Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

7



sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chun mơn hóa và

hốn đổi sản xuất. Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất.

Trong một tương lại gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vơ quan trọng và khơng thể

thiếu, bởi vì nó khơng 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, cơng 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 khơng thể thiếu trong đời sống chúng ta.

1.1.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng

Hệ thống tưới nước tự động là một trong những hệ thống tưới được công nghệ

hiện đại hiện nay. Sử dụng hệ thống tưới động trên 1ha sẽ giảm thiếu được 70 lần mức

chi phí so với cách tưới bằng máy giảm 150 lấn so với tưới bằng tay. Hiện nay hệ thống

này đang được ứng dụng phố biến ở một số vùng đô thị phát triển mạnh, ở các sân gold

cũng như các trang trại trồng cây ăn quả, cây hoa màu.

1.2. Các hệ thống tưới tự động hiện nay

1.2.1. Các hệ thống tưới trong nước hiện nay:

“Hệ thống tưới rau bằng điện thoại: Bằng cách soạn tin nhắn thông thường,

nội dung là mã code và gửi tới hộp điều khiển, sau 10 giây, các béc nước bắt đầu hoạt

động. Đó là sáng kiến tưới rau bằng nhắn tin điện thoại độc nhất của anh Bùi Ngọc

Minh Tâm ở TP.HCM giúp trồng rau sạch tại nhà. Nếu điều khiển bằng tay nơng dân

chỉ cần bấm nút là có thể bơm được. Còn khi khơng ở nhà nơng dân muốn tưới rau thì

có thể tưới bằng cách soạn tin nhắn theo cú pháp rồi gửi yêu cầu, tủ điều khiển sẽ phản

hồi lại và thực hiện thao tác tưới rau như yêu cầu của tin nhắn”. (Hữu Ký 2015)

“Hệ thống tưới phun tự động đa năng - một cơng trình khoa học của 2 giảng

viên trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: T.S Lê Văn Luận và TH.S Lê Đình



8



Hiếu. Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng này gồm có 1 cảm biến đo

nhiệt độ và một cảm biến đo độ ẩm của đất được cài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ

điều khiển được lập trình trên PLC-S7-200. Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của

đất hoặc nhiệt độ khơng khí tại nhà màng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đến

hộp điều khiển PLC [1]. 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 sẽ tự ngừng trong

đúng 5 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”. (Nguyên Thu 2014)

1.2.2. Các hệ thống tưới tự động ở nươc ngoài

a) Bộ điều khiển tưới tự động qua wifi của hãng Orbit- USA



Hình 1.1: Bộ điều khiển tưới tự động qua wifi của hãng Orbit-USA

Bộ điều khiển tưới tự động của thương hiệu Orbit cho phép điều khiển từ xa

thông qua wifi. Người dùng có thể điều khiển bộ hẹn giờ bằng ứng dụng trên hệ điều

hành Android, IOS hoặc thao tác trực tiếp trên thiết bị với giao diện trực quan, dễ dàng



9



sử dụng. Công nghệ tưới thông minh dựa trên yếu tố về đồi dốc, loại đất, thời tiết, các

điều kiện ánh sáng,... Các cổng kết nối với các cảm biến như mưa, nhiệt độ, độ ẩm đem

lại hiệu quả tưới nhất. Bộ điều khiển có hai phiên bản 6 cổng và 12 cổng tùy theo nhu

cầu và quy mô hệ thống tưới, kết hợp với các van điện tử.

b)Bộ điều khiển GIQ-EUWIF-01 (GreenIQ Smart Garden Hub)



Hình 1.2: Bộ điều khiển GIQ-EUWIF-01 (GreenIQ Smart Garden Hub)

GreenIQ là công ty tiên phong trong cuộc cách mạng ứng dụng thiết bị thông

minh trong ứng dụng làm vườn, nông nghiệp tại Mỹ. Smart Garden Hub điều khiển các

thiết bị tứơi dựa trên thời tiết. Thiết bị có kết nối Internet, điều khiển ở bất kỳ nơi đâu

khi nào nhờ việc sử dụng app trên điện thoại di động, máy tính. Thiết bị được kết nối

nhiều cảm biến như độ ẩm, mưa, đồ hồ lưu lượng,...



10



1.3. Giới thiệu về Internet Of Tthing



Hình 1.3: Giới thiệu về IOT

Cuối thế kỷ XX một hệ thống thơng tin tồn cầu có thể truy nhập cơng cộng

gồm các mạng máy tính được liên kết với nhau được gọi là mạng Internet, mạng

Internet mang lại rất nhiều tiện ích cho người sử dụng, nó chứa một nguồn thơng tin

khổng lồ kèm theo các dịch vụ, với khả năng kết nối mở Internet đã trở thành một

mạng lớn nhất trên thế giới, mạng của các mạng, xuất hiện trên mọi lĩnh vực: thương

mại, chính trị, quân sự, nghiên cứu, giáo dục, văn hóa, xã hội. Vào những năm đầu của

thế kỷ 21 Internet vào phát triển ở Việt Nam là một bước tiến lớn đưa Việt Nam hòa

nhập cùng thế giới. Để các máy tính có thể liên kết mạng với nhau chúng cần kết nối

dây đồng, cáp quang,…1997 - 2000 công nghệ kết nối cục bộ không dây được chuẩn

hóa, là một hệ thống mạng khơng dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống như sóng điện

thoại, truyền hình, radio…Sự ra đời phát triển mạng không dây ngày càng có nhiều ứng

dụng và mang lại nhiều tiện ích hơn cho người sử dụng. Đặc biệt là ứng dụng của nó

trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật với sự ra đời của các thiết bị thông minh.

Và tất cả sự “Thông minh” của các vật tạo nên một khái niệm “Internet Of

Thing” hay IOT [2], đây là một khái niệm còn mới mẻ trên thế giới tuy nó đã ra đời

cách đây khá lâu vào năm 1999 do nhà khoa học Kenvin Ashton. Ông cũng là người đã



11



sáng lập ra trung tâm Auto_ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho

RFID (một phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng vơ tuyến) cũng như một số loại

cảm biến khác.

Con người cũng như đồ vật được cung cấp một định danh riêng của mình và tất

cả có khả năng truyền tải thơng tin dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến

sự tương tác trực tiếp giữa người với người hay người với máy tính. IOT đã phát triển

sự hội tụ của cơng nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet hay nói đơn

giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau với Internet và thế giới

bên ngồi để thực hiện một cơng việc nào đó.

Ví dụ đơn giản như sau: chiếc tủ lạnh thơng thường của bạn không được kết nối

với thiết bị nào khác. Nếu chúng ta muốn ghi lại nhiệt độ ở từng thời điểm của tủ,

chúng ta chỉ có cách ghi lại thủ cơng rồi nhập vào một máy tính hay thiết bị lưu trữ nào

đó hay như bóng đèn neon ở nhà chẳng hạn chúng ta muốn thu thập, điều chỉnh độ

sáng của nó thì phải đo thủ cơng rồi ghi lại.

Điểm quan trọng của IOT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và định

dạng (identifiable). Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh dấu" để phân biệt

bản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hồn tồn quản lí

được nó thơng qua máy tính. Việc đánh dấu (tagging) có thể được thực hiện thơng qua

nhiều cơng nghệ, chẳng hạn như RFID [3], NFC [4], mã vạch, mã QR [5],... Việc kết

nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth,

ZigBee, hồng ngoại...

Một số hệ thống ứng dụng IOT:



12



Hình 1-4: Ứng dụng IOT

1.4. NodeMCU Lua V3

1.4.1. Giới thiệu về ESP8266-12E

Để vạn vật “thơng minh” thì ta khơng thể khơng nhắc tới một wifi ESP826612E với những đặc điểm phù hợp với các dự án vừa và nhỏ được phát triển bới AiThinker Team. Bộ vi xử lý lõi ESP8266-12E kích cỡ nhỏ tích hợp cơng nghiệp hàng

đầu tiết kiệm điện năng 32 bit MCU [6], hỗ trợ tốc độ xung nhịp 80MHz, 160MHz, hỗ

trợ các RTOS [7], bo mạch angten.

Các module hỗ trợ chuẩn IEE802.11b/g/n thỏa thuận, hoàn chỉnh TCP/IP [8].

Người dùng có thể sử dụng thêm các module cho một mạng thiết bị hiện có, hoặc xây

dựng một bộ điều khiển mạng riêng biệt.



13



Hình 1.5: ESP8266-12E

ESP8266-12E là tích hợp cao SoC không dây, được thiết kế với không gian và

năng lượng hạn chế, ESP8266-12E cung cấp khả năng vượt trội để nhúng Wifi trong

các hệ thống khác hoặc để hoạt động như một ứng dụng độc lập với chi phí thấp nhất

và yêu cầu không gian tối thiểu.

ESP8266-12E cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wifi hồn chỉnh và khép

kín, có thể được sử dụng để lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải các chức năng kết

nối mạng Wifi như một bộ vi xử lý ứng dụng. Khi ESP8266-12E là chủ các ứng dụng,

ESP8266-12E khởi động trực tiếp từ một đèn flash bên ngồi trong đã tích hợp bộ nhớ

cache để cải thiện hiệu suất của hệ thống và trong các ứng dụng khác cũng vậy.

Nói cách khác ESP8266-12E phục vụ như một bộ điều hợp wifi, truy cập

Internet khơng dây có thể được thêm vào bất kỳ thiêt kế vi điều khiển với kết nối đơn

giản (SPI/SDIO hoặc I2C/UART). ESP8266-12E là một trong những dòng chip Wifi

tích hợp nhất trong ngành cơng nghiệp, ESP8266-12E tích hợp thiết bị chuyển mạch

angten, RF, khuếch đại điện, tiếng ồn thấp, bộ lọc, phân hệ quản lý điện năng, giảm tối

thiểu mạch điện bên ngoài.



14



a) Chức năng các chân

Bảng 1-1: Bảng chức năng các chân ESP8266 -12E



STT



TÊN CHÂN CHỨC NĂNG



1

2



RST

ADC



3

4



EN

IO16



5

6

7

8

9



IO14

IO12

IO13

VCC

CSO



Thiết lập lại module

Chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số với đầu vào điện

áp trong phạm vi 0 = 1V, đầu ra trong khoảng 0 - 1024.

Cho phép chân hoạt động mức cao.

GPIO16, có thể được sử dụng để đánh thức chip từ chế độ

ngủ sâu.

GPIO14, HSPI_CLK

GPIO12, HSPI_MISO

GPIO13, HSPI_MOSI, UART0_CTS [9].

Cung cấp điện áp 3.3V

Lựa chọn chip



10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21



IO9

IO10

MISO

MOSI

SCLK

GND

IO15

IO2

IO0

IO4

IO5

RXD



GPIO9

GBIO10

Thiết bị chủ vào, thiết bị phụ ra

Thiết bị chủ ra, thiết bị phụ vào

Xung đồng hồ

GND

GPIO15, MTDO, HSPICS, UART0_RTS [10]

GPIO2, UART1_TXD [11]

GPIO0

GPIO4

GPIO5

UART0_RXD [12], GPIO3



22

TXD

UART0_TXD, GPIO1

b) Thông số kỹ thuật của ESP8266-12E

Bảng 1-2: Bảng thông số kỹ thuật ESP8266-12E



Thông số

Thông số

wifi

Thông số

phần cứng



Mục

Giao thức wifi

Dải tần số

Liên kết ngoại

vi

Điện áp hoạt



Giá trị

802.11b/g/n

2.4GHz - 2.5GHz

UART/HSPI/I2C/I2S [13] /IR

GPIO/PWM [14]

3 - 3,6V



15



động

Dòng điện hoạt

động

Dải nhiệt độ

Kích cỡ

Bảo mật

Mã hóa

Giao

thức

mạng

c) Bảng mơ tả giao tiếp



Giá trị trung bình: 80mA

-40 ~ 125

16mm*24mm*3mm

WPA/WPA2 [15]

WEP [16]/TKIP [17]/AES

IPV4 [18]/ TCP/UDP/HTTP [19]/FTP [20]



Bảng 1-3: Bảng mơ tả giao tiếp



ĐẶN

ĐIỂM

HSPI



PWM



TÊN CHÂN



MƠ TẢ



IO12(MISO)

IO13(MOSI)

IO14(CLK)

IO15(CS)

IO12(R)

IO15(G)

IO13(B)



SPI Flash 2, màn hình hiển thị. MCU có thể được

kết nối bằng giao diện HSPI.



IR

điểu

khiển

tứ xa



IO14(IR-T)

IO5(IR-R)



ADC

I2C



TOUT

IO14(SCL)

IO2(SDA)

UART0:

TXD(T0TDX)

RXD(R0RXD)

IO15(RTS)

IO13(CTS)

UART1:

IO2(TXD)



UART



Hiện giao diện PWM có các kênh truyền hình nhưng

người dùng có thể mở rộng các kênh theo nhu cầu

riêng của họ. Giao diện PWM có thể được sử dụng

để điều khiển đèn LED, chuông, rơ le, máy điện tử.

Các chức năng của hồng ngoại giao diện điều khiển

từ xa có thể được thực hiện thơng qua các chương

trình phần mềm. NEC mã hóa, điều chế, giải điều

chế và được sử dụng bởi giao diện này. Tần số của

tín hiệu sóng mang điều chế là 38KHz.

ESP tích hợp 10 bit analog ADC.

Giao diện I2C có thể được sử dụng để kết nối các

sản phẩm cảm biến bên ngồi và màn hình hiển thị.

-Các thiết bị với giao diện UART có thể được kết

nối với các module.

-Tải về: U0TXD + U0RXD hoặc GPIO2 + U0RXD

-Giao tiếp: UART0: U0TXD + U0RXD, MTD0

(U0RTS), MTCK (U0CTS).

-Gỡ rối: UART_ TXD (GPIO2) có thể được sử dụng

để in các thông tin gỡ lỗi.

-Theo mặc định UART0 sẽ ra một số thông tin được

in khi thiết bị được bật nguồn và khởi động, nếu vấn

đề này gây sức ảnh hưởng trên một số ứng dụng cụ



16



I2S



I2S input

IO12(I2SI_DATA)

IO13(I2SI_BCK)

IO14(I2SI_WS)

I2S output,



thể, người dùng có thể trao đổi U0TXD, U0RXD

với U0RTS, U0CTS.

Giao diện I2S được sử dụng chủ yếu cho việc thu

thập, xử lý và truyền tải dữ liệu âm thanh.



d) Chế độ hoạt động các chân

Bảng1-4: Bảng chế độ hoạt động của các chân



Mode



GPIO15



GPO0



GPO2



UART

Flash Boot



LOW

LOW



LOW

HIGH



HIGH

HIGH



1.4.2. NodeMCU Lua V3

ESP8266 có nhiều phiên bản và được mở rộng theo nhiều cách khác nhau để

phục vụ cho từng mục đích sử dụng cũng như giúp cho việc kết nối và sử dụng nó

được tiện lợi. Trên thị trường hiện nay các module mở rộng phổ biến như ESPDuino

(ESP-13 Module), NodeMCU 0.9 (ESP-12 Module), NodeMCU 1.0 (12E Module)...



17



Hình 1.6: Các phiên bản Esp8266

Trong số các module đó, phải nói đến những tính năng tiện lợi cũng như chức

năng của module NodeMCU Lua V3 là bản vesion 3 được thiết kế trên nền wifi SoC

ESP8266 và tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chip CH340 trên bo mạch.



Hình 1.7 Các chân NodeMCU Lua V3



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×