Thiết kế hệ thống mô hình nông nghiệp tự động

105 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÔ HÌNH NÔNG NGHIỆP TỰ ĐỘNG 
Phạm Quốc Nhân, Phạm Đăng Khoa 
Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh 
GVHD: ThS. Nghiêm Hoàng Hải 
TÓM TẮT 
Người nông dân chịu rất nhiều thiệt hại trong trồng trọt do bị ảnh hưởng của thời tiết phần lớn 
nguồn thu nhập dựa vào chăn nuôi và trồng trọt. Bên cạnh đó nguồn thực phẩm đang ngày càng 
đáng lo ngại khi bị bảo quản, kích thích tốc độ tăng trưởng bởi nhiều chất hóa học gây hại. Nhóm 
nghiên cứu quyết định chọn đề tài ‛Thiết kế mô hình hệ thống nông nghiệp tự động‛ nhằm giúp 
giảm đến mức tối thiểu nhất những ảnh hưởng xấu trên. Giúp người nông dân có thể trồng trọt tốt 
hơn và cho năng suất cao, giúp tạo ra thị trường lượng thực phẩm sạch, đảm bảo chất lượng đó 
chính là lý do nhóm quyết định cho ra đời ‚Thiết kế mô hình nông nghiệp tự động‛[5 ]. 
1 GIỚI THIỆU 
Ta cần ba khối chính cho mạch: Khối vi xử lý, khối cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, động cơ bên cạnh 
đó ta còn có nguồn (dùng cục sạc điện thoại 5VDC 1A) và hệ thống quạt gió làm mát (12VDC) [5,6,7]. 
Mạch này dùng để cảm biến nhiệt độ và độ ẩm của đất. Khi nhiệt độ thấp hoặc cao hơn nhiệt độ 
cho phép thì động cơ hoạt động tưới nước cho cây trồng, đồng thời có quạt làm mát hạ nhiệt độ 
xuống phù hợp với sự thích nghi tốt nhất cho cây trồng. 
– Để nhận biết nhiệt độ và độ ẩm đất ta dùng SHT10. 
– Dùng PIC16F887 để kết nối và xử lý các khối trong mạch. 
– Để khắc phục những hậu quả trên và làm giảm tỷ lệ thiệt hại xuống mức thấp, giúp người 
nông dân chủ động hơn trong việc trồng trọt và tăng năng suất cây trồng cũng như không 
tốn nhiều công sức thời gian như trước. 
– Chỉ với một khoản kinh phí nhỏ, nhưng đảm bảo sức khỏe, an toàn cho mọi gia đình, giúp 
cuộc sống của người nông dân ổn định hơn, có nhiều thời gian rảnh để chăn nuôi giúp tăng 
nguồn thu nhập. Đồng thời cung cấp cho thị trường nguồn lương thực dồi dào và sạch [1-5]. 
2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 
2.1 Sơ đồ khối 
Hình 1. Sơ đồ khối của hệ thống 
106 
Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống, ta chọn nguồn +5V cho mạch chính và +12V cho 
động cơ. Trong mô hình này ta sử dụng jack cắm điện thoại[5]. 
Khối vi xử lý: Khối này có nhiệm vụ xử lý các tín hiệu nhận được từ các thiết bị. Ở đây dùng 
pic16F887, đây là khối quan trọng nơi nạp code vào để mạch hoạt động[1-5]. 
Khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm: Sử dụng SHT10 có vỏ bảo vệ V2 nhận biết nhiệt độ, độ ẩm hiện 
tại của đất để xử lý và có sự điều chỉnh cho phù hợp[1-5]. 
Khối động cơ: Hoạt động dựa vào khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm. Nếu nhiệt độ và độ ẩm đất 
thấp hoặc cao hơn mức cho phép thì khối này mới hoạt động và xử lý để đưa nhiệt độ, độ ẩm về 
trạng thái ban đầu. Ở đây ta sử dụng hai động cơ: động cơ bơm P385 và quạt mini[1-5]. 
2.2 Sơ đồ nguyên lý của thiết kế mô hình hệ thống nông nghiệp tự động 
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý thiết kế mô hình nông nghiệp tự động (khối động cơ) 
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý thiết kế mô hình nông ngiệp tự động (khối nguồn, khối vi xử lý, 
khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm)[5] 
107 
Hình 4. Sơ đồ layout của thiết kế mô hình nông nghiệp tự động 
Hình 5. Sơ đồ 3D của thiết kế mô hình nông nghiệp tự động 
Hình 6. Sơ đồ mạch in của thiết kế mô hình nông nghiệp tự động 
108 
2.3 Tính toán các thông số cho từng khối 
Khối vi xử lý: 
Dùng VR10k để chỉnh độ sáng tối cho LCD. 
Khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 
Dùng điện trở 10k để giảm điện áp qua mạch vì SHT10 chỉ chịu được điện áp từ 3-5V DC, bảo vệ 
cảm biến hoạt động được hiệu quả và kéo dài thời gian sử dụng hơn. 
Khối động cơ 
Gắn diode qua relay nhằm mục đích: Cuộn dây của relay là phần tử có tính cảm. Khi ta đột ngột 
ngắt dòng điện nó đang dẫn thì sẽ sinh ra sức điện động tự cảm rất lớn có thể làm hỏng cuộn dây. 
Đồng thời dòng tự cảm rất lớn sẽ gây hồ quang tại tiếp điểm đóng cắt cho cuộn dây relay. Con 
Diode đó nhằm mục đích dẫn dòng tự cảm chạy qua chính cuộn dây để tiêu tán năng lượng; bảo 
vệ cho RL và cho tiếp điểm đóng cắt cho RL[1-5]. 
2.4 Nguyên lý hoạt động của mạch 
Khi cấp nguồn 5VDC, pic16f887 có nguồn và hoạt động thông qua chương trình code đã nạp sẵn, 
nếu nhiệt độ, độ ẩm SHT10 lớn hơn hoặc thấp hơn mức quy định thì khối động cơ nhận được lệnh 
và hoạt động. LCD khi nhận được nguồn và chương trình từ pic thì sẽ hiển thị các thông số mà 
chúng ta đã lập trình. 
2.5 Đo đạc, kiểm tra các thông số hoạt động của mạch 
Pic: 4.6 V. 
Enable lcd: 0.5 V. 
Nguồn lcd: 4.6 V. 
Sht10: 4.4 V. 
Động cơ: 11 V. 
3 KẾT LUẬN 
3.1 Kiểm nghiệm quá trình hoạt động của mạch 
Sau quá trình đo đạc và kiểm tra, khi cấp nguồn vào mạch hoạt động tốt, pic nhận được nguồn 
5VDC, LCD, SHT10 và động cơ hoạt động theo đúng như chương trình đã nạp. 
3.2 Ưu, khuyết điểm của mạch 
Ưu điểm: 
– Có tính ứng dụng cao. 
– Dễ thi công và sử dụng. 
– Chi phí thi công thấp. 
109 
Khuyết điểm: 
– Không áp dụng trên diện rộng được. 
– Mạch hàn chưa đẹp. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] www.Datasheet.SHT10 
[2] www.Datasheet.16887 
[3] www.datasheet.P385 
[4] www.datasheet.lcd16x2 
[5] www.Dientuvietnam.com 
[6] Điện tử 1. 
[7] Điện tử 2.