TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
MƠ HÌNH NHÀ KÍNH NƠNG NGHIỆP
THƠNG MINH

Người hướng dẫn

: Th.S Phan Văn Dư

Sinh viên thực hiện

: Đặng Minh Thành

Mã số sinh viên

: 145D5202160011

Lớp

: 55K1 – KTĐK & TĐH

Nghệ An-2019


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang
Hình 1.1. Mơ hình nhà kính mái hở cố định một bên10
Hình 1.2. Mơ hình nhà kính mái hở cố định hai bên
Hình 1.3. Mơ hình nhà kính kiểu cánh bướm
Hình 1.4. Mơ hình nhà kính kiểu mái vịm
Hình 1.5. Mơ hình nhà kính kiểu mái kín
Hình 1.6 Mơ hình nhà kính kiểu mái kín
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống nhà kính thơng minh
Hình 2.2. Arduino uno R3
2


Hình 2.3. Thơng số của Arduino uno R3
Hình 2.4. Các chân vào – ra của Arduino uno R3
Hình 2.5. Giao diện chương trình Arduino IDE
Hình 2.6. Module Sim 900A
Hình 2.7. Van nước điện từ
Hình 2.8. Module relay
Hình 2.9. Quạt thơng gió
Hình 2.10. Quạt thơng gió
Hình 2.11. Cảm biến nhiệt độ DTH11
Hình 2.12 Cảm biến độ ẩm đất
Hình 2.13. Đầu tưới nhỏ giọt bù áp
Hình 2.14. Mơ hình thực tế nhà kính
Hình 2.15. Cơ cấu đóng/mở rèm
Hình 2.16. Hệ thống ống tưới nhỏ giọt
Hình 2.17. Van nước điện từ 12V
Hình 2.18. Quạt gió 12V
Hình 2.19. Sơ đồ thuật tốn điều khiển
Hình 2.20. Mơ hình thực tế nhà kính nơng nghiệp thơng minh

Hình 2.21. Khối nguồn của hệ thống
Hình 2.22. Khối điều khiển trung tâm của hệ thống
Hình 2.23. Giao diện nhắn tin giữa điện thoại và hệ thống nhà kính
Hình 2.24. Rèm che nắng của nhà kính đã được mở
Hình 2.25. Đèn nhà kính đã được bật
Hình 2.26. Quạt thơng gió nhà kính đã được bật

3


LỜI CẢM ƠN
Qua báo cáo đồ án này em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô
giáo viện kỹ thuật và công nghệ trường Đại Học Vinh đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo,
giúp đỡ em trong những năm học vừa qua, trang bị cho em những kiến thức, kinh
nghiệm trong việc thực hiện đề tài.
Và đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến Th.S Phan Văn
Dư đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong q trình hồn thành đề tài này. Mặc du
đã có rất nhiều cố gắng nhưng trình độ chun mơn, kỹ năng bản thân cịn nhiều hạn
chế nên đề tài này không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Rất mong nhận được sự
chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để em có thể bổ sung, nâng cao kiến thức bản
thân để có thể phục vụ công tác chuyên ngành sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !

Nghệ An, Tháng 05 năm 2019
4


Người thực hiện

Đặng Minh Thành


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án “Mơ hình nhà kính nơng nghiệp thơng minh” đã xây dựng được mơ
hình nhà kính trờng cây cơng nghệ cao. Nhằm mục đích tiết kiệm cơng sức chăm sóc
cây trờng, giảm nhân công lao động, nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm .
Trên cơ sở đó, mơ hình có thể ứng dụng trong thực tiễn. Nội dung báo cáo này bao
gồm các phần như sau:
Chương 1: Tổng quan về mơ hình nhà kính . Nội dung của chương này trình bày về
lý do chọn đề tài và phạm vi, hạn chế của mơ hình.
Chương 2: Tính tốn, thiết kế, thi cơng mơ hình nhà kính. Chương này trình bày về
sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động, lựa chọn các linh kiện dung trong mơ hình và kết quả
thu được sau quá trình làm.

SUMMARY
The project " Smart agricultural greenhouses model" has built a greenhouse
model of high-tech plants. Aiming to save effort to take care of plants, reduce
5


labor, improve production and product quality. On that basis, the model can be
applied in practice. The content of this report includes the following sections:
Chapter 1: Overview of greenhouse model . The content of this chapter covers the
reasons for choosing the topic and scope and limitations of the model.
Chapter 2: Calculation, design and construction of greenhouse systems. This
chapter presents block diagrams, operational principles, selection of components
used in the model and results obtained after the process.

MỞ ĐẦU
Với những yêu cầu về ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt tự
động hố q trình sản x́t đang là vấn đề bức bách nhằm nâng cao chất lượng sản

phẩm nông nghiệp, giảm công lao động, tiết kiệm năng lượng, hạ giả thành sản phẩm,
tăng cường sức cạnh tranh nội địa cũng như trên thị trường thế giới thì việc áp dụng
sản xuất Nông nghiệp công nghệ cao là điều cần thiết.
Nhà kính là một hệ thống cơ sở rất hữu ích và quan trọng trong việc sản xuất
nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao. Đặc biệt là ở các nước có điều
kiện môi trường bất thuận (Như Hà Lan và vung Bắc Âu), hay những quốc gia có điều
kiện tự nhiện khó khăn (như Israel). Đây là những nước nỗi tiếng với sự phát triển
nông nghiệp vượt trội về cả số lượng và chất lượng; cây trồng sinh trưởng và phát triển
rất tốt trong nhà kính với điều kiện được điều khiển tự động như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng... hay cả chế độ tưới nước và hàm lượng các chất khí có hại và có lợi cho cây
trơng.
Nhà kính có vai trị rất quan trọng trong việc sản xuất rau, hoa cho năng suất
hiệu quả kinh tế cao, sản phẩm đạt được tiêu chuẩn xuất khẩu và có thể sản x́t theo
kiểu cơng nghiệp. Nhà kính cho phép kiểm soát đầy đủ và chặt chẽ hầu hết các thơng
số q trình sản x́t, kê cả việc sử dụng tối ưu đất canh tác và sản lượng cây trồng
6


trong thời vụ, do nhà kính đáp ứng được yêu cầu cho sự sinh trưởng phát triển tốt nhất
của cây trờng (như nhiệt độ, ánh sáng, độ âm, khí carbonic, khí oxy...) và kiểm sốt
được sâu bệnh hại cho cây. Hiện nay ở các nước phát triển trên thế giới như Hà. lan,
Ixrel, Nhật bản, Pháp, Mỹ và Trung quốc...đã và đang phát triển ứng dụng rất rộng rãi
các mô hình nhà kính trờng rau, hoa quy mơ tăng nhanh trong các năm gần đây, các
nhà kính tuơng đối hiện đại có các dạng cầu trúc và kết cầu khác nhau phu hợp với
điều kiện khí hậu, kinh tế mỗi nước.
Được sự hướng dẫn tận tình của tồn bộ thầy cô trong viện, đặc biệt là Th.S
Phan Văn Dư, cung với kiến thức đã tiếp thu, em đã thiết kế “ Mơ hình nhà kính
nơng nghiệp thơng minh”. Mặc du em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần
học hỏi và quyết tâm cao nhất, tuy nhiên do nhận thức về thực tế của em còn nhiều hạn
chế nên không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự phê

bình góp ý của các thầy cô để hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng
dụng thực tế của mơ hình.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH NHÀ KÍNH NƠNG NGHIỆP
THƠNG MINH
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Với hơn 70% dân số làm nông nghiệp, đối với Việt Nam ngành nông nghiệp là
một trong những ngành kinh tế mũi nhọn. Đi cung với sự phát triển của thế giới, nhà
kính (đúng hơn là Nơng nghiệp cơng nghệ cao) đã bắt đầu xuất hiện ở nước ta từ
những năm cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI. Và cho đến ngày nay, việc sản xuất rau
sạch và các loại hoa cao cấp bằng công nghệ cao đã trở nên phổ biến ở nước ta. Cây
trồng được sản xuất trong các nhà lưới, nhà kính mà ở đó các yếu tố môi trường được
điều chỉnh phu hợp, đồng thời ngăn côn trung xâm nhập, tạo điều kiện tối ưu cho cây
trờng và vì thế mà tất ́u đạt được năng suất cao và phẩm chất tuyệt hảo.
So với canh tác truyền thống, hệ thống chăm sóc cây trồng theo mô hình nhà
kính hiện đại thực sự đã mang lại nhiều lợi ích như: tiết kiệm đến 1/3 cơng lao động,
năng suất tăng gấp 3 - 6 lần; cây trồng đảm bảo tuyệt đối sạch và quan trọng là người
chủ đầu tư có thể tính được chính xác sản lượng thu hoạch mà không bị các yếu tố rủi
ro như điều kiện khí hậu, ảnh hưởng của dịch bệnh…. Vấn đề chính để có thể phát
7


triển các mơ hình này ở nước ta là phải hạ giá thành đầu tư và cải tiến kỹ thuật phu
hợp với yêu cầu canh tác cũng như điều kiện tự nhiên ở Việt Nam.
1.2. Ưu, nhược điểm việc áp dụng nhà kính nơng nghiệp tại Việt Nam
Đối với mơ hình trờng cây trong nhà kính ở nước ta là rất cần thiết, bởi với thời tiết
nắng nóng gay gắt, cung với nhiều trận lụt, gió bão đã khiến nông sản, mua màng của
người dân gặp nhiều thiệt hại lớn. Hình thức trờng cây trong nhà kính được nhiều
người đề xuất và tán thành vì nó có những ưu điểm sau:

+ Mơ hình nhà kính trờng cây, trờng rau có ưu điểm đáng kể nhất đó chính là khơng bị
tác động bởi những yếu tố thới tiết. Như trời mưa to, gió lớn, thì cây trờng, rau xanh,
cây ăn quả sẽ không bị các trận gió, mưa lớn gây dập nát, đổ ngã. Hay những tháng 5
nắng bức, cây trồng sẽ không bị khô khan, léo lụi, vàng úa và nó còn kết hợp với hệ
thống thủy canh, sẽ cung cấp lượng nước vừa phải cho cây trồng.
+ Ruồi vàng, sâu bọ, ong bướm, cào cào, mối… là những côn trung gây phá hoại nông
sản khiến nhiều người lo ngại. Nhưng với hệ thống xung quanh các bức tường đều
được làm bằng kính và cả mái che cũng bằng kính sẽ giúp cây trồng, rau xanh được
che chắn khỏi tác nhân gây hại này. Chính điều này, sẽ giúp người nông dân hạn chế
việc dung thuốc trừ sâu cho rau, cây trờng. Sản phẩm thu lại đảm bảo an tồn, sạch sẽ
hơn nhiều.
+ Với thiết kế thơng minh, mái vịm nhà kính khi lắp đặt sẽ cung cấp đầy đủ lượng ánh
sáng cho cây trờng, đảm bảo q trình quang hợp diễn ra tốt. Đặc biệt, khi kết hợp với
phương pháp thủy canh tự động sẽ giúp tiết kiệm nhiều chi phí hoạt động, cắt giảm chi
phí lao động cho việc tưới nước, chất dinh dưỡng. Mơ hình nhà kính giúp tiết kiệm
nước hơn nhờ việc giữ hơi nước hiệu quả, giúp giữ môi trường luôn ẩm ướt thuận lợi
cho cây phát triển.
+ Tối ưu nhất vì có thể điều khiển vi khí hậu và áp dụng cơng nghệ cao bao gồm hệ
thống làm mát, hệ thống tưới, hệ thống lưu thơng khơng khí, các loại cảm biến nhiệt
độ, độ ẩm .v…v Nhìn chung, trờng cây trong nhà kính là mơ hình mang đến nhiều ưu
điểm, đặc biệt là có thể thu lại năng suất, chất lượng đạt hiệu quả cao nhất.
Tuy nhiên, mọi người cần phải suy nghĩ thật kỹ trước khi qút định thực hiện mơ
hình vào nhà kính vì mơ hình này có những nhược điểm sau:
+ Điều lo ngại lớn nhất đó chính là chi phí xây dựng. Hệ thống nhà kính tốn khá nhiều
chi phí, nhất là các chi tiết nhỏ như những tấm kính, khung sắt, lắp đặt hệ thống thủy
8


canh. Vì vậy, các nhà đầu tư cần phải đảm bảo được ng̀n vốn lớn thì mới triển khai
được.

+ Các nhà đầu tư cần phải tính tốn thật ký lưỡng trước khi đưa vào xây dựng và nên
biết rằng sử dụng nhà kính trong thời gian bao lâu và quá trình xây dựng dài hay ngắn
để biết tởng tốn phí là bao nhiêu, nhằm tránh rủi ro thất bại.
+ Hệ thống nhà kính chỉ được xây dựng với quy mơ diện tích nhỏ, khoảng chừng 5001000m2, do đó rất khó để có thể trồng nhiều loại rau, cây ăn quả cung một lúc. Nếu
muốn trồng nhiều, nhà đầu tư cần mở rộng thêm hệ thống khác và điều này lại rất tốn
chi phí.
1.3. Các kiểu nhà kính nơng nghiệp trong thực tế
1.3.1. Mơ hình nhà kính mái hở cố định một bên
Đây là một mơ hình nhà kính, nhà màng phổ bi ến trong sản xu ất nông nghi ệp
công nghệ cao của Việt Nam. Với thiết kế đặc biệt cửa phần mái sẽ giúp gi ảm
tình trạng tăng nhiệt độ ở bên trong nhà kính. Từ đó cũng tăng đ ược hi ệu qu ả
làm mát vào những thời điểm nhiều nắng. Và hơi nước cũng sẽ h ạn ch ế vi ệc b ị
ngưng tụ. Tuy là thiết kế mái hở những sự liên kết giữa màng phủ và màng x ối
hiệu quả nên cũng sẽ tránh được hiện tượng bị rò rỉ nước ở bên trong nhà kính.
Hay tình trạng đọng nước trên mang cũng ít khi diễn ra.
Mơ hình nhà kính nơng nghiệp mái hở cố định một bên khi liên k ết v ới nhau sẽ
tạo thành một chỉnh thể thống nhất phù hợp với mọi quy mơ cũng như di ện tích
trồng trọt lớn. Một ưu điểm đối với mơ hình nhà kính nơng nghi ệp chính là căn
chỉnh hướng đón gió cho phù hợp nhất.

9


Hình 1.1. Mơ hình nhà kính mái hở cố định một bên
1.3.2. Mơ hình nhà kính mái hở cố định hai bên
Với loại thiết kế mái hở này sẽ có độ cong của mái gần như bằng nhau. Nhưng
chúng được đan lệch để tạo thành cửa thơng gió ở hai bên của đỉnh mái. Từ đó
vấn đề gia tăng nhiệt độ trong nhà kính cũng hạn chế xáy ra. Và tăng hi ệu qu ả
làm mát nhất là đối với các trường hợp nhiều nắng.
Với kiểu thiết kế này phù hợp với nhiều quy mô trồng trọt và cũng như nếu diện

tích gieo trồng lớn cũng có thể đáp ứng được. Bởi nó có thể tận dụng tối đa lưu
thơng gió ở bên ngồi và có thể đón gió nhiều hơn để làm mát trong nhà kính

Hình 1.2. Mơ hình nhà kính mái hở cố định hai bên

1.3.3. Mơ hình nhà kính kiểu cánh bướm
Mơ hình nhà kính nơng nghiệp cánh bướm được thiết kế dành cho các nhà
trồng trọt u cầu đảm bảo sự chun mơn hóa cao. Với l ối cấu trúc này nhà
kính về cơ bản cũng giống với mơ hình nhà kính nơng nghi ệp hay nhà kính mái
hở cố định một bên và hai bên. Tuy nhiên nó có ph ần mái được áp d ụng c ơ ch ế
đóng mở nên sẽ khơng mất đi sự linh hoạt. Cũng như hỗ trợ đắc lực cho người sử
dụng.
Đây chính là một điểm đặc biệt đối với các mơ hình nhà kính khác. N ởi ng ười
trồng có thể điều chỉnh khơng khí tạo nên một môi tr ường tốt h ơn trong nh ững
điều kiện thời tiết khác nhau. Chính vì vậy nó có th ể cung c ấp cho cây tr ồng
điều kiện sinh trưởng và phát triển tốt nhất. Bên cạnh đó mơ hình nhà kính
nơng nghiệp phù hợp được với nhiều loại cây trồng. Cũng như ở các giai đoạn
phát triển của cây sẽ có những cách chăm sóc khác nhau. Nên hi ệu qu ả kinh t ế
cũng sẽ cao hơn.
10


Hình 1.3. Mơ hình nhà kính kiểu cánh bướm
1.3.4. Mơ hình nhà kính mái vịm
Thiết kế độc đáo kết nối mái vịm với nhau theo hình sóng tiết kiệm được chi
phí, tận dụng tối đa khơng gian trồng trọt, đặc biệt thiết kế này đáp ứng cho
những mặt bằng dốc, hay ruộng bậc thang.

Hình 1.4. Mơ hình nhà kính kiểu mái vịm
1.3.4. Mơ hình nhà kính kiểu mái kín

Mơ hình nhà màng kính kín được phủ hồn tồn diện tích bằng lưới,bao gồm
cả phần mái và bao quanh. Cửa ra vào cũng được bọc bằng lưới hay kính trong
suốt. Ưu điểm của kiểu thiết kế này là có thể ngăn chặn sự xâm nhập của côn
trùng, bọ nên không cần sử dụng quá nhiều lượng thuốc trừ sâu, nhờ vậy mà rau
sạch và an toàn hơn cả.

11


Hình 1.5. Mơ hình nhà kính kiểu mái kín
1.4. Lựa chọn mơ hình và phương pháp điều khiển
1.4.1 Lựa chọn mơ hình nhà kính
Xây dựng nhà kính nơng nghiệp cơng nghệ cao là hướng đi đúng đắn cho nền
nông nghiệp của Việt Nam. Với điều kiện chung của tính khả thi của dự án, nên em
lựa chọn mơ hình: Nhà kính kiểu mái kín

Hình 1.6. Mơ hình nhà kính kiểu mái kín
1.4.2 Lựa chọn phương án điều khiển
Trong đề tài này em sử dụng điện thoại di động cá nhân là thiết bị điều khiển ,
giao tiếp với ModuleSim . Cụ thể các lệnh điều khiển, xem thông số nhiệt độ, độ ẩm,
ánh sáng đều được thực hiện qua tin nhắn. Do đó người điều khiển có thể điều khiển,
giám sát các nhà kính ở bất kỳ đâu có sóng điện thoại .
12


1.5. Giới hạn đề tài
Đề tài chủ yếu tập trung vào giải quyết viết chương trình điều khiển cho Arduino
và module Sim để điều khiển các cơ cấu chấp hình trong nhà kính cũng như theo dõi ,
các thơng số cho sự phát triển của cây trờng


CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ
KÍNH NƠNG NGHIỆP THƠNG MINH

2.1. Giới thiệu mơ hình
Tham khảo cách vận hành một số cơ cấu hiện nay cộng với kiến thức có được em
đã cố gắng thi cơng mơ hình diễn đạt được cách vận hành của hệ thống nhà kính như
sau:
• Động cơ : Mở và đóng rèm che nắng
• Role điện từ : Đóng và tắt q trình tưới nhỏ giọt
• Module role: nhận tín hiệu từ Arduino để kích hoạt các cơ cấu chấp hành
• Module Sim : Giao tiếp từ xa với Arduino
• Quạt : Đóng và tắt quá trình làm mát
• Đèn : Bật, tắt q trình sưởi ấm
2.2. Ngun lý hoạt động
Hệ thống nhà kính cơng nghệ cao được chế tạo dưới dạng mơ hình thu gọn với
diện tích là ( 0.5 x 0.75 ) m 2 . Bộ não của hệ thống là board Arduino + Module Sim
900A . Module Sim 900A có chức năng nhận lệnh từ điện thoại để cho Arduino xử lý
và điều khiển các cơ cấu chấp hành . Ngoài ra Arduino sẽ xử lý các thông số nhận
được từ cảm biến để điều khiển các cơ cấu chấp hành một cách tự động hay trả thông
tin có được qua Module Sim để Module Sim thông báo về điện thoại cho người dung.
Hệ thống nhà kính hoạt động như sau :
Khi khởi động hệ thống người dung sẽ nhận được tin nhắn và cuộc gọi từ Module
Sim, đây là quá trình hê thống đang kiểm tra kết nối giữa điện thoại người dung và hệ
thống.
Với chức năng điều khiển qua tin nhắn : Khi người dung muốn đóng rèm hoặc mở
rèm thì soạn cú pháp “DONG REM” hoặc “MO REM”gửi đến số của module Sim.
Khi người dung muốn bật hoặc tắt đèn thì soạn cú pháp “BAT DEN” hoăc “TAT DEN”
13



gửi đến số của module Sim . Khi người dung muốn bật hoặc tắt quạt thì soạn cú pháp
“BAT QUAT” hoặc “TAT QUAT” gửi đến số của module Sim. Ngoài ra khi người
dung muốn kiểm tra các thông số như nhiệt độ , độ ẩm, cường độ ánh sáng thì soạn cú
pháp “THONG SO” gửi đến số của module Sim.
Với khả năng tự động hóa : Khi nhiệt độ trong nhà kính lớn hơn 40 oC thì hệ thống sẽ
kích hoạt bật quạt gió với cơ chế khơng khí nóng nhẹ hơn sẽ bay lên trên và được quạt
thổi ra ngồi đờng thời rèm sẽ tự động mở ra che cho nhà kính và sẽ có tin nhắn cảnh
báo quá nhiệt về điện thoại . Còn khi nhiệt độ trong nhà kính thấp hơn dưới 10oC thì hệ
thống sẽ tự động bật đèn .Ngồi ra khi đất thiếu nước thì hệ thống tự động kích hoạt hệ
thống tưới nhỏ giọt và khi đủ nước thì tự động dừng lại
2.3. Sơ đồ khối

Điện thoại
Động cơ rèm

Các cảm
biến ( nhiệt
độ, độ ẩm,
ánh sáng,..)

Quạt

người dùng

Module

Arduino

Sim900


Bóng đèn

Tưới
giọt

nhỏ

Nguồn 9V-DC

Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống nhà kính thơng minh

Trong đó Arduino giao tiếp với moduleSim theo cởng serial hay cịn gọi là giao
tiếp UART. Giao tiếp Serial được thực hiện qua 2 cổng digital 0 (RX) và 1 (TX).
UART là “Universal Asynchronous Receiver / Transmitter”, và nó là một vi mạch sẵn
có trong một vi điều khiển nhưng không giống như một giao thức truyền thơng (I2C &
SPI). Chức năng chính của UART là trùn dữ liệu nối tiếp
Đối với cách thức giao tiếp giữa moduleSim và điện thoại người dung là giao
tiếp GSM. GSM là thuật ngữ viết tắt của cụm từ Global System for Mobile
14


communication, nó có nghĩa là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là một mạng
di động kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi bởi người dung điện thoại di động trên thế
giới. Điện thoại GSM có thể được xác định bằng sự hiện diện của Mô-đun nhận dạng
thuê bao (SIM). GSM là một thẻ thông minh có thể tháo rời chứa thông tin đăng ký
của người dung cũng như một số mục liên hệ. Thẻ SIM này cho phép người dung
chuyển từ điện thoại GSM này sang điện thoại khác.
2.4. Lựa chọn linh kiện sử dụng trong mơ hình
2.4.1. Bộ điều khiển Arduino uno R3


Hình 2.2. Arduino Uno R3
Trong đồ án này, em sử dụng Arduino Uno R3 . Với các thông số:

Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng tối đa trên mỗi chân
I/O
Dòng ra tối đa (5V)
Dòng ra tối đa (3.3V)
Bộ nhớ flash
SRAM
EEPROM

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)
30 mA
500 mA

50 mA
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
2 KB (ATmega328)
1 KB (ATmega328)
15


Hình 2.3. Thơng số của Arduino Uno R3
Một số lưu ý khi sử dụng Arduino uno R3 :
•

Arduino UNO khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết
sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp
cho Arduino UNO.

•

Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho
các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Vi ệc cấp nguồn
sai vị trí có thể làm hỏng board. Điều này không được nhà sản xuất
khuyến khích.

•

Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino UNO với đi ện áp
dưới 6V có thể làm hỏng board.

•

Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi

điều khiển ATmega328.

•

Cường độ dịng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của
Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khi ển.

•

Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino
UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển.

•

Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì
của Arduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu
khơng dùng để truyền nhận dữ liệu phải mắc một điện trở hạn dòng.

Các chân vào/ra:

16


Hình 2.4. Các chân vào/ra của Arduino Uno R3
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng ch ỉ
có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên m ỗi chân là 40mA. Ở
mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi đi ều khi ển
ATmega328 (mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối). Một số chân
digital có các chức năng đặc biệt như sau:
•


2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận
(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có th ể giao ti ếp với thi ết
bị khác thông qua 2 chân này.

•

Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với
độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite().

•

Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi các
chức năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ li ệu
bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín
hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Đặc
biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ tr ợ giao ti ếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.

Mơi trường lập trình cho Arduino :
Mơi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện
nay là Windows, Macintosh OSX và Linux. Do có tính chất ng̀n mở nên mơi trường
17


lập trình này hồn tồn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dung có kinh
nghiệm.
Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thơng qua các thư viện C++. Và do ngơn

ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dung hoàn toàn có
thể nhúng thêm code viết bằng AVR C vào chương trình nếu muốn.

Hình 2.5. Giao diện chương trình Arduino IDE
2.4.2. Modules Sim 900A

18


Hình 2.6 Module Sim 900A
Module Sim900A là module GSM, hoạt động ở 2 băng tần 900/1900 MHz, xây

dựng

dựa trên Sim900A của hãng SIMCOM.
Đặc điểm:
Sử dụng ng̀n ngồi: 4.3VDC - 4.8VDC/ 3A.
Trên mạch có phần bảo vệ ESD và chống cắm ngược nguồn
Giao tiếp UART, dung được với cả MCU 5V và 3.3V
Có thể khởi động module sim bằng phím bấm hoặc khởi động mềm bằng cách điều
khiển chân PWKEY
2.4.3. Van nước điện từ

Hình 2.7 Van nước điện từ
Bản chất của van điện từ là một chiếc nam châm điện, khi có ngu ồn đi ện
van điện mở nước có thể lưu thông trong hệ thống
Ưu và nhược điểm của các loại Van điện từ:
Ưu điểm:
+ Ưu điểm cũng là vấn đề quan trọng nhất là loại van này có thời gian đóng mở
rất nhanh gần như cùng một lúc với đóng ngắt dịng điện.

+ Van hoạt động chính xác, có độ bền cơ học khá cao và có khả năng ch ống ăn
mịn tốt và đặc biệt là an tồn cho người sử dụng.
+ Giá thành tương đối rẻ
19


+ Được ứng dụng rộng rãi
+ Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, sữa chữa, thay đổi.
+ Vật liệu đa dạng: đồng, inox, nhựa do đó phù hợp với nhiều môi trường khác
nhau.
+ Đa dạng điện áp: 220V, 24V, 12V, 110V
Nhược điểm:
+ Độ bền không quá cao so với dịng van điều khiển bằng mơ tơ hay động cơ
điện.
+ Lưu chất đi qua van bị ảnh hưởng lưu lượng, nên lưu lượng trước van lúc nào
cũng lớn hơn lưu lượng sau van.
+ Cần phải vệ sinh loại bỏ cặn bẩn và một số mảng bám trên van một cách
thường xuyên, nên biết khả năng làm việc cũng như mức nhiệt độ phù hợp để sử
dụng van cho hiệu quả.
+ Van khơng duy thì thời gian cấp điện lâu được vì từ trường sinh ra sẽ làm nóng
điện dễ bị chập cháy.
2.4.3. Module relay

Hình 2.8 Module relay
Thơng số kỹ thuật :
•
Điện áp ni mạch: 5VDC.
•
Dịng tiêu thụ: khoảng 200mA/1Relay
•

Tín hiệu kích: High (5VDC) hoặc Low (0VDC) chọn bằng Jumper.
•
Relay trên mạch:
o
Nguồn ni: 5VDC.
o
Tiếp điểm đóng ngắt max: 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A
•
Kích thước: 155 (L) * 55 (W) * 19 (H) mm
20


2.4.3. Quạt thơng gió

Hình 2.9 Quạt thơng gió
Điện áp hoạt động : 12VDC
2.4.4. Các cảm biến đầu vào
•

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH11

Hình 2.10. Cảm biến nhiệt độ DTH11
Ứng dụng trong đo nhiệt độ, độ ẩm với độ chính xác cao, cung cấp chất
lượng tốt, phản ứng nhanh, khả năng chống nhiễu và tiết kiệm chi phí.
Thơng số kỹ thuật :
- Dải đo độ ẩm : 20% - 95%
21


- Dải đo nhiệt độ : 0 – 50oC

- Sai số độ ẩm

: 5%

- Sai số nhiệt độ : 2%
• Cảm biến ánh sáng

Hình 2.11. Cảm biến ánh sáng

Đặc tính nổi bật :
- Nhỏ gọn.
- Độ chính xác cao.
- Các thành phần phụ như điện trở, tụ điện... cần thiết cho mạch đã được gắn
đầy đủ. Bạn chỉ cần cấp nguồn, nối dây điều khiển vào rơ le là có thể tắt/mở
bóng đèn hay các thiết bị điện khác theo cường độ ánh sáng chi ếu vào cảm bi ến.
- Sử dụng điện áp chuẩn 5V tương thích với nền tảng Arduino.

Thông số kỹ thuật :
- Ngõ ra A0 là ngõ Analog dùng để đo giá trị một giá trị cường độ ánh sáng chính
xác hơn.
- Điện áp vào từ 3.3V - 5V
- Tích hợp sẵn bộ so sánh opamp LM393.
22


- Trên mạch có 1 biến trở 10K ohm dùng để điều chỉnh độ nhạy sáng.

•

Cảm biến độ ẩm đất


Hình 2.12. Cảm biến độ ẩm đất
Cảm biến độ ẩm đất thường được sử dụng trong các mơ hình tưới nước tự động,
vườn thông minh,..., cảm biến giúp xác định độ ẩm của đất qua đầu dò và trả về
giá trị Analog, Digital qua 2 chân tương ứng để giao tiếp với Vi điều khi ển đ ể
thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau.
Thơng số kỹ thuật:
•
Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC
•
Tín hiệu đầu ra:
- Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng.
- Digital: High hoặc Low, có thể điều chỉnh độ ẩm mong muốn bằng biến trở
•
Kích thước: 3 x 1.6cm.
2.4.5. Đầu tưới nhỏ giọt bù áp
- Lưu lượng: 2 lít/giờ
- Áp suất: 1 - 4.5 bar
Chống mất áp suất trong quá trình chuyển nước vào tới cây trồng, cân bằng áp
suất đầu cuối.
Lỗ nhỏ giọt sẽ không ra nước nếu khơng có một nguồn cung cấp đủ áp suất.
Ứng dụng Tưới gốc hồ tiêu, tưới cọ dầu, tưới nhỏ giọt cây ăn quả các loại...

23


Hình 2.13. Đầu tưới nhỏ giọt bù áp
Đầu tưới nhỏ giọt bù áp giúp cho quá trình tưới đều nước ở mọi vị trí nhỏ giọt
trên cùng một đường cấp nước.
Thích hợp sử dụng tưới cây tiểu cảnh trong chậu, tưới gốc cây ăn quả, cây công

nghiệp.... đặc biệt là trên vùng đồi dốc có sự chênh lệch về độ cao.
Lắp đặt linh hoạt, có thể lắp trực tiếp vào đường ống nước chính phi 16 hoặc
20mm hoặc lắp vào ống 4/7mm để đưa đến nhiều vị trí phức tạp
Đầu tưới nhỏ giọt bù áp có thể tháo ra vệ sinh dễ dàng trong trường hợp bị tắc
do nguồn nước không được sạch hoặc bị côn trùng chui vào.
2.5. Thiết kế và thi cơng mơ hình
2.5.1 Khung mơ hình
Trong mơ hình này em sử dụng thép ống vng, mica, alu và thép dây 2.5mm là các
thành phần chính để làm mơ hình
Thép ống vng : Làm khung hình hộp chữ nhật 75x50x30
Nhựa Alu : Làm phần đế của mơ hình và các hộp đựng bộ nguồn, điều khiển
Thép dây 2.5mm : Làm phần mái của mơ hình
Nhựa Mica : Ốp xung quanh mơ hình

24


Hình 2.14. Mơ hình thực tế nhà kính
2.5.2 Cơ cấu đóng, mở rèm

Hình 2.15. Cơ cấu đóng, mở rèm

25