THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỪ XA NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM CHO MÔ HÌNH VƯỜN RAU HỮU CƠ TRONG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

75 125 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/09/2019, 20:35

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỪ XA NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM CHO MƠ HÌNH VƯỜN RAU HỮU CƠ TRONG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Tác giả PHẠM TRỌNG TÍN Khóa luận đề trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn Ths NGUYỄN LÊ TƯỜNG Tháng năm 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn tất quý Thầy Cô trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, q Thầy Cơ khoa CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ quý Thầy Cô môn CƠ ĐIỆN TỬ giúp đỡ trang bị cho em kiến thức quý báu thời gian học tập trường để em thực đề tài cách tốt Em xin bày tỏ biết ơn chân thành Cơ Nguyễn Lê Tường tận tình hướng dẫn em suốt trình thực đề tài Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô hội đồng dành thời gian để nhận xét góp ý cho đề tài em hồn thiện Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo điều kiện cho em suốt q trình hồn thành đề tài nghiên cứu Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày , Tháng , Năm 2017 Sinh Viên Thực Hiện Phạm Trọng Tín TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu : “ Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa cho mơ hình vườn rau hữu nhà kính sử dụng lượng mặt trời” thực từ tháng đến tháng năm 2017 Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM Với việc xây dựng thành công mô hình đảm bảo độ ổn định vận hành điều kiện thời tiết khác Em đạt yêu cầu mà nhà trường đề Dựa thu sau hồn thành Em hy vọng đề tài không dừng lại mức độ mơ hình mà đem vào thực tiễn tiền đề phát triển cho khóa sau tìm hiểu xây dựng Kết thu :  Điều khiển giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ẩm đất điện thoại máy tính  Chế tạo mơ hình cho điều hướng cho lượng mặt trời  Thiết kế ứng dụng điện thoại máy tính để điều khiển, giám sát hệ thống Mục lục LỜI CẢM ƠN .2 TÓM TẮT Chương 1.1 Tầm quan trọng lượng mặt trời sống 1.1.1 Năng lượng mặt trời: 1.1.2 Lợi ích từ lượng mặt trời đem lại cho người .10 1.2 Xây dựng hệ thông giám sát từ xa 11 1.3 Mục tiêu đề tài 11 Chương .12 TỔNG QUAN 12 2.1 Năng lượng mặt trời 12 2.1.1 Tổng quan lượng mặt trời 12 2.1.1.1 Pin mặt trời 12 2.1.1.2 Thiết bị làm lạnh điều hòa khơng khí .14 2.2 2.3 Các hệ thống giám sát sử dụng cho nhà vườn 15 Các thiết bị sử dụng đề tài 16 2.3.1 2.3.1.1 Cảm biến – module 16 Arduino 16 Thông số Mạch Arduino UNO R3 17  Lập trình cho Arduino 18 2.3.1.2  Ethernet 19 Thông số kỹ thuật sơ đồ chân Ethernet .20 2.3.1.3 Cảm biến đất 21 2.3.1.5 Mạch nguồn LM2596 24 2.3.1.6 Cảm biến quang trở .24 2.3.1.7 Module relay 25 2.4 Các thiết bị thực thi .26 2.4.1 Động bơm tưới 26 2.4.2 Động quạt tản nhiệt 27 2.4.3 Đèn chiếu sáng 28 2.4.4 Motor servo RC MG996R 29 2.5 Bộ phận truyền động .31 Chương .32 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 1) Nội dung thực .32 2) Phương pháp nghiên cứu 32 CHƯƠNG 33 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .33 4.1 Xây dựng mơ hình cho hệ thống nhà vườn 33 4.1.1 Thiết kế mơ hình cho đề tài 33 4.1.2 Sơ đồ khối tương quan hệ thống 35 4.1.3 Vị trí khối cảm biến phận thực thi 36 4.1.4 Xây dựng khối xử lý hệ thống 37 4.1.4.1 Khối cảm biến .37 4.1.4.1.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 39 4.1.4.1.3 Khối thực thi module thực thi 42 4.1 Ứng dụng điều khiểu hệ thống .43 4.2.2 Giao diện cho phần điều khiển 44 4.2.3 Giớ thiệu tổng quan chức nút bấm .45 4.3 Hệ thống lượng mặt trời 47 4.3.3 Board mạch điều khiển cho hệ thống 57 4.3.4 Cách truyền động cấu sử dụng 58 Chương .63 KẾT LUẬ N VÀ ĐỀ NGHỊ 63 5.1 Kết luận 63 5.2 Đề nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65  Code điều hướng lượng mặt trời 65  Code điều khiển giám sát .71 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cơng trình điện lượng mặt trời Nhật Bản 10 Hình 2.1: Tấm lượng mặt trời 12 Hình 2.2: Thiết bị chạy từ lượng mặt trời .13 Hình 2.3: Thiết bị chạy từ lượng mặt trời .13 Hình 2.4: Thiết bị làm lạnh khơng khí 14 Hình 2.5: Thiết bị làm lạnh khơng khí 14 Hình 2.6: Timer điều khiển bơm nước tự động .15 Hình 2.7: Board Arduino 16 Hình 2.8: Sơ đồ chân bố trí linh kiện Arduino .17 Hình 2.9: Giao diện cho Arduino 18 Hình 2.10: Module Ethernet 19 Hình 2.11: Vị trí linh kiện Ethernet 20 Hình 2.12: Cảm biến độ ẩm đất 21 Hình 2.13: Cảm biến DHT 11 22 Hình 2.14: LM2596 24 Hình 2.15: Cảm biến quang trở .24 Hình 2.16: Module Relay kênh 25 Hình 2.17: Động bơm nước béc phun sương 26 Hình 2.18: Quạt tản nhiệt 27 Hình 2.19: Led SMD 5630 29 Hình 2.20: Động MG 996R 29 Hình 2.21: Thơng số kỹ thuật động MG996R 30 Hình 2.22: Hệ cấu bánh trục vít 31 Hình 4.1: Bản vẽ thiết kế mơ hình 33 Hình 4.2: Hình ảnh mơ hình thực tế 33 Hình 4.3: Chậu gieo trồng .34 Hình 4.4: Sơ đồ khối tương quan hệ thống .35 Hình 4.5: Sơ đồ bố trí cảm biến phận thực thi 36 Hình 4.6: Sơ đồ nhánh xử lý hệ thống 37 Hình 4.7: Kết cảm biến ẩm đất đổi phần trăm 38 Hình 4.8: Cách ly cảm biến DHT11 với ảnh hưởng mưa gió 39 Hình 4.9: Kết thu từ cảm biến DHT11 khoảng đêm 40 Hình 4.10: So sánh DHT11 đồng hồ K1 40 Hình 4.11: Bộ relay điều khiển 41 Hình 4.12: Trên điện thoại Smart Phone 43 Hình 4.13: Giao diện máy tính 44 Hình 4.14: Biểu đồ giám sát giá trị (độ ẩm, nhiệt độ, ẩm đất) 45 Hình 4.15: Mơ hình điều hướng lượng mặt trời .47 Hình 4.16: Mơ hình thực tế 47 Hình 4.17: Bánh trục vít 51 Hình 4.18: quang trở mắc song song để so sánh phản hồi tín hiệu 52 Hình 4.19: Hình ảnh thực tế 53 Hinh 4.20: Nắng chiếu vào quang trở phía trên(dưới) 54 Hình 4.21: Nắng chiếu vào quang trở phía trái(phải) 55 HÌnh 4.22: Giá trị trung bình quang trở nhận từ mối trường 56 Hình 4.23: Board mạch điều khiển hệ thống tự điều hướng 57 Hình 4.24: Cơ cấu bánh trục vít truyền động 58 Hình 4.25: Motor điều khiển phần quay qua lại (trái – phải) 59 Hình 4.26: Khớp nối motor trục vít 60 Hình 4.27: Biến trở servo lấy 61 HÌnh 4.28: Biến trở nối với trục quay pin dùng để phản hồi tín hiệu 61 DANH SÁCH BẢNG THƠNG SỐ Bảng 2.1: Thơng số kỹ thuật cảm biến độ ẩm đất 22 Bảng 2.2: Chức chân cảm biến ẩm đất .22 Bảng 2.3: thông số kỹ thuật DHT11 .23 Bảng 2.4: Chức chân DHT11 23 Bảng 4.1: Giá trị analog thu đo độ ẩm .38 Bảng 4.2: Hiệu điện cường độ dòng điện thời tiết khác 48 Bảng 4.3: Thông số bánh trục vít 50 Chương MỞ ĐẦU 1.1Tầm quan trọng lượng mặt trời sống 1.1.1 Năng lượng mặt trời: Năng lượng mặt trời, xạ ánh sáng nhiệt từ Mặt trời, khai thác người từ thời cổ đại cách sử dụng loạt công nghệ phát triển hết Bức xạ mặt trời, với tài nguyên thứ cấp lượng mặt trời sức gió sức sóng, sức nước sinh khối, làm thành hầu hết lượng tái tạo có sẵn Trái Đất Chỉ có phần nhỏ lượng mặt trời có sẵn sử dụng Điện mặt trời nghĩa phát điện dựa động nhiệt pin quang điện Sử dụng lượng mặt trời bị giới hạn khéo léo người Một phần danh sách ứng dụng lượng mặt trời sưởi ấm không gian làm mát thông qua kiến trúc lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống khử trùng, chiếu sáng ánh sáng ban ngày, nước nóng lượng mặt trời, nấu ăn lượng mặt trời, trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp purposes Để thu lượng mặt trời, cách phổ biến sử dụng lượng mặt trời Công nghệ lượng mặt trời mô tả rộng rãi lượng mặt trời thụ động lượng mặt trời chủ động tùy thuộc vào cách chúng nắm bắt, chuyển đổi phân phối lượng mặt trời Kỹ thuật lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng quang điện lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác lượng Kỹ thuật lượng mặt trời thụ động bao gồm định hướng tòa nhà phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi tài sản ánh sáng phân tán, thiết kế khơng gian lưu thơng khơng khí tự nhiên 1.1.2 Lợi ích từ lượng mặt trời đem lại cho người - Nhờ vào công nghệ mặt trời mà lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho sống ngày thân thiện với môi trường : máy nước nóng lượng mặt trời Điều quan trọng khác với nhiều nguồn lượng dùng để sinh nhiệt than đá, khí đốt, dầu mỏ chỗ lượng mặt trời tiêu tốn nguồn nhiên liệu hóa thạch ban đầu Và q trình sản sinh khơng sinh chất độc hại như: CO2, SO2 > nguyên nhân gây biến đổi khí hậu tồn cầu - Là nguồn lượng dồi dào, vô tận mang lại nhiều ý nghĩa lớn cho nhân loại Nếu nguồn lượng khác than,khí gas bạn phải bỏ tiền để mua lượng mặt trời lại hồn tồn miễn phí - Tạo nhiều việc làm cho bạn sinh viên ngành công nghiệp lượng xanh - Tạo nhiều sản phẩm, vật dụng thân thiện với mơi trường - Góp phần giải vấn đề tải điện nâng cao giá trị sống người - Góp phần thúc đẩy kinh tế nước phát triển Hình 1.1: Cơng trình điện lượng mặt trời Nhật Bản 10 4.3.4 Cách truyền động cấu sử dụng Để truyền chuyển động từ motor sang pin để điều khiển ta sử dụng hệ cấu bánh trục vít để truyền chuyển động Hình 4.24: Cơ cấu bánh trục vít truyền động Từ động servo ta truyền chuyển động sang hệ cấu bánh trục vít ( hệ cấu bánh trục vít lấy quạt cơng nghiệp) Hệ cấu bánh trục vít lựa chọn cho phép chuyển động ta theo chiều theo chiều motor mà không cho phép quay theo chiều ngược lại Việ giữ khơng cho pin quay theo chiều ngược lại giúp cho pin mặt trời ta giữ cố định vị trí motor định mà không làm lệch hướng pin chỗ khác 61 Cơ cấu cấu dùng cho việc chuyển động lên xuống pin Do thực nghiệm góc chiếu mặt trời đứng bóng ( điểm cao ) thi chiếu vng góc với mặt đất nên giới hạn pin theo chiều lên xuống vng góc với mặt đất Hình 4.25: Motor điều khiển phần quay qua lại (trái – phải) Giống phần phần dùng để điều khiển quay qua lại có motor servo nối với hệ cấu bánh trục vít dùng để khống chế chuyển động khơng cần phải dùng tới cơng tắc hành trình Do động cần phải quay thuận nghịch để đảo chiều cho pin nên motor quay thuận khơng vấn đề xảy ra, motor quay ngược lại dẩy motor rời khỏi trục nên để đảm bảo cho motor chạy ổn định ta lắp thêm cho chốt chặn để đảm bảo motor không bị rơi quay nghịch 62 Hình 4.26: Khớp nối motor trục vít Động servo hoạt động góc cách đọc tín hiệu từ biến trở gắn bên Tuy nhiên đưa áp dụng vào mơ hình lại quay khơng bị giớ hạn biến trở bên tín hiệu nhận Để khắc phục trường hợp ta lấy biến trở bên động servo ngoại mắc vào trực tiếp với trục quay nối với pin để điều chỉnh góc 63 Hình 4.27: Biến trở servo lấy ngồi HÌnh 4.28: Biến trở nối với trục quay pin dùng để phản hồi tín hiệu 64  Bảng khảo nghiệm nhận từ lượng mặt trời Thời gian đo Lần Độ nắng đo Nắng tốt 7h-11h 12h-2h 3h-5h U(V) I(A) U(V) I(A) U(V) I(A) 17.01 17.12 17.20 16.95 17.25 0.80 0.90 1.00 0.75 1.06 17.25 17.21 17.28 17.22 17.26 1.10 1.06 1.12 1.11 1.12 17.19 17.22 17.25 17.12 16.99 0.98 1.03 1.14 0.96 0.84 Nắng nhẹ 17.11 17.09 16.96 17.23 17.24 0.51 0.49 0.49 0.65 0.71 17.22 17.25 17.19 17.20 17.28 0.57 1.05 0.48 0.43 1.06 17.12 17.06 17.27 17.19 17.03 0.61 0.56 1.01 0.87 0.79 Nhiều mây 17.12 17.09 16.94 16.99 17.09 0.23 0.24 0.15 0.19 0.21 17.21 17.19 17.15 17.06 17.23 0.31 0.26 0.13 0.15 0.23 17.13 17.20 17.16 16.97 16.97 0.25 0.15 0.23 0.16 0.19 Bảng 4.2 : Hiệu điện cường độ dòng điện đo thời tiết khác  Nhận xét: Theo bảng kết đo ta thấy hiệu điện ngõ lượng mặt trời thay đổi không đáng kể chênh lẹch khỏng nhỏ Điều cho thấy hiệu điện không chịu ảnh hưởng nhiều từ từ thời tiết độ chiếu sáng Còn cường độ dòng điện ta thấy chêch lệch lớn Điều cho thấy cường độ dòng điện ảnh hưởng nhiều chế độ nắng thay đổi 65 Chương KẾT LUẬ N VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian thực đề tài hoàn thành thời hạn đạt số kết định  Đã giám sát điều khiển từ xa thông qua internet thông số nhiệt độ, độ ẩm, ẩm đất  Đã lập trình chương trình điều khiển điều hướng lượng mặt trời điều khiển thiết bị nhà vườn thông qua Arduino  Đã chuyển đổi lượng mặt trời từ pin nạp cho acquy  Đã thiết kế ứng dụng giám sát, điều khiển smart phone máy tính 5.2 Đề nghị  Xây dựng hệ thông sử dụng lượng với cơng suất lớn ứng dụng vào thực tế  Tận dụng nguồn lượng nhiều nữa, kết hợp với loại mơ hình khác thay dùng nguồn điện gia đình hay cơng nghiệp 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Đình Diệp, Nguyễn Thiện Tống (1984), Khoa học kỹ thuật phục vụ nông thôn – Năng lượng, Nhà xuất Tp.Hồ Chí Minh Hồng Dương Hùng, Phan Quang Xưng (1998), Tính tốn kích thước hệ thống cung cấp nước nóng dùng lượng mặt trời, Tạp chí khoa học công nghệ Nhiệt số 3 Michael Margolis, July 2014 Arduino Cookbook O'Reilly Media, 800 pages Nguyễn Hữu Lộc- Cơ sở thiết kế máy Website 1) 2) 3) 4) http://www.ktphuhung.com/index.php?key=clip https://dienmattroihoaluoi.vuphong.vn/ https://www.savame.com/giao-trinh-nang-luong-mat-troi/ https://solarpower.vn/phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nangluong-mat-troi/ PHỤ LỤC  Code điều hướng lượng mặt trời #include 67 // 180 horizontal MAX Servo horizontal; int servoh = 90; // 90; int servohLimitHigh = 170; int servohLimitLow = 5; // 65 degrees MAX Servo vertical; int servov = 45; // 90; int servovLimitHigh = 130; int servovLimitLow = 5; // LDR pin connections // name = analogpin; int ldrlt = 0; int ldrrt = 1; int ldrld = 2; int ldrrd = 3; void setup() { Serial.begin(9600); // servo connections // name.attacht(pin); horizontal.attach(9); vertical.attach(10); 68 horizontal.write(90); vertical.write(45); delay(3000); } void loop() { int lt = analogRead(ldrlt); int rt = analogRead(ldrrt); int ld = analogRead(ldrld); int rd = analogRead(ldrrd); // int dtime = analogRead(4)/20; // int tol = analogRead(5)/4; int dtime = 10; int tol = 50; int avt = (lt + rt) / 2; int avd = (ld + rd) / 2; int avl = (lt + ld) / 2; int avr = (rt + rd) / 2; int dvert = avt - avd; int dhoriz = avl - avr; Serial.print(avt); 69 Serial.print(" "); Serial.print(avd); Serial.print(" "); Serial.print(avl); Serial.print(" "); Serial.print(avr); Serial.print(" "); Serial.print(dtime); Serial.print(" "); Serial.print(tol); Serial.println(" "); if (-1*tol > dvert || dvert > tol) { if (avt > avd) { servov = ++servov; delay(100); if (servov > servovLimitHigh) 70 { servov = servovLimitHigh; } } else if (avt < avd) { servov= servov; delay(100); if (servov < servovLimitLow) { servov = servovLimitLow; } } vertical.write(servov); } if (-1*tol > dhoriz || dhoriz > tol) { if (avl > avr) { 71 servoh = servoh; delay(100); if (servoh < servohLimitLow) { servoh = servohLimitLow; } } else if (avl < avr) { servoh = ++servoh; delay(100); if (servoh > servohLimitHigh) { servoh = servohLimitHigh; } } else if (avl = avr) { // nothing } 72 horizontal.write(servoh); } delay(dtime); } 73  Code điều khiển giám sát #define BLYNK_PRINT Serial #include #include #include // You should get Auth Token in the Blynk App // Go to the Project Settings (nut icon) //char auth[] = "08253a9ffc7c465481d066b6ab7004ea";//sever Blynk char auth[] = "ce315ffb9d1e44878109a0cfce2fbe95";//sever VN #include "DHT.h" const int DHTPIN = 2; //Đọc liệu từ DHT11 chân mạch Arduino const int DHTTYPE = DHT11; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { // Debug console Serial.begin(9600); dht.begin(); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(8,OUTPUT); pinMode(7,OUTPUT); pinMode(6,OUTPUT); Blynk.begin(auth); // You can also specify server: //Blynk.begin(auth, "blynk-cloud.com", 8442); //Blynk.begin(auth, IPAddress(192,168,1,100), 8442); // For more options, see Boards_Ethernet/Arduino_Ethernet_Manual example } 74 void loop() { Blynk.run(); float h = dht.readHumidity(); //Đọc độ ẩm float t = dht.readTemperature(); Blynk.virtualWrite(V5, h); Blynk.virtualWrite(V6, t); Serial.print("nhiet do: "); Serial.println(t); Serial.print("do am: "); Serial.println(h); int value = analogRead(A1); int percent = map(value, 0, 1023, 0, 100); Blynk.virtualWrite(V7,100-percent); Serial.print(percent); Serial.println('%'); } 75 ... Trọng Tín TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu : “ Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển giám sát từ xa cho mơ hình vườn rau hữu nhà kính sử dụng lượng mặt trời thực từ tháng đến tháng năm 2017 Trường Đại... trời, trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp purposes Để thu lượng mặt trời, cách phổ biến sử dụng lượng mặt trời Công nghệ lượng mặt trời mô tả rộng rãi lượng mặt trời thụ động lượng mặt trời. .. thống nhà thông minh - Hệ thống tưới điều khiển qua internet… 1.3 Mục tiêu đề tài Mục tiêu: Xây dựng hệ thống nhà vườn sử dụng lượng từ mặt trời để hoạt động, giám sát hệ thống từ xa thông số nhiệt
- Xem thêm -

Xem thêm: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỪ XA NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM CHO MÔ HÌNH VƯỜN RAU HỮU CƠ TRONG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỪ XA NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM CHO MÔ HÌNH VƯỜN RAU HỮU CƠ TRONG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI, 1 Năng lượng mặt trời, 3 Các thiết bị sử dụng trong đề tài, Thông số kỹ thuật và sơ đồ chân Ethernet, 4 Các thiết bị thực thi, 5 Bộ phận truyền động, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN, 1 Xây dựng mô hình cho hệ thống nhà vườn., 1 Ứng dụng điều khiểu hệ thống, 3 Hệ thống năng lượng mặt trời, Code điều hướng năng lượng mặt trời

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm