WELCOME TO OUR
PROJECT


BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
ĐỀ TÀI:
CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ ỨNG DỤNG

•
•
•

Nhóm 8:
Mạc Đức Duy – 20198404
Vũ Đình Hiệp - 20198405

GV hướng dẫn: T.s Phạm Đức An


1. Ý tưởng
2. Nguyên lý làm việc
3. Quá trình thực hiện

Mục lục:

4.Sơ đồ lắp đặt, bài toàn

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 (Môi trường
phát triển tích hợp) chạy trên máy tính, được sử
dụng để viết và tải mã máy tính lên bo mạch.

Mạch Arduino Uno
•

Nguồn (USB / Đầu cắm nguồn cái)

•

(1) Cổng USB

•

(2) Đầu cắm nguồn cái

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
(7) Digital các chân digital
(8) PWM hoạt động như chân difital ngoài ra
còn hoạt động được như chế độ xung
(9) AREF tham chiếu analog
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.
Thông 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.
LCD dùng để hiển thị thông số
độ ẩm mà cảm biến đo được,
đồng thời hiện giạ trị cài đặt

người dùng mong muốn máy
hoạt động.
Keyboard nhập giá trị mong
muốn máy hoạt động, đồng thời
là công tắc nguồn của sản phẩm.


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



MộtXácsốđịnhhìnhđộảnhẩmqđấttrình định chuẩn
Cơng thức tính độ ẩm đất:



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 lị 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
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
2


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.
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

Giá trị hiển thị LCD

Đất khô

Đất ẩm

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
STT

40*C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

1
9
19
30
41
48
59
70
81
89
100

Sai lệch trung bình: 0.51 (%)



120

100

Sai số và xét chuẩn

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

Độ ẩm (%)

Công thức tính sai số của phép đo:

80

60

40

20

0
Lần 1

Lần 2



Kết luận
1. Đánh giá
Sản phẩm cơ bản giải quyết được các yêu cầu của thầy và
thực tế đặt ra.
Các thành viên tích cực hoạt động; nhóm cơ bản hồn
thành mục tiêu đề ra: Sản phẩm chạy ổn định, sai số
tương đối nhỏ (0.51%).
Các thành viên cơ bản hiểu được bài toán, đã biết được
các thành phần cơ bản của mạch điện tử, biết cách làm
mạch in bằng tay, có kỹ năng hàn, test mạch, phát hiện
được các lỗi cơ bản; biết được sơ qua về mạch điện tử,
một chút về lập trình, so với mục tiêu của nhóm thì có thể
coi là thành cơng.
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 thành phố, điện
tích khoảng 15-20m2.

2. Hướng phát triển
Sản phẩm có thể tích hợp thêm chế độ hiển thị thời gian
thực, cũng như điều chỉnh thời gian bơm theo ý người
dùng.
Ta hoàn toàn có thể thay thế nguồn vào và động cơ đối
với các khu vườn lớn hoặc yêu cầu cần bơm nước nhiều
hơn. Hoặc có thể thay thế nguồn cấp cho động cơ từ pin
sang nguồn của sạc điện thoại, hoặc acquy,… sao cho
yêu cầu đầu ra giới hạn là 24V. Ví dụ sơ đồ thay thế
nguồn: