thống có thể 'học' và nhận diện các dấu hiệu suy giảm hiệu suất hoặc nguy cơ hỏng hóc trước khi chúng thực sự xảy ra. Ví dụ, việc theo dõi nhiệt độ động cơ và độ rung liên tục có thể phát hiện sớm các vấn đề về vòng bi hoặc lỗi cơ khí. Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) vào phần mềm quản lý ao tôm sẽ giúp phân tích các xu hướng dữ liệu phức tạp, từ đó đưa ra các khuyến nghị bảo trì chính xác, giúp tối ưu hóa vận hành ao tôm và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch đến mức tối đa.

6.1. Tích hợp bảo trì dự đoán với cảm biến độ rung nhiệt độ

Để hiện thực hóa chiến lược bảo trì dự đoán động cơ, việc nâng cấp hệ thống cảm biến là bước đi tất yếu. Thay vì chỉ dùng công tắc ly tâm, hệ thống tương lai cần tích hợp các cảm biến độ rung (accelerometer) và cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc. Cảm biến rung có thể phát hiện những thay đổi nhỏ nhất trong tần số rung của động cơ, một chỉ báo sớm của các vấn đề như mất cân bằng trục, lỏng vòng bi hoặc các lỗi cơ khí khác. Tương tự, việc theo dõi nhiệt độ động cơ liên tục giúp cảnh báo nguy cơ quá nhiệt trước khi cuộn dây bị hư hại. Dữ liệu từ các cảm biến này sẽ được thu thập và phân tích để xây dựng một 'hồ sơ sức khỏe' cho từng động cơ, cho phép lên lịch bảo trì đúng lúc, đúng chỗ.

6.2. Hướng tới hệ thống SCADA quản lý trang trại toàn diện

Tầm nhìn dài hạn là phát triển mô hình giám sát động cơ thành một phần của hệ thống SCADA cho nuôi tôm (Supervisory Control and Data Acquisition). Một hệ thống SCADA toàn diện sẽ không chỉ giám sát động cơ mà còn tích hợp việc theo dõi chất lượng nước (pH, DO, nhiệt độ), điều khiển hệ thống cho ăn tự động, và quản lý năng lượng. Tất cả dữ liệu từ khắp trang trại sẽ được tập trung về một phòng điều khiển trung tâm hoặc một giao diện đám mây duy nhất. Điều này cho phép người quản lý có một cái nhìn tổng thể và chi tiết về mọi hoạt động, từ đó đưa ra các quyết định vận hành chính xác. Việc tối ưu hóa vận hành ao tôm không còn là công việc riêng lẻ mà là một quy trình tích hợp, dựa trên dữ liệu, giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững của ngành nuôi tôm công nghệ cao.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, ngành nuôi trồng thủy sản đang chuyển dịch mạnh mẽ từ phương thức truyền thống sang các mô hình nuôi tôm công nghiệp công nghệ cao với quy mô tập trung. Mô hình này đòi hỏi quy trình vận hành khép kín và liên hoàn, bao gồm hệ thống ao nuôi, ao lắng, ao trữ nước, cùng khu xử lý chất thải. Trong chu trình vận hành ao tôm, hệ thống động cơ điện đóng vai trò huyết mạch trong việc duy trì quạt nước tạo dòng chảy và cung cấp oxy hòa tan liên tục cho thủy sản.

Tuy nhiên, trong môi trường làm việc khắc nghiệt và vận hành liên tục, các sự cố hư hỏng động cơ xảy ra khá thường xuyên. Nếu động cơ bị dừng đột ngột do sự cố điện hoặc kẹt cơ khí mà người vận hành không phát hiện kịp thời, hàm lượng oxy trong ao sẽ suy giảm nghiêm trọng, dẫn đến nguy cơ tôm chết hàng loạt và gây tổn thất kinh tế lớn. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài tốt nghiệp "Thiết kế và thực hiện hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm" được thực hiện bởi sinh viên Lâm Nguyễn Duy Khang và Trần Hữu Lộc (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện, Điện tử - chuyên ngành Điện công nghiệp, Trường Đại học Trà Vinh, năm 2023) dưới sự hướng dẫn của ThS. Đặng Hoàng Minh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Nghiên cứu công nghệ kết nối truyền thông, định dạng thiết bị và quản lý địa chỉ kết nối để điều khiển các thiết bị điện từ xa thông qua mạng Internet.
2. Khảo sát và lựa chọn các module điều khiển vi xử lý thích hợp phục vụ việc đóng/ngắt động cơ điện từ xa.
3. Nghiên cứu giải pháp và thiết bị cảm biến nhằm phát hiện sự cố, phục vụ việc giám sát và tự động báo lỗi khi động cơ dừng hoạt động.
4. Thiết kế, lắp đặt hoàn chỉnh tủ điện điều khiển tích hợp hai chế độ vận hành (tự động qua Wi-Fi và thủ công bằng tay) và vận hành thử nghiệm mô hình thực tế.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống điều khiển, giám sát và bảo vệ động cơ điện sử dụng trong hồ nuôi tôm (bao gồm động cơ không đồng bộ 1 pha và 3 pha), cùng các thiết bị đóng cắt, bảo vệ và module vi điều khiển. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian được thực hiện tại xưởng thực hành Bộ môn Điện tử, Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh; phạm vi thời gian hoàn thành vào năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Về mặt lý thuyết chuyên ngành, đề tài hệ thống hóa các nguyên lý vận hành máy điện và khí cụ điện công nghiệp:

• Lý thuyết về động cơ điện xoay chiều: Khảo sát chi tiết động cơ không đồng bộ 1 pha (cấu tạo stator, rotor lồng sóc, cuộn dây làm việc, cuộn dây khởi động, công tắc ly tâm cơ khí và các phương pháp khởi động bằng tụ hóa, tụ ngậm, cuộn phụ, vòng ngắn mạch) và động cơ không đồng bộ 3 pha (nguyên lý tạo từ trường quay với tốc độ đồng bộ $n = 60f/p$, phương pháp đấu dây hình sao Y hoặc tam giác $\Delta$ tương ứng cấp điện áp 220/380V hoặc 127/220V, nguyên lý đảo chiều quay bằng cách hoán đổi hai pha bất kỳ).
• Khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ mạch động lực: Thiết bị ngắt mạch tự động MCB (Miniature Circuit Breaker) Chint NXB-63 32A 3 pha; rơ le bảo vệ pha chuyên dụng chống hiện tượng mất pha và đảo thứ tự pha; rơ le nhiệt MEC kết hợp với công tắc tơ MC 6A LS để tạo thành bộ khởi động từ bảo vệ quá tải nhiệt qua sự biến dạng của thanh kim loại kép; cầu chì sứ bảo vệ ngắn mạch; rơ le trung gian 8 chân 220V; nút nhấn nhả LA38-203.
• Nền tảng điều khiển nhúng và truyền thông IoT: Kiến trúc vi điều khiển ESP32 và Arduino Uno R3; nền tảng ứng dụng điều khiển qua điện toán đám mây Blynk IoT.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được nhóm tác giả triển khai bao gồm:

• Phương pháp thu thập và phân tích tài liệu: Nghiên cứu các giáo trình chuyên ngành kỹ thuật điện, trang bị điện - khí nén, tài liệu lập trình IoT và hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất linh kiện.
• Phương pháp mô phỏng kỹ thuật: Sử dụng phần mềm CADe-SIMU để xây dựng và chạy mô phỏng sơ đồ nguyên lý mạch điện động lực và mạch điện điều khiển ở cả chế độ vận hành bằng tay (MAN) và chế độ điều khiển qua Wi-Fi trước khi đấu nối thực tế.
• Phương pháp thực nghiệm - chế tạo phần cứng: Tính toán, lựa chọn khí cụ điện, bố trí thiết bị bên trong tủ điều khiển công nghiệp, thi công dây dẫn mạch động lực và mạch điều khiển, viết mã nguồn trên Arduino IDE và nạp vào chip điều khiển để kiểm tra khả năng đóng cắt và phản hồi lỗi trên mô hình tải thực.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm 4 khối chức năng chính: Khối nguồn, Khối bảo vệ, Khối điều khiển và Khối chấp hành hiệu lệnh.

Khối chức năng	Thành phần phần cứng chính	Chức năng kỹ thuật
Khối nguồn	- Nguồn lưới 3 pha 380VAC - Nguồn 1 pha 220VAC - Bộ nguồn tổ ong (Input: 110-220VAC, Output: 5VDC - 10A - 50W)	Cung cấp nguồn động lực 380VAC cho động cơ, nguồn 220VAC cho cuộn hút rơ le trung gian/contactor, và nguồn DC 5V cho các vi điều khiển, module rơ le.
Khối bảo vệ	- MCB Chint NXB-63 (32A, 3 Pha) - Rơ le bảo vệ mất pha, đảo pha - Rơ le nhiệt MEC - Cầu chì sứ (loại g/a)	Ngắt mạch tự động khi có ngắn mạch, quá tải dòng, lệch pha, mất pha hoặc sai thứ tự pha, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống dây dẫn.
Khối điều khiển	- Module vi điều khiển ESP32-WROOM-32 - Mạch vi điều khiển Arduino Uno R3 (ATmega328P) - Module 4 rơ le kích mức High/Low (5VDC) - Nút nhấn nhả, công tắc chuyển mạch	Tiếp nhận tín hiệu từ ứng dụng Blynk qua Wi-Fi hoặc từ nút nhấn tay, xử lý thuật toán điều khiển và xuất tín hiệu kích rơ le; đồng thời đọc trạng thái công tắc ly tâm để cảnh báo.
Khối chấp hành	- Khởi động từ (Contactor MC 6A LS) - Động cơ kéo tải (quạt nước ao tôm)	Đóng/cắt tiếp điểm động lực để cấp điện hoặc ngắt điện cho động cơ vận hành theo lệnh điều khiển.

Cấu hình phần cứng và phân định chân kết nối

Khối điều khiển sử dụng module ESP32-WROOM-32 (board ESP32-DevKitC-32 tích hợp CPU ESP32-D0WDQ6-V3 lõi kép 32-bit, bộ nhớ SRAM 520 KB, Flash/ROM 448 KB, giao tiếp Wi-Fi/Bluetooth) kết hợp với các bo Arduino Uno R3 đóng vai trò xử lý trung gian tín hiệu cảnh báo.

Sơ đồ kết nối chân giữa ESP32, Module Rơ le và các bo mạch Arduino được nhóm tác giả hiện thực như sau:

Thiết bị nguồn	Chân tín hiệu ra	Thiết bị đích tiếp nhận	Chân tín hiệu vào	Chức năng điều khiển / giám sát
ESP32	GPIO25	Module Relay	IN 1	Kích cuộn hút Contactor điều khiển Động cơ 1
ESP32	GPIO26	Module Relay	IN 2	Kích cuộn hút Contactor điều khiển Động cơ 2
ESP32	GPIO33	Module Relay	IN 3	Kích cuộn hút Contactor điều khiển Động cơ 3
ESP32	GPIO32	Module Relay	IN 4	Kích cuộn hút Contactor điều khiển Động cơ 4
Arduino 1	Chân 6 Chân 5	ESP32	GPIO27 GPIO35	Báo trạng thái sự cố Động cơ 1 về ESP32
Arduino 2	Chân 6 Chân 5	ESP32	GPIO14 GPIO4	Báo trạng thái sự cố Động cơ 2 về ESP32
Arduino 3	Chân 6 Chân 5	ESP32	GPIO13 GPIO2	Báo trạng thái sự cố Động cơ 3 về ESP32
Arduino 4	Chân 6 Chân 5	ESP32	GPIO12 GPIO15	Báo trạng thái sự cố Động cơ 4 về ESP32
Công tắc ly tâm	Tiếp điểm thường hở	Arduino (1-4)	Chân GND & Chân 10	Nhận biết tốc độ quay và sự cố dừng quay của động cơ

Nguyên lý vận hành của hệ thống

Hệ thống hỗ trợ hai chế độ hoạt động độc lập thông qua công tắc chuyển mạch:

1. Chế độ điều khiển từ xa qua Wi-Fi (Chế độ Wi-Fi): Nguồn 5VDC được cấp cho ESP32, Arduino và Module Relay. Khi người dùng nhấn phím ON tương ứng trên giao diện ứng dụng Blynk, tín hiệu truyền qua Blynk Server đến ESP32. ESP32 xử lý và xuất tín hiệu mức kích thích hợp sang module relay, đóng tiếp điểm cấp nguồn 220VAC vào cuộn hút contactor; các tiếp điểm động lực của contactor đóng lại, cấp nguồn 3 pha cho động cơ quay. Khi nhấn OFF, ESP32 ngắt tín hiệu điều khiển, contactor nhả ra và động cơ dừng lại.
2. Cơ chế giám sát sự cố tự động: Trong quá trình động cơ đang hoạt động bình thường dưới chế độ Wi-Fi, lực ly tâm giữ cho tiếp điểm công tắc ly tâm ở trạng thái mở. Nếu xảy ra sự cố cơ học hoặc mất điện cục bộ khiến trục động cơ dừng quay đột ngột, tiếp điểm công tắc ly tâm đóng lại. Mạch Arduino đọc tín hiệu chân 10 về mức 0 (thông mạch với GND), phát hiện sự cố và xuất tín hiệu logic mức cao qua chân báo lỗi sang ESP32. ESP32 ghi nhận và lập tức truyền lệnh cập nhật Virtual Pin lên Blynk Server, kích hoạt widget Notification và Eventor gửi thông báo cảnh báo trực tiếp về điện thoại người nuôi.
3. Chế độ điều khiển bằng tay (Chế độ MAN): Phục vụ trường hợp hệ thống mạng Wi-Fi bị gián đoạn hoặc module vi điều khiển gặp trục trặc. Khi chuyển mạch sang chế độ MAN, thao tác nhấn nút ON (nút nhấn nhả) sẽ cấp nguồn cho cuộn hút rơ le trung gian 8 chân 220V; tiếp điểm thường mở thứ nhất đóng lại để tự giữ mạch duy trì, tiếp điểm thứ hai đóng cấp nguồn cho cuộn hút contactor để khởi động động cơ. Nhấn nút OFF sẽ ngắt mạch duy trì, làm contactor mất điện và dừng động cơ. Khi xảy ra sự cố quá tải dòng, tiếp điểm thường đóng của rơ le nhiệt MEC sẽ hở ra, ngắt toàn bộ nguồn điều khiển contactor. Nút dừng khẩn cấp cũng được tích hợp nối tiếp để cắt điện toàn bộ hệ thống khi có sự cố nghiêm trọng.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh thực tiễn của ngành nuôi tôm công nghiệp tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nêu bật tầm quan trọng của hệ thống cấp khí oxy và quạt nước. Tác giả chỉ ra các hạn chế trong quản lý thủ công truyền thống và nguy cơ thiệt hại kinh tế khi động cơ hỏng hóc không được phát hiện kịp thời. Chương này xác định rõ mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống điều khiển từ xa kết hợp giám sát báo lỗi, phân định nhiệm vụ nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu (kết hợp lý thuyết, mô phỏng CADe-SIMU và thực nghiệm tủ điện) cùng ý nghĩa ứng dụng thực tiễn của công trình.

Chương 2: Cơ sở lý luận

Chương 2 cung cấp hệ thống lý thuyết hoàn chỉnh về máy điện và khí cụ điện phục vụ thiết kế:

• Phân tích chi tiết cấu tạo, nguyên lý vận hành của động cơ không đồng bộ 1 pha và 3 pha, bao gồm stator, rotor, phân tích 5 phương pháp khởi động động cơ 1 pha (dùng tụ hóa có ngắt ly tâm, tụ ngậm, 2 tụ, cuộn phụ, vòng ngắn mạch) và các phương pháp đấu dây 3 pha hình sao Y, tam giác $\Delta$, cùng phương pháp đảo chiều quay.
• Trình bày thông số kỹ thuật và nguyên lý làm việc của từng khí cụ điện sử dụng trong mô hình: MCB Chint NXB-63 (3 pha 32A, phân tích cơ chế ngắt nhiệt lưỡng kim và ngắt điện từ dập hồ quang, kèm công thức tính chọn CB theo dòng phụ tải và hệ số đồng thời), nguồn tổ ong (5VDC - 10A - 50W biến đổi từ 110-220VAC), rơ le bảo vệ mất pha và thứ tự pha, cầu chì sứ (phân loại cắt sự cố g và bảo vệ ngắn mạch động cơ a), rơ le trung gian 8 chân 220V, contactor MC 6A LS (đặc tính đóng cắt 1.200 lần/giờ, tuổi thọ 1 triệu lần), rơ le nhiệt MEC (nguyên lý giãn nở của phiến lưỡng kim invar kết hợp đồng thau), nút nhấn nhả công nghiệp LA38-203.

Chương 3: Thực hiện hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm

Chương 3 là phần trọng tâm kỹ thuật của đồ án, mô tả toàn bộ quá trình hiện thực hóa mô hình:

• Phân tích chức năng và sơ đồ khối hệ thống (khối nguồn, khối bảo vệ, khối điều khiển, khối chấp hành).
• Mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động của chế độ Wi-Fi, chế độ MAN, và cấu hình các thiết bị điều khiển bao gồm vi điều khiển ESP32 (lõi kép 32-bit ESP32-D0WDQ6-V3), module 4 rơ le kích mức High/Low 5VDC, và vi điều khiển Arduino Uno R3.
• Hướng dẫn thiết lập giao diện điều khiển và giám sát trên ứng dụng Blynk (cấu hình BLYNK_TEMPLATE_ID, BLYNK_DEVICE_NAME, BLYNK_AUTH_TOKEN, tạo widget Button, Notification, Eventor).
• Xây dựng sơ đồ thuật toán điều khiển trên điện thoại, thuật toán điều khiển bằng nút nhấn và thuật toán phát hiện cảnh báo khi động cơ dừng thông qua công tắc ly tâm.
• Trình bày đoạn mã nguồn điều khiển trên Arduino IDE cho ESP32 và Arduino Uno R3; sơ đồ mô phỏng mạch điện trên phần mềm CADe-SIMU; bảng kết nối chân vật lý (Bảng 3.2).
• Thuyết minh và hình ảnh kết quả thi công mô hình thực tế: Tổng thể tủ điện công nghiệp, cách bố trí thiết bị bên trong tủ, mặt cánh cửa tủ, và kết quả kiểm thử điều khiển bật/tắt động cơ, gửi tin nhắn cảnh báo sự cố về điện thoại thành công.

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Chương 4 tổng kết toàn bộ các công việc đã hoàn thành: Đã làm chủ phương thức kết nối điều khiển thiết bị qua Wi-Fi/Blynk, chế tạo thành công tủ điện thực tế vận hành tin cậy cả hai chế độ MAN và Wi-Fi, giám sát được sự cố dừng động cơ qua Arduino và công tắc ly tâm. Đồng thời, tác giả thẳng thắn chỉ ra hai hạn chế tồn tại (chỉ cảnh báo khi động cơ đã dừng hẳn; tốc độ phản hồi lệnh và cảnh báo còn phụ thuộc vào độ ổn định của mạng Internet) và đề xuất hai định hướng nâng cấp trong tương lai (bổ sung cảm biến phát hiện nhiều dạng lỗi khác; tích hợp biến tần điều khiển tốc độ động cơ theo từng giai đoạn phát triển của tôm).

Kết quả và đóng góp

Về kết quả kỹ thuật cụ thể:

• Chế tạo hoàn chỉnh mô hình tủ điện điều khiển công nghiệp thực tế với đầy đủ các thiết bị bảo vệ (MCB, rơ le bảo vệ pha, rơ le nhiệt MEC, cầu chì) và thiết bị chấp hành (contactor, rơ le trung gian).
• Tích hợp thành công bo mạch vi điều khiển ESP32-WROOM-32 và 4 bo Arduino Uno R3 để điều khiển độc lập 4 cụm động cơ tải.
• Hiện thực hóa thành công giao diện điều khiển giám sát trên ứng dụng Blynk, cho phép đóng/ngắt động cơ từ xa và nhận thông báo đẩy tức thời khi công tắc ly tâm phát hiện động cơ ngừng quay.
• Đảm bảo tính liên tục của hệ thống sản xuất bằng mạch dự phòng điều khiển bằng tay (chế độ MAN) qua nút nhấn công nghiệp, giúp người nuôi luôn chủ động vận hành thiết bị ngay cả khi hạ tầng mạng internet hoặc mạch vi xử lý gặp sự cố.

Về đóng góp thực tiễn so với các hệ thống điều khiển thông thường: Đề tài đã giải quyết được bài toán tự động hóa tại chỗ kết hợp điều khiển từ xa cho các đầm tôm với chi phí vật tư thấp, tận dụng các linh kiện điện tử nguồn mở phổ biến. Điểm đặc thù trong thiết kế là việc sử dụng công tắc ly tâm cơ khí có sẵn trên trục động cơ để phát hiện trạng thái quay thực tế, cung cấp giải pháp giám sát sự cố phần cứng trực quan mà không cần đầu tư các cảm biến lưu lượng hay cảm biến dòng điện đắt tiền.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được chính nhóm tác giả thừa nhận trong văn bản:

• Phạm vi phát hiện lỗi còn hẹp: Hệ thống giám sát hiện tại dựa hoàn toàn vào tiếp điểm công tắc ly tâm, do đó chỉ đưa ra cảnh báo khi động cơ đã ngưng hoạt động hẳn (tốc độ về 0), chưa thể cảnh báo sớm các hiện tượng bất thường như quá tải nhẹ, non tải, kẹt trục cục bộ hoặc tăng nhiệt trước khi động cơ dừng.
• Độ trễ truyền thông: Thao tác bật/tắt động cơ và tốc độ đẩy thông báo sự cố về điện thoại vẫn còn độ trễ nhất định khi kết nối mạng Wi-Fi tại khu vực ao nuôi thiếu ổn định.

Kiến nghị và hướng phát triển tác giả đề xuất:

1. Nâng cấp hệ thống giám sát đa thông số: Nghiên cứu tích hợp thêm các cảm biến dòng điện, điện áp, cảm biến nhiệt độ cuộn dây và cảm biến độ rung để phát hiện và cảnh báo sớm nhiều dạng lỗi hư hỏng khác nhau của động cơ.
2. Điều khiển biến đổi tốc độ: Nghiên cứu giải pháp tích hợp biến tần để điều khiển thay đổi tốc độ quay của động cơ quạt nước/sục khí oxy linh hoạt, phù hợp với nhu cầu dưỡng khí theo từng giai đoạn phát triển sinh học của tôm nhằm tiết kiệm điện năng.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và kỹ thuật thực hành rõ ràng đối với:

• Sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện, Điện tử, Điện công nghiệp, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa: Cung cấp tài liệu mẫu về quy trình thiết kế tủ điện kết hợp giữa mạch động lực công nghiệp truyền thống (380V/220V) và mạch vi điều khiển IoT (5VDC).
• Các đồ án nghiên cứu giải pháp IoT nông nghiệp: Cung cấp sơ đồ đấu nối chi tiết, quy trình cấu hình thư viện Blynk, cách lập trình giao tiếp giữa ESP32 và Arduino Uno R3 trên Arduino IDE, cũng như kinh nghiệm xử lý cách ly tín hiệu qua module rơ le.
• Kỹ thuật viên và chủ trang trại nuôi trồng thủy sản: Cung cấp giải pháp kỹ thuật tham khảo có tính khả thi cao để tự cải tạo, nâng cấp các tủ điện quạt nước ao tôm hiện hữu thành hệ thống thông minh với mức chi phí đầu tư linh kiện thấp.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng thiết bị và cơ chế nào để phát hiện động cơ trong hồ tôm bị dừng đột ngột?
Hệ thống sử dụng tiếp điểm của công tắc ly tâm gắn trên trục động cơ kết nối với chân số 10 và chân GND của bo mạch vi điều khiển Arduino Uno R3. Khi động cơ hoạt động bình thường, lực ly tâm giữ tiếp điểm mở. Nếu động cơ gặp sự cố dừng quay đột ngột, tiếp điểm công tắc ly tâm đóng lại làm chân tín hiệu Arduino chuyển trạng thái, từ đó Arduino xuất tín hiệu mức cao sang ESP32 để gửi cảnh báo về điện thoại.

2. Khi đường truyền mạng Wi-Fi tại đầm tôm bị mất kết nối, người dùng điều khiển động cơ bằng cách nào?
Người dùng sử dụng công tắc chuyển mạch trên mặt tủ để chuyển hệ thống từ chế độ Wi-Fi sang chế độ điều khiển bằng tay (Chế độ MAN). Ở chế độ này, người vận hành đóng/cắt động cơ độc lập hoàn toàn với vi điều khiển thông qua các nút nhấn nhả LA38-203 kết hợp rơ le trung gian 8 chân 220V và rơ le nhiệt MEC.

3. Khối điều khiển trung tâm của đồ án sử dụng vi điều khiển nào và kết nối với module chấp hành ra sao?
Khối điều khiển sử dụng module ESP32-WROOM-32 (chip ESP32-D0WDQ6-V3). ESP32 sử dụng 4 chân GPIO xuất tín hiệu kích: GPIO25 (kích Relay IN 1), GPIO26 (kích Relay IN 2), GPIO33 (kích Relay IN 3), và GPIO32 (kích Relay IN 4) trên Module 4 rơ le 5VDC để đóng/cắt các cuộn hút contactor tương ứng của 4 động cơ.

4. Khối bảo vệ của hệ thống gồm những khí cụ điện nào và đảm nhiệm chức năng gì?
Khối bảo vệ gồm có: MCB Chint NXB-63 32A 3 pha (bảo vệ ngắn mạch và quá tải tổng); Rơ le bảo vệ pha (bảo vệ chống mất pha và sai thứ tự pha cấp cho động cơ 3 pha); Rơ le nhiệt MEC (bảo vệ quá tải nhiệt cho động cơ); Cầu chì sứ (bảo vệ sự cố ngắn mạch trên mạch điều khiển và đường dây).

5. Các thông số phần mềm cần thiết lập trên mã nguồn Arduino IDE để kết nối ESP32 với Blynk Server là gì?
Các thông số bắt buộc khai báo trong chương trình gồm có: mã định danh dự án BLYNK_TEMPLATE_ID, tên thiết bị BLYNK_TEMPLATE_NAME, mã xác thực bảo mật BLYNK_AUTH_TOKEN, cùng tên mạng Wi-Fi (ssid) và mật khẩu truy cập (pass).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lâm Nguyễn Duy Khang và Trần Hữu Lộc đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình tủ điện điều khiển, giám sát động cơ quạt nước ứng dụng cho hồ nuôi tôm công nghiệp. Công trình kết hợp hiệu quả giữa mạch động lực công nghiệp tiêu chuẩn với giải pháp IoT thông qua vi điều khiển ESP32, Arduino Uno R3 và nền tảng Blynk, cho phép vừa điều khiển đóng cắt từ xa, vừa tự động gửi cảnh báo sự cố khi động cơ dừng quay. Dù còn một số hạn chế về độ trễ mạng và phạm vi loại lỗi được giám sát, đồ án mang tính ứng dụng thực tiễn cao, đáp ứng đúng yêu cầu cấp thiết về hiện đại hóa và giảm thiểu rủi ro trong ngành nuôi trồng thủy sản tại Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan 1. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu các công nghệ với các cách kết nối truyền thông, định dạng các thiết bị, các địa chỉ quản lý kết nối, để tìm hiểu các cách kết nối điều khiển các thiết bị điện. Nghiên cứu các module điều khiển động cơ từ xa. Tìm cách giám sát báo lỗi khi động cơ gặp sự cố.

Phương pháp nghiên cứu Vận dụng những kiến thức đã học và được tiếp thu qua các thầy cô dạy trên lớp và áp dụng vào đồ án tốt nghiệp. Tìm kiếm tài liệu thông tin qua sách, báo, tạp chí và internet. Tiếp thu, quan sát về các mô hình đã thực hiện tại bộ môn điện - điện tử. Nghiên cứu tài liệu về kĩ thuật điện - điện tử, lập trình ứng dụng điều khiển.

Đọc các giáo trình chuyên ngành liên quan đến đề tài thực hiện. Sử dụng phần mềm CADE_SIMU để mô phỏng. Lắp đặt vận hành tủ điện. Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài Việc nghiên cứu đề tài thiết kế và thực hiện hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm đem lại nhiều lợi ích cho chúng ta.

Việc thực hiện hệ thống điều khiển nhằm giảm bớt sự tương tác giữa người dùng với các nút nhấn thiết bị điện, Giúp giám sát tình trạng động cơ trong quá trình hoạt động phát hiện nhanh các sự cố khi động cơ dừng hoạt động đột ngột nhằm sửa chữa, thay thế. Với việc áp dụng hệ thống điều khiển giám sát động cơ trong hồ tôm giờ đây ta có thể hoàn toàn hài lòng về tình trạng hoạt động của các thiết bị .S Đặng Hoàng Minh 2 SVTH: Lâm Nguyễn Duy Khang Trần Hữu Lộc Chương 2: Cơ sở lý luận Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2. Tổng quan về động cơ 1 pha  Cấu tạo của động cơ điện 1 pha: Nhìn chung, motor điện 1 pha có 2 phần chính, đó là phần tĩnh và phần quay. Phần tĩnh: Hay còn có tên gọi là stato, bao gồm 2 bộ phận chủ yếu là lõi thép và phần dây quấn.

- Lõi thép: Đây là bộ phận dẫn từ của máy, chúng có hình dạng trụ rồng, lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện có độ dày 0.5mm, được dập theo hình vành khăn, còn phía trong có xẻ rãnh để có thể đặt dây quấn và được sơn phủ kín vào trước khi khép lại.1: Cấu tạo động cơ 1 pha - Dây quấn: Dây quấn stato được làm bằng dây đồng hoặc là sợi dây nhôm và được đặt trong các rãnh bên trong của lõi thép. Ngoài hai bộ phận chính này còn có các bộ phận phụ, có công dụng bao bọc lõi thép chính là vỏ máy được làm bằng nhôm hoặc bằng gang, có thể dùng để giữ chặt lõi thép phía dưới là chân đế nhằm mục đích bắt chặt vào bệ máy, đồng thời 2 đầu có 2 chiếc nắp được làm bằng vật GVHD: Th.S Đặng Hoàng Minh 3 SVTH: Lâm Nguyễn Duy Khang Trần Hữu Lộc Chương 2: Cơ sở lý luận liệu cùng loại với phần vỏ máy, trong nắp còn có ổ đỡ (hay còn gọi là bạc) dùng để đỡ cho trục quay của roto. Phần quay của motor điện 1 pha, hay còn có tên gọi là roto, bao gồm có: - Lõi thép: Có dạng hình trụ được chế tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện, được dập thành hình dĩa và ép chặt lại, ở trên mặt có các đường rãnh để có thể đặt các thanh dẫn hoặc cuộn dây quấn. Lõi thép cũng được ghép chặt vào trục quay và đặt trên 2 ổ đỡ của bộ phận stato.

- Dây quấn: Trên rôto có 2 loại là rôto lồng sóc và cuộn roto dây quấn.