WELCOME TO OUR PROJECT


BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI:​
CẢM​BIẾN​ĐỘ​ẨM​VÀ​ỨNG​DỤNG​

•
•
•

Nhóm 8:​
Mạc​Đức​Duy​–​20198404​​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ Trịnh​Quang​Nghĩa​-  20198421  ​
Vũ Đình Hiệp -​20198405 ​ ​ ​ ​ ​   ​ Đỗ Quang​Trung​-  ​20198439 ​

GV​hướng​dẫn:​T.s​Phạm​Đức​An


1.​Ý​tưởng
2.​Ngun​lý​làm​việc
3.​Q​trình​thực​hiện

Mục lục:

4.Sơ​đồ​lắp​đặt,​bài​tồn
5.Giao​diện
6.​Xử​lý​số​liệu
7.​Kết​luận

Ý tưởng :Xuất phát từ nhu cầu chăm sóc cây cối và
các khu vườn. Đồng thời với sự phát triển của tự động
hóa, Con người ngày càng được giải phóng sức lao động
nhiều hơn. Nhóm 8 thực hiện một ý tưởng về máy bơm
nước tự động giúp con người trong trồng trọt và chăm
sóc khu vườn của mình.


Nguyên lý làm việc của máy :
Hệ thống làm việc dựa vào tín hiệu thu được từ cảm biến độ ẩm của đất. Tín hiệu của
cảm biến được xử lý và truyền về adruino. Tín hiệu đầu ra tiếp tục được hiển thị trên
LCD và thiết bị chấp hành.
Ở chế độ làm việc tự động. Máy bơm của hệ thống sẽ không hoạt động khi giá trị hiển
thị lớn hơn giá trị cận dưới cài đặt sẵn. Khi giá trị trả về xuống q mức thì role sẽ đóng
nguồn cho máy bơm hoạt động. Cho đến khi giá trị trả về đạt đến giá trị cận trên được
cài đặt sẵn thì dừng. Lúc này độ ẩm của đất sẽ được duy trì trong một khoảng giá trị độ
ẩm được cho trước


CHI TIẾT LINH KIỆN, SƠ ĐỒ VÀ QUÁ TRÌNH THỰC
TẾ


Nội dung

Arduino​ là​ một​ nền​ tảng​ mã​ nguồn​ mở​ được​ sử​ dụng​ để​ xây​ dựng​ các​ dự​ án​ điện​ tử.​
Arduino​bao​gồm​cả​bảng​mạch​lập​trình​(thường​được​gọi​là​vi​điều​khiển)​và​một​phần​
mềm​hoặc​IDE​(Mơi​trường​phát​triển​tích​hợp)​chạy​trên​máy​tính,​được​sử​dụng​để​viết​
và​tải​mã​máy​tính​lên​bo​mạch.


Chân (5V, 3.3V, GND, Analog, Kỹ thuật số, PWM, AREF)
(3) Chân GND
(4) & (5) chân cấp nguồn 5V và 3.3V
(6) Analog chân tiếp nhận thông tin đầu vào

Mạch​Arduino​Uno

(7) Digital các chân digital
(8) PWM hoạt động như chân difital ngồi ra cịn hoạt động được như chế độ

•

xung

Nguồn (USB / Đầu cắm nguồn cái)

(9) AREF tham chiếu analog

•

(1) Cổng USB

•

(2) Đầu cắm nguồn cái

Khác
(10) Nút Reset
(11) Nút báo nguồn
(12) Đèn LED RX TX

(13) Mạch tích hợp IC
(14) Điều chỉnh điện áp


Cảm biến độ ẩm IC LM393 dùng để đo độ ẩm của đất xung khu vực cần theo dõi.
Cảm biến dùng công nghệ mới giúp cho bề mặt được bảo vệ trước q trình oxi
hóa khử, đồng thời giá thành tiết kiệm hơn so với công nghệ hàn HASL trước đây.
Thơng số kĩ thuật:
Nguồn cấp: 3.3v hoặc 5v
Tín hiệu điện áp đầu ra: 0 ~ 4.2v
Hiện tại: 35mA
Đầu ra tương tự (Dây màu xanh lam)
GND (Dây đen)
Nguồn (dây đỏ)
Kích thước: 1.6x3cm
Bề mặt cảm biến: Mạ bạc
Sai số 0.5%
Khoảng đo
213-380 : đất khô
380- 865: đất ẩm
865-1014 : úng nước
Cảm biến độ ẩm điện dung sử dụng hai điện cực để theo dõi điện dung (nghĩa là
khả năng lưu trữ điện tích) của một dải kim loại mỏng đặt giữa chúng. Điện dung
kim loại khác tăng hoặc giảm với tốc độ tỷ lệ thuận với sự thay đổi độ ẩm trong
môi trường cảm biến. Sự chênh lệch điện tích (điện áp) được tạo ra bởi sự tăng độ
ẩm sau đó được khuếch đại và gửi đến máy tính nhúng để xử lý.


Các linh kiện khác



Sơ đồ lắp đặt:


SƠ ĐỒ KHỐI HOẠT ĐỘNG :


CODE


Giao diện của máy

•
•

Biến​trở​giúp​điều​chỉnh​tốc​độ​chạy​của​máy​bơm.

•

Keyboard​nhập​giá​trị​mong​muốn​máy​hoạt​động,​đồng​
thời​là​cơng​tắc​nguồn​của​sản​phẩm.

LCD​dùng​để​hiển​thị​thơng​số​độ​ẩm​mà​cảm​biến​đo​
được,​đồng​thời​hiện​giạ​trị​cài​đặt​người​dùng​mong​
muốn​máy​hoạt​động.


Đề xuất giao diện
điện tử


•Nhóm em hướng tới phát triển và hồn
thiện hơn​sản​phẩm​với​giao​diện​giúp​
người​dùng​có​thể​điều​khiển​máy​hoạt​
động​từ​xa.​


Code test và giao diện
demo



Video quá trình
đầu tiên


ĐÂY LÀ QUÁ TRÌNH
SAU KHI NHẬP NÚT


định
ẩm
đất
Một sốXác
hình ảnh
qđộ
trình
định
chuẩn
Cơng​thức​tính​độ​ẩm​đất:


Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí cũng như điều kiện thí nghiệm, nhóm
em đo rồi hiệu chỉnh độ ẩm theo các bước sau:
Bước 1: Chọn mẫu đất khô, xốp; đem sấy khô một lần nữa.
Bước 2: Chia nhỏ mẫu đất thành nhiều phần bằng nhau.



Một số tiêu chuẩn, phương pháp được dùng hiện nay:
a) ASTM D2216 : Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu đất và đá bằng tủ sấy
b) ASTM D4643 : Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu đất bằng lò vi sóng
c) ASTM D4944 : Phương pháp xác định nhanh độ ẩm của mẫu đất tại hiện
trường bằng phương pháp đo áp suất khí CaC 2
d) ASTM D4959 : Phương pháp xác định độ ẩm của mẫu đất và đá bằng phương
pháp đốt trực tiếp
e) K.H. Head (2006). Manual of Soil Laboratory Testing, Volume 1: Soil
Classification and Compaction Tests. Whittles Publishing

Bước 3: Chuẩn bị một lượng nước sạch. (Để đảm bảo sai số một cách
thấp nhất chúng em dùng nước lọc navie).
Bước 4: Xác định các giá trị cần đo bằng lý thuyết, sau đó đem cân khối
lượng nước và đất theo tỷ lệ đã tính tốn.
Bước 5: Đo đạc thực tế.
Bước 6: Ghi kết quả đo đạc và tính tốn vào excel.


Giá trị analog cảm biến độ ẩm đất ở các giá trị khác nhau
Loại mẫu

Đất​khơ


Giá trị hiển thị LCD

Tín hiệu analog
-4
(10 A)

0%

216

10%

296

20%

375

30%

454

40%

537

50%

618
​​​


Đất​ẩm
60%

696

70%

778

80%

860

90%

938

100%

1010

Ngập​nước

 

Từ số liệu, ta tính tốn được với mỗi độ chia nhỏ nhất của cảm biến (1%) hiển thị trên LCD ứng với khoảng chạy =7.9x10

-4


(A) ~ 0.8 (mA) của dữ liệu đầu vào.


Kết quả đo thực tế

Giá trị tiêu chuẩn

STT

40*C

38*C

37*C

Trung bình

1

1

1

2

1.33

0

1.33


2

9

10

11

10.00

10

0

3

19

20

20

19.67

20

0.33

4


30

31

31

30.67

30

0.67

5

41

40

40

0.33

40

0.33

6

48


51

52

50.33

50

0.33

7

59

60

60

59.67

60

0.33

8

70

70


73

71

70

1.00

9

81

80

81

80.67

80

0.67

10

89

89

91


89.33

90

0,67

11

100

100

100

100

100

0

Sai lệch trung bình: 0.51 (%)

W= (%)

Độ sai lệch


Xử lý kết quả xét chuẩn


Trong đó:
là độ lệch trung bình phép đo.
W là dải đo của cảm biến.

Độ ẩm (%)

 Cơng thức tính sai số của phép đo:

Sai số (%)

Sai số và xét chuẩn


Kết​luận
1.
•.
•.
•.

•.
•.

Đánh giá
Sản phẩm cơ bản giải quyết được các yêu cầu của thầy và thực tế đặt ra.

2. Hướng phát triển

Các thành viên tích cực hoạt động; nhóm cơ bản hoàn thành mục tiêu đề ra: Sản phẩm chạy ổn định,

Sản phẩm có thể tích hợp thêm chế độ hiển thị thời gian thực, cũng như điều chỉnh thời gian bơm


sai số tương đối nhỏ (0.51%).

theo ý người dùng.

Các thành viên cơ bản hiểu được bài toán, đã biết được các thành phần cơ bản của mạch điện tử, biết

Ta hồn tồn có thể thay thế nguồn vào và động cơ đối với các khu vườn lớn hoặc yêu cầu cần

cách làm mạch in bằng tay, có kỹ năng hàn, test mạch, phát hiện được các lỗi cơ bản; biết được sơ

bơm nước nhiều hơn. Hoặc có thể thay thế nguồn cấp cho động cơ từ pin sang nguồn của sạc

qua về mạch điện tử, một chút về lập trình, so với mục tiêu của nhóm thì có thể coi là thành công.

điện thoại, hoặc acquy,… sao cho yêu cầu đầu ra giới hạn là 24V. Ví dụ sơ đồ thay thế nguồn:

Sản phẩm có giá thành rẻ, đơn giản, dễ sử dụng và có độ bền cao.
Máy bơm hoạt động khỏe, tốc độ bơm tối đa 1.6l/phút phù hợp với các khu vườn của các hộ gia đình
2
thành phố, điện tích khoảng 15-20m .