Giàn phơi đồ thông minh kết hợp tưới cây sử dụng pin năng lượng mặt trời

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt đồ án và đúng tiến độ, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của
Quý thầy cô, anh chị và bạn bè cùng chuyên ngành. Em xin chân thành cảm ơn, GVC.
TH. S Lê Kim Dưỡng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp những tài liệu, phần
mềm cần thiết, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình thực
hiện đồ án.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô bộ môn Nhiệt – Điện lạnh đã tận tình
dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức nền tảng và cơ bản để em có thể tự tin
bước chân ra trường đời.
Cuối cùng Đồ án cũng đã hồn thành, nhưng với kiến thức cịn hạn chế và kinh
nghiệm chưa có nhiều nên khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em kính mong
nhận được sự đóng góp ý kiến và nhận xét chân thành của q thầy cơ. Em kính chúc
q thầy cơ dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý.
Em xin chân thành cám ơn!


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP..........................................................................i
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN ....................................................................ii
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................iii
MỤC LỤC ................................................................................................................iv
DANH MỤC CÁC HÌNH..........................................................................................v
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..........................................................................................1
1. 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI......................................................................................1
1. 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..............................................................................1
1. 3 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH.............................3
2. 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THƠNG MINH............3
2. 1. 1 Tóm tắt..........................................................................................................3
2. 1. 2 Tổng quan.....................................................................................................3
2. 1. 3 Cách lắp đặt giàn phơi thơng minh..........................................................4

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ............................................................6
3. 1 THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG KHUNG PHƠI..................................................6
3. 1. 1 Kết cấu khung giàn phơi............................................................................6
3. 1. 2 Thanh trượt giàn phơi................................................................................12
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG.............................14
4. 1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..............................................................................14
4. 1. 1 Mạch điện.....................................................................................................14
4. 1. 2 Nguồn điện....................................................................................................20
4. 1. 3 Khối xử lí trung tâm....................................................................................23
4. 1. 4 Khối công suất (điều khiển động cơ)........................................................26
4. 1. 5 Phần mềm điều khiển..................................................................................29
4. 2 CÁC LOẠI CẢM BIẾN......................................................................................31
4. 2. 1 Cảm biến độ ẩm...........................................................................................31
4. 2. 2 Cảm biến độ ẩm đất....................................................................................33
4. 2. 3 Cảm biến mưa..............................................................................................35
4. 2. 4 Cảm biến ánh sáng......................................................................................37
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG GIÀN TƯỚI CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG.............................39
5.1
5.2

Tổng quan.....................................................................................................39
Bộ tưới cây trồng..........................................................................................40


5.3

Tác dụng........................................................................................................41

KẾT LUẬN – KHUYẾN NGHỊ....................................................................................42
PHỤ LỤC........................................................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................46

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Cắt sắt hộp vng..............................................................................................6
Hình 2: Hàn khung giàn phơi.........................................................................................7
Hình 3: Mài bóng, láng các mối hàn.............................................................................8
Hình 4: Mơ hình cơ khí của sản phẩm (chưa hoạt động) ..........................................10
Hình 5. Hoạt động của động cơ DC ..............................................................................11
Hình 6: Mơ hình cơ khí của sản phẩm (khi hoạt động)..............................................12
Hình 7: Thanh truyền động............................................................................................13
Hình 8: Sơ đồ kết cấu......................................................................................................13
Hình 9: Cảm biến độ ẩm.................................................................................................15
Hình 10: Cảm biến mưa..................................................................................................15
Hình 11: Cảm biến ánh sáng..........................................................................................16
Hình 12: Cảm biến độ ẩm...............................................................................................16
Hình 13: Mạch điện điều khiển......................................................................................17
Hình 14: Mạch điện hồn chỉnh vào hoạt động...........................................................18
Hình 15: Tấm pin năng lượng mặt trời được dùng trong mơ hình..........................23
Hình 16: Khối nguồn của vi điều khiển........................................................................23

Hình 17: Arduino thực tế.................................................................................25
Hình 18: Khối vi xử lí trung tâm...................................................................................26
Hình 19: Khối cách li quang...........................................................................................27
Hình 20: Khối điều khiển động cơ.................................................................................28
Hình 21: Khối nguồn và khối trung tâm thực tế.........................................................28
Hình 22: Khối cơng suất..................................................................................................29
Hình 23: Minh họa giải thuật điều khiển động cơ theo phương pháp điều biến độ
rộng xung. .........................................................................................................................30
Hình 24: Các chân cảm biến độ ẩm...............................................................................31
Hình 25: Sơ đồ kết nối vi xử lý cảm biến độ ẩm..........................................................32

Hình 26: Thiết bị kết nối với cảm biến độ ẩm đất.......................................................33
Hình 27: Ngun lí hoạt động của cảm biến độ ẩm đất..............................................34
Hình 28: Sơ đồ nối dây cảm biến độ ẩm đất................................................................35
Hình 29: Kết nối cảm biến với các thiết bị phụ cảm biến mưa.................................35
Hình 30: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến mưa....................................................36
Hình 31: Cảm biến ánh sáng..........................................................................................37
Hình 32: Sơ đồ mạch điện hoạt động của cảm biến....................................................38
Hình 33: Giàn tưới cây tự động.....................................................................................39
Hình 34: Đầu phun sương...............................................................................................40
Hình 35: Bơm thủy lực....................................................................................................41


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật, cũng như nhu cầu đòi hỏi của con
người ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu về
một cuộc sống tiện nghi, thơng minh. Điều này đã thôi thúc những nhà khoa học thiết
kế chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thơng minh đó.
Một trong số đó cần kể tới là giàn phơi quần áo thông minh. Với các nước phát
triển thì nó được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến, còn ở các nước đang phát triển
trong đó có Việt Nam đang có xu hướng tìm cho mình sự tiện nghi, thơng minh đó.
Mặt khác với sự phát triển hiện tại thì các khu nhà hay các khu chung cư với diện
tích khơng lớn lắm chính vì thế mà việc nhỏ gọn mà vẫn đáp ứng được những yêu cầu
là rất cần thiết nhất là các khu chung cư.
Vì vậy việc có một giàn phơi quần áo thơng minh sẽ khơng chiếm diện tích của ban
cơng hoặc là những nơi ban cơng rất nhỏ cũng có thể lắp được giàn phơi thơng minh
giúp chúng ta thốt khỏi những rắc rối trong việc phơi quần áo.

Là những sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực, nhận thấy được tính cấp bách và cần
thiết của việc thiết kế một giàn phơi đồ thơng minh chiếm ít diện tích, giá thành thấp
và đáp ứng được các nhu cầu tiện nghi cho người sử dụng.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

+ Mục đích:
•
•
•

Giúp mọi người luôn thỏa mái khi phơi quần áo.
Bảo vệ quần áo trước mưa, gió và sương.
Tiết kiệm sức lao động.

+ Mục tiêu:
•

Mục tiêu chung: Chế tạo hệ thống phơi đồ thông minh dựa trên bộ vi xử lý
trung tâm 89V51RD2 kết hợp với hệ thống cảm biến ánh sáng, cảm biến mưa

để bảo vệ quần áo trước mưa gió và sương.
• Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu và chế tạo thành cơng “hệ thống phơi đồ thơng
minh”. Sau khi hồn thành thành cơng mơ hình dự án, nhân rộng đưa vào sản
xuất để phục vụ cho cuộc sống.
1.3 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5


+ Kế hoạch nghiên cứu:
Đề tài này liên quan tới nhiều lĩnh vực khác nhau, địi hỏi phải có một kế hoạch cụ

thể để thực hiện. Với thời gian khoảng 2 tháng (5/2017 – 7/2017) nhóm đã đặt ra một
kế hoạch để thực hiện đề tài cụ thể như sau:
•

Từ 01/5 – 08/5: lên mơ hình tổng qt của sản phẩm trong đề tài, những u

•
•

cầu cần có cho sản phẩm.
Từ 09/6 - 15/6: Thiết kế mơ hình cơ khí của sản phẩm.
Từ 16/6 – 29/6: Tìm hiểu về các linh kiện điện tử như điện trở, tụ điện, IC, vi

điều khiển…; thiết kế mạch điện điều khiển của sản phẩm.
• Từ 30/6 – 12/7: Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C cho Vi điều khiển.
• Từ 13/7 đến khi tham gia kì thi: Kết hợp giữa các phần cơ khí, điện tử, lập trình
với nhau thành 1 sản phẩm thống nhất, thử nghiệm trong điều kiện thực tế;
Khắc phục những vấn đề phát sinh từ đó đưa ra một sản phẩm hồn chỉnh.
+ Phương pháp nghiên cứu
•
•

Hệ thống được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết: tìm cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mạch điện tử,

của vi điều khiển, động cơ. Nghiên cứu và tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C.
• Xây dựng mơ hình thử nghiệm.
• Thử nghiệm, hồn chỉnh các vấn đề phát sinh.
• Đưa vào sử dụng trong thực tế.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
2.1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THƠNG MINH
2.1.1 Tóm tắt

Hiện nay tuy cơng nghệ đã phát triển rất tiên tiến, các công việc nội trợ của các mẹ
các bà cũng đã bớt vất vả hơn, nhưng trong các cơng việc đó thì việc phơi quần áo vẫn
6


khiến họ thấy vất vả. Hay khi đang xem một bộ phim hay, đang trầm tư suy nghĩ một
chuyện gì đó thì cơn mưa ào đến, bạn phải chạy hối hả ra sân để thu dọn quần áo,
chưa kể trong q trình đó lỡ như có quần áo rớt và bị bẩn thì bạn sẽ phải giặt lại.
Hoặc bạn ở phịng trọ, vào các ngày mưa bạn khơng thể vừa đi học vừa ở nhà trơng đồ
được. Và nó đặt ra một câu hỏi là tại sao ta không phát minh ra giàn phơi đồ có khả
năng tự động thu đồ lại khi trời mưa và che lại, sau đó lại mang đồ ra phơi tiếp khi trời
nắng, mà không cần con người chạm tay vào.
2.1.2 Tổng quan
Ngày nay khoa học kĩ thuật đã phát triển hết sức mạnh mẽ, đã có rất nhiều thiết bị
phục vụ cho cuộc sống dựa trên các ứng dụng của khoa học công nghệ như máy giặt,
tủ lạnh, ti vi, máy điện thoại… Tuy nhiên bên cạnh đó nhóm nhận thấy vẫn cịn nhiều
cơng việc có thể áp dụng khoa học cơng nghệ nhưng lại chưa được áp dụng, sử dụng
rộng rãi. Một ứng dụng nhỏ trong đó mà em nhận thấy vẫn chưa được chế tạo sử dụng
đó là một hệ thống phơi đồ thơng minh có thể tự động thu quần áo khi trời mưa, phơi
lại quần áo khi trời nắng; thu quần áo khi trời tối và tiếp tục phơi khi trời sáng… Từ
tình hình thực tế trên em đã hình thành một ý tưởng để thực hiện công việc trên đó
chính là “hệ thống phơi đồ thơng minh”.
Trên thực tế đã có một số sản phẩm tương tự đề tài này, nhưng qua tham khảo em
nhận thấy rằng những sản phẩm đó đang cịn rất nhiều hạn chế như: Tính linh động
của sản phẩm, tính “thơng minh” của sản phẩm đó là có thể thu vào khi trời mưa,

nhưng lại không thể tự mang phơi khi trời nắng, không thu đồ khi trời tối… Từ những
hạn chế trên em đã đưa ra một hệ thống hồn tồn mới, “thơng minh” thật sự. Hệ
thống phơi đồ thông minh là một sản phẩm hoạt động dựa trên sự kết hợp hoàn hảo
giữa kĩ thuật cơ khí, kĩ thuật điện và kĩ thuật lập trình vi xử lý. Đảm bảo thực hiện các
yêu cầu cơ bản mà chúng ta mong muốn đó là bảo vệ quần áo trước mưa gió, sương.
Ngồi việc đạt được những yêu cầu của hệ thống phơi đồ thì chỉ cần một vài cải tiến
nhỏ thì thiết bị có thể triển khai thành hệ thống kéo rèm cửa tự động, hệ thống tưới
nước, vòi nước cảm ứng, thiết bị hẹn giờ, robot…
Giàn phơi đồ gồm các phần: nhà chứa quần áo, thanh đường ray chạy, động cơ
quay, phần hệ thống mạch điện - các cảm biến và cuối cùng là năng lượng của giàn
phơi. . . Trong đó, phần thanh ray là một trong những bộ phận quan trọng nhất của
7


giàn phơi. Thanh đường ray làm bằng nhôm sử dụng cơ cấu ổ bi kết hợp với trục , kết
cấu giống như bánh xe tàu hỏa trên đường ray để kéo đồ ra vào nhanh.
+ Nguyên lí hoạt động
Theo nguyên lí hoạt động, khi trời bắt đầu mưa, các giọt nước sẽ rơi vào cảm biến
mưa gắn trên giàn, mạch truyền tín hiệu đến mơ tơ làm mơ tơ quay kéo quần áo đi vào
nhà chứa quần áo thông qua các con chạy trên thanh đường ray. Khi quần áo được đưa
vào nhà chứa, hệ thống quạt thơng gió sẽ hoạt động, đảm bảo cho độ ẩm trong giàn
không tăng do hơi nước bốc ra từ quần áo. Khi trời hết mưa, quần áo sẽ được tự động
kéo ra. Khi giàn phơi không hoạt động, năng lượng pin mặt trời sẽ được dùng để sạc
bình dự phịng…
+ Ý nghĩa khoa học của đề tài:
•
•

Góp phần nhỏ vào tiến trình cơng nghiệp hóa hiện đại đất nước.
Thấy được lợi ích của khoa học kỹ thuật trong cuộc sống.

+ Ý nghĩa thực tiễn:
•
•
•
•

Mọi người ln cảm thấy n tâm khi phơi quần áo mà không sợ trời mưa, tối.
Quần áo luôn được bảo vệ khỏi mưa và sương.
Tiết kiệm sức lao động
Phát triển hệ thống tư duy, sáng tạo để từ đó có thể nghiên cứu, triển khai các
hệ thống khác phức tạp hơn.

+ Phương tiện nghiên cứu:
Chủ yếu qua các vật liệu về điện tử và cơ khí được tìm kiếm mua từ cửa hàng, nơi
bán sắt vụn, cộng với kiến thức về lập trình C.
2.1.3 Cách lắp đặt giàn phơi thơng minh

Bước 1: Tùy vào diện tích, vị trí cần lắp đặt để lựa chọn cách lắp phù hợp với diện
tích theo thiết kế.
Bước 2: Xác định vị trí chỗ để bộ tời quay và buli dẫn hướng. (2 chi tiết này ln
cùng nhau theo chiều thẳng đứng).
•
•

Vị trí mơ tơ quay phải tránh mưa và cách nền >= 1,25m.
Vị trí buli dẫn hướng: nằm trên trần hoặc cách trần 5 – 10 cm và thẳng đứng

với mơ tơ.
• Buli đa chiều cách buli dẫn hướng 40 cm và nằm trên thanh truyền.

• Buli đơn cách buli kép từ 1. 5 – 2 m tùy theo chiều dài thanh phơi và chiều dài
ban công.
8


•

Đánh dấu vị trí các lỗ vít – dùng khoan sắt đính vít sắt vào khung giàn phơi.

Bước 3: Luồn dây curo.
•

Khi gỡ dây curo chúng ta phải cẩn thận gỡ cuộn curo tránh bị gãy gập,

xoắn, rối – tránh làm hỏng dây curo.
• Trên buli dẫn hướng có 2 buli độc lập để luồn sợi cáp: mỗi buli có 2 rãnh
cáp cho 1 sợi curo.
• Cách luồn: Lấy 2 đầu của 1 sợi curo luồn qua 2 rãnh / 1 buli.
• Khi xuống thanh phơi dây curo phải nằm gọn trong thanh, truyền tránh kẹt
dây.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
3.1 THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG KHUNG PHƠI

3. 1. 1 Kết cấu khung giàn phơi
- Quá trình hình thành khung giàn phơi
Sử dụng máy cắt để cắt thanh sắt vng theo kích thước của khung phơi.
Hình 1: Cắt sắt hộp vuông

9

Trong quá trình hàn khung phơi cần chú ý đến kỹ thuật hàn, các mối hàn phải
lien kết với nhau và tránh làm thủng thanh sắt làm mất thẩm mĩ.
Hình 2: Hàn khung giàn phơi

10


Sau khi hàn xong, ta sử dụng máy mài cầm tay để làm láng bề mặt vừa han, làm tăng tính
thẩm mĩ của giàn phơi.

Hình 3: Mài bóng, láng các mối hàn

11


+ Hệ thống cơ khí:
Sử dụng các vật liệu thơng dụng là sắt, inox để đảm bảo tính thơng dụng cũng như
chắc chắn của sản phẩm và sản được thiết kế trên mơ hình của các thiết bị phơi đồ thủ
cơng thơng thường nhưng có cải tiến một số phần để phù hợp. Trong hệ thống thu kéo
đồ khi trời mưa, trời tối được thực hiện thông qua 01 động cơ, động cơ này có khả
năng hoạt động linh hoạt, chính xác nhờ hệ thống điều khiển thiết bị trung tâm, các

12


cơng tắc hành trình cũng như các cảm biến. Năng lượng cung cấp cho động cơ hoạt
động có thể là nguồn pin 12V hoặc thông qua bộ chuyển đổi adaptor.
+ Vật liệu:

•
•
•
•

Sắt hộp vng 20mm*20mm
Innox trịn phi 21mm
Động cơ 12V DC
Dây cáp, bạc đạn, trục quay, ốc vít …

Mơ hình cơ khí được thiết kế đơn giản dạng hình khung có kích thước rộng 0,6m *
1,7m dài * 1,5m cao. Trong đó có bộ thu kéo đồ, giàn che mưa, sương.
•
•
•

Hệ thống cảm biến (sensor) và các nút điều khiển
Bộ xử lý trung tâm (MCU)
Hệ thống thực hiện cơng việc

Hình 4: Mơ hình cơ khí của sản phẩm (chưa hoạt động)

13


1. Động cơ thực hiện thu kéo đồ và che mưa, sương.
2. Trục quay.
3. Móc treo đồ, có thể trược dọc theo thanh ngang.

Bộ phận quan trọng nhất trong phần cơ khí chính là hệ thống truyền động. Hệ thống

truyền động trong thiết bị này là 1 động cơ một chiều DC. Động cơ DC có cấu tạo từ 2
bộ phận: bộ phận đứng yên được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu gọi là stato, bộ phận
quay tạo từ các cuộn dây gọi là roto.

Hình 5. Hoạt động của động cơ DC

14


Như vậy, khi đảo chiều của dịng điện thì động cơ cũng đảo chiều quay. Đặc tính kĩ
thuật của hầu hết động cơ DC là tốc độ quay (vòng/phút) cao và mơmen ngẫu lực
thấp. Nhưng cần có tốc độ quay chậm, mômen ngẫu lực lớn nên động cơ DC được lắp
thêm hộp số để giảm tốc độ cũng như tăng thêm mômen lực.

15


Hình 6: Mơ hình cơ khí của sản phẩm (khi hoạt động)

16


Khi gặp trời mưa hoặc trời tối thì hệ thống cảm biến sẽ báo tín hiệu cho bộ điều
khiển trung tâm, từ đó ra lệnh cho các động cơ thực hiện nhiệm vụ thu đồ vào đồng
thời thả bạt che xuống.
3. 1. 2 Thanh trượt giàn phơi
+ Thanh truyền động

Hình 7: Thanh truyền động

Có kết cấu nhẹ dễ dang lắp đặt, sử dụng động cơ được đặc bên trong thanh truyền
sử dụng dây curoa.
Hình 8: Sơ đồ kết cấu

+ Đặc tính kỹ thuật:

17


Động cơ cuốn tự động được lắp kín đáo trực tiếp phía trên thanh truyền, sử

•

dụng động cơ ống điện xoay chiều.
• Tiếng ồn động cơ cực nhỏ, điều chỉnh dễ dàng, hành trình chuẩn xác đáng tin
cậy, mạnh mẽ và chịu trọng lượng lớn.
• Có độ bền cao, tuổi thọ lớn, chịu được trong môi trường khắc nghiệt.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Sử dụng mạch điện tử và bộ điều khiển trung tâm là vi xử lý (VXL) 89V51RD2.

4.1

Đây là một bộ VXL thuộc họ 8X51, họ VXL được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều
ứng dụng thực tế như mạch điều khiển nhà thông minh, mạch điện đèn quảng cáo,
robot…Kết nối với hệ thống xử lý trung tâm là các thiết bị để nhận biết và chuyển đổi
các tín hiệu tương tự từ môi trường thành các tiến hiệu điện (hệ thống cảm biến). Sau
khi các tín hiệu được xử lý thì hệ thống điều khiển trung tâm sẽ phát tín hiệu để điều
khiển các modul động cơ hoạt động.

Bảng 1: Mơ hình hoạt động của hệ thống

4. 1. 1 Mạch điện
Do thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động hoặc có thể hoạt động ở chế độ điều khiển
bằng tay, do đó mạch điện phải được thiết kế sao cho đảm bảo được tính linh hoạt. Để
làm được việc này mạch điện được thiết kế để mọi hoạt động được điều khiển từ một
bộ vi xử lý trung tâm, kết hợp với mạch công suất điều khiển động cơ linh hoạt giữa
role và fet.
- Sử dụng các loại cảm biến cho mạch điện:
•

Cảm biến độ ẩm đất: dùng để kiểm tra trời có mưa khơng,qua đó truyền tín
hiệu đến bộ điều khiển.
18


Hình 9: Cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến mưa: dùng để kiểm tra trời có mưa khơng,qua đó truyền tín hiệu đến bộ
điều khiển
Hình 10: Cảm biến mưa

19


Cảm biến ánh sáng: dùng để đo độ sáng của môi trường xung quanh. Nếu môi
trường không đủ ánh sáng, cảm biến sẽ truyền tín hiệu đến bộ điều khiển.
Hình 11: Cảm biến ánh sáng

Cảm biến độ ẩm: Đo độ ẩm trong phịng, để giữ độ ẩm trong khoảng 65%-70%

Hình 12: Cảm biến độ ẩm
20


Hình 13: Mạch điện điều khiển

21


Hình 14: Mạch điện hồn chỉnh vào hoạt động

22


+Sơ đồ nguyên lí làm việc của giàn phơi
23


PIN MẶT TRỜI
(25V đến 40V)

BỘ CHUYỂN ĐỔI

CUNG CẤP NGUỒN
ĐIỆN CHO ĐỘNG
CƠ GIÀN PHƠI VÀ
BƠM

ACQUY
(12V, 6A)

MẠCH GIÃM ÁP
12V=>5V

VI XỬ LÝ
ARDUINO

KHỐI ĐIỀU
KHIỂN
ĐÔNG CƠ

KHỐI ĐIỀU
KHIỆN
QUẠT

CẤP NGUỒN CHO
CÁC CẢM BIẾN
VÀ RƠ LE
TÍN HIỆU CẢM
BIẾN: NƯỚC
MƯA, ÁNH
SÁNG, ĐỘ ẨM
PHÒNG, ĐỘ

KHỐI ĐIỀU
KHIỂN
BƠM

4. 1. 2 Nguồn điện
24

Nguồn điện cho VXL sử dụng nguồn 12V được cung cấp từ acqui hoặc adaptor sau
đó thơng qua bộ chuyển đổi là IC7805 để chuyển thành điện áp chuẩn 5V. Trong mạch
có thêm các tụ để ổn định điện áp, lọc nhiễu đồng thời cũng có led để báo nguồn hoạt
động.
Nguồn điện được cung cấp bằng pin năng lượng mặt trời. Có tác dụng giảm thiểu
lượng điện năng tiêu thụ, tận dụng được nguồn năng lượng vô hạn và bảo vệ môi
trường.
+ Pin năng lượng mặt trời:
Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel) bao
gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một
số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là đi ốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh
sáng thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin
mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Tế bào quang điện
được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào
quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới
ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh
sáng (vd: cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn
thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.
Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện. Hoạt động của pin mặt trời
được chia làm ba giai đoạn:
•

Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các
cặp electron-hole trong chất bán dẫn.

•

Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất
bán dẫn khác nhau (p-n junction). Hiệu ứng này tạo nên hiệu điện thế của pin

mặt trời.

•

Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dịng điện.

Các pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế. Do giá thành còn
đắt, chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao,
ngoài đảo xa, hoặc phục vụ các hoạt động trên không gian; cụ thể như các vệ
tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm
tay từ xa, thiết bị bơm nước. . . Các Pin năng lượng Mặt trời được thiết kế như
25