1. Trang chủ
  2. » Cao đẳng - Đại học

Giàn phơi đồ thông minh kết hợp tưới cây sử dụng pin năng lượng mặt trời

54 17 0

Đang tải... (xem toàn văn)

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

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Giàn Phơi Đồ Thông Minh Kết Hợp Tưới Cây Sử Dụng Pin Năng Lượng Mặt Trời
Tác giả Lê Kim Dưỡng
Trường học Trường Đại Học
Chuyên ngành Công Nghệ Thông Tin
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2023
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 54
Dung lượng 6,31 MB

Cấu trúc

  • Hình 24: Các chân cảm biến độ ẩm 31

  • Hình 25: Sơ đồ kết nối vi xử lý cảm biến độ ẩm 32

  • Hình 26: Thiết bị kết nối với cảm biến độ ẩm đất 33

  • Hình 27: Nguyên lí hoạt động của cảm biến độ ẩm đất 34

  • Hình 28: Sơ đồ nối dây cảm biến độ ẩm đất 35

  • Hình 29: Kết nối cảm biến với các thiết bị phụ cảm biến mưa 35

  • Hình 30: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến mưa 36

  • Hình 31: Cảm biến ánh sáng 37

  • Hình 32: Sơ đồ mạch điện hoạt động của cảm biến 38

  • + Giới thiệu: DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nó ra đời sau và được sử dụng thay thế cho dòng SHT1x ở những nơi không cần độ chính xác cao về nhiệt độ và độ ẩm.

  • Hình 24: Các chân cảm biến độ ẩm

  • DHT11 có cấu tạo 4 chân như hình. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây.

  • + Thông số kỹ thuật:

  • Do độ ẩm: 20%-95%

  • Nhiệt độ: 0-50ºC

  • Sai số độ ẩm ±5%

  • Sai số nhiệt độ: ±2ºC

  • + Nguyên lí hoạt động:

  • Hình 25: Sơ đồ kết nối vi xử lý cảm biến độ ẩm

  • Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước:

  • Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại.

  • Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo được.

  • Bước 1: gửi tín hiệu Start

  • MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian >18ms. Trong Code mình để 25ms. Khi đó DHT11 sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm.

  • MCU đưa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào.

  • Sau khoảng 20-40us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >40us mà chân DATA ko được kéo xuống thấp nghĩa là ko giao tiếp được với DHT11.

  • Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó được DHT11 kéo nên cao trong 80us. Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp được với DHT11 ko. Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT.

  • Bước 2: đọc giá trị trên DHT11

  • DHT11 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte. Trong đó:

  • Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH%).

  • Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%).

  • Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC).

  • Byte 4 : giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC).

  • Byte 5 : kiểm tra tổng.

  • 4. 2. 2 Cảm biến độ ẩm đất

  • Ở trạng thái đầu ra mức thấp (0V), khi đất thiếu nước đầu ra sẽ là mức cao (5V), độ nhạy cao chúng ta có thể điều chỉnh được bằng biến trở. cảm biến độ ẩm đất có thể sử dụng tưới hoa tự động khi không có người quản lý khu vườn hoặc dùng trong những ứng dụng tương tự như trồng cây. Độ nhạy của cảm biến có thể tùy chỉnh được bằng cách điều chỉnh chiết áp màu xanh trên board mạch. Phần đầu đo được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm của đất, khi độ ầm của đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu ra DO sẽ chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao.

  • Hình 26: Thiết bị kết nối với cảm biến độ ẩm đất

  • + Thông số kỹ thuật:

  • + Nguyên lí hoạt động:

  • Hình 27: Nguyên lí hoạt động của cảm biến độ ẩm đất

  • Hình 28: Sơ đồ nối dây cảm biến độ ẩm đất

  • 4. 2. 3 Cảm biến mưa

  • + Giới thiệu: Cảm biến mưa sử dụng để phát hiện mực nước, trời mưa, hay các môi trường có nước. Mạch cảm biến mưa được đặt ngoài trời để kiểm tra trời có mưa không, qua đó truyền tín hiệu điều khiển đóng / ngắt rơ le.

  • Hình 29: Kết nối cảm biến với các thiết bị phụ cảm biến mưa

  • + Thông số kỹ thuật:

  • Điện áp: 5V.

  • Led báo nguồn ( Màu xanh).

  • Led cảnh báo mưa ( Màu đỏ).

  • Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào board sẽ tạo ra môi trường dẫn điện.

  • Có 2 dạng tín hiệu: Analog (AO) và Digital (DO).

  • Dạng tín hiệu : TTL, đầu ra 100mA ( Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công suất nhỏ. . . ).

  • Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.

  • Sử dụng LM358 để chuyển AO --> DO.

  • Kích thước: 5. 4*4.0 mm.

  • Dày 1.6 mm.

  • + Nguyên lí hoạt động:

  • Hình 30: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến mưa

  • VCC: Nguồn cung cấp chính.

  • C1: Tụ điện.

  • Khi có nước rơi trên cảm biến, sẽ có điện áp trong khoảng từ 0V đến 5V trên chân A0 và được đưa vào bộ so sánh sử dụng IC LM393, để đưa ra chân D0 điện áp mức 0 hoặc mức 1. Biến trở có tác dụng điều chỉnh đó nhạy, bạn có thể tùy ý quyết định với lượng mưa nào thì cảm biến sẽ đưa ra mức 1.

  • Ngoài ra, cảm biến còn đưa trực tiếp chân A0 ra cho các bạn có thể tiến hành đo lường, xác định lưu lượng mưa bằng cách giao tiếp với vi điều khiển và các bộ chuyển đổi ADC

  • 4. 2. 4 Cảm biến ánh sáng

  • + Giới thiệu: Cảm biến ánh sáng nhạy cảm nhất với cường độ ánh sáng môi trường thường được sử dụng để phát hiện độ sáng môi trường xung quanh và cường độ ánh sáng. Khi cường độ ánh sáng môi trường xung quanh bên ngoài vượt quá một ngưỡng quy định, ngõ ra của module D0 là mức logic thấp.

  • Hình 31: Cảm biến ánh sáng

  • + Thông số kỹ thuật:

  • Điện áp hoạt động 3.3 – 5 V.

  • Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn (VCC và GND) và 2 chân tín hiệu ngõ ra (AO và DO).

  • Hổ trợ cả 2 dạng tín hiệu ra Analog và TTL.

  • Ngõ ra Analog 0 – 5V tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng, ngõ TTL tích cực mức thấp.

  • Độ nhạy cao với ánh sáng được tùy chỉnh bằng biến trở.

  • Kích thước 32 x 14 mm.

  • + Nguyên lí hoạt động:

  • Hình 32: Sơ đồ mạch điện hoạt động của cảm biến

  • Khi không có ánh sáng LDR1 à oo (vô cùng) => Q1 không dẫn => Q2 dẫn => led D1 sáng. Ngược lại khi có ánh sáng trở trên LDR1 giảm xuống nên có dòng chạy qua => Q1 dẫn => Q2 không dẫn => led D1 tắt. Có thể mắc thêm relay để điều khiển thiết bị điện AC.

  • CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG GIÀN TƯỚI CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG

Nội dung

TỔNG QUAN

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nhu cầu ngày càng cao của con người trong nhiều lĩnh vực đã thúc đẩy các nhà khoa học thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm tiện nghi và thông minh, nhằm đáp ứng yêu cầu về một cuộc sống hiện đại và tiện ích.

Giàn phơi quần áo thông minh đang trở thành xu hướng phổ biến tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh các nước phát triển đã ứng dụng rộng rãi Với sự gia tăng dân số và diện tích hạn chế của các khu chung cư, việc lựa chọn giải pháp phơi đồ nhỏ gọn nhưng tiện lợi là rất cần thiết Giàn phơi thông minh không chỉ tiết kiệm không gian mà còn mang lại sự tiện nghi cho người sử dụng.

Giàn phơi quần áo thông minh là giải pháp lý tưởng cho những không gian ban công hạn chế, giúp tiết kiệm diện tích và dễ dàng lắp đặt Việc sử dụng giàn phơi thông minh không chỉ giúp bạn giải quyết những rắc rối trong việc phơi quần áo mà còn mang lại sự tiện lợi và gọn gàng cho không gian sống của bạn.

Sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực nhận thấy sự cần thiết phải thiết kế một giàn phơi đồ thông minh, tiết kiệm diện tích và chi phí, đồng thời đáp ứng nhu cầu tiện nghi cho người dùng.

• Giúp mọi người luôn thỏa mái khi phơi quần áo

• Bảo vệ quần áo trước mưa, gió và sương

• Tiết kiệm sức lao động

Mục tiêu của dự án là phát triển một hệ thống phơi đồ thông minh sử dụng bộ vi xử lý trung tâm 89V51RD2 Hệ thống này sẽ được trang bị cảm biến ánh sáng và cảm biến mưa, giúp bảo vệ quần áo khỏi tác động của mưa gió và sương, đảm bảo quần áo luôn khô ráo và sạch sẽ.

Mục tiêu cụ thể của dự án là nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống phơi đồ thông minh Sau khi hoàn thành mô hình dự án, chúng tôi sẽ tiến hành nhân rộng và đưa vào sản xuất nhằm phục vụ đời sống người tiêu dùng.

Kế hoạch nghiên cứu cho đề tài này yêu cầu sự chú ý đến nhiều lĩnh vực khác nhau, vì vậy nhóm đã xây dựng một kế hoạch cụ thể để thực hiện trong khoảng thời gian 2 tháng từ tháng 5 đến tháng 7 năm 2017.

• Từ 01/5 – 08/5: lên mô hình tổng quát của sản phẩm trong đề tài, những yêu cầu cần có cho sản phẩm

• Từ 09/6 - 15/6: Thiết kế mô hình cơ khí của sản phẩm

• Từ 16/6 – 29/6: Tìm hiểu về các linh kiện điện tử như điện trở, tụ điện, IC, vi điều khiển…; thiết kế mạch điện điều khiển của sản phẩm

• Từ 30/6 – 12/7: Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C cho Vi điều khiển

Từ ngày 13/7 cho đến khi tham gia kỳ thi, nhóm sẽ kết hợp các lĩnh vực cơ khí, điện tử và lập trình để tạo ra một sản phẩm thống nhất Sản phẩm này sẽ được thử nghiệm trong điều kiện thực tế, nhằm khắc phục những vấn đề phát sinh và hoàn thiện sản phẩm cuối cùng.

• Hệ thống được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm

Nghiên cứu lý thuyết về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mạch điện tử, vi điều khiển và động cơ là rất quan trọng Bên cạnh đó, việc tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C cũng đóng vai trò then chốt trong việc phát triển ứng dụng và điều khiển các thiết bị điện tử.

• Xây dựng mô hình thử nghiệm

• Thử nghiệm, hoàn chỉnh các vấn đề phát sinh

• Đưa vào sử dụng trong thực tế.

TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH

Mặc dù công nghệ đã phát triển, công việc phơi quần áo vẫn là nỗi vất vả của nhiều người, đặc biệt là khi thời tiết không thuận lợi Khi đang thưởng thức một bộ phim hay hoặc suy tư, cơn mưa bất chợt có thể khiến bạn phải vội vàng ra ngoài thu dọn quần áo, và điều này có thể dẫn đến việc quần áo bị rơi và bẩn, phải giặt lại Đặc biệt, với những người sống trong phòng trọ, việc vừa học vừa trông đồ trong những ngày mưa là điều không thể Điều này đặt ra câu hỏi tại sao chúng ta không phát minh ra một giàn phơi tự động có khả năng thu đồ lại khi trời mưa và che chắn, sau đó tự động mang ra phơi khi trời nắng mà không cần sự can thiệp của con người.

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã mang lại nhiều thiết bị tiện ích cho cuộc sống như máy giặt, tủ lạnh, và ti vi Tuy nhiên, vẫn còn nhiều ứng dụng công nghệ chưa được khai thác triệt để Một trong những ý tưởng độc đáo là hệ thống phơi đồ thông minh, có khả năng tự động thu quần áo khi trời mưa, phơi lại khi trời nắng, và thu quần áo vào ban đêm, tiếp tục phơi khi trời sáng Ý tưởng này nhằm tối ưu hóa việc phơi đồ trong điều kiện thời tiết thay đổi.

Mặc dù đã có một số sản phẩm tương tự trên thị trường, nhưng chúng vẫn còn nhiều hạn chế như tính linh động và khả năng tự động thu lại khi trời mưa, trong khi không thể tự phơi khi trời nắng hay thu đồ khi trời tối Để khắc phục những vấn đề này, tôi đã phát triển một hệ thống phơi đồ thông minh thực sự, kết hợp hoàn hảo giữa kỹ thuật cơ khí, điện và lập trình vi xử lý Hệ thống này không chỉ bảo vệ quần áo khỏi mưa gió, sương mà còn có thể dễ dàng mở rộng thành các thiết bị tự động khác như rèm cửa, hệ thống tưới nước, vòi nước cảm ứng, thiết bị hẹn giờ và robot với chỉ một vài cải tiến nhỏ.

Giàn phơi đồ bao gồm nhiều thành phần quan trọng như nhà chứa quần áo, thanh đường ray, động cơ quay, hệ thống mạch điện và nguồn năng lượng Trong đó, thanh đường ray, được làm bằng nhôm và sử dụng cơ cấu ổ bi kết hợp với trục, đóng vai trò thiết yếu, giúp kéo đồ ra vào một cách nhanh chóng nhờ vào cấu trúc giống như bánh xe tàu hỏa trên đường ray.

Khi trời mưa, cảm biến mưa sẽ phát hiện giọt nước và truyền tín hiệu đến mô tơ, khiến mô tơ quay và kéo quần áo vào nhà chứa qua các con chạy trên thanh đường ray Hệ thống quạt thông gió sẽ hoạt động để duy trì độ ẩm trong giàn phơi, ngăn hơi nước từ quần áo làm tăng độ ẩm Khi mưa ngừng, quần áo sẽ tự động được kéo ra ngoài Ngoài ra, khi giàn phơi không hoạt động, năng lượng từ pin mặt trời sẽ được sử dụng để sạc bình dự phòng.

+ Ý nghĩa khoa học của đề tài:

• Góp phần nhỏ vào tiến trình công nghiệp hóa hiện đại đất nước

• Thấy được lợi ích của khoa học kỹ thuật trong cuộc sống

• Mọi người luôn cảm thấy yên tâm khi phơi quần áo mà không sợ trời mưa, tối

• Quần áo luôn được bảo vệ khỏi mưa và sương

• Tiết kiệm sức lao động

• Phát triển hệ thống tư duy, sáng tạo để từ đó có thể nghiên cứu, triển khai các hệ thống khác phức tạp hơn

Chúng tôi chủ yếu tìm kiếm và mua các vật liệu điện tử và cơ khí từ cửa hàng hoặc nơi bán sắt vụn, kết hợp với kiến thức lập trình C để tối ưu hóa quy trình.

2.1.3 Cách lắp đặt giàn phơi thông minh

Bước 1: Tùy vào diện tích, vị trí cần lắp đặt để lựa chọn cách lắp phù hợp với diện tích theo thiết kế

Bước 2: Xác định vị trí chỗ để bộ tời quay và buli dẫn hướng (2 chi tiết này luôn cùng nhau theo chiều thẳng đứng)

• Vị trí mô tơ quay phải tránh mưa và cách nền >= 1,25m

• Vị trí buli dẫn hướng: nằm trên trần hoặc cách trần 5 – 10 cm và thẳng đứng với mô tơ

• Buli đa chiều cách buli dẫn hướng 40 cm và nằm trên thanh truyền

• Buli đơn cách buli kép từ 1 5 – 2 m tùy theo chiều dài thanh phơi và chiều dài ban công

• Đánh dấu vị trí các lỗ vít – dùng khoan sắt đính vít sắt vào khung giàn phơi

• Khi gỡ dây curo chúng ta phải cẩn thận gỡ cuộn curo tránh bị gãy gập, xoắn, rối – tránh làm hỏng dây curo

• Trên buli dẫn hướng có 2 buli độc lập để luồn sợi cáp: mỗi buli có 2 rãnh cáp cho 1 sợi curo

• Cách luồn: Lấy 2 đầu của 1 sợi curo luồn qua 2 rãnh / 1 buli

• Khi xuống thanh phơi dây curo phải nằm gọn trong thanh, truyền tránh kẹt dây.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

3.1THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG KHUNG PHƠI

3 1 1 Kết cấu khung giàn phơi

- Quá trình hình thành khung giàn phơi

Sử dụng máy cắt để cắt thanh sắt vuông theo kích thước của khung phơi.

Hình 1: Cắt sắt hộp vuông

Trong quá trình hàn khung phơi, cần chú ý đến kỹ thuật hàn để đảm bảo các mối hàn liên kết chặt chẽ với nhau Ngoài ra, cần tránh làm thủng thanh sắt nhằm giữ gìn tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Hình 2: Hàn khung giàn phơi

Sau khi hàn xong, ta sử dụng máy mài cầm tay để làm láng bề mặt vừa han, làm tăng tính thẩm mĩ của giàn phơi

Hình 3: Mài bóng, láng các mối hàn

Sản phẩm được thiết kế từ các vật liệu phổ biến như sắt và inox, đảm bảo tính bền vững và chắc chắn Nó được cải tiến từ mô hình thiết bị phơi đồ thủ công truyền thống để phù hợp hơn với nhu cầu sử dụng Hệ thống thu kéo đồ hoạt động tự động khi trời mưa hoặc trời tối nhờ vào một động cơ linh hoạt, chính xác, điều khiển qua thiết bị trung tâm cùng với các công tắc hành trình và cảm biến Nguồn năng lượng cho động cơ có thể được cung cấp từ pin 12V hoặc bộ chuyển đổi adaptor.

• Sắt hộp vuông 20mm*20mm

• Dây cáp, bạc đạn, trục quay, ốc vít …

Mô hình cơ khí được thiết kế đơn giản dạng hình khung có kích thước rộng 0,6m * 1,7m dài * 1,5m cao Trong đó có bộ thu kéo đồ, giàn che mưa, sương

• Hệ thống cảm biến (sensor) và các nút điều khiển

• Bộ xử lý trung tâm (MCU)

• Hệ thống thực hiện công việc

Hình 4: Mô hình cơ khí của sản phẩm (chưa hoạt động)

1 Động cơ thực hiện thu kéo đồ và che mưa, sương

3 Móc treo đồ, có thể trược dọc theo thanh ngang

Hệ thống truyền động là bộ phận quan trọng nhất trong phần cơ khí của thiết bị, sử dụng động cơ một chiều DC Động cơ DC bao gồm hai bộ phận chính: stato, là bộ phận đứng yên được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu, và roto, là bộ phận quay được tạo thành từ các cuộn dây.

Hình 5 Hoạt động của động cơ DC

Khi dòng điện đảo chiều, động cơ DC cũng sẽ đảo chiều quay Đặc điểm kỹ thuật của động cơ DC thường là tốc độ quay cao nhưng mômen ngẫu lực thấp Để đạt được tốc độ quay chậm và mômen ngẫu lực lớn, động cơ DC thường được trang bị hộp số nhằm giảm tốc độ và tăng cường mômen lực.

Hình 6: Mô hình cơ khí của sản phẩm (khi hoạt động)

Khi trời mưa hoặc trời tối, hệ thống cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm, từ đó điều khiển các động cơ thực hiện nhiệm vụ thu đồ vào và thả bạt che xuống.

Có kết cấu nhẹ dễ dang lắp đặt, sử dụng động cơ được đặc bên trong thanh truyền sử dụng dây curoa

Hình 8: Sơ đồ kết cấu

• Động cơ cuốn tự động được lắp kín đáo trực tiếp phía trên thanh truyền, sử dụng động cơ ống điện xoay chiều

• Tiếng ồn động cơ cực nhỏ, điều chỉnh dễ dàng, hành trình chuẩn xác đáng tin cậy, mạnh mẽ và chịu trọng lượng lớn

• Có độ bền cao, tuổi thọ lớn, chịu được trong môi trường khắc nghiệt.

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG

Sử dụng vi xử lý 89V51RD2 trong mạch điện tử và bộ điều khiển trung tâm mang lại hiệu quả cao cho nhiều ứng dụng thực tế như nhà thông minh, đèn quảng cáo và robot Hệ thống này kết nối với các thiết bị cảm biến để nhận biết và chuyển đổi tín hiệu tương tự từ môi trường thành tín hiệu điện Sau khi xử lý, bộ điều khiển trung tâm sẽ phát tín hiệu điều khiển các modul động cơ hoạt động một cách chính xác.

Bảng 1: Mô hình hoạt động của hệ thống

Thiết bị hoạt động tự động hoặc có thể điều khiển bằng tay, yêu cầu mạch điện phải linh hoạt Để đảm bảo tính linh hoạt này, mạch điện được thiết kế để mọi hoạt động được điều khiển từ một bộ vi xử lý trung tâm, kết hợp với mạch công suất điều khiển động cơ linh hoạt giữa relay và FET.

- Sử dụng các loại cảm biến cho mạch điện:

• Cảm biến độ ẩm đất: dùng để kiểm tra trời có mưa không,qua đó truyền tín hiệu đến bộ điều khiển.

Hình 9: Cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến mưa: dùng để kiểm tra trời có mưa không,qua đó truyền tín hiệu đến bộ điều khiển

Cảm biến ánh sáng là thiết bị dùng để đo mức độ sáng của môi trường xung quanh Khi ánh sáng không đủ, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để thực hiện các điều chỉnh cần thiết.

Hình 11: Cảm biến ánh sáng

Cảm biến độ ẩm: Đo độ ẩm trong phòng, để giữ độ ẩm trong khoảng 65%-70%

Hình 12: Cảm biến độ ẩm

Hình 13: Mạch điện điều khiển

Hình 14: Mạch điện hoàn chỉnh vào hoạt động

CUNG CẤP NGUỒN ĐIỆN CHO ĐỘNG

CẤP NGUỒN CHO CÁC CẢM BIẾN

TÍN HIỆU CẢM BIẾN: NƯỚC MƯA, ÁNH SÁNG, ĐỘ ẨM PHÒNG, ĐỘ

Nguồn điện cho vi xử lý (VXL) được cung cấp từ acqui hoặc adaptor 12V, sau đó được chuyển đổi thành điện áp 5V chuẩn thông qua IC7805 Mạch còn bao gồm các tụ điện để ổn định điện áp và lọc nhiễu, cùng với đèn LED để báo hiệu nguồn hoạt động.

Pin năng lượng mặt trời cung cấp nguồn điện, giúp giảm thiểu tiêu thụ điện năng, tận dụng nguồn năng lượng vô hạn và bảo vệ môi trường.

+ Pin năng lượng mặt trời:

Pin năng lượng Mặt trời, hay còn gọi là pin quang điện, bao gồm nhiều tế bào quang điện là các phần tử bán dẫn chứa cảm biến ánh sáng, giúp chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng Cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở của pin mặt trời thay đổi tùy thuộc vào lượng ánh sáng chiếu lên chúng Các tế bào quang điện được kết hợp thành khối, thường gồm 60 hoặc 72 tế bào trên một tấm pin Chúng hoạt động hiệu quả dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo và có thể được sử dụng như cảm biến ánh sáng hoặc để đo cường độ ánh sáng.

Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện Hoạt động của pin mặt trời được chia làm ba giai đoạn:

• Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn

Các cặp electron-hole được phân chia bởi ngăn cách giữa các loại chất bán dẫn khác nhau, cụ thể là ngăn p-n Hiệu ứng này tạo ra hiệu điện thế cho pin mặt trời.

Pin mặt trời được kết nối trực tiếp vào mạch điện, tạo ra dòng điện và có nhiều ứng dụng thực tiễn Mặc dù giá thành cao, chúng rất phù hợp cho những khu vực khó tiếp cận điện lưới như vùng núi cao, đảo xa, và phục vụ cho các hoạt động không gian như vệ tinh và máy tính cầm tay Các tấm pin năng lượng Mặt trời lớn được lắp đặt trên nóc các tòa nhà để tối ưu hóa việc tiếp nhận ánh sáng, thường được ghép lại từ nhiều modul thành phần và kết nối với bộ chuyển đổi điện Hiện nay, các tấm pin này còn được trang bị bộ phận tự động điều khiển, cho phép chúng xoay theo hướng ánh sáng giống như hoa hướng dương.

Nhiều loại vật liệu đã được thử nghiệm để chế tạo pin Mặt trời, với hai tiêu chí chính để đánh giá là hiệu suất và giá cả.

Hiệu suất của pin Mặt trời được định nghĩa là tỉ số giữa năng lượng điện từ và năng lượng ánh sáng Mặt trời Vào buổi trưa, ánh Mặt trời cung cấp khoảng 1000 W/m², trong đó một module 1 m² với hiệu suất 10% có thể tạo ra khoảng 100 W Hiệu suất của các loại pin Mặt trời có thể dao động từ 6% đối với pin làm từ silic không thù hình, và có thể đạt tới 30% hoặc cao hơn.

Giá cả của hệ thống cung cấp điện, đặc biệt là phát điện, được tính toán dựa trên chi phí sản xuất mỗi kilo Watt giờ (kWh) Hiệu suất của pin Mặt trời, phụ thuộc vào bức xạ của Mặt trời, là yếu tố quyết định trong giá thành sản xuất điện Trong toàn bộ hệ thống, hiệu suất của các tấm pin Mặt trời đóng vai trò quan trọng Để ứng dụng pin năng lượng, điện năng sản xuất có thể được kết nối với lưới điện thông qua chuyển đổi trung gian, trong khi các phương tiện di chuyển thường sử dụng ắc quy để lưu trữ năng lượng chưa sử dụng Hiệu suất của các pin năng lượng thương mại và hệ thống công nghệ dao động từ 5% đến 15% Giá điện tại Trung Âu khoảng 50 Eurocent/kWh, nhưng có thể giảm xuống còn 25 Eurocent/kWh ở những khu vực có nhiều ánh sáng Mặt trời.

Hiện nay, silic tinh thể là vật liệu chính được sử dụng để chế tạo pin Mặt trời và các thiết bị bán dẫn Pin Mặt trời từ silic tinh thể được phân loại thành ba loại khác nhau.

Tinh thể đơn (module) được sản xuất qua quá trình Czochralski, có hiệu suất đạt tới 16% Những đơn tinh thể này thường có giá thành cao do được cắt từ các thỏi silic hình ống, với các mặt trống ở góc nối các module.

Đa tinh thể được sản xuất từ thỏi đúc silic nung chảy, được làm nguội và làm rắn cẩn thận Mặc dù các pin đa tinh thể thường có giá thành thấp hơn so với pin đơn tinh thể, nhưng hiệu suất của chúng lại kém hơn Tuy nhiên, ưu điểm của pin đa tinh thể là khả năng tạo thành các tấm vuông lớn, giúp che phủ bề mặt hiệu quả hơn, bù đắp cho hiệu suất thấp.

Dải silic được tạo ra từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy với cấu trúc đa tinh thể Mặc dù loại silic này có hiệu suất thấp nhất, nhưng nó lại có giá thành rẻ nhất do không cần phải cắt từ thỏi silicon.

Nền tảng chế tạo dựa trên Công nghệ sản suất tấm mỏng, có độ dày 300 μm và xếp lại để tạo nên các module tạo thành các loại pin trên

+ Sự chuyển đổi ánh sáng:

Khi một photon chạm vào một mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:

HỆ THỐNG GIÀN TƯỚI CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG

Tổng quan

Giàn tưới cây tự động được thiết kế để sử dụng cùng bộ điều khiển với giàn phơi tự động, giúp tiết kiệm không gian và tài nguyên Nguồn điện cho máy bơm được cung cấp từ tấm pin năng lượng mặt trời 80W, mang lại tính bền vững và tiết kiệm năng lượng Với cấu trúc đơn giản, giàn chỉ sử dụng một cảm biến độ ẩm đất để tự động hóa quá trình tưới cây, đảm bảo cây luôn nhận đủ nước mà không cần can thiệp thủ công.

Hình 33: Giàn tưới cây tự động

Khi cảm biến độ ẩm đất phát hiện độ ẩm dưới mức cài đặt, bộ điều khiển sẽ cấp nguồn 12V cho bơm hoạt động phun sương, giúp làm ẩm đất Ngược lại, khi độ ẩm đạt hoặc vượt qua giới hạn đã được thiết lập, bơm sẽ tự động ngừng hoạt động.

Bộ tưới cây trồng

Sử dụng hệ thống phun sương, với bơm có công suất 60W

Tác dụng

• Giảm khô héo của cây trong giai đoạn thu hoạch và mùa nóng

• Khả năng tạo và duy trì độ ẩm cho một cây khỏe mạnh

• Nâng cao khả năng thẩm thấu của đất, giảm tạo vũng

• Chống sự phá vỡ kết cấu đất

• Kiểm soát mội trường: làm mát và ngăn bụi

• Nâng cao hiệu quả ứng dụng phân bón, thuốc trừ sâu bệnh

• Áp dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại hóa ngành nông nghiệp và mang lại sự tiện lợi cho người tiêu dùng

Hệ thống phơi đồ thông minh với cấu tạo và nguyên lý hoạt động tự động đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ban đầu Quy trình hoạt động linh hoạt, không đòi hỏi thiết bị phức tạp và có giá thành thấp Mạch điều khiển có khả năng mở rộng, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như điều khiển rèm cửa, tưới nước tự động, quảng cáo, và ứng dụng trong nhà thông minh Đồ án không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn đảm bảo tính sư phạm và thẩm mỹ, tạo cơ sở cho nhu cầu đào tạo của nhà trường và xã hội.

Đồ án mới đã đạt được những kết quả nhất định và mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn Đây là sản phẩm tổng kết kiến thức về thiết kế cơ khí kết hợp tự động hóa, giúp tôi tích lũy kinh nghiệm quý báu trong thiết kế cơ khí cho các công trình Bên cạnh đó, tôi cũng có cơ hội tìm hiểu sơ lược về phần mềm lập trình.

Ngày đăng: 19/07/2021, 09:37

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w