Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển tưới nước tự động cho vườn Thực nghiệm tại Trường Đại học Quảng Nam

Bài viết nghiên cứu việc thiết kế và chế tạo bộ điều khiển tưới nước tự động cho vườn Thực nghiệm tại Trường Đại học Quảng Nam dựa theo nhiệt độ môi trường và ngưỡng độ ẩm của đất được cài đặt sẵn. Các tín hiệu điện áp tại hai cực của cảm biến được đưa về bộ xử lí trung tâm là Arduino Uno R3 phân tích để đưa ra quyết định bật/tắt máy bơm. Quá trình phân tích để đưa ra quyết định bật/tắt máy bơm được viết bằng ngôn ngữ C++.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển tưới nước tự động cho vườn Thực nghiệm tại Trường Đại học Quảng Nam THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO VƯỜN THỰC NGHIỆM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM Ngô Thị Hồng Nga1, Võ Thanh Thủy1 Tóm tắt: Bài báo này nghiên cứu việc thiết kế và chế tạo bộ điều khiển tưới nướctự động cho vườn Thực nghiệm tại Trường Đại học Quảng Nam dựa theo nhiệt độ môitrường và ngưỡng độ ẩm của đất được cài đặt sẵn. Các tín hiệu điện áp tại hai cực củacảm biến được đưa về bộ xử lí trung tâm là Arduino Uno R3 phân tích để đưa ra quyếtđịnh bật/tắt máy bơm. Quá trình phân tích để đưa ra quyết định bật/tắt máy bơm đượcviết bằng ngôn ngữ C++. Kết quả của đề tài đáp ứng được mục tiêu đưa ra. Bộ điều khiểnhoạt động tốt trong việc điều khiển quá trình bật/tắt máy bơm ở điều kiện nhiệt độ môitrường < 300C và độ ẩm đất < 60%, phù hợp với cây trồng tại vườn Thực nghiệm tạiTrường Đại học Quảng Nam. Từ khóa: điều khiển tự động, vườn Thực nghiệm, Đại học Quảng Nam, tưới nướctự động. 1. Mở đầu Trong thời đại mọi lĩnh vực trong xã hội đều ứng dụng công nghệ 4.0 thì nôngnghiệp không đứng ngoài cuộc cách mạng này, nông nghiệp 4.0 đã ứng dụng các thànhtựu của cách mạng công nghệ 4.0 vào sản xuất như internet, công nghệ robot, công nghệsinh học, công nghệ nano, công nghệ chiếu sáng…vào quy trình sản xuất sao cho giảmthiểu công lao động, sử dụng tài nguyên thiên nhiên một cách hiệu quả, hạn chế thiệt hạido thiên tai, sâu bệnh xuống mức thấp nhất. Trên thế giới đã có nhiều mô hình áp dụng các công nghệ tiên tiến vào trồng trọtnhư mô hình giao diện điều khiển Jack Ross (2001) được máy tính giám sát, điều khiểnhệ thống canh tác rau với tín hiệu đầu vào gồm các thông số đo được như nhiệt độ môitrường, độ ẩm, nồng độ CO2, cường độ ánh sáng, EC, pH, nhiệt độ dung dịch dinh dưỡngvà tác động đầu ra đối với từng loại cây ở từng giai đoạn sinh trưởng [3]. Mô hình củaEcos (Kevin, 2001) là giao diện kết nối giữa máy tính với hệ thống giám sát và điều khiểnnồng độ pH, EC trong dung dịch dinh dưỡng, điều khiển tưới, hệ thống làm ấm [4]. Ở nước ta, đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động tưới nước như: Hệthống điều khiển tưới phun sương của tác giả Ngô Trí Dương, Nguyễn Thái Học trườngĐại học Nông nghiệp Hà Nội, hệ thống này điều khiển tưới phun sương tự động theothời gian và nhiệt độ, đề tài được triển khai tại địa bàn thành phố Hà Nội [1]; Hệ thốngtưới tự động dựa trên khả năng trữ ẩm của đất của tác giả Phạm Văn Quang, Phạm MinhTân trường Đại học An Giang, tác giả chế tạo các bộ cảm biến đất dựa trên các phươngpháp đo điện trở đất và quá trình phân tích tín hiệu tại bộ xử lí trung tâm được thực hiện1. Thạc sĩ, Trường Đại học Quảng Nam 67 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG ... dựa trên hàm đặc tính kết hợp với thuật toán điều khiển mờ và đã thử nghiệm tại Đồng bằng sông Cửu Long [2]. vệ thực vật sẽ phần nào áp dụng dungthống nàyviệc ứng dụng công nghệ học vào tro Tuy nhiên, việc hình các hệ được vào Vườn Thực nghiệm Trường Đại 4.0ệp. Bộ điều khiển sẽ gặp nhiều khó khăn. Thứ nhất là dụng thiết lậpkhá nhỏ (100 m2), thứ Quảng Nam này cho phép người sử diện tích khu vườn được các ngưỡng nhiệt hai là các loại cây trồng giữa các mùa trong năm khác nhau. Việc chế tạo bộ điều khiểnng và độ ẩmđộng tưới nước tại Vườnloại cây trồng theo tưới tiêu,muốn. các ngành sư tự của đất cho từng sẽ giảm được nhân công mong sinh viên phạm Sinh học, Bảo vệ thực vật sẽ phần nào hình dung được việc ứng dụng công nghệ 2. Nội 4.0 vào trong nông nghiệp. Bộ điều khiển này cho phép người sử dụng thiết lập được các dung ngưỡng nhiệt độ môi trường và độ ẩm của đất cho từng loại cây trồng theo mong muốn. 2.1. Thiết kế phần cứng 2. Nội dung Với ý tưởng xây dựng một hệ thống tưới nước tự động tại Vườn Thực nghiệm 2.1. Thiết kế phần cứnghọc Quảng Nam ýthì sơxây dựng một hệ thốngthống gồmđộngkhối chính như Hình 1. Tr Với tưởng đồ khối của hệ tưới nước tự 5 tại Vườn Thực nghiệm Trường Đại học Quảng Nam thì sơ đồ khối của hệ thống gồm 5 khối chính như Hình 1. thu thập dữ liệu khối thu thậpcácliệu chính là cáckhốibiến, khối xử lí trung tâm, khối hiển thị, khối v Trong đó, chính là dữ cảm biến, cảm xử lí trung tâm, khối hiển thị,hối nguồn. vận hành và khối nguồn. khối Hình Hình 1. Sơ đồ khối bộ điều khiển 1. Sơ đồ khối bộ điều khiển Với sơ đồ như trên, nhóm tác giả xây dựng một sơ đồ nguyên lí như Hình 2, bộ Với sơcảm biến nhiệt độ môi trườngtác và độ xây dựnglấy tín ...