THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH

Giảng viên hướng dẫn :

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

Sinh viên thực hiện

:

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

Lớp

:

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

Mã sinh viên

:

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

Hưng Yên - 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC.......................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......................................................................3
I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG TRONG NÔNG NHIỆP. 3
1.2. Thực tiễn áp dụng Modul LaHu vào đề tài........................................................3

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN
THOẠI THÔNG MINH..................................................................................................4
2.1. Xác định lần tưới, nhu cầu tưới, không gian tưới và khả năng cung cấp nước. 4
2.3. Phân tích phương án thiết kế.................................................................................4
2.4. Lựa chọn Linh kiện, thiết bị lắp ráp......................................................................5
4.2 Phần cài đặt cho công tắc.......................................................................................9
Nguyên lý hoạt động của van điện từ........................................................................17
Van điện từ thường đóng........................................................................................18
Chương III THIẾT KẾ THI CƠNG VÀ LẮP RÁP......................................................23
3. SƠ ĐỒ KHỐI.........................................................................................................23
CHƯƠNG IV: Kết luận.................................................................................................25
4. Kết quả đạt được....................................................................................................25

1


LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc đổi mới hiện nay, đất nước ta đang phát triển hết sức mạnh mẽ
theo con đường Cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước theo định hướng XHCN.
Trong đó, ngành cơng nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển nền
kinh tế và giải phóng sức lao động của con người. Để làm được điều đó chúng ta phải

có một nền cơng nghiệp vững mạnh, với hệ thống máy móc hiện đại cùng một đội ngũ
cán bộ, kỹ sư đủ năng lực. Từ những yêu cầu như vậy đòi hỏi mỗi con người chúng ta
cần phải tìm tịi, học tập và nghiên cứu rất nhiều để mong đáp ứng được nhu cầu đó.
Là sinh viên khoa cơ khí, em ln thấy được tầm quan trọng của máy móc trong nền
cơng nghiệp, cũng như trong sản suất.
Hiện em đang là sinh viên ngành Cơ điện tử được Nhà trường trang bị những
kiến thức cần thiết về lý thuyết và thực hành để có được những kỹ năng cơ bản và định
hướng nghề nghiệp. Chính vì lý do này ngồi việc học ra thì việc thiết kế đồ án là một
cơng việc khơng thể thiếu được của mỗi sinh viên trong khoa cơ khí. Là sinh viên khoa
cơ khí nhóm em đã được thực hiện đồ án điều khiển tự động với nội dung đề tài “Thiết
kế hệ thống tưới tiêu tự động điều khiển bằng thiết bị thông minh” . Dưới sự chỉ bảo
tận tình của thầy giáo Trần Xuân Tiến và các thầy cô trong khoa cùng các bạn bè cũng
như sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và cả nhóm đã giúp nhóm em hồn thành đồ án.
Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu và thiết kế đồ án, do trình độ có hạn và ít kinh
nghiệm, nên sản phẩm của chúng em chỉ dừng lại ở phần đáp ứng u cầu kỹ thuật,
nghiên cứu tìm hiểu trong phịng thí nghiệm, chưa thể sản xuất đại trà. Em kính mong
nhận được sự chỉ bảo của thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 20 tháng 08 năm 2023
Sinh viên thực hiện

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG TRONG NÔNG
NHIỆP

Khái quát về nhà trồng thông minh

Tại một số địa phương đã canh tác một số loại cây, hoa, rau có giá trị kinh tế
cao, tuy nhiên hiện nay vẫn cịn ít các đơn vị nào tiến hành nghiên cứu thiết kế các mơ
hình tự động đáp ứng điều kiện kinh tế mơi trường của nước ta.
Thực tế trong cuộc sống ngày càng bận rộn, nhiều người vẫn có thu vui là trồng
cây cảnh, vườn rau trong khơng gian trống của nhà mình như sân thượng, ban cơng vì
vậy hệ thống tưới tiêu tự động đã ra đời để nhằm phục vụ nhu cầu thiết yếu của mọi
người.
Ngồi phương pháp tưới thủ cơng, các phương pháp tưới còn lại đều cần được
thiết kế, tính tốn các thơng số phù hợp. Nhìn chung các phương pháp tưới có dùng
ống đều có cùng nguyên lý.

1.2. Thực tiễn áp dụng Modul LaHu vào đề tài
Công tắc Hunonic Lahu 4 kênh được xem là bước đột phá trong các thiết bị IoT
đang có mặt trên thị trường. Cơng tắc thông minh Lahu phù hợp để lắp điều khiển tưới
giàn lan, phun sương, điều khiển máy bơm tù xa qua điện thoại. Hay dùng để lắp cho
các tủ điện , hộp điện kỹ thuât. Ứng dụng được rất nhiều việc, tùy mục đích sử dụng
của mọi người.
Tất cả mọi việc đều tự động diễn ra trong quá trình cài đặt sẵn và qua các cảm
biến để điều tiết việc tưới cây hợp lí trong mọi thời tiết và hồn cảnh. Từ ví dụ thực tế
cùng với giáo viến hướng dẫn em đã lựa chọn và phát triển đề tài theo hướng sử dụng
modul “ Hunonic LaHu ” để thực hiện đề tài của mình. Ứng dụng đơn giản qua thao
tác nút nhấn, hẹn giờ, giọng nói qua điện thoại thơng minh. Vì vậy việc tưới tiêu cây
trồng với con người trong cơng nghệ này đã thay thế hồn tồn con người. Một hệ
thống thông minh đáp ứng về thời tiết kết hợp việc cài đặt thời gian tưới phù hợp cây
trồng tất cả chỉ trong chiếc điện thoại thông minh, phù hợp với việc sản xuất nông
nghiệp cao, đưa ra chất lượng cây trồng tốt. Một số ứng dụng cụ thể áp dụng qua đề tài
3


: hẹn giờ tưới phun sương cho cây lan, phun sương trồng nấm…Một số hình ảnh minh

hoạ

4


II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH

2.1. Xác định lần tưới, nhu cầu tưới, khơng gian tưới và khả năng cung cấp
nước

Hình 1.1 Hệ thống tưới hẹn giờ phun sương cho lan
Tuỳ thuộc vào loại cây trông ta xác định lần tưới và nhu cầu tưới nước cho mỗi lần
tưới. Số lần phụ thuộc vào đặc tính của mỗi loại cây trồng và khả năng giữ ẩm của đất.
Ta chỉ cần tính tốn gần đúng thơng số về lần tưới dùng để tính toán nguồn nước
Trong sản xuất sẽ dựa vào thực tế đất đai, thời tiết để điều chỉnh số lần tưới cho phù
hợp. Nhu cầu nước/lần tưới là thông số quan trọng để tính tốn thiết kế hệ thống tưới
và tính tốn nguồn nước để ta có thể hẹn giờ cho trạm bơm hoạt động .
2.3. Phân tích phương án thiết kế

- Nhằm đáp ứng các nhu cầu của người tiêu dùng
5


2.4. Lựa chọn Linh kiện, thiết bị lắp ráp

Hunonic LaHu 4 kênh

Thông số kĩ thuật
Công tắc Hunanic 4 kênh (500w/Kênh)
Thông số kĩ thuật

Điều Khiển
Qua điện thoại thông minh
Điện áp/ Tần số
90-250V/50-60Hz
Công suất tải
4 kênh (500W/kênh)
Giao tiếp
Wifi 4
Chất liệu
6


Nhựa

Tính năng nổi bật của cơng tắc Hunonic Lahu 2 kênh (500W/1 kênh)
Do có thể chịu được cơng suất lớn nên ứng dụng của thiết bị vào thực tế cực kỳ nhiều
và hữu ích. Ngồi ra, cịn có thể dễ dàng lắp nổi, bắn vít hoặc lắp đặt trong hộp điện kỹ
thuật.
Điều khiển mọi thiết bị từ xa qua điện thoại, ở đâu cũng bật, tắt được
- Hẹn giờ hoàn tồn tự động. Khơng giới hạn số lần hẹn giờ
Có thể biết được bóng đèn, máy bơm, bình nóng lạnh,… đang bật hay đang tắt dù ở xa
nửa vòng trái đất.
- Một điện thoại có thể điều khiển nhiều thiết bị. Nhiều người có thể cùng điều khiển
một thiết bị.
- Tạo ngữ cảnh thông minh, bật tắt chỉ với 1 chạm.
- Kết nối với Google assistant điều khiển bằng giọng nói.

Các chế độ và cách sử dụng
Thiết lập 4 cơng tắc với mục đích sử dụng

7


Theo như thiết kế ở đề tài thì ở đây bao gồm một công tắc điều khiển cho máy bơm và
ba cơng tắc cịn lại sẽ điều khiển cho ba cuộn van điện từ lần lượt 1,2,3

8


Khi nhấn giữ vào phần công tắc hiển thị trên điện thoại giao diện sẽ hiện ra cho chúng
ta cài đặt các trạng thái cho nút nhấn

Ở ô vuống 1 chúng ta có thể đặt tên cho cơng tắc
Ở ơ vuống số 2 chúng ta có thể chia sẻ cho mọi người trong gia đình hoặc một
số người cần sử dụng
Ơ vng 3 là chức năng hẹn giờ cho cơng tắc bật, ngắt
Ơ vuống 4 có thể thay icon
9


4.2 Phần cài đặt cho công tắc

Trạng thái khi cấp điện

10


ở đây bao gồm ba trạng thái
Giữ nguyên : tức là khi đang ở trạng thái nào đó xong chúng ta ngắt điện rồi cấp
điênnj lại công tắc vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái đó

Trạng thái bật : Khi chúng ta ngắt điện rồi cấp lại thì cơng tắc sẽ ở trạng thái
Bật
Trạng thái tắt : Khi chúng ta ngắt điện rồi cấp lại thì cơng tắc sẽ ở trạng thái
Tắt

Chế Độ Nhấn Nhả

Chế độ này sẽ tự động đảo trạng thái theo thời gian chúng ta thiết lập
Ví dụ : Khi chúng ta thiết lập 2p thì khi bật công tắc 2p sau công tắc sẽ tắt và ngược
lại khi tắt thì sau 2p cơng tắc sẽ bật

11


Hẹn Giờ Nhanh

Sau khi thiết lập thời gian thì sau từng đấy thời gian cơng tắc sẽ bật
Ví dụ 2 phút thì sau 2 phút cơng tắc sẽ bật

Chế độ lặp tuần hoàn

12


Sau khi tạo tuần hồn thì cơng tắc sẽ hoạt động tuần hồn theo đúng thời gian thiết lập
Ví dụ :
Thời gian bật là 2 phút thời gian 3phút vậy cơng tắc sẽ bật 2 phút sau đó tắt 3 phút rồi
lại bật 2 phút và tắt 3 phút có thể chạy bao nhiêu thời gian tuỳ ý chúng ta thiết lập và
có thể chạy mãi mãi

Chế độ khố cơng tắc

13


Ở đây có ba dạng khố
Khố trên thiết bị : khi khố chế độ này sẽ khơng điều khiển trực tiếp được trên
trạm
Khoá trên ứng dụng : khi khoá chế độ này điện thoại thơng minh sẽ khơng điều
khiển
Khơng khố : khơng khố chế độ nào hết.

Contactor

14


Contactor : là một công tắc điều khiển điện được sử dụng để chuyển đổi một
mạch điện, tương tự như một relay ngoại trừ với mức dòng điện cao hơn. Contactor
được điều khiển bởi một mạch điện trong đó mang năng lượng thấp hơn nhiều so với
mạch điện mà nó đóng cắt.
 Contactor có nhiều hình dạng với nhiều cơng suất và tính năng khác
nhau. Khơng giống như máy cắt, contactor  được thiết kế để không chủ ý cắt một sự
cố ngắn mạch. Contactor có dải hoạt động từ chỗ chỉ có dịng cắt một  vài Ampe cho
tới hàng ngàn Ampe và 24 VDC cho tới kilovơn. Kích thước vật lý của contactor dao
động từ một  thiết bị đủ nhỏ để có thể bật tắt với một tay, cho tới các thiết bị lớn có
kích thước khoảng một mét trên một  mặt.
 Contactor được sử dụng để điều khiển động cơ điện, chiếu sáng, hệ thống sưởi, tụ
điện, máy sấy nhiệt và các  phụ tải khác.
Sau đây là một số thông số kỹ thuật chủ yếu của một Contactor:

 Điện áp định mức Uđm:
Là điện áp định mức của mạch điện tương ứng mà mạch điện của CTT phải đóng cắt.
Điện áp định mức có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V,
500V xoay chiều.
 Dòng điện định mức Iđm:
Là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính của CTT trong chế độ làm việc gián
đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian tiếp điểm của CTT ở trạng thái đóng
khơng q 8h.
Dịng điện định mức của CTT hạ áp thơng dụng có các cấp: 10; 20; 25; 40; 60; 75;
100; 150; 250; 300; 600; 800A. Nếu CTT đặt trong tủ điện thì dịng điện định mức
phải lấy thấp hơn 10% do điều kiện làm mát kém.
Ở chế độ làm việc lâu dài, nghĩa là khi tiếp điểm của CTT ở trạng thái đóng lâu hơn 8h
thì dịng điện định mức của CTT lấy thấp hơn khoảng 20% do ở chế độ này lượng ôxit
kim loại tiếp điểm tăng vì vậy làm tăng điện trở tiếp xúc và nhiệt độ tiếp điểm tăng quá
giá trị cho phép.
15


 Điện áp cuộn dây định mức Ucdđm:
Là điện áp định mức đặt vào cuộn dây. Khi tính tốn, thiết kế CTT thường phải bảo
đảm lúc điện áp bằng 85%Ucdđm thì phải đủ sức hút và lúc điện áp bằng 110%Ucdđm
thì cuộn dây khơng được nóng q trị số cho phép.
  Số cực: là số cặp tiếp điểm chính của CTT. Cơng tắc tơ điện xoay chiều có 2;  3; 4
hoặc 5 cực.
  Số cặp tiếp điểm phụ: thường trong CTT có các cặp tiếp điểm phụ thường đóng và
thường mở có dịng điện định mức 5A hoặc 10A.
 Khả năng đóng và khả năng ngắt: là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính
khi ngắt hoặc khi đóng.
CTT dùng để khởi động động cơ điện xoay chiều 3 pha, rôto lồng sóc cần phải có khả
năng đóng từ 4 ¸ 7 lần Iđm.

CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm.
 -  Tuổi thọ của CTT: là số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt ấy CTT sẽ hỏng khơng
dùng được nữa. Sự hư hỏng của nó có thể do mất độ bền cơ hay độ bền điện.
         Tuổi thọ cơ khí là số lần đóng cắt không tải cho đến khi CTT hỏng. CTT hiệnđại
tuổi thọ cơ khí đạt 2.107 lần.
         Tuổi thọ điện là số lần đóng cắt tải định mức.Thường tuổi thọ về điện bằng 1/5
hay 1/10 tuổi thọ cơ khí.
 
 Tần số thao tác: là số lần đóng cắt CTT cho phép trong 1h. Tần số thao tác của CTT bị
hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp chính do hồ quang và sự phát nóng của cuộn dây do
dịng điện.
Tần số thao tác thường có các cấp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lần/h.
 Tính ổn định điện động: nghĩa là khi tiếp điểm chính của CTT cho phép một dịng
điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra không phá huỷ mạch vòng dẫn điện.
Thường qui định dòng điện ổn định điện động bằng 10Iđm.
16


Tính ổn định nhiệt: nghĩa là khi có dịng điện ngắn mạch chạy qua trong thời gian cho
phép, các tiếp điểm khơng bị nóng chảy và hàn dính.

Aptomat

Lựa chọn aptomat loại 10A 2P
Các thiết bị đóng cắt trong mạch điện cụ thể là Aptomat tự động (MCB) là các
thiết bị đặc thù có nhiệm vụ đảm bảo đóng cắt nguồn điện một cách chính xác nhằm
đảm bảo an tồn cho hệ thống điện cũng như người sử dụng. Panasonic nổi tiếng với
các sản phẩm thiết bị điện với chất lượng cao và được người dùng tin tưởng, các sản
phẩm thiết bị đóng cắt mang thương hiệu Panasonic được đầu tư nghiên cứu và sản
xuất trên dây chuyền hiện đại tuân thủ các tiêu chuẩn hàng đầu, trải qua quá trình kiểm

tra, kiểm định kỹ lưỡng về q trình hoạt động, độ chính xác và an toàn.
Van điện từ
Van điện từ tiếng Anh là Solenoid Vale. Trong đó:
Điện từ (solenoid) là phần thiết bị cơ điện có cuộn dây điện từ, khi vận hành bằng
năng lượng điện sẽ tạo ra 1 chuyển động thẳng.
Van (valve) là bộ phận cho phép dịng khí (chất lỏng) lưu thông hay không lưu thông
thông qua việc biến đổi hướng chuyển động,
Vậy van điện từ là loại van sử dụng điện từ để đóng mở các cổng, điều khiển dịng khí
hay chất lỏng.
Đây là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm sốt dịng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào
ngun lí chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ.
17


Van điện từ được sử dụng ở bất cứ nơi nào có chất lỏng hoặc khí cần được điều chỉnh
lưu lượng một cách tự động. Chúng đang được sử dụng ngày càng nhiều và đa dạng.
Sự đa dạng của các thiết kế khác nhau có sẵn cho phép một van được lựa chọn để phù
hợp cụ thể với ứng dụng được đề cập.
Van điện từ chính là thiết bị quan trọng được sử dụng nhiều trong các hệ thống khí
nén, khí gas lạnh, hay các hệ thống ống dẫn nước.
Cấu tạo của van điện từ
Thiết kế van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, độ bền cao, hoạt động ổn định,
tốn ít năng lượng, thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo lại vô cùng đơn giản. Nhiệm vụ hết
sức quan trọng và cần thiết của chúng là mở, đóng, trộn, phân chia dầu thủy lực
từ bơm thủy lực hoặc khí nén của máy nén khí.

Cấu tạo và đặc điểm của van điện từ
Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, môi trường làm việc, áp suất, vật liệu chế tạo, ứng
dụng cho lưu chất nào hay do nhà sản xuất nào sản xuất, mà van điện từ sẽ có
sự khác biệt so với hình ảnh trên. Trong đó cần chú ý tới các đặc điểm sau:

1 Thân van (Vale Body)

18


Thường sử dụng đồng hoặc gang để chế tạo đối với các hệ thống nước, khí nén,
hơi. Cũng có thể làm bằng nhựa, inox đối với mơi trường ăn mịn, nhiệt độ
cao… Nói chung là rất đa dạng.
2 Plunger/Piston (Trục van)
Được làm bằng inox, di chuyển lên xuống quyết định trạng thái của van đóng
hay mở. 
3 Spring (Lị xo van)
Được lắp ở vị trí phía trên trục van, đẩy trục van di chuyển lên xuống. Lò xo
của van điện từ thường được thiết kế khoảng 8-10 bar.
4 Coid( Cuộn dây điện từ)
Được làm từ sợi dây đồng cuốn tròn, khi cấp điện tạo từ trường cho van. Nguồn
cấp điện thông dụng 24v, 110v hoặc 220v
Đây là một loại van điện từ phổ biến với tên gọi van tùy theo cách hoạt động
của van.
Van điện từ thường đóng
Van điện từ thường mở
Nguyên lý hoạt động của van điện từ
Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động của van điện từ hoạt động theo 1 nguyên lý chung
như sau:
Dòng điện chạy qua cuộn dây điện từ, tạo thành một từ trường điện khiến van vận
hành. Điều này đồng nghĩa với việc van điện từ có thể được vận hành tự động, điều
khiển từ xa bằng máy tính. Khơng cần tới thao tác vận hành bằng tay. 
Cách vận hành của van thường đóng, van thường mở hay van khí nén là khác nhau. 

19