SKKN Mô hình chăm sóc cây trồng tự động bằng cảm biến
Hiện nay, môi trường đang ngày càng ô nhiễm, thực phẩm, đặc biệt là rau xanh được sử dụng chất hóa học, chất kích thích, thuốc bảo vệ thực vật tràn lan gây ảnh hưởng xấu đến người tiêu dùng. Chính vì vậy, người ta hướng tới trồng rau sạch đạt tiêu chuẩn hoặc tự tay trồng rau sạch tại nhà.
MỤC LỤC
I: Lý do chọn đề tài……………………………………………………. 1-2
II: Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ……………………...... 2-3
III: Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………
1. Các nguyên liệu làm sản phẩm………………………………..…….. 3-12
2. Các bước lắp giáp……………………………………………………
3. Nguyên tắc hoạt động………………………………………………..
4. Tính mới tính sáng tạo……………………………………………….
5. Khả năng áp dung…………………………………………………....
6. Hiệu quả đạt được……………………………………………………
IV. Kết luận và kiến nghị………………………………………….…. 13-14
0
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, môi trường đang ngày càng ô nhiễm, thực phẩm, đặc biệt là rau
xanh được sử dụng chất hóa học, chất kích thích, thuốc bảo vệ thực vật tràn lan
gây ảnh hưởng xấu đến người tiêu dùng. Chính vì vậy, người ta hướng tới trồng
rau sạch đạt tiêu chuẩn hoặc tự tay trồng rau sạch tại nhà. Xã Văn Lang nơi em
đang sinh sống là địa phương chuyên làm rau xanh và đặc biệt là cây bí đao.
Nhưng thời tiết ở miền Bắc, vào mùa đông nhiệt độ thường rất lạnh và đi kèm
theo hiện tượng sương mù, sương muối ảnh hưởng rất lớn tới việc trồng và chăm
sóc cây trồng, dẫn đến việc người dân làm rau và bí đao thường xuyên phải sử
dụng thuốc trừ sâu hóa học khi trồng và chăm sóc cây. Việc sử dụng thuốc hóa
học như vậy gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm, sức khỏe
người tiêu dùng và sức khỏe của người dân trồng rau.
Trước vấn đề đặt ra đó, đòi hỏi cần có một thiết bị thay thế con người chịu
trách nhiệm cung cấp cho cây những điều kiện tốt nhất để phát triển: nhiệt độ
thích hợp, đủ ánh sáng, cung cấp đủ độ ẩm cho đất, tránh được các điều kiện bất
lợi từ môi trường giúp cây phát triển tốt, chất lượng tốt.
Hiện nay, trên thị trường, giá của một giàn tưới tự động được các công ty
về cây xanh cung cấp có giá khá cao, vì vậy, nhóm chúng em nghĩ ra và lựa
chọn đề tài: “Mô hình chăm sóc cây trồng tự động bằng cảm biến” giúp
người dân trồng rau có thế giảm việc dùng thường xuyên thuốc trừ sâu hóa học
và giảm ngày công lao động, tiết kiệm chi phí và nguồn nước tự nhiên.
1
Hình 1: Trồng cây ngoài trời rất dễ gặp những điều kiện bất lợi
II. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1. Ý nghĩa khoa học:
Việc trồng cây dưới mái che tích hợp hệ thống cung cấp các điều kiện cho
cây sẽ làm cây trồng phát triển một cách toàn diện, đạt năng suất và chất lượng
cao, giúp cho người trồng thu được hiệu quả cao nhất.
Bên cạnh đó, cây trồng trong môi trường đầy đủ các điều kiện thích hợp sẽ
đạt được hàm lượng dinh dưỡng tối ưu cung cấp cho người tiêu dùng
Tưới tiêu tự động với một hàm lượng vừa đủ giúp tiết kiệm đáng kể lượng
nước lãng phí so với tưới thông thường, góp phần tiết kiệm nước, giảm thiểu chi
phí cho người trồng cây.
Việc tưới nước tự động cũng góp phần làm giảm thời gian lao động của
người nông dân, tiết kiệm thời gian để dành cho các công việc khác.
2. Ý nghĩa thực tiễn:
Đối với người trồng, việc cây trồng được chăm sóc ở một môi trường đầy
đủ điều kiện sẽ giúp cho người đó có nhiều thời gian sử dụng vào các công việc
khác, phát huy hiệu quả tối ưu nhất về mặt thời gian.
2
Việc sử dụng các thiết bị tự động đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
người tiêu dùng.
Sử dụng thiết bị này không tốn nhiều điện năng, mà lại tạo ra các điều
kiện tốt nhất cho cây trồng sinh trưởng và phát triển mạnh, đạt chất lượng tốt,
giúp làm giảm công chăm sóc, giảm chi phí trong quá trình sản xuất sẽ làm giảm
giá thành, có lợi có cả người sản xuất và người tiêu dùng.
Khi nghiên cứu đề tài thành công và đạt kết quả, hiệu suất cao hơn, chi
phí thấp hơn so với các thiết bị khác trên thị trường thì nó sẽ được sử dụng và
ứng dụng rộng rãi, giúp khắc phục phần nào sự phụ thuộc và sức lao động, thời
tiết cho người nông dân ở nhiều địa phương trên cả nước.
III. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU SẢN PHẨM
1. Các nguyên liệu làm mô hình sản phẩm:
« Tổng quan về bản mạch Arduino UNO:
Là một bản mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với
nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một bản
mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8 bit, hoặc
ARM Atmel 32-bit.
Hình 2: Mạch Arduino UNO
3
*Tổng quan về cảm biến:
Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật
lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu
thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó
Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môi
trường, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi
ngắn gọn là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều
khiển các quá trình khác.
Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu
dò (Test probe), có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ, và nhiều khi trọn bộ đó lại
được gọi luôn là "cảm biến". Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp thì thuật
ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thước lớn. Thuật ngữ này cũng không
dùng cho một số loại chi tiết, như cái núm của công tắc bật đèn khi mở tủ lạnh,
dù rằng về mặt hàn lâm núm này làm việc như một cảm biến.
* Cảm biến độ ẩm:
Hình 3. Cảm biến độ ẩm đất
4
* Mô tả và nguyên lí hoạt động của cảm biến độ ẩm đất:
Cảm biến độ ẩm đất 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. 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. Nhờ thế, chúng ta có thể sử dụng Analog hoặc Digital của Arduino để
đọc giá trị từ cảm biến.
* Kết nối:
Cảm biến độ ẩm đất có 4 chân: Vcc, GND, 2 ngõ ra là D0 (cho giá trị trả
về mức logic 0 1) và A0 ( giúp bạn có thể đọc được chính xác hơn độ ẩm của
đất). Bạn có thể dùng 1 trong 2 chân này... Ở đây đọc giá trị của cả 2 chân
Cảm biến độ ẩm đất
Arduino UNO
Vcc
GND
D0
5V
GND
2
A0
A0
- Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm:
Hình 4. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
- Điện áp đầu vào từ 3 đến 5VDC.
- Kích thước 15x12x5.5mm.
- Các chân cách nhau 0.1".
5
- Đo tốt ở dải nhiệt độ từ 0 đến 50 độ C sai số +- 2 độ C.
- Đo tốt ở độ ẩm 2080 % RH Sai số 5%.
- Tần số lấy mẫu tối đa 1%.
- Dùng đo nhiệt đô và độ ẩm.
- Dùng để nghiên cứu học tập bộ môn điện tử.
- Dùng đo nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Dùng đo độ ẩm xung quanh.
- Tương thích với nhiều dòng vi điều khiển như 8051 - Pic - AVT...
* Máy bơm:
Hình 6. Máy bơm
* Thông số kĩ thuật:
Điện áp
DC 6-12v
0.6-2A
Dòng tiêu thụ
Công suất
5-12W
Nhiệt độ hoạt động
Lưu lượng
80 độ C
1-2l/phút
90x40x35mm
<=1.5m
<=2m
Kích thước
Đầu hút cách nước
Đầy nước cao
6
* Màn hình LCD, nút bấm:
Hình 7. Màn hình LCD, nút bấm
- Điện áp 5V DC
* Quạt gió:
Hình 8. Quạt gió
- Điện áp 5V
- Kích thước 8x8cm
- Dòng tiêu thụ 0.06-0.26A
- Công suất 0.08-2.66 W
7
* Rơ le (Đóng ngắt bơm, quạt):
Hình 9. Rơ le đóng ngắt bơm, quạt
2. Các bước lắp giáp và nguyên lý hoạt động:
“Mô hình chăm sóc cây trồng tự động bằng cảm biến”
8
Hình 10. Mô hình chăm sóc cây trồng tự động bằng cảm biến
Hình 11. Cảm biến độ ẩm với máy bơm nước
Hình 12. Cảm biến nhiệt độ với Arduino UNO
9
* Lắp ráp quạt thông gió vào mô hình:
Hình 13. Quạt thông gió
3. Nguyên tắc hoạt động:
Khi đất thiếu nước cảm biến độ ẩm đất sẽ chuyển trạng thái sang mức cao
(5V) từ đó cảm biến độ ẩm sẽ tác động đến rơ-le khởi động bơm nước, làm máy
bơm hoạt động tự động tưới nước cho cây trồng.
Khi máy bơm tưới nước đủ độ ẩm đất, cảm biến độ ẩm đất sẽ tác động
đến rơ-le làm ngắt máy bơm tưới nước.
Khi nhiệt độ lên cao, nhiệt độ sẽ được báo trên màn hình LCD, cảm biến
nhiệt độ tác động đến rơ-le khởi động quạt gió chạy làm hạ nhiệt độ trong hộp.
Khi nhiệt độ giảm, cảm biến nhiệt độ tác động đến rơ-le tự động ngắt quạt
gió làm ngừng hoạt động quạt thông gió.
Hệ thống mái che tự đông sẽ làm cho cây trồng không bị gãy, dập nát khi
trời mưa và làm giảm thiểu hiện tượng xói mòn đất cũng như giảm đáng kể
lượng sâu bọ gây hại cho cây trồng.
4. Tính mới, tính sáng tạo của sản phẩm:
Hiện nay trên thị trường các loại máy móc phục vụ sản xuất nông nghiệp
rất đa dạng, có hiệu quả tương đối cao. Tuy nhiên, để mua sắm được các loại
máy hiện đại ấy giá thành cao so với thu nhập của người nông dân.
Sản phẩm chăm sóc cây trồng bằng máy cảm biến tự động không cần
10
Tải về để xem bản đầy đủ
15 trang
03/06/2024
1410
Bạn đang xem 11 trang mẫu của tài liệu "SKKN Mô hình chăm sóc cây trồng tự động bằng cảm biến", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- skkn_mo_hinh_cham_soc_cay_trong_tu_dong_bang_cam_bien.doc
