Hệ thống tưới nước tự động cho cây hoa màu

Chapter 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
CHO CÂY HOA MÀU

Ngành:

ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn

: Thầy Bùi Minh Dương

Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Trường Thành

MSSV: 1311020357 Lớp: 13DDC04

Trần Thanh Sang

MSSV: 1311020309 Lớp: 13DDC04

TP. Hồ Chí Minh, 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
CHO CÂY HOA MÀU

Ngành:

ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn

: Thầy Bùi Minh Dương

Sinh viên thực hiện :
Nguyễn Trường Thành

MSSV: 1311020357 Lớp: 13DDC04

Trần Thanh Sang

MSSV: 1311020309 Lớp: 13DDC04

TP. Hồ Chí Minh, 2017


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn
thực tế trên cơ sở các số liệu thực tế và được thực hiện theo hướng dẫn của giảng
viên hướng dẫn.

Đồ án được thực hiện hoàn toàn mới, là thành quả của nhóm chúng tôi, không sao
chép theo bất cứ đồ án nào.
Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn các nguồn tài liệu trong
báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế của nhà trường, chúng tôi xin hoàn
toàn chịu trách nhiệm.

CHÚNG TÔI XIN CAM ĐOAN NHỮNG ĐIỀU TRÊN


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên chúng tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình chúng tôi đã dành
cho chúng tôi tình thương, sự quan tâm, chăm sóc, dạy dỗ, động viên để cho chúng
tôi có được những kết quả như bây giờ.
Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong Viện Kỹ
Thuật Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM đã tận tình chỉ dạy cho chúng tôi có
được kiến thức như ngày hôm nay.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Minh Dương đã tận tình hướng
dẫn và tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn thành tốt luận văn này.

TP.HCM, Ngày 25 tháng 12 năm 2017
Nguyễn Trường Thành
Trần Thanh Sang


LỜI MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài

-

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như

chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều
quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và
không đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông học ngoài những kĩ thuật
trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng
trọt, để đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tưới đủ
theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu
cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất, hiệu quả cao.
Ngoài ra trên những tuyến phố ở khu vực trung tâm thành phố chúng ta vẫn
bắt gặp hình ảnh các xe bồn chở nước tưới cây dọc đường gây ùn tắc, mất an
toàn giao thông.
-

Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại

hóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động
của con người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa
vào thực tiễn ngày được áp dụng càng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về
chủng loại (vòi phun mưa, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, vòi không bù áp, dây
tưới nhỏ giọt) có thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây khác nhau được chế
tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc , sẽ rất thuận tiện
cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Việc tính toán
để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng được nhu cầu tưới theo nông học cây
trồng và phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu quả cao là việc cần thiết cho
việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới này. Hệ thống tưới phun đáp ứng độ
ẩm gốc, độ ẩm lá và không khí cho cây trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm
nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thu dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa

đất, không gây ô nhiễm môi trường. Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp
với bón phân, phun thuốc hóa học. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống
tưới cây tự động sẽ giúp cho con người không phải tưới cây, không phải tốn chi
phí nhân công tưới nước cũng như giám sát thời gian tưới cây. Với hệ thống này,
việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao
hay thấp, mùa nào trong năm… Tất cả các điều kiện đó sẽ được đưa vào hệ thống
1


tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơm nước. Người lao động sẽ không
cần phải quan tâm đến việc tưới cây, cây sẽ được sinh trưởng và phát triển tốt hơn
nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn.
2.

Lý do chọn đề tài

-

Hệ thống tưới tự động là hệ thống thiết bị tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu

sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên các nước phát triển. Hệ thống
tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi
phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt
Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở thành xu hướng.
Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông dân ở nông
thôn cùng với quá trình hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn nhưng không phải
người dân nào cũng mạnh dạng đưa vào xử dụng vì chi phí đầu tư cao.
Từ những vấn đề thực tiễn Tôi đã lựa chọn đề tài : “Thiết kế và chế tạo mô

-

hình hệ thống tưới nước tự động cho cây hoa màu” làm luận văn tốt nghiệp
ngành Điện công nghiệp.
3.

Mục đích nghiên cứu

-

Vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình hệ

thống tưới tự động, từ đó đưa vào ứng dụng thực tiễn. Giúp cho việc tưới tiêu
cây trồng ở nước ta có những phương án mới và đạt được hiệu quả cao.
4.

Nhiệm vụ nghiên cứu

-

Tìm hiểu về các phương pháp tưới, tham khảo các mô hình , đề tài có sẵn

trên thị trường
-

Làm quen với các linh kiện điện - điện tử ngoài thực tế

-

Tính toán và thiết kế mô hình tưới nước tự động

-

Lập trình điều khiển với Arduino

5.

Phương pháp nghiên cứu

-

Tham khảo đề tài
-

Thiết kế hệ thống

-

Thiết kế mạch điện tử

-

Lập trình điều khiển

-

Thí nghiệm

-

Đánh giá ưu nhược điểm

2


-

Khắc phục

-

Hoàn thành đồ án

6.

Kết quả đạt được

-

Mô hình tưới nước tự động theo yêu cầu

-

Có cơ sở lý thuyết về hệ thống tự động nói chung và hệ thống tưới nước tự

động cho cây hoa màu nói riêng
-

Hiểu thêm về mạch điện tử và một số linh kiện điện – điện tử

7.

Kết cấu đồ án

-

Tổng quan về hệ thống tưới nước tự động cho cây hoa màu

-

Thiết kế hệ thống

-

Cơ sở lý thuyết

-

Thiết kế mạch hệ thống

-

Lưu đồ thuật toán và code lập trình

-

Kết luận

3


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG

1.1
Khái niệm về hệ thống tự động
-

Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống bao gồm các phần tử tự động nhằm

điều khiển các quá trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không có sự tham
gia trực tiếp của con người.
-

Hệ thống điều khiển tự động: là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên

quan và tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ
thống khác.
-

Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến.

+ Hệ thống điều hoà không khí
+ Hệ thống điều chỉnh độ ẩm
+ Hệ thống tự động báo cháy v.v
+ Các máy tự động
+ Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động
+ Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robot v.v
1.2

Vị trí và tầm quan trọng của hệ thống tự động

-

Lịch sử hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơ

giới hóa và điện khí hóa. Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật
liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát
triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội. Đó là mấu chốt của
năng suất, chất lượng, giá thành.
-

Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại những hiệu

quả không nhỏ cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cải thiện
điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên
môn hóa và hoán đổi sản xuất. Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu
sản xuất.
-

Trong một tương lai gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng

và không thể thiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn ứng
dụng phục vụ đời sống con người. Trong sản xuất nó thay thế con người những
công việc cơ bắp nặng nhọc, công việc nguy hiểm, độc hại,công việc tinh vi hiện
đại. Còn trong đời sống con người những công nghệ này sẽ được ứng dụng phục
vụ nhu cầu sống. Nó sẽ là phương tiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta.
4


1.3

Ứng dụng của hệ thống tự động trong tưới tiêu cây trồng

-

Công trường thực vật là căn cứ địa sản xuất nông nghiệp của hiện đại hóa.

Toàn bộ quá trình đều có thể điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao
sản lượng…
-

Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới tiêu, song nó chỉ

phát triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước chậm phát triển tuy nền
nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới cây vẫn
còn rất chậm. Hiện nay, được sự trợ giúp của nước ngoài các nước đang phát triển
đã đưa dần tự động hóa vào đời sống và sản xuất, đặc biệt là các nước đông nam
á trong đó có Việt Nam.
-

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự

động hóa, kết hợp với thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin,
đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực. Có thể nói
tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia,
vùng lãnh thổ nào.
1.4

Một số hệ thống tưới tự động trong và ngoài nước

1.4.1 Một số hệ thống trong nước
-

Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động vào trong

cuộc sống. Người dân đã sáng tạo ra các hệ thống bán tự động giúp tiết kiệm sức
lao động, hiệu quả mang lại cao hơn so với tưới thủ công. Tuy nhiên hệ thống này
còn nhiều nhược điểm cần khắc phục để mang lại hiệu quả cao nhất có thể.
Ở các trường đại học chuyên ngành kĩ thuật đã có nhiều đề tài về hệ thống tưới
nước tự động do sinh viên thực hiện. Tuy nhiên vẫn còn nhiều mặt hạn chế cần
khắc phục.
Hệ thống tưới phun tự động đa năng- một công trình khoa học của 2 giảng viên
trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê Văn Luận và thạc sĩ Lê
Đình Hiếu. Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng này gồm có 1 cảm
biến đo nhiệt độ và 1 cảm biến đo độ ẩm của đất được cài đặt tại nhà màng trồng
hoa, hệ điều khiển được lập trình trên PLC-S7- 1200. Khi các cảm biến cho thông
số độ ẩm của đất hoặc nhiệt độ không khí tại nhà màng báo hiệu cần nước, tín
hiệu này sẽ đưa đến hộp điều khiển PLC. Tại đây các chức năng sẽ được điều khiển
tự động để nhận nước và đưa tưới tự động tưới phun theo các vòi phun lắp đặt, và
5


sẽ tự ngừng trong đúng 6 phút, khi cảm biến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu
cầu. Hệ thống tưới phun tự động đa năng là sản phẩm khoa học có ý tưởng hay,
tính ứng thiết thực và đã được thử nghiệm có hiệu quả thực tế.
Ngoài ra còn có một số hệ thống tưới tự động được áp dụng cho tưới cây hoa

-

màu tại Vịnh Bắc Bộ.

Hình 1.1: Hệ thống tưới cây hoa màu tự động
1.4.2 Một số hệ thống ngoài nước

-

Ở nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng về hệ thống tưới cây tự

động:
Đầu những năm 80, Liên Xô ( cũ ) đã chế tạo ra một loại máy tự động ứng
dụng trong nông nghiệp. Khi làm việc loại máy này có thể quan sát được độ ẩm
của thổ nhưỡng, nhiệt độ không khí, sức gió… Nó có thể xác định được phương
pháp tưới và tiến hành tưới cho cây trồng, nhờ một loại máy làm mưa nhân tạo
khác.
-

Hãng robot Droplet giới thiệu robot tưới cây tích hợp những công nghệ tự

động
mới nhất, điện toán đám mây và một số dịch vụ kết nối khác cho phép Droplet có
khả năng tự động ngắm hướng vòi phun, lượng nước và tần suất tưới để tự động
tưới nước cho cây theo những lịch trình tự tính toán dựa trên phân tích các dữ liệu
đầu vào. Droplet là 1 chiếc vòi phun tự động có khả năng tự điều chỉnh hướng
dòng nước phun ra từ ống đến thân cây trong bán kính 9,14 mét. Trước khi robot
tự động vận hành, người dùng chỉ cần khai báo tên của các loại cây có mặt trong
vườn thông qua điện thoại, máy tính bảng, được kết nối không dây với robot.
6


Dựa trên thông tin về tên các loại cây, Droplet sẽ tự tra cứu thông tin trên mạng
nhằm xác định lượng nước cũng như tần số tưới cho phù hợp với từng loại cây.
Bên cạnh đó, Droplet cũng tự tra cứu dữ liệu về tình hình thời tiết của địa điểm
làm việc để xác định mưa/nắng nhằm đưa ra lịch làm việc thích hợp.
Bộ điều khiển tưới cây tự động Israel dễ dàng được lập trình theo yêu cầu tưới

của người sử dụng. Chỉ cần vài thao tác lập trình, cung cấp cho hệ thống một
nguồn nước đầu vào và dẫn các đầu tưới đến các vị trí cần tưới là đã hoàn tất việc
lắp đặt hệ thống tưới tự độngtheo công nghệ tưới tiên tiến.

7


2.1

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
Lựa chọn phương pháp tưới

2.1.1 Các phương pháp tưới phổ biến
a)

Phương pháp tưới ngập

-

Tưới ngập hay còn gọi là phương pháp tưới cho lúa. Phương pháp này nhằm

cung cấp và duy trì một lượng nước trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển
của cây trồng.
-

Ưu điểm:
+ Điều hòa nhiệt độ của cây trồng
+ Kìm hãm sự phát triển của cỏ dại
+ Giảm bớt nồng độ các chất có hại

-

Nhược điểm:
+ Giảm độ thoáng khí
+ Giảm hoạt động của các vi sinh vật trong đất
+ Tốn nhiều nước, gây khó khăn cho việc cơ giới hóa đồng ruộng
+ Làm dâng cao mực nước ngầm, gây hiện tượng lầy hóa

b)

Phương pháp tưới theo luống

-

Tưới theo luống: hay còn gọi là phương pháp tưới rãnh, các rãnh đóng vai trò

là các con kênh nhỏ làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn chính vào ruộng, khi nước
chảy từ đầu rãnh xuống cuối rãnh sẽ ngấm sang hai bên, cung cấp nước cho cây
trồng. Phương pháp này phù hợp với những cây trồng cạn, không có khả năng chịu
ngập cao như: ngô, khoai, mía, đậu.
-

Ưu điểm:
+ Nước từ rãnh thấm vào đất, lớp đất mặt vẫn tơi xốp, kết cấu đất ít bị phá vỡ
+ Đất ít bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rửa trôi
+ Ít hao tổn nước
+ Không làm ngập mặt ruộng nên công tác canh tác, cơ giới hóa dễ dàng hơn

-

Nhược điểm:
+ Lãng phí lượng nước ở cuối rãnh
+ Tốn chi phí nhân công cho việc tạo rãnh

8


c)

Phương pháp tưới phun mưa

Hình 2.1: Tưới Rau bằng béc tưới Nelson R33
-

Là phương pháp đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dạng mưa nhân tạo,

nhờ các thiết bị thích hợp. Trong hiện tại và tương lai tưới phun mưa là phương
pháp tưới hoàn thiện và hiện đại.
-

Ưu điểm:
+ Tiết kiệm nước- tổn thất chỉ do bốc hơi trong quá trình tưới phun- tiết kiệm
40% đến 50% so với phương pháp tưới mặt.
+ Thích hợp với mọi loại địa hình, không gây xói mòn, trôi màu, không phá

vỡ kết cấu đất.
+ Giảm diện tích chiếm đất của kênh mương và công trình tưới.
-

Nhược điểm:

+ Giá thành đầu tư xây dựng, quản lý, khai thác cao.
+ Kỹ thuật tưới phức tạp, đòi hỏi trình độ cao.
+ Chất lượng tưới bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết.

d)

Phương pháp tưới phun mưa

-

Là một kiểu khác của thiết bị tưới áp lực thấp, bao gồm: tưới nhỏ giọt, tưới

phun, tưới ngầm, tưởi sủi, và hệ thống ứng dụng chính xác nguồn năng lượng thấp –
Vi tưới là phương pháp tưới không làm ướt toàn bộ bề mặt đất mà chỉ cung cấp
nước vào bộ phận cẩn thiết của cây trồng.

9


Hình 2.2: Mô hình tưới nhỏ giọt vườn rau gia đình
Các phương pháp của vi tưới:

-

+ Tưới phun: là việc cung cấp nước thường xuyên trên bề mặt đất hoặc vùng
rễ

cây hoạt động, giữ lượng nước phù hợp nhất cho vùng thiết yếu này.
+ Tưới nhỏ giọt: cung cấp nước thành các giọt rời rạc, chậm và gần như liên

tục.
+ Tưới ngầm: Cung cấp nước dưới bề mặt của đất bằng các hệ thống ống
ngầm dưới đất, có đục lỗ.
+ Tưới sủi: cung cấp nước trên bề mặt đất trong một vùng nhỏ từ ống được
cố

định, với các ông chính bị chôn dưới đất.
+ Tưới phun: nước được cung cấp dưới dạng giống như sương mù phía trên

bề

mặt đất, sử dụng các vòi phun nhỏ được gọi là vi tưới phun mưa.

2.1.2 Lựa chọn phương pháp phù hợp cho đề tài
-

Chúng Tôi hướng đến tưới vườn cây hoa màu nên chúng em chọn phương

pháp tưới dạng phun mưa sử dụng béc.

10


2.2

Sơ đồ khối hệ thống tưới nước cho cây hoa màu

Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ thống
2.3

Các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống

-

Hệ thống phải có tính năng tưới tự động theo thời gian hẹn trước

-

Hệ thống phải cài đặt được số van

-

Hệ thống có thể tắt mở từ xa qua tin nhắn SMS

-

Hệ thống phải có công tắc dòng chảy để bảo vệ bơm
11


-

Hệ thống phải có chế độ bảo vệ nhiệt cho bơm nước

2.4

Lựa chọn béc tưới

-

Việc chọn béc tưới phụ thuộc vào ta muốn tưới loại cây gì. Trong đề tài này

chúng em hướng tới tưới cây cà phê nên chúng em chọn béc tưới Nelson R33.Là
dòng béc phổ biến cho các dự án tưới cánh đồng cỏ, tưới cánh đồng mía, tưới Cà
Phê, Tưới Hồ tiêu, và tưới Thanh Long. Với ưu điểm vượt trội so với các béc cùng
loại đó là bán kính lớn, có thể đạt 15.5m và lưu lượng ~2m3/giờ. Thiết bị có 5 điểm
xé nước, giúp nước phân phối đều từ chân béc cho đến vị trí cuối cùng.

Hình 2.4 Nelson R33

-

Các thông số kỹ thuật của Béc tưới Nelson R33:
Cỡ họng

mm

: 4.8

Khớp nối

Ø

: 27

Áp suất lý tưởng

bar

: 3.5

Tốc độ gió

–

: Gió lớn

Chiều cao cọc đỡ béc (càng cao bán kính cm

: 45

càng lớn)
Bán kính

m

12

: 15.5


Lưu lượng

m3/giờ

: 1,8

Mô hình lắp béc

–

: tam giác

Khoảng cách giữa các béc

m

: 15

% tưới phủ (béc này phủ lên béc kia)

%

: 87*

Độ đồng đều (100% – mọi điểm nhận %

: 84*

được lượng nước bằng nhau)
Lưu lượng

mm/giờ

: 7.23*

Lưu lượng

(m3/giờ/ha)

: 72.3*

* Tại mức áp suất 3.45bar
2.5

Lựa chọn máy bơm nước cho đề tài

2.5.1 Những yếu tố để chọn bơm tưới
Để chọn máy bơm, thường chúng ta phải căn cứ vào một số yếu tố chính sau đây:
-

Lưu lượng cần tưới

-

Áp suất nước: Mọi thiết bị tưới đều cần một mức áp suất nhất định để có thể

hoạt động
-

Nguồn điện: Nếu là nguồn điện 1 pha (nguồn điện ta sử dụng cho sinh hoạt

hàng ngày) thì có thể chỉ chạy được máy bơm tối đa 3HP. Có một số bơm hỏa tiễn
nhập khẩu có thể đạt 10HP chạy điện 1 pha
-

Loại máy bơm: Hiện có nhiều loại bơm như bơm Hỏa tiễn, bơm ngang, bơm

trục đứng… căn cứ vào yêu cầu về lưu lượng, cột áp (áp suất), sau đó tra biểu đồ
hoạt động của máy bơm để từ đó chọn công suất máy bơm phù hợp

2.5.2 Chọn máy bơm cho đề tài


Những yêu cầu đưa ra như sau :

+ Tưới cho 1 hecta = 10000 m2 = 100m*100m
+ Sử dụng điện 1 pha 220V – AC
+ Sử dụng Béc tưới Nelson R33 với các thông số kỹ thuật như trên


Tính toán :

-

Bố trí các béc tưới :

13


Hình 2.5 Bố trí béc tưới cho 1 hecta
-

Đầu tiên là ta phải xác định số lần tưới: Vì chúng ta đang dùng hệ thống tưới tự

động nên chúng ta sẽ chia ra nhiều lần tưới nhằm để giảm công suất bơm cho một lần
tưới. Ngoài ra chúng ta còn kết hợp với chức năng cài thời gian cho một lần tưới để đạt
hiệu quả tốt nhất. Ở đây chúng ta chọn 8 lần tưới
-

Xác định số lần béc cho 1 lần tưới : theo sơ đồ trên số béc tưới cho 1 lần tưới là 8

béc
-

Vậy tổng lưu lượng bơm cần cấp : 1.8 * 8 = 14.4 m3/h

-

Áp suất hoạt động của béc theo khuyến cáo 3.45 bar tương đương cột áp cao

34.5 m
-

Vậy ta chọn bơm tưới là NTP SWS250-223.7 với các thông số kỹ thuật sau :

+ Lưu lượng tối đa : 274 lít/phút = 16,44 m3/giờ
+ Cột áp : 137 m
+ Công suất : 5Hp
+ Điện áp sử dụng 220 V – 50HZ

14


3.1

CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Board mạch điều khiển Arduino

3.1.1 Giới thiệu về thế giới Arduino
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các

thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi
bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một
ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu
về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất
thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.

Hình 3.1: Một số chức năng của các chân trên board mạch Arduino
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự
chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với
những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng người dùng
cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm
cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ
biến. Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại
các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng;
hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK
15


dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị
khác?
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào
thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm
2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo
Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design
Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino
vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những
người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn
Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.

Hình 3.2: Những thành viên khởi xướng Arduino

3.1.2 Các thông số chính của Arduino Nano
Board Arduino Nano là một trong những phiên bản nhỏ gọn của board Arduino.
Arduino Nano có đầy đủ các chức năng và chương trình có trên Arduino Uno
do cùng sử dụng MCU ATmega328P. Nhờ việc sử dụng IC dán của ATmega328P
thay vì IC chân cắm nên Arduino Nano có thêm 2 chân Analog so với Arduino Uno.

16


Hình 3.3: Sơ đồ Arduino Nano

Hình 3.4: Sơ đồ chân Arduino Nano


Các thông số chính của Arduino Nano :

Vi điều khiển

ATmega328P

IC nạp và giao tiếp UART

CH340

Điện áp hoạt động

5V - DC

Điện áp đầu vào khuyên dùng

7-12V - DC
17


Điện áp đầu vào giới hạn

6-20V - DC

Số chân Digital I/O

14 (trong đó có 6 chân PWM)

Số chân Analog

8 (độ phân giải 10bit, nhiều hơn Arduino Uno 2 chân)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

40 mA

Bộ nhớ flash

32 KB với 2KB dùng bởi bootloader

SRAM

2 KB

EEPROM

1 KB

Xung nhịp

16 MHz

Kích thước

0.73" x 1.70"

Chiều dài

45mm

Chiều rộng

18mm

Khối lượng

5g

3.3

Tìm hiểu về hệ truyền thông không dây và Module thu phát RF

3.3.1 Hệ truyền thông không dây là gì ?
-

Truyền thông không dây: là việc truyền tải thông tin qua một khoảng cách

mà không cần dây dẫn làm môi trường truyền.

18


Hình 3.5: Mô hình đơn giản của hệ truyền thông không dây
-

Các thông số chính của hệ truyền thông không dây :
+ Băng tần (kênh).
+ Dung lượng và băng thông tần số xác định (bit - rate).
+ Kiểu truyền : bán song công, song công.

-

Mô hình của hệ truyền thông không dây.

Hình 3.6: Mô hình của hệ truyền thông không dây


Ưu nhược điểm của hệ thống truyền thông không dây

-

Ưu điểm :
19


+ Không phụ thuộc vào dây dẫn

+ Bao phủ toàn cầu
+ Mềm dẻo
+ Luôn giữ liên lạc
+ Cài đặt dễ dàng và chi phí thấp
+ Khả năng phục hồi sau thảm họa tốt hơn
-

Nhược điểm :
+ Xung đột cao hơn và tính đáng tin cậy thấp hơn
+ So với mạng có dây
Thấp hơn về: băng thông, tốc độ truyền
Chất lượng dịch vụ: suy giảm
Cao hơn về: thời gian trễ, thời gian thiết lập kết nối
Các điều kiện hoạt động trên mạng có tính dễ thay đổi
+ Giới hạn về tài nguyên
+ Nguy cơ về sức khỏe

3.3.2 Module thu phát RF HC-12 SI4463 433MHz
-

Module thu phát RF UART SI4463 tần số 433Mhz HC-12 (433Mhz HC-12

SI4463 Wireless Serial Port Module) đạt khoảng cách 1km với môi trường lý tưởng.
Module có thể dễ dàng cài đặt và sử dụng. Với module bạn có thể giao tiếp bằng
giao thức UART với khoảng cách khá xa. Dễ dàng ứng dụng vào các thiết bị điều
khiển từ xa, xe điều khiển từ xa, thu thập thông tin cảm biến từ khoảng cách xa,...
Module hoạt động ở tần số 433MHz.

Hình 3.7: Module thu phát RF HC-12 SI4463 433MHz
20

* Thông số kỹ thuật:
- Điện áp: 3.2 --> 5.5V
- Khoảng cách hoạt động : khoảng 600m, có thể đạt 1000m ở môi trường
lý tưởng
- Tốc độ truyền: 5000bps trong không khí
- Dòng cấp: 16mA (ở chế độ chờ)
- Tần số hoạt động: 433.4 --> 473.0MHz công suất phát tối đa 100mW
(có thể cài đặt)
- Kích thước: 27.8mm × 14.4mm × 4mm
- Cài đặt mặc định: chế độ FU3, tốc độ 9600bps, kênh CH001
(433.4MHz)
3.4

Module sim900

3.4.1 Module sim900
-

Một modem GSM là một modem wireless, nó làm việc cùng với một mạng
wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giông như một
modem quaysố. Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền và
nhận dữ liệu thôngqua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó một
modem wireless thì việc gửinhận dữ liệu thông qua sóng.
Giống như một điện thoại di động GSM , một modem GSM yêu cầu 1 thẻ
sim
với một mạng wireless để hoạt động.Module SIM 900 là một trong những
loại modem GSM. Nhưng Module SIM900 được nâng cao hơn có tốc độ
truyền dữ liệu nhanh hơn. Nó sử dụng công nghệGSM/GPRS hoạt động ở

băng tầng GSM 850Mhz, EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhzvà PCS 1900Mhz,
có tính năng GPRS của Sim 900.

Hình 3.8: Module sim900

21