(TIỂU LUẬN) báo cáo môn học tên đề tài hệ THỐNG đo LƯỜNG độ ẩm và điều KHIỂN ĐỘNG cơ bơm

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:

“HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐỘ ẨM VÀ
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM”
Giả ng viên hướ ng dẫ n ThS. Nguyễ n Hữ u Châu Minh
Sinh viên thự c hiệ n: 1. :Nguyễ n Quang Trung – 1853020057
2. Lê Huỳ*nh Lam – 1853020048

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:

“HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐỘ ẨM VÀ
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM”
Giả ng viên hướ ng dẫ n ThS. Nguyễ n Hữ u Châu Minh
Sinh viên thự c hiệ n: 1. :Nguyễ n Quang Trung – 1853020057
2. Lê Huỳ*nh Lam – 1853020048

Thành phố Hồ Chí Minh – 06/2022


Họ và*tên

NHIỆM

sinhviên:Nguyễ n

VỤBÁO

Quang

CÁO

Trung

MÔN HỌC

MSSV: 1853020057
Lớ p: 18ĐHĐT02
1. Tên đồ:á n bá o cá o môn họ c: Hệ thố<ng đo lườ*ng độ ẩ>m
và*điề:u khiể>n độ ng cơ bơm
2.

Nhiệm vụ củ a đồ:á n:
Điề:u khiể>n độ ng cơ bơm dự a trên độ ẩ>m .
✔

Sử dụ ng LabVIEW để>điề:u khiể>n quá trì*nh trên.

3.

Ngà*y✔ giao đồ:á n mơn họ c: 15/04/2022

4.

Ngà*y hồ*n thà*nh đồ:á n môn họ c: 01/06/2022

5.

Họ tên ngườ*i hướ ng dẫ n: ThS. Nguyễ n Hữ u Châu Minh
Tp. Hồ ChíGIẢENGMinh,VIÊ1NngàyHƯỚHNGtháng
DẪJNnăm2022

(Ký và*ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG D
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Phầ:n đá nh giá :

●

ÝHthứ c thự c hiệ n:

●

Nộ i d ụ ng th ự c hiệ n:

●
●

Hì*nh thứ c trì*nh bà*y:
Tổ>ng hợ p kế
Điể>m bằPng số<:

Tp. Hồ GIÁHOChíMinh,VIÊ1NngàyHƯỚHNGthángDẪJNnăm
2022

(Ký và*ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thà*nh cả m ơn đếhướ ng dẫ n bá o cá o môn họ c “Đo lườ*ng và*điề:u khiể>n bằPng má y tí nh” đã tạ o đi ề:u
kiện, hỗ trợ cho em hoà*n thà*nh tốDo kiếchưa hồ*n hả o nên bà*i bá o cá o cò*n nhiề:u thiếđỡ từ*thầ:y để>em hoà*n thiện hơn kiếEm xin chân thà*nh cả m ơn!

Nguyễn Quang Trung


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................
I. Cấ
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT
Thông số
II.

................................................................................................

1.

Cả m biế<n độ ẩ>m đấ
2.

Module chuyể>n đổ>i

3.

Thô ng số
4.
5.

Sơ đồ :chân

..........................................................................................................

Sơ đồ:đấ
............................................................................................

6.

Module điề:u khiể>n độ ng cơ bơm

III. Sơ lượ c về:Arduino Uno

I. Mô phỏ ng bằPng Proteus

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

..................................................................................

II.

...........................................................

Thiế1.

2.

Cử a sổ>Block Diagram (BD)

Cử a sổ>Front Panel (FP)
Sơ đồ:khố................................... .................................................................. ...

I.

CHƯƠNG 3: THI CÔNG – VẬN HÀNH – KẾT QUẢ.................................
II.

Lưu đồ:thuậ t toá n

...........................................................................................

III.

Nguyên lý hoạ t độ ng

IV.

Q trì*nh thi cơng
1.

2.

Cà*i th ư việ n La bVIEW inte raf ce fo r A rduino

Thiế
Nạ p fil e L IFA base cho boa rd Ard uino Un

3.

4.
5.

KếKiể>m thử hệ thố
Kế
I.

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT................................................................................
1.

Kế

...........................................................................................
2.

Ưu điể>m

3.

...........................................................................................................

N hượ c điể> m

.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...

II.

1.

KiếHướ n
g ứ ng d ụ ng củ ađ ề:tà*i

.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...

.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ....

2.

Hướ ng phá t triể>n củ a đề:tà*i


Hì*nh 1. 1: CấHì*nh 1. 2: Cả m biế<n độ ẩ>m đấ
.....................................................................................

Hì*nh 1. 3: Module chuyể>n đổ>i (1)

Hì*nh 1. 4: Module chuyể>n đổ>i (2)
.......................................................................

Hì*nh 1. 5: Sơ đồ:chân cả m biế<n độ ẩ>m đấ

Hì*nh 1. 6: Hệ thốHì*nh 1. 7: Module điề:u khiể>n động c ơ bơm
Hì*n h 1. 8 :Mạ ch Ar
d u in o Un o R3 (mặ Ut trướ c)

.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .

Hì*nh 1. 9: Sơ đồ:chân mạ ch Arduino Uno R3
Hì*nh 2. 1: Mơ phỏ ng q trì*nh bằPng Proteus
H ì*nh 2. 2: C ử a sổ>Block Dia g ra m (BD) củ a đ ề:tà *i

Hì*nh 2. 3: Cử a sổ>Front Panel (FP) củ a đề:tà*i
Hì*n h 2. 4: Trạ n
g th á i đ ộ

.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ... ng cơ

Hì*nh 2. 5: Độ ẩ>m
Hì*nh 2. 6: Cấ

...............................................................................................................
Hì*nh 2. 7: Giớ i hạ n dướ i
Hì*nh 2. 8: Giớ i hạ n trên
Hì*n h 2. 9: Ch ế< độ

.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

Hì*nh 2. 10: Cơng tắ^c

..............................................................................................................

Hì*nh 3. 1: Sơ đồ:khốHì*nh 3. 2: Lưu đồ:thuậ t tố n
Hì*nh 3. 3: Cà*i đặU t thư việ n cho LabVIEW
Hì*nh 3. 4: Cử a sổ>Block Diagram (BD) trên LabVIEW
Hì*nh 3. 5: Cử a sổ>Front Panel (FP) trên LabVIEW
H ì*nh 3. 6: Nạ p file LIFA c ho boa rd Ard ui no U no


Hì*nh 3. 7: Kế...............................................................................


Việ t Nam là*một nướ c đang trênLỜIcon đườ*ngNÓIĐẦUhiện đạ i hó
a, cơng nghiệ p hó a. Và* lĩ nh vự c đi đầ:u mở đườ*ng chí nh là*lĩ nh v ự c kĩ
thuậ t nó i chung và*nghà*nh điệ n tử nó i riêng.
Trong giai đoạ n phá t triể>n hiệ n nà*y thì*cơng nghệ đi ề:u khi ể>n t ự đ ộ
ng là*mộ t trong nhữ ng yếtriể>n bở i cá c công ty và* cá nhân. Điề:u khiể>n từ*xa có th ể>giú p yên
tâm ổ>n đị nh, tăUng năUng suấcuộc sốVì*thế<, tơi chọ n đề:tà*i “
” vì*nó ứ ng dụ ng đơnĐiềugiả nkhiểnnhưngmáymangbơmlạ i
hiể>utựđộngquả caobằngchocảmviệ cbiếnđiề:uđộkhiể>nẩm thiếng

1


CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỦA PROJECT
I.

Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng máy tính

Tí n hiệ u
nhị phân

Khuế<ch đạ i chuyể>n đổ>i

Hình 1. 1: Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng máy tính
AI.

Thơng số cảm biến
1. Cảm biến độ ẩm đất

Hình 1. 2: Cảm biến độ ẩm đất
2


Cả m biế<n độ ẩ>m đấtrong cá c mơ hì*nh tướ i nướ c tự độ ng, vườ*n thông minh,... , c ả m biếgiú p xá c đị nh độ ẩ>m củ a đấDigital qua 2 chân tương ứ ng để>giao tiế

n để>thự c
hiện vô số<cá c ứ ng dụ ng khá c nhau. Bộ sả n phẩ>m gồ:m một cả m
biế<n độ ẩ>m đấ<t và*một module chuyể>n đổ>i vớ i ngõ ra Analog Digital. Cả m biế<n độ ẩ>m đấ(Analog & Digital). Vớ i chế<độ Digital, ta thay đổ>i biế<n tr ở đ ể>thay
đổ>i ngưỡ ng bá o độ ẩ>m, giá trị đầ:u ra phụ thuộ c và*o ngưỡ ng. Nếđộ ẩ>m đấ<t cao thì*đầ:u ra mứ c LOW và*đè*n Led sá ng, độ ẩ>m th ấthì*ngượ c lạ i. Vớ i chế<độ Analog, giá trị điện á p ngõ ra A0 thay đ ổ>i
tuyế<n tí nh theo độ ẩ>m .
Cả m biế

và*o đấDù*ng dây nốvề:độ ẩ>m đấ<t sẽ đượ c đọ c về:và*gử i tớ i module chuy ể>n đổ>i. Nó
hoạ t độ ng như mộ t biế<n trở có điệ n trở thay đổ>i tù*y theo đ ộ ẩ>m
đấ<t, độ ẩ>m đấm đấ850
2.

Module chuyển đổi


Hình 1. 3: Module chuyển đổi (1)
3


Cả m biếĐầ:u ra Analog (AO). Tí n hiệ u tương tự đượ c đưa đếcao LM393 để>số(DO) . Mơ -đun có chiế<t á p tí ch hợ p để>điề:u chỉ nh độ nhạ y củ a đầ:u ra Digital
(DO). Ta có thể>đặU t ngưỡ ng bằPng cá ch sử dụ ng chiếẩ>m vượ t quá giá trị ngưỡ ng, mô-đun sẽ xuấthì*CAO. Thiếng khi đạ t đếngưỡ ng, bạ n có thể>kí ch hoạ t một rơ le để>bắ^t đầ:u bơm nướ c.

Xoay nú m theo chiề:u kim đồ:ng hồ:để>tăUng độ nhạ y và*ngượ
c
chiề:Mẹou kim đồ:ng hồ:để>giả m.

Ngồ*i ra, mơ-đun có Hìnhhai 1đè*n.4:ModuleLED.Đè*nchuyểnLEDđổiNguồ:n(2)

sẽ sá ng khi mô-đun đượ c cấ

đầ:u ra Digital (DO) ở mứ c THẤbP.

3.
●
●

●

Thông số kỹ thuật
Điện á p hoạ t động: 3.3V - 5V.
Kí ch thướ c PCB: 3 x 1.6 cm.
Led bá o hiệu:



-

Led đỏ bá o nguồ:n.

-

Led xanh bá o mứ c độ ẩ>m ở chân

DO. Tí n hiệ u đầ:u ra:
●

- Analog: theo điệ n á p cấ

- Digital: High hoặU c Low, có thể>điề:u chỉ nh độ ẩ>m mong

muốp.
Cả m biế<n độ ẩ>m củ a đấ<t siêu dễ sử dụ ng và*chỉ có 4 chân để>kế
4. Sơ đồ chân

VCC
GND
DO

AO

Hình 1. 5: Sơ đồ chân cảm biến độ ẩm đất
5Để>.kếcầ:n cấ

vớ i 5V trên Arduino. Tuy nhiên, mộ t vấ

m biế<n nà*y là*tuổ>i thọ ngắ^n khi tiế

m ướ t. Vi ệ c cung
cấ5


điệ n cho

6


đầ:u dò*liên tụ c là*m tăUng tố<c độ ăUn mò*n đá ng k ể>.Đ ể>kh ắ^c ph ụ
c điề:u nà*y, tôi sẽ không nên cấ

cấ

dà*ng để>thự c hiệ n điề:u nà*y là*kếa Arduino và*đặU t nó thà*nh CAO hoặU c TH ẤbP theo yêu c ầ:u c ủ a
đề:tà*i. Ngồ*i ra, tổ>ng cơng suấđè*n LED đề:u sá ng) là*khoả ng 8 mA, vì*vậ y có th ể>t ắ^t ngu ồ:n mơđun khỏ i chân Digital trên Arduino. Vì*v ậ y, ta kếmô- đun vớ i chân số<7 củ a Arduino và*chân GND v ớ i m ặU t đ ấcù*ng, kế
Hình 1. 6: Hệ thống dây điện khi được kết nối

6Module.ModulePWMđiềusử dụ ngkhiểnMosfetđộng cơkí chbơmhoạ t
để>chuyể>n đổ>i tí n hiệu PWM tớ i tả i (động cơ, đè*n...) đ ầ:u ra
từ*5 - 36V. Module cho công suấhầ:u hếthiế7


bơm nướ c thu nhỏ , van điệ n từ*và*có thể>nhậ p và*o PWM để>điề:u khiể>n tốđộ củ a động cơ và*độ sá ng củ a đè*n.
Thông sốĐiện á p là*m việc: DC 5V - 36V;
Ng uồ: n tí n hi ệu kí ch ho ạ t: DC 3.3 V - 20V, có th ể>đ ượ c k ế< t n ố
điề:u khiể>n cổ>ng IO, giao diện PLC, .v.v, có thể>đượ
hiệu PWM, tí n hiệu tầ:n số<0 - 20 KHz.

Công suấthể>đạ t 30A trong điề:u kiện là*m má t phụ trợ .
Nhiệt độ là*m việc: 40

Kí c h thướ c: 3,4c m x 1,7c m x 1,7cm

-

Hình 1. 7: Module điều khiển động cơ bơm

III. Sơ lược về Arduino Uno
Mạch U

có thiế
(Arduino Uno Compatible)

vớ i Arduino Uno là*loạ i phổ>biến nay cũ ng như tương thí ch vớ i nhiề:u loạ i Arduino Shield nh ấsử


8


dụ ng IC nạ p ATmega16U2 tương thí ch hồ*n toà*n vớ i phiên bả n gốmộ t số< phiên bả n sử dụ ng IC nạ p CH340 trên thị trườ*ng sẽ có giá rẻ
hơn.

Hình 1. 8: Mạch Arduino Uno R3 (mặt trước)

●
Chip điề:u khiể>n chí nh: ATmega328P
Thơng số kỹ thuật:

●

Chip n ạ p và*giao tiế

●

Nguồ:n nuôi mạ ch: 5VDC từ*cổ>ng USB ho ặU c nguồ:n ngồ*i cắ^m từ*g

trị*n DC (nế
từ*6~9VDC để>đả m bả o mạ ch hoạ t động tố●

IC ổ>n á p rấ
●

Số
●

Số
●

Số
●

Dò*ng điệ n DC Current trên mỗ i chân I/O: 20 mA

●

Dò*ng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA

●

Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dù*ng cho bootloader.

●

SRAM: 2 KB (ATmega328P)
EEPROM: 1 KB (ATmega328P)

9


Clock Speed: 16 MHz
● LED_BUILTIN: 13
● Kí ch thướ c: 68.6 x 53.4 mm
●

Hình 1. 9: Sơ đồ chân mạch Arduino Uno R3

10


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
I.

Mơ phỏng bằng Proteus

Hình 2. 1: Mơ phỏng q trình bằng

Cá c Proteus linh kiệ n đượ c sử dụ ng mô phỏ ng:
- Arduino Uno R3
-- Cả mMosfetbiế<n2N6660độẩ>m
- Đè*n led
- Cò*i
- Motor
- Biế
11


AI.

Thiết kế LabVIEW
1. Cửa sổ Block Diagram (BD)

Hình 2. 2: Cửa sổ Block Diagram (BD) của đề tài
2.

Cửa sổ Front Panel (FP)

Hình 2. 3: Cửa sổ Front Panel (FP) của đề tài
12