Đồ án Thiết kế và thi công nhà kính ươm cây (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và thi công nhà kính ươm cây (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỂN THƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG NHÀ KÍNH ƯƠM CÂY GVHD: THS. NGUYỄN VIỆT HÙNG SVTH: LÊ ĐÌNH KHƯƠNG MSSV: 12341053 SVTH: LÂM ĐỨC THẮNG MSSV: 12341106 SKL003077 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ-CƠNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THƠNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG NHÀ KÍNH ƯƠM CÂY GVHD: THS. NGUYỄN VIỆT HÙNG SVTH: LÊ ĐÌNH KHƯƠNG 12341053 LÂM ĐỨC THẮNG 12341106 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2014
3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN A GIỚI THIỆU i
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHƯC KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày tháng 07 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Đình Khương MSSV :12341053 Lâm Đức Thắng MSSV :12341106 Chuyên ngành: Kỹ Thuật ĐiệnTử - Truyền Thơng Mã ngành Hệ đào tạo: Đại học chính quy chuyển tiếp Khĩa: 2012 Lớp: 12341 I. TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế Và Thi Cơng Nhà Kính Ƣơm Cây II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Sử dụng cảm biến đo nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm. 2. Điều khiển nhiệt độ nhà trồng rau bằng cách điều khiển tốc độ quạt. 3. Điều khiển độ ẩm của đất thơng qua điều khiển bơm nước. 4. Điều khiển mái che thơng qua cảm biến báo mưa 5. Thiết kế và lập trình giao diện giám sát và điều khiển trên máy tính. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/03/2014 IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2014 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: THS. NGUYỄN VIỆT HÙNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP ThS. NGUYỄN VIỆT HÙNG TS. NGUYỄN THANH HẢI ii
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH.SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ (Dành cho cán bộ hướng dẫn) Ngày tháng 07 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG NHÀ KÍNH ƢƠM CÂY Cán bộ hƣớng dẫn: Ths. NGUYỄN VIỆT HÙNG 2. Nhận xét: 3. Đề nghị : Đƣợc bảo vệ: Bổ sung để đƣợc bảo vệ: Khơng đƣợc bảo vệ: 4. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 5. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. 6. Xin mời GV hƣớng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thƣ mời đính kèm. Cán bộ hƣớng dẫn Ths. NGUYỄN VIỆT HÙNG iii
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán bộ phản biện) KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Ngày tháng 07 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG NHÀ KÍNH ƢƠM CÂY Cán bộ phản biện: 2. Nhận xét: 3. Đề nghị : Đƣợc bảo vệ: Bổ sung để đƣợc bảo vệ: Khơng đƣợc bảo vệ: 4. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1:. Câu 2:. 5. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. Cán bộ phản biện iv
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN  Nhĩm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN VIỆT HÙNG đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo kinh nghiệm quý báu cũng như hỗ trợ phương tiện thí nghiệm trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài. Đồng thời chúng em xin cảm ơn các thầy cơ trong Khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện, cung cấp cho nhĩm những kiến thức cơ bản, cần thiết để chúng em cĩ điều kiện và đủ kiến thức để thực hiện quá trình nghiên cứu. Nhĩm cũng xin cám ơn các thành viên trong lớp 12341 đã cĩ những ý kiến đĩng gĩp, bổ sung, giúp nhĩm hồn thành tốt đề tài. Ngồi ra, nhĩm cũng đã nhận được sự chỉ bảo của các anh (chị) đi trước. Các anh (chị) cũng đã hướng dẫn và giới thiệu tài liệu tham khảo thêm trong việc thực hiện nghiên cứu. Trân trọng Nhĩm thực hiện đồ án Lê Đình Khương Lâm Đức Thắng v
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU Theo kết quả được nghiên cứu và được cho biết tại Hội thảo khoa học về sản xuất rau,hoa ứng dụng cơng nghệ cao.Việc trồng rau trong nhà kính khơng chỉ đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm mà cịn giúp cho chủ đầu tư tính tốn chính xác giá trị thu hoạch của mình mà khơng bị các yếu tố rủi ro khách quan như thời tiết,dịch bệnh tác động.Các yếu tố về mơi trường trong nhà kính nhà lưới được điều chỉnh tự động như hệ thống tưới ẩm,phun nước,nhiệt độ và ánh sáng để cĩ thể tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng sinh trưởng và phát triển.Vì vậy so với cách canh tác truyền thống thì hệ thống chăm sĩc cây trồng trong nhà kính đem lại hiệu quả kinh tế rất cao,tiết kiệm được 1/3 nhân cơng lao động và năng suất sản phẩm tăng lên gấp 10- 15 lần so với lối canh tác truyền thống. Để đáp ứng kĩ thuật tự động hĩa trong việc tưới tiêu cũng như cung cấp đầy đủ ánh sáng,giảm nhiệt độ trong nhà kính,chúng em chọn đề tài “Thiết kế Và Thi Cơng Nhà Kính Ƣơm Cây”. Điển hình của một hệ thống điều khiển tự động các thiết bị điện trong nhà kính là thay đổi tốc độ của quạt điện,độ sáng của bĩng đèn,bật tắt động cơ bơm nước khi thu được các thơng số về nhiệt độ ,ánh sáng và độ ẩm của đất. Quyển đố án này bao gồm 3 phần:  Phần A: Giới thiệu  Phần B: Nội dung (Gồm 4 Chương) Chương 1 :Tổng quan Chương 2 :Cơ sở lý thuyết Chương 3 :Thiết kế và thi cơng hệ thống Chương 4 :Kết luận và hướng phát triển  Phần C :Phụ lục Phụ lục A Phụ lục B TPHCM,ngày 10 tháng 2 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nhĩm thực hiện đồ án vi
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Phần A : Giới thiệu i Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp ii Phiếu chấm đồ án tốt nghiệp và nhận xét của GV. Hƣớng dẫn iii Phiếu chấm đồ án tốt nghiệp và nhận xét của GV. Phản biện iv Lời cảm ơn v Lời nĩi đầu vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC HÌNH xi PHẦN B Trang 1 NỘI DUNG 1 Chƣơng 1: Tổng quan 2 1.1 Đặt vấn đề 2 1.2 Mục tiêu đề tài 2 1.3 Giới hạn đồ án 3 1.4 Nội dung đồ án 3 1.5 Tình hình nghiên cứu 3 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 4 Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết 5 2.1 Tổng quan về mơ hình nhà kính 5 2.1.1 Giới thiệu nhà kính 5 2.1.2 Tìm hiểu về hệ điều khiển trong nhà kính 7 2.2 Cơ sở lý thuyết của các cảm biến 7 2.2.1 Cảm biến nhiệt độ 7 2.2.2 Cảm biến ánh sáng 8 2.2.3 Cảm biến độ ẩm 9 2.3 Giới thiệu về vi điều khiển PIC18F4520 10 vii
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.1 Các kí hiệu của vi điều khiển PIC 11 2.3.2 Cách lựa chọn PIC 11 2.3.3 Ngơn ngữ lập trình PIC 11 2.3.4 PIC18F4520 11 2.3.5 Tổ chức bộ nhớ 13 2.3.6 Các cổng xuất nhập của PIC18F4520 13 2.3.7 Timer 0 15 2.3.8 Timer 1 17 2.3.9 Timer 2 17 2.3.10 Timer 3 18 2.3.11 ADC 19 2.3.12 Giao tiếp nối tiếp 19 2.3.13 Giao tiếp song song 21 2.3.14 Các chế độ reset 21 2.3.15 Ngắt 23 2.3.16 Chuyển đổi ADC trên PIC18F4520 24 2.4 Visual Basic 24 2.4.1 Các kiểu dữ liệu cơ sở trong Visual Basic 24 2.4.2 Các câu lệnh 24 Chƣơng 3: Thiết kế và thi cơng hệ thống 26 3.1 Yêu cầu thiết kế phần cứng 26 3.2 Thiết kế cơ khí 26 3.3 Tính tốn và thi cơng hệ thống 27 viii
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.3.1 Sơ đồ khối tổng quát 27 3.3.2 Hệ thống đo nhiệt độ và điều khiển quạt 29 3.3.3 Hệ thống cảm biến ánh sáng 34 3.3.4 Hệ thống đo độ ẩm 37 3.3.5 Hệ thống giao tiếp máy tính 39 3.3.6 Hệ thống rèm kéo 44 3.3.7 Hệ thống hiển thị 46 3.3.8 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp 48 3.3.9 Sơ đồ mạch thi cơng 49 3.3.10 Mạch điều khiển thực tế 49 3.3.11 Mơ hình trồng rau thực tế 50 Chƣơng 4: Kết luận và hƣớng phát triển 52 4.1 Kết quả mơ hình thực nghiệm. 52 4.1.1 Đo độ nhiệt 52 4.1.2 Thời gian chiếu sáng 53 4.1.3 Đo độ ẩm 55 4.2 Những vấn đề giải quyết trong đồ án. 56 4.2.1 Các vấn đề nghiên cứu 56 4.2.2 Các vấn đề đã thực hiện: 57 4.2.3 Hạn chế của đề tài 57 4.2.4 Ƣu điểm 57 4.3 Hƣớng phát triển đề tài 57 PHỤ LỤC 59 ix
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC A LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT 60 PHỤ LỤC B PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 x
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 :Mơ hình nhà kính. Hình 2.2 :Sơ đồ IC nhiệt Hình 2.3 :Cấu tạo quang trở. Hình 2.4 :Định vị vị trí hai thanh kim loại vào đất Hình 2.5 : Phương pháp cầu phân áp đo điện trở đất. Hình 2.6 :Vi điều khiển PIC18F4520 và các dạng sơ đồ chân H nh 2. :Sơ đồ khối của timer 0 H nh 2. :Sơ đồ khối của Timer1 H nh 2. : Sơ đồ khối của Timer 2 H nh 2.10 :Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển PIC18F4520. Hình 3.1 :Sơ đồ thiết kế cơ khí. Hình 3.2 :Mặt chiếu bằng mơ hình Hình 3.3 :Sơ đồ khối tổng quát của mạch Hình 3.4 :Sơ đồ khối của hệ thống cảm biến nhiệt độ và điều khiển động cơ Hình 3.5 :Sensor DHT11 Hinh 3.6 :cảm biến mưa Hình 3.7 :Sơ đồ của khối ADC Hình 3.8 :Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ và điều khiển quạt Hình 3.9 :Sơ đồ khối của hệ thống cảm biến ánh sáng và điều khiển bĩng đèn và mái che Hình 3.10 :Tế bào quang dẫn trên thực tế. Hình 3.11 :Sơ đồ chân của relay Hình 3.12 :Sơ đồ nguyên lý của mạch cảm biến ánh sáng và điều khiển bĩng đèn Hình 3.13 :Sơ đồ khối của hệ thống đo độ ẩm. Hình 3.14 :Mơ đun đo độ ẩm đất Hình 3.15 :Sơ nguyên lý mạch đo độ ẩm và bơm Hình 3.16 :Sơ đồ khối giao tiếp máy tính Hình 3.17 :Sơ đồ nguyên lý giao tiếp máy tính Hình 3.18 :Giao diện điều khiển Hình 3.19 : Sơ đồ khối của hệ thống kéo rèm Hình 3.20 :Động cơ DC Hình 3.21 :Sơ đồ nguyên lý mạch đảo chiều động cơ Hình 3.22 :Hình dáng của LCD 16*2 Bảng 3.23 : Chức năng các chân LCD Hình 3.24 :Sơ đồ nguyên lý của mạch hiển thị Hình 3.25 :Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển Hình 3.26 :Sơ đồ mạch layout xi
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.27 :mạch điều khiển thực tế Hình 3.28 :hình ảnh cho mơ hình thực tế Hình 3.29 :Lưu đồ mạch tổng quát xii
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN B N DUN Trang 1
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1: Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đĩ nhu cầu sử dụng các thiết bị tự động ngày càng cao, con người ngày càng muốn cĩ nhiều thiết bị giải trí cũng như sinh hoạt với kỹ thuật cũng như cơng nghệ ngày càng phát triển. Từ những nhu cầu thực tế đĩ, em muốn đưa những kĩ thuật điều khiển tự động đĩ vào thực tế, đặc biệt là vào nơng lâm ngư nghiệp, để tạo ra một hệ thống mang tính tự động hĩa, tăng hiệu và năng xuất cho cây trồng đồng thời giảm bớt đi chi phí và sức lao động của con người. Em mạnh dạn đưa ra mơ hình thiết kế về mạch điều khiển các thiết bị điện tự động trong nhà kính. Đây là sản phầm thiết thực, cĩ thể áp dụng ở nhiều mơ hình khác nhau, như trường học, xí nghiệp, hoặc là trong gia đình. Theo kết quả được nghiên cứu và được cho biết tại Hội thảo khoa học về sảnxuất rau, hoa ứng dụng cơng nghệ cao.Việc trồng rau trong nhà kính khơng chỉ đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm mà cịn giúp cho chủ đầu tư tính tốn chính xác giá trị thu hoạch của mình mà khơng bị các yếu tố rủi ro khách quan như thời tiết, dịch bệnh tác động. Các yếu tố về mơi trường trong nhà kính nhà lưới được điều chỉnh tự động như hệ thống tưới ẩm, phun nước,nhiệt độ và ánh sáng để cĩ thể tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng sinh trưởng và phát triển.Vì vậy so với cách canh tác truyền thống thì hệ thống chăm sĩc cây trồng trong nhà kinh đem lại hiệu quả kinh tế rất cao,tiết kiệm được 1/3 nhân cơng lao động và năng suất sản phẩm tăng lên gấp 10-15 lần so với lối canh tác truyền thống. Để đáp ứng kĩ thuật tự động hĩa trong việc tưới tiêu cũng như cung cấp đầy đủ ánh sang,giảm nhiệt độ trong nhà kính,em chọn đề tài “Thiết kế và Thi Cơng Nhà Kính Ươm Cây”.Điển hình của một hệ thống điều khiển tự động các thiết bị điện trong nhà kính là thay đổi tốc độ của quạt điện,độ sáng của bĩng đèn,bật tắt động cơ bơm nước khi thu được các thơng số về nhiệt độ ,ánh sáng và độ ẩm của đất. 1.2 Mục tiêu đề tài: Thiết kế và thi cơng phần cứng của mơ hình nhà kính. Xây dựng chương trình điều khiển dung vi điều khiển Pic 18F4520 và sử dụng các cảm biến đo nhiệt độ, đo ánh sáng, đo độ Trang 2
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ẩm để thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị đèn, quạt, bơm, động cơ. Thiết kế giao diện giám sát bằng Vb 6.0 để giám sát hệ thống thu thập các thơng số mơ hình, điều khiển các thiết bị đèn, quạt, động cơ, bơm bằng tay hoặc tự động dựa theo các thơng số thu thập được. 1.3 Giới hạn đồ án Trong giới hạn thời gian cho phép để hồn thành đề tài này, kết hợp với những kiến thức tích lũy được trong quá trình học khơng cho phép người thực hiện đề tài thực hiện được hồn chỉnh tồn bộ các yêu cầu tạo ra một sản phẩm ưu việt. Do đĩ người thực hiện đề tài chỉ tập trung nghiên cứu về: - Cách tạo một giao diện điều khiển bằng phần mềm Visual Basic cơ bản. - Cách tạo ra mơ hình trồng rau đơn giản và điều khiển các hệ thống bơm nước, quạt , rèm che. - Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm và thiết kế mạch giao tiếp giữa PIC với cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm,ánh sáng. - Dùng CCS để viết chương trình cho PIC. - Tìm hiểu vi điều khiển PIC18F4520. - Sử dụng thuật tốn điều khiển ON-OFF để điều khiển nhiệt độ, độ ảm, ánh sáng. 1.4 Nội dung đồ án Về lý thuyết:  Tổng quan về vi điều khiển PIC 18F4520  Giới thiệu về phần mềm Visual Basic  Giới thiệu mơ hình nhà kính  Giới thiệu các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng. Về thiết kế thi cơng:  Sơ đồ khối, chức năng từng khối.  Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động.  Sơ đồ và sắp xếp linh kiện mạch in.  Giao diện trên máy tính để giao tiếp với mạch điều khiển.  Mơ hình nhà kính. 1.5 Tình hình nghiên cứu Trang 3
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong nước: Hiện nay nhiều nước phát triển đã và đang ứng dụng rất rộng rãi các mơ hình nhà kính trồng rau, hoa. Ở Việt Nam, bà con nơng dân và các doanh nghiệp nơng nghiệp cũng đã áp dụng mơ hình nhà kính để sản xuất rau sạch và các loại hoa cao cấp bằng cơng nghệ cao, nhiều nhất ở tỉnh Lâm Đồng, đặc biệt là Đà Lạt, nơi được coi là vùng sản xuất rau và hoa trọng điểm của cả nước. Theo kết quả khảo sát của dự án sản xuất rau trong nhà kính tại xã Đam B’ri, thành phố Bảo Lộc, các hộ nơng dân tham gia dự án cho biết “Trồng rau trong nhà kính cĩ thể trồng được quanh năm. Một năm cĩ thể tăng thời vụ trồng rau từ 5 lứa lên 7 lứa. Nếu làm tốt năng suất cĩ thể tăng gấp 4 lần”. Hơn nữa, sản xuất rau trong nhà kính cịn cĩ lợi thế là cĩ thể dùng điện chiếu sáng để cắt rau vào sáng sớm, rau vừa đẹp vừa đảm bảo chất lượng, giá bán cao hơn. Tuy vậy, chi phí đầu tư nhà kính cịn cao. Ngồi nước: Mơ hình nhà kính được ứng dụng rộng tới các nước trên thế giới đặc biệt với các nước cĩ điều kiện khí hậu khác nhiệt 1.6 Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu : Phương pháp tham khảo tài liệu :bằng cách thu thập thơng tin từ sách,tạp chí về điện tử và truy cập mạng internet .Phương pháp quan sát :khảo sát một số mạch điện thực tế đang cĩ trên thị trường và tham khảo một vài dạng mạch trên internet. Phương pháp thực nghiệm :từ những ý tưởng và kiến thức vốn cĩ của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên,em lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đĩ chọn lọc những mạch tối ưu. Trang 4
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này sẽ giới thiệu chung về mơ hình nhà kính, các yếu tố ảnh hưởng đến sự điều tiết khí hậu trong nhà kính, tìm hiểu về phương pháp điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng trong nhà kính, cơ sở lý thuyết của các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất, ánh sáng. Đồng thời cũng tìm hiểu PIC 18F4520. 2.1. Tổng quan về mơ hình nhà kính. 2.1.1. iới thiệu nhà kính. Nhà kính là nơi cĩ thể trồng một loại cây, một loại hoa, một loại rau nào đĩ theo ý muốn của người trồng, mà mơi trường bên trong nhà kính do ta làm chủ. Khi sử dụng nhà kính người ta cĩ thể điều khiển được nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng cho phù hợp với điều kiện sinh trưởng của từng loại cây trồng. Nhà kính thường được cấu tạo bằng các hợp chất trong suốt cho phép ánh sáng chiếu đến vùng trồng cây rau, vì vậy mà ta cĩ thể khống chế ánh sáng đến cây trồng nhờ điều khiển bộ phận che chắn trong những ngày cĩ nắng to. Ngược lại, cũng cĩ thể tạo ra ánh sáng theo yêu cầu nhờ đèn chiếu sáng trong những thời điểm thiếu ánh sáng. Như vậy bất kể ngày đêm ta cũng cĩ được ánh sáng thích hợp cho loại cây đang trồng. Hình 2.1: Mơ hình nhà kính. Các yếu tố ảnh hưởng đến cây trồng: Nhiệt độ :nhân tố giữ vai trị quyết định các hoạt động như quang hợp, hơ hấp, thốt hơi nước, kích thích hạt nảy mầm. Và nĩ cũng là nhân tố hạn chế rất lớn, ở 0 làm một số cây chết rét, ở nhiệt độ 40 làm cho Trang 5
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP cây khơ héo và cĩ thể chết. Vì thế hiệu suất quang hợp của các loại rau ngừng ở 30 . Độ ẩm :ảnh hưởng trực tiếp đến nảy mầm hạt giống, sinh trưởng. Độ ẩm cao sẽ ảnh hưởng tới cây trồng (úng ). Ánh sáng :tác động tới khả năng quang hợp và sinh trưởng của cây. Quá trình quang hợp của cây bị ngừng ở cường độ ánh sáng 4.31 lux, điểm bù sáng của nhiều loại rau là 1080 lux. Thơng giĩ :giúp đẩy hơi nĩng ra ngồi nhờ các quạt đối lưu. Nếu khơng khí khơng được lưu thơng thì cây trồng cĩ thể bị chết. Độ ẩm cũng thay đổi theo thơng giĩ. Đại lượng vật lý cần đo. Nhiệt độ: o Trong những thời điểm khác nhau nhiệt độ trong nhà kính thay đổi. Nhiệt độ nhà kính cĩ thể lên tới 60 – 70 trong mùa nắng nĩng nếu khơng thơng giĩ. Sử dụng hệ thống đo nhiệt độ giúp điều khiển được nhiệt độ trong nhà kính. Khi biết nhiệt độ trong những ngày mưa lạnh, thì sẽ biết khi nào cần làm nĩng lên mơi trường trong nhà kính. o Vị trí đặt cảm biến cũng rất quan trọng. Nếu cây trồng đặt trên giàn giá thì cảm biến cũng nên đặt trên giàn giá. Đơi khi nhiệt độ trên mái nhà kính sẽ lớn hơn nhiều nhiệt độ trên giàn giá, tại đây nhiệt độ thường điều hịa hơn. Do vậy, thường dùng bốn cảm biến nhiệt độ: hai đặt gần mái và hai đặt tại giàn. Độ ẩm :hoạt tính của động thực vật bao giờ cũng phụ thuộc vào hàm lượng nước hay hơi nước trong khơng khí rất lớn, thay đổi nhiều khi cho thu nhận hay thốt cho bớt hơi nước. Hàm lượng hơi nước này thường được gọi là độ ẩm. Thơng lượng ánh sáng :là năng lương phát xạ, lan truyền hay hấp thụ dưới dạng bức xạ trong một đơn vị thời gian. Trong những thời điểm khác nhau thơng lượng ánh sáng thay đổi, ảnh hưởng đến nhiệt độ và độ ẩm trong nhà kính. Vì vậy mà cĩ thể sử dụng màn che trong nhà kính để thay đổi thơng lượng ánh sáng. Các chức năng cần điều khiển: Đĩng/ mở quạt :khi nhiệt độ tăng quá cao, độ ẩm vượt mức giới hạn, cần thiết phải cĩ sự điều chỉnh, đĩng/ mở quạt là một phương án hợp lý. Trang 6
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tưới nước :trong mơi trường được điều khiển, cần phải tưới nước để cây trồng phát triển. Mỗi loại cây trồng cần cĩ một chế độ tưới cần thiết: khi nào, tại đâu và mức độ nào. Che nắng : o Để tạo ra mơi trường thích hợp cho cây trồng, cần phải điều tiết khơng khí mát, sức nĩng, lượng nước cĩ trong nhà kính. o Trong những ngày nắng nĩng, ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào nhà kính làm nhiệt độ trong nhà kính tăng lên. Khi đĩ cần phải che nắng nhà kính để làm giảm nhiệt độ trong nhà kính đồng thời kết hợp với việc sử dụng quạt để thơng giĩ và làm mát mơi trường trồng trọt. việc che nắng cĩ thễ làm cho nhiệt độ giảm xuống hai mươi phần trăm. Sưởi ấm :trong những ngày mùa mưa, chỉ cĩ thể nâng nhiệt độ trong nhà kính lên nhờ hệ thống lị sưởi hoặc đèn (số lượng đèn sử dụng phụ thuộc vào loại đèn và kích thước nhà kính). Phương pháp điều tiết nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng trong nhà kính. Để cho cây trồng cĩ thể sinh trưởng và phát triển được trong những điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm thích hợp nhất thì chúng ta áp dụng một số phương pháp để điều tiết khí hậu trong nhà kính như: phương pháp phun sương sử dụng động cơ áp suất lớn, ống dẫn nước và vịi phun để tạo thành sương mù nhằm giảm nhanh nhiệt độ và làm tăng độ ẩm trong nhà kính, kết hợp với phương pháp quạt thơng giĩ nhằm trao đổi đối lưu khơng khí giữa trong và nồi nhà kính để giảm nhiệt độ trong phịng, làm giảm độ ẩm trong nhà kính. 2.1.2. Tìm hiểu về hệ điều khiển trong nhà kính. Hệ điều khiển tự động sử dụng trong nhà kính gồm cĩ bộ phận chính là hệ đo các thơng số như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và phần điều khiển tác động đến các phần tử như: rèm che, quạt, phun sương, sưởi ấm. Ở đây do nhiệt độ phù hợp với cây trồng dao động từ 25 – 30 và độ ẩm cũng dao động trong khoảng 65 - 70 nên nhĩm chọn hệ điều khiển mở/đĩng (on/off controller). Ngõ ra đĩng/mở, hệ điều khiển chỉ chuyển khĩa khi các đại lượng cần đo vượt quá hoặc nhỏ hơn một khoảng giá trị đặt trước. 2.2. Cơ sở lý thuyết cùa các cảm biến. 2.2.1 . Cảm biến nhiệt độ. Cảm biến nhiệt vi mạch :hay là IC nhiệt được chế tạo từ chất bán dẫn, dựa trên nguyên lý phụ thuộc điện áp mối nối PN theo nhiệt độ. V = Trang 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4