Tp chớ Khoa hc v Phỏt trin 2011: Tp 9, s 1: 120 - 130 TRNG I HC NễNG NGHIP H NI THIếT Kế V CHế TạO Mô đUn Xử Lý TíN HIệU ĐO NHIệT Độ, Độ ẩM V CƯờNG Độ áNH SáNG Sử DụNG TRONG Hệ THốNG ĐIềU KHIểN QUá TRìNH SảN XUấT RAU TRONG NH LƯớI Design and Manufacture Signal Processing Modules to Measure Temperature, Relative Humidity and Light Intensity for the Control Systems in a Vegetable Net House Nguyn Vn Linh, Ngụ Trớ Dng Khoa C in, Trng i hc Nụng nghip H Ni a ch email tỏc gi liờn lc: libertyclinton@gmail.com TểM TT Trong sn xut nụng nghip, trng rau trong nh li l mt k thut mi ti Vit Nam. K thut ny cho phộp cỏc nh vn cú th iu chnh c mụi trng trng, nhm iu tit cỏc thụng s mụi trng nh nhit , m, cng ỏnh sỏng, phự hp vi tng thi k sinh trng phỏt trin ca cõy rau. T ú gúp phn nõng cao nng sut v cht lng sn phm rau thng phm. Tuy nhiờn, mt trong nhng khú khn i vi quỏ trỡnh iu chnh mụi trng nh li l vic o cỏc thụng s mụi trng. Cỏc thit b nhp khu cú th gii quyt c vn nhng giỏ thnh tng i cao. Nghiờn cu c tin hnh gii quyt khú khn ny. S dng PT100, HS1101 v quang tr, nghiờn cu ó ch to c cỏc module x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng, n gin, d s dng, chi phớ thp, vi tớn hiu ra theo chun cụng nghip 5V. Nghiờn cu cú th bc u gii quyt c cỏc khú khn cho cỏc nh vn Vit Nam. T khoỏ: Cng ỏnh sỏng, m, nhit , x lý tớn hiu. SUMMARY In agricultural practice, planting vegetables in net house is an innovative technology in Vietnam. This allows gardeners to adjust the net houses environment, which regulates satisfactorily environmental parameters such as temperature, relative humidity and light intensity in each vegetables growth and development period. As a result, it improves the commercial vegetables quantity and quality. Nonetheless, one of difficulties in controlling net houses environment is to measure the environmental parameters. Imported devices are the solution, but they are very expensive. The study was conducted to solve this issue. The signal processing modules that could observe temperature, relative humidity and light intensity in net houses environment were produced by using sensors of PT100, HS1101, and photo-resistor. These modules, whose outputs were developed for industrial standard of 5V, are pretty simple, use easily and cost relatively low. Results of the study contributed to solve initially Vietnamese gardeners problems. Keywords: Light intensity, relative humidity, signal processing, temperature. 1. ĐặT VấN Đề Trồng rau trong nh lới chịu ảnh hởng mạnh mẽ của các điều kiện môi trờng trong đó (Anuj Kamar v cs., 2010). Các yếu tố môi trờng quan trọng nhất ảnh hởng đến sự phát triển, năng suất v chất lợng của cây trồng l nhiệt độ, độ ẩm v ánh sáng (Anuj Kamar v cs., 2010; Teemu Ahonen v cs., 2009). Việc giám sát liên tục các thông số môi trờng ny sẽ cung cấp thông tin cho ngời trồng có sự hiểu biết tốt hơn về mỗi thông số ảnh hởng đến cây trồng nh thế no, trên cơ 120 Thit k v ch to mụ un x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng s dng sở đó ngời trồng sẽ đa ra các quyết định để tạo ra năng suất mùa vụ cao nhất (Anuj Kamar v cs., 2010; Teemu Ahonen v cs., 2009). Trong các phơng pháp truyền thống trớc đây, các thông số môi trờng ny đợc thu thập thủ công bởi ngời nông dân. Do đó, ngời lao động giữ vai trò quan trọng trong giám sát các nh lới, đặc biệt đối với một số cây trồng nh rau v hoa. Tuy nhiên, khi quy mô các nh lới ngy cng gia tăng thì phơng pháp ny mất rất nhiều thời gian v đòi hỏi nhiều sự cố gắng v công sức lao động (Izzatdin Abdul Aziz v cs., 2008). Trong thập kỷ 1990, nhiều hệ thống giám sát các thông số môi trờng trong nh lới đã đợc phát triển. Nhng do sự thiếu hiểu biết v không đợc đo tạo nên các hệ thống ny vẫn l mơ ớc của ngời nông dân (van Heten, 2005). Bên cạnh đó, trong hoạt động trồng rau trong nh lới hiện đại, việc điều khiển các thông số môi trờng đợc coi l vấn đề quan trọng ảnh h ởng đến sự phát triển v năng suất cả về số lợng v chất lợng của cây trồng (John, 1999; van Heten, 2005). Trên thực tế, để điều khiển đợc các thông số ny đòi hỏi phải đo v giám sát đợc chúng. Trong những năm qua, các hệ thống điều chỉnh môi trờng nh lới đã đợc phát triển v các hệ thống đó đã sử dụng đa dạng các loại cảm biến khác nhau, kết hợp với các mạch gia công xử lý tín hiệu đo. Theo Hiromi Eguchi v cs. (1984), Pt100 đợc sử dụng để đo nhiệt độ v một mạch biến dung đợc dùng trong đo độ ẩm, sai số 3%. Theo Carrara v cs. (2008), việc giám sát nhiệt độ v độ ẩm đợc thực hiện nhờ cảm biến SHT11. Trong hệ thống đợc phát triển bởi Anuj Kamar v cs. (2010), LM35 đợc sử dụng để đo nhiệt độ, HIH4000 dùng để đo độ ẩm v LDR đợc sử dụng để quan sát ánh sáng. Theo nghiên cứu đợc phát triển bởi Istvan Matijevics v Simon Janos (2005), Teemu Ahonen v cs. (2009), SHT75 đợc phát triển đo nhiệt độ v độ ẩm, TSL262R đợc sử dụng để đo ánh sáng. ở Việt Nam, một số cơ sở sản xuất rau v hoa đã nhập ngoại đồng bộ hệ thống thiết bị điều khiển môi trờng trong nh trồng của Pháp, Isarel, Trung Quốc nh Công ty Golden Garden, Trang food, Hasfarm của Đ Lạt, Trung tâm Kỹ thuật Rau quả H Nội, một số trờng, viện, trung tâm nghiên cứu nh Viện Rau quả H Nội, Viện Di truyền, Trờng Đại học Nông nghiệp H Nội, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Trung tâm Giống cây trồng ở Thờng Tín, Trung tâm Nghiên cứu Cây ăn quả Long An, v.v Các thiết bị ny bảo đảm chất lợng v năng suất rau cao nhng giá thnh của hệ thống khá cao đối với các nh vờn muốn ứng dụng công nghệ hiện đại vo sản xuất đại tr ở nớc ta. Nhằm giải quyết đợc vấn đề giám sát trong các hệ thống điều chỉnh môi trờng trong nh lới, một nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các mô đun xử lý tín hiệu đo đã đợc tiến hnh nhằm tạo ra hệ thống đo đơn giản, chi phí thấp, dễ sử dụng. Các mô đun xử lý tín hiệu đo ny cho phép đo nhiệt độ trong khoảng từ 10 o C đến 90 o C, độ ẩm từ 30% đến 100% v cờng độ ánh sáng từ 10000 lux đến 80000 lux. 2. VậT LIệU V PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 2.1.1. Đo nhiệt độ Trong nghiên cứu ny, PT100 đợc sử dụng để đo nhiệt độ. PT100 l nhiệt kế điện trở platium có phạm vi đo nhiệt độ khá rộng (từ -200 o C đến 400 o C). Do có phạm vi đo rộng, PT100 đợc sử dụng trong nhiều ngnh khoa học nh hoá học, vật lý, sinh học, khoa học đất, môi trờng, đồng thời cũng có thể đợc sử dụng trong việc đo nhiệt độ của nớc v các hoá chất khác nhau. PT100 đợc ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp, lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao của phép đo nhiệt độ. ở phép đo phạm vi nhiệt độ thấp, PT100 có độ chính xác khá cao. 121 Nguyn Vn Linh, Ngụ Trớ Dng 205 2.1.2. Đo độ ẩm HS1101 của Hãng HUMIREL (Hình 1), có dải đo trong khoảng 1% ữ 99% đợc sử dụng để đo độ ẩm trong nghiên cứu ny. Thực chất đây l một tụ điện có điện dung thay đổi theo độ ẩm, theo Nguyễn Văn Linh (2008), điện dung của cảm biến độ ẩm HS1101 thay đổi theo độ ẩm tơng đối của không khí đợc biểu diễn bằng phơng trình: C 73 5 (pf ) C@55%(1,25.10 .RH 1,36.10 . = 123 RH 2,19.10 .RH 9,00.10 ) ++ Trong đó: C(pf) - điện dung của cảm biến tại độ ẩm tơng đối %RH, F C@55% - điện dung của cảm biến tại độ ẩm tơng đối 55% v có giá trị trung bình, 180 pF (Hiromi Eguchi, v cs., 1984). RH - độ ẩm tơng đối, % Nh vậy, nếu đo đợc giá trị điện dung của cảm biến HS1101 tại thời điểm đo, hon ton có thể tìm đợc độ ẩm tơng đối của không khí bằng việc giải phơng trình trên. Trong thực tế, việc đo điện dung của tụ điện bằng phơng pháp đo trực tiếp khá phức tạp, nên nghiên cứu ny chọn phơng pháp đo gián tiếp. 2.1.3. Đo ánh sáng Quang trở (LDR) đợc sử dụng để đo ánh sáng trong nghiên cứu ny. Đây l thiết bị có điện trở thay đổi theo cờng độ ánh sáng. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu Mô đun xử lý tín hiệu đo l một thiết bị đo đại lợng vật lý tín hiệu không điện v biến đổi nó thnh các tín hiệu điện tơng đơng dạng tơng tự hoặc số. Vì vậy, các mô đun tính toán, thiết kế v mô phỏng trên phần mềm máy tính Matlab. Các mô đun đợc chế tạo tại phòng thí nghiệm, đợc hiệu chỉnh theo tín hiệu chuẩn công nghiệp 5V. Tín hiệu ny có thể tơng thích với một số bộ vi điều khiển nh 8051, AVR, PIC, PSoC hay bộ điều khiển khả lập trình PLC. 3. KếT QUả V THảO LUậN 3.1. Mô đun xử lý tín hiệu đo nhiệt độ PT100 đợc coi khá tuyến tính theo nhiệt độ. Tuy nhiên, để có tín hiệu (điện áp) Hình 1. Cảm biến độ ẩm tơng đối của không khí HS1101 a) Hình dáng bên ngoi; b) Đờng cong đặc tính 200 195 190 185 180 175 170 165 160 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (a) (b) m tng i (%) in dung (pF) 122 Thit k v ch to mụ un x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng s dng đa lên hệ thống giám sát v điều khiển ta phải tìm đợc mối quan hệ giữa điện áp đầu ra v nhiệt độ. Thông thờng để cho đơn giản ngời ta đa mối quan hệ ny về quan hệ tuyến tính. Trong thực tế có rất nhiều phơng pháp để thực hiện việc ny. Nghiên cứu ny sử dụng phơng pháp tạo nguồn dòng, nguồn dòng đợc tạo bởi IC LM334. Trong hệ thống, cần tạo nguồn dòng có trị số 1 mA, đợc tính toán nh sau: Theo sơ đồ ta có: I_biasIII_set ++= 21 Với: 6 1 R VR I = v 7 2 R VdVR I + = I_bias tính theo phần trăm so với I_set. 14 _ _ == biasI setI n nếu cần tạo I_set trong khoảng 1 mA 5 mA v 18 _ _ == biasI setI n nếu cần tạo I_set trong khoảng 2 A 1 mA. ở nhiệt độ môi trờng khoảng 30 o C thì VR = 65 mV. Nếu tính đến ảnh hởng của dòng điện I_bias thì điện áp VR thực sự l: 1 VR 65mV 65mV 70mV n1 =+ = với n = 14 Giả thiết chọn R7 = 10R6 v điện áp rơi trên diode l 0,65V: 6 142,0 610 65,070 6 70 76 _ R V R VmV R mV R VdVR R VR setI = + += + += Chọn R6 = 133 , suy ra I_set = 1,067 mA (sai số 6,7%) Khi chế tạo mạch thực tế, tác giả đã đo đợc dòng I_set = 0,996mA. Module xử lý tín hiệu đo thực hiện hai chức năng l khuếch đại v hiệu chỉnh để tạo ra điện áp l 0V khi đo ở 0 oC (Hình 2). Xét mạch trên ta thấy: Các khuếch đại thuật toán ta sử dụng loại OP07 l loại OA có offset thấp. Đồng thời OA cũng đóng vai trò l các bộ đệm điện áp lý tởng, có trở kháng vo rất lớn v trở kháng ra rất nhỏ, không để các đầu vo ảnh hởng lẫn nhau. Các tụ điện có tác dụng chống nhiễu v ổn định nguồn nuôi cho mạch. Điện áp trên chân của PT100 đợc đa qua khối khuếch đại U2 có hệ số khuếch đại bằng: 11 R13 R13R14 A 1 = + = Do đó tại 0 o C, điện áp trên đầu ra của U2 đo đợc l 2,161 V. Để có điện áp 0V tại output của mô đun xử lý tín hiệu đo ứng với 0 o C, điện áp bù (tại đầu ra của U1) phải có giá trị tơng ứng với từng giá trị trên. U3 đóng vai trò l bộ cộng có khuếch đại. Xét trờng hợp nó tuyến tính, áp dụng phơng pháp xếp chồng cho từng kích thích ngõ vo, ngắn mạch ngõ vo còn lại. Gọi Vout 1 l áp ngõ ra của U3 ứng với ngõ vo đảo, Vout 2 l áp ngõ ra của U3 ứng với ngõ vo không đảo. Hai thông số ny đợc tính nh sau: U1out1 .V R10 R11 V = U2out2 .V R16)R10.(R15 R11)R16.(R10 V + + = Nh vậy điện áp tại đầu ra của U3 l: U1U2out2out1out V R10 R11 .V R16)R10.(R15 R11)R16.(R10 VVV + + =+= Chọn R10 = R15, R11 = R16 ta đợc: )V(VA)V(V R10 R11 V U1U2vU1U2out == Nh vậy, khi nhiệt độ thay đổi 1 o C thì điện áp tại đầu ra output thay đổi nh sau: setI _ R.AAU 01v = Phạm vi nhiệt độ đợc đo trong nh lới từ 0 o C đến 100 o C tơng ứng điện áp đầu ra của mô đun xử lý tín hiệu đo nhiệt độ từ 0V đến 5V. Lúc đó Av đợc tính nh sau: setIR _ 100.A 5 A 01 v = ở đây: R 0 - điện trở của cảm biến tại 0 o C, R 0 = 197,25, = 0,00478 l hệ số của PT100. Vậy 84,4A v = . 123 Nguyễn Văn Linh, Ngô Trí Dương 1 3 2 R10 10k 1 2 PT100 Output R16 10k +6V +6V +6V -6V -6V +6V -6V C12 104 C13 104 3 2 1 8 6 7 4 + - O R8 10k H×nh 2. M« ®un xö lý tÝn hiÖu ®o nhiÖt ®é H×nh 3. M¹ch t¹o dao ®éng P07CP C14 10u 3 2 1 8 6 74 + - OP07CP 13 2R9 10k R11 10k 3 2 1 8 6 74 + - OP07CP 1 3 2 R15 10k R141M R12 100k R13 100k V+ 1 R 2 V- 3 U8 LM334/TO92 R6 133 R7 1.33k 12 D6 1N4 007 V D V R I2 I1 Iset U1 Ibias U3 U2 124 Thit k v ch to mụ un x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng s dng 3.2. Module xử lý tín hiệu đo độ ẩm HS1101 l linh kiện có điện dung thay đổi theo độ ẩm. Điện dung thay đổi ny sẽ đợc chuyển hoá thnh tín hiệu điện có thể đo đợc trực tiếp nh điện áp. Nh vậy ta phải có bộ biến đổi điện dung thnh điện áp. Trong bộ ny bao hm mạch tạo dao động có tần số thay đổi phụ thuộc vo sự thay đổi của điện dung cảm biến (Nguyễn Văn Linh, 2008). Sơ đồ mạch tạo dao động nh hình 3. Mạch đo đợc thiết kế dựa trên hai thiết bị cơ bản: Cảm biến HS1101 v timer NE555 tạo thnh bộ biến đổi điện dung tần số. HS1101 đợc nối tới chân TRIG v THRES của NE555. Tụ điện tơng đơng HS1101 đợc nạp qua R2 v R4 tới điện áp ngỡng (khoảng 0,67 Vcc) v đợc phóng qua R2, qua chân 7 về âm nguồn tới mức lật (khoảng 0,33 Vcc). Đầu ra của NE555 l một chuỗi xung với mức cao 5V v mức thấp 0V. Nh vậy tín hiệu ra phụ thuộc R2, R4 v điện dung của HS1101. Các thông số điện trở đợc cho theo hình 3. Bộ biến đổi điện dung thnh điện áp có sơ đồ khối nh hình 4. Trong sơ đồ ny, có mạch dao động tham chiếu với tần số cố định v mạch dao động cảm biến với tần số thay đổi theo độ ẩm tơng đối. Tín hiệu đầu ra từ các mạch dao động đợc so sánh với nhau bởi bộ so sánh tần số. Tín hiệu ra của bộ so sánh đợc đa vo bộ lọc trớc khi đợc khuếch đại thnh điện áp một chiều đầu ra. Sơ đồ mạch bộ biến đổi điện dung - điện áp chi tiết đợc biểu diễn trong hình 6. Trong sơ đồ ny, hai timer CMOS555 để tạo xung dao động đợc sử dụng. Một vòng lặp khoá tần số đợc coi nh bộ phát hiện sự sai khác tần số. Bộ dao động tham chiếu tạo ra xung có tần số cố định 6,7 kHz, trong khi đó bộ dao động cảm biến có xung đầu ra với tần số dao động trong khoảng từ 6,0 ữ 7,5 kHz. Khi tần số xung dao động của cảm biến sai khác so với tần số tham chiếu, khối lặp khoá tần số tạo ra một chuỗi xung có độ rộng thay đổi theo sự sai khác về tần số. Nếu hai tần số ny giống nhau, không có chuỗi xung no đợc tạo ra. Chuỗi xung sau đó đợc đa qua bộ lọc bậc hai có chức năng giống bộ tích phân. Bộ tích phân ny tạo ra điện áp một chiều có trị số tỷ lệ với độ rộng xung. Khối khuếch đại thuật toán sẽ khuếch đại trị số ny lên đủ lớn để có thể đo đợc. Mch dao ng ca cm bin Mch dao ng tham chiu B so sỏnh t n s B lc Khuch i V HS1101 C 180p Hình 4. Bộ chuyển đổi điện dung điện áp Hình 5. Mạch đo cờng độ ánh sáng 125 Nguyễn Văn Linh, Ngô Trí Dương 126 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U1 555 R2 50k R3 576k HS1100 5V C2 1uF C3 100nF R4 47k R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U2 555 R6 50k R7 576k C1 180pF 5V C4 1uF C5 100nF R8 47k D 2 Q 5 CLK 3 Q 6 S 4 R 1 U3:A 74HC74 D 12 Q 9 CLK 11 Q 8 S 10 R 13 U3:B 74HC74 1 2 3 U4:A 74HC00 12 U5:A 74HC04 3 4 U5:B 74HC04 2 3 1 U6:A 74HC02 5 6 4 U6:B 74HC02 3 2 6 7 4 1 8 U7 OPA132P R9 2.7k R10 18k C6 470nF 3 2 6 7 4 1 8 U8 OPA132P R11 2.7k R12 18k C7 470nF 3 2 6 7 4 5 1 U9 INA134 Vo 5V -5V 5V -5V -5V C8 68nF C9 68nF 5V H×nh 6. S¬ ®å m¹ch bé biÕn ®æi ®iÖn dung – ®iÖn ¸p dïng trong module xö lý tÝn hiÖu ®o ®é Èm Nguyễn Văn Linh, Ngô Trí Dương Thit k v ch to mụ un x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng s dng 127 3.3. Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng .3. Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng gồm một quang trở mắc nối tiếp với một điện trở (Hình 5). Điện áp tại điểm giữa sẽ phụ thuộc vo cờng độ ánh sáng. Điện trở của LDR có thể đạt 10 k trong môi trờng tối hon ton, v đạt 10 0 trong môi trờng sáng hon ton (Anuj Kamar, v cs., 2010). Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng gồm một quang trở mắc nối tiếp với một điện trở (Hình 5). Điện áp tại điểm giữa sẽ phụ thuộc vo cờng độ ánh sáng. Điện trở của LDR có thể đạt 10 k trong môi trờng tối hon ton, v đạt 10 0 trong môi trờng sáng hon ton (Anuj Kamar, v cs., 2010). Vì LDR mắc nối tiếp với một điện trở 10 k nên điện áp đầu ra sẽ giảm khi tăng cờng độ ánh sáng. Mối quan hệ giữa điện trở RL của LDR v cờng độ ánh sáng đợc cho theo (Anuj Kamar, v cs., 2010). Vì LDR mắc nối tiếp với một điện trở 10 k nên điện áp đầu ra sẽ giảm khi tăng cờng độ ánh sáng. Mối quan hệ giữa điện trở RL của LDR v cờng độ ánh sáng đợc cho theo (Anuj Kamar, v cs., 2010). = k Lux 500 R L Khi đó điện áp đầu ra của LDR l: )10( 5 o + = L L R R 11A V Đây l một hm phi tuyến giữa điện áp v điện trở của LDR. Để tạo đợc tín hiệu điện áp đầu ra trên LDR, nghiên cứu ny sử dụng một mạch tạo nguồn dòng v nguồn dòng ny đợc sử dụng để nuôi LDR (Hình 7). Nguồn dòng đợc tính toán tơng tự nh trong tính toán cho cảm biến đo nhiệt độ. Tín hiệu từ đầu ra của LDR đợc đa qua bộ khuếch đại. Dễ dng tính đợc hệ số khuếch đại ở đây l: = Sản phẩm chế tạo đợc thể hiện trên Hình 8. Hình 7. Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng Hình 8. Mô đun xử lý tín hiệu đo Nguyn Vn Linh, Ngụ Trớ Dng 3.4. Kết quả khảo nghiệm 3.4.1. Xử lý tín hiệu đo nhiệt độ Thí nghiệm tiến hnh đo nhiệt độ trong phạm vi từ 20 o C tới 70 o C, thu thập tín hiệu điện áp đầu ra tơng ứng (Bảng 1). Từ bảng số liệu thu đợc, ta có quan hệ giữa điện áp đầu ra v nhiệt độ đo (Hình 9). 3.4.2. Xử lý tín hiệu đo độ ẩm Việc khảo sát độ ẩm đợc tiến hnh với phạm vi độ ẩm tơng đối từ 30% đến 100%. Điện áp đầu ra của mô đun khảo sát đợc cho ở bảng 2. Quan hệ giữa điện áp đầu ra v độ ẩm tơng đối đợc thể hiện theo hình 10. 3.4.3. Xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng Phạm vi ánh sáng đợc đo trong thí nghiệm ny biến thiên từ 10.000 Lux đến 80.000 Lux. Điện áp đầu ra tơng ứng đo đợc trình by ở bảng 3. Xây dựng quan hệ giữa điện áp v cờng độ ánh sáng tơng đơng nh hình 11. Từ các đồ thị biểu diễn các quan hệ giữa điện áp đầu ra của mô đun xử lý tín hiệu đo v các thông số môi trờng nh nhiệt độ, độ ẩm v cờng độ ánh sáng ta nhận thấy các quan hệ giữa điện áp đầu ra v nhiệt độ, độ ẩm l quan hệ gần tuyến tính, trong điều khiển nh lới có thể chấp nhận các quan hệ ny l tuyến tính. Trong khi đó, quan hệ giữa điện áp đầu ra v cờng độ ánh sáng l quan hệ phi tuyến, tuy nhiên từ vùng 10.000 Lux đến 20.000 Lux v từ vùng 30.000 Lux trở đi quan hệ ny có thể coi gần tuyến tính. Do đó, trong hệ thống điều khiển nh lới sẽ lấy hai quan hệ tuyến tính ny tuỳ thuộc vo cờng độ ánh sáng đo đợc nằm trong vùng no. Bảng 1. Điện áp đầu ra tơng đơng với nhiệt độ khảo sát t o C V o (V) t o C V o (V) t o C V o (V) t o C V o (V) t o C V o (V) 20 0,98 30 1,49 40 1,99 50 2,52 60 2,99 21 1,01 31 1,54 41 2,09 51 2,53 61 3,06 22 1,08 32 1,61 42 2,13 52 2,61 62 3,12 23 1,20 33 1,62 43 2,15 53 2,65 63 3,18 24 1,21 34 1,70 44 2,25 54 2,71 64 3,19 25 1,25 35 1,73 45 2,25 55 2,77 65 3,28 26 1,29 36 1,82 46 2,32 56 2,82 66 3,30 27 1,33 37 1,88 47 2,34 57 2,88 67 3,31 28 1,39 38 1,91 48 2,40 58 2,91 68 3,42 29 1,47 39 1,92 49 2,44 59 2,97 69 3,49 Quan h gia in ỏp u ra v nhit 0 1 2 3 4 5 2 0 2 3 2 6 29 32 35 38 41 4 4 4 7 5 0 5 3 5 6 59 62 65 68 Nhit (oC) in ỏp u ra (V) Hình 9. Quan hệ giữa điện áp đầu ra v nhiệt độ 128 Thit k v ch to mụ un x lý tớn hiu o nhit , m v cng ỏnh sỏng s dng Bảng 2. Điện áp đầu ra tơng đơng với độ ẩm khảo sát m tng i (%) 30 40 50 60 70 80 90 100 in ỏp u ra (V) 1,70 1,95 2,41 2,58 2,87 3,01 3,25 3,66 Quan h gia m tng i v in ỏp u ra 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 30 40 50 60 70 80 90 100 m tng i (%) in ỏp u ra ca cm bin (V) Hình 10. Quan hệ giữa điện áp v độ ẩm tơng đối Bảng 3. Điện áp đầu ra tơng ứng với ánh sáng khảo sát Cng ỏnh sỏng (Lux) in ỏp u ra (mV) Cng ỏnh sỏng (Lux) in ỏp u ra (mV) 10000 544 50000 108 15000 370 55000 101 20000 250 60000 89 25000 202 65000 81 30000 180 70000 79 35000 150 75000 72 40000 132 80000 67 45000 126 Quan h gia in ỏp u ra v cng ỏnh sỏng 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 10000 15000 20000 25000 30 0 0 0 35 0 0 0 4 0 0 0 0 4 5 0 0 0 5 0 0 0 0 5 5 0 0 0 6 0 0 0 0 6 5 0 0 0 7 0 0 0 0 7 5 000 8 0 000 Cng ỏnh sỏng (Lux) in ỏp u ra (V) Hình 11. Quan hệ giữa điện áp v cờng độ ánh sáng 129 [...]... Linh, Ngụ Trớ Dng 4 KếT LUậN Các mô đun xử lý tín hiệu đo nhập khẩu đo các tham số môi trờng nh nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng có giá thnh khá cao nếu xét trong điều kiện của các nh vờn Việt Nam Việc nghiên cứu các mô đun xử lý tín hiệu đo các thông số ny trong môi trờng nh lới, sử dụng cho quá trình trồng rau, có ý nghĩa rất lớn trên thực tế Các mô đun chế tạo đợc khá đơn giản, dễ sử dụng, đặc biệt có giá... cùng tính năng đo Mặc dù về chất lợng, các sản phẩm ny cha tốt bằng các thiết bị trong công nghiệp, nhng có thể chấp nhận đợc khi giám sát các tham số môi trờng trồng rau Nghiên cứu sử dụng PT100, HS1101 v quang trở trong chế tạo các mô đun xử lý tín hiệu đo nhiệt độ, độ ẩm tơng đối v ánh sáng với phạm vi đo tơng ứng từ 10oC - 90oC, 30% đến 100% v 10.000 lux đến 80.000 lux Các mô đun xử lý tín hiệu đo. .. đến 80.000 lux Các mô đun xử lý tín hiệu đo l công cụ quan trọng giúp các nh vờn theo dõi đợc môi trờng trồng rau v đa ra đợc các quyết định điều khiển môi trờng ny một cách phù hợp Đặc biệt hơn nữa, các mô đun ny có vai trò quan trọng trong các hệ thống tự động điều khiển môi trờng nh lới, phục vụ trồng rau an ton Ti liệu tham khảo Istvan Matijevics, Simon Janos (2005) Control of the greenhouses microclimatic... E.J van Heten (2005) Sensors for process control in greenhouse crop production, Farm Technology Group, University of Wageningen Nguyễn Văn Linh (2008) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị đo độ ẩm không khí trong hệ thống sấy nông sản dạng hạt, Tạp chí Khoa học v Phát triển, Số 5, Tập VI, tr 451-459 . TRNG I HC NễNG NGHIP H NI THIếT Kế V CHế TạO Mô đUn Xử Lý TíN HIệU ĐO NHIệT Độ, Độ ẩM V CƯờNG Độ áNH SáNG Sử DụNG TRONG Hệ THốNG ĐIềU KHIểN QUá TRìNH SảN XUấT RAU TRONG NH LƯớI Design and Manufacture. 7. Mô đun xử lý tín hiệu đo cờng độ ánh sáng Hình 8. Mô đun xử lý tín hiệu đo Nguyn Vn Linh, Ngụ Trớ Dng 3.4. Kết quả khảo nghiệm 3.4.1. Xử lý tín hiệu đo nhiệt độ. nhằm tạo ra hệ thống đo đơn giản, chi phí thấp, dễ sử dụng. Các mô đun xử lý tín hiệu đo ny cho phép đo nhiệt độ trong khoảng từ 10 o C đến 90 o C, độ ẩm từ 30% đến 100% v cờng độ ánh sáng