Bài 3. Thiết kế mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 3. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG TRONG TRỒNG TRỌT
Mở đầu
Câu hỏi
Để thiết kế mạch điện ứng dựng công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt như hình minh họa ở Hình 3.1, người thiết kế cần thực hiện theo quy trình gồm những bước nào?
Ảnh
Để thiết kế mạch điện ứng dựng công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt như hình minh họa ở Hình 3.1, người thiết kế cần thực hiện theo quy trình gồm: - Xác định yêu cầu - Lựa chọn các thành phần - Thiết kế mạch điện: - Lập trình bộ điều khiển - Kiểm tra và vận hành hệ thống
1. Công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt
1.1.Lý thuyết
Công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt đã trở thành một phần quan trọng trong quản lý nông nghiệp hiện đại. Các hệ thống này giúp tối ưu hóa việc cung cấp nước cho cây trồng, tiết kiệm tài nguyên và cải thiện năng suất
1.2.Lợi ích
Lợi Ích của Tưới Tiêu Tự Động - Tiết Kiệm Nước: Các hệ thống tưới tự động thường được thiết kế để cung cấp nước theo nhu cầu thực tế của cây trồng, giúp giảm lượng nước lãng phí. - Tiết Kiệm Thời Gian và Công Sức: Việc tự động hóa quá trình tưới tiêu giúp nông dân tiết kiệm thời gian và công sức, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào lao động. - Tăng Năng Suất: Cung cấp nước đều và đúng thời điểm giúp cây trồng phát triển tốt hơn, từ đó tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. - Giảm Rủi Ro Bệnh Tật: Hệ thống tưới nhỏ giọt và tưới ngầm giúp giảm độ ẩm bề mặt, từ đó giảm nguy cơ phát triển nấm bệnh.
1.3.Khám phá 1
Quan sát Hình 3.2 và kể tên những công nghệ tưới tiêu thường được sử dụng trong trồng trọt hiện nay
Ảnh
Những công nghệ tưới tiêu thường được sử dụng trong trồng trọt hiện nay là: - Tưới nhỏ giọt. - Tưới phun mưa. - Tưới phun sương. - Tưới phun mưa và phun sương kết hợp.
1.4.Khám phá 2
Quan sát Hình 3.3 và nêu các thành phần công nghệ được ứng dụng trong mô hình.
Ảnh
Các thành phần công nghệ được ứng dụng trong mô hình là: - Hệ thống tưới: + Tưới phun mưa. + Bộ điều khiển + Van điện từ
Ảnh
- Hệ thống bón phân: + Bể chứa phân bón + Máy bơm phân bón + Bộ điều khiển - Hệ thống giám sát: + Cảm biến độ ẩm + Cảm biến nhiệt độ + Camera giám sát - Hệ thống điều khiển: + Bộ điều khiển trung tâm + Kết nối internet
2. Thiết kế mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt
2.1.Lý thuyết
Thiết kế mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt đòi hỏi việc tích hợp nhiều thành phần và công nghệ khác nhau để tạo ra một hệ thống tưới tiêu hiệu quả và dễ quản lý. Thiết kế mạch điện cho hệ thống tưới tiêu tự động có thể phức tạp, nhưng với sự chú ý đến từng chi tiết và kiểm tra kỹ lưỡng, bạn có thể tạo ra một hệ thống hiệu quả giúp tiết kiệm nước và cải thiện năng suất cây trồng.
2.2.Lập trình
Lập Trình Việc lập trình cho bộ điều khiển vi điều khiển là bước quan trọng, nơi bạn sẽ viết mã để xử lý dữ liệu từ cảm biến và điều khiển hoạt động của hệ thống tưới. Ví dụ, bạn có thể lập trình để tưới khi độ ẩm đất giảm xuống dưới một ngưỡng cụ thể và tắt khi độ ẩm đạt yêu cầu. Tinh Chỉnh và Kiểm Tra Sau khi lắp đặt và lập trình, bạn cần kiểm tra toàn bộ hệ thống để đảm bảo hoạt động đúng theo thiết kế. Theo dõi hiệu suất và điều chỉnh các tham số nếu cần thiết để tối ưu hóa việc tưới tiêu.
2.3.Khám phá 3
Những yếu tố nào ảnh hưởng đến chế độ hoạt động của mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tiêu tự động?
Những yếu tố ảnh hưởng đến chế độ hoạt động của mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tiêu tự động: - Yếu tố môi trường: + Nhiệt độ + Độ ẩm + Lượng mưa - Yếu tố cây trồng: + Loại cây trồng + Giai đoạn phát triển
- Yếu tố hệ thống tưới: + Loại hệ thống tưới + Lưu lượng nước + Áp suất nước - Yếu tố kỹ thuật: + Bộ điều khiển + Cảm biến + Van điện từ
2.4.Khám phá 4
Quan sát Hình 3.4 và mô tả hoạt động của mô hình hệ thống ứng dụng công nghệ tưới nước tự động trong trồng trọt
Ảnh
Ảnh
Mô tả hoạt động của mô hình hệ thống ứng dụng công nghệ tưới nước tự động trong trồng trọt: + Cảm biến độ ẩm đất đo độ ẩm của đất. + Nếu độ ẩm đất thấp hơn mức cài đặt, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển. + Bộ điều khiển sẽ kích hoạt van điện từ mở van, cho phép nước chảy vào hệ thống tưới. + Bơm nước sẽ hút nước từ nguồn nước và đưa nước vào hệ thống tưới. + Hệ thống tưới sẽ tưới nước cho từng khu vực. + Sau khi tưới đủ lượng nước cài đặt, bộ điều khiển sẽ kích hoạt van điện từ đóng van.
3.Luyện tập
3.1.Luyện tập 1
Hãy mô tả công nghệ tưới nhỏ giọt, tưới phun sương và tưới phun mưa trong trồng trọt
- Mô tả công nghệ tưới nhỏ giọt: Nước chảy chậm rãi qua các béc nhỏ, tưới trực tiếp vào gốc cây. + Ưu điểm: Tiết kiệm nước hiệu quả, hạn chế cỏ dại, giảm nấm bệnh. + Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao, dễ tắc nghẽn, chỉ phù hợp với cây thấp, rễ nông. - Mô tả công nghệ tưới phun sương: Nước được phun thành những hạt nhỏ li ti như sương, tưới cho cây. + Ưu điểm: Tiết kiệm nước, làm mát, tăng độ ẩm, giảm nấm bệnh. + Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao, dễ tắc nghẽn, ảnh hưởng bởi gió.
Ảnh
- Mô tả công nghệ tưới phun mưa: Nước được phun thành những tia nhỏ li ti, mô phỏng như mưa, tưới đều cho cây. + Ưu điểm: Tưới nhanh, hiệu quả, giảm nấm bệnh. + Nhược điểm: Dễ lãng phí nước, xói mòn đất, chi phí đầu tư cao.
3.2.Luyện tập 2
Hãy giải thích hoạt động của mô hình ứng dụng trong công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt như minh họa ở Hình 3.3.
Giải thích hoạt động của mô hình ứng dụng trong công nghệ tưới tiêu tự động trong trồng trọt như minh họa ở Hình 3.3: - Hệ thống điện: Cung cấp nguồn điện cho các thiết bị trong hệ thống như bộ điều khiển, bơm nước, van điện từ.
Ảnh
Ảnh
- Bộ điều khiển: + Là bộ não của hệ thống, điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống tưới. + Nhận thông tin từ các cảm biến về độ ẩm đất, nhiệt độ, lượng mưa. + Dựa vào thông tin thu thập được, bộ điều khiển sẽ đưa ra quyết định về thời gian tưới, lượng nước tưới và các chức năng - Cảm biến: + Cảm biến độ ẩm đất: Đo độ ẩm của đất để xác định thời điểm cần tưới nước. + Cảm biến nhiệt độ: Đo nhiệt độ môi trường để điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp. + Cảm biến lượng mưa: Đo lượng mưa để điều chỉnh lượng nước tưới. - Hệ thống tưới: + Có thể sử dụng hệ thống tưới phun mưa, tưới nhỏ giọt hoặc tưới phun sương.
4.Vận dụng
Vận dụng
Em hãy cùng bạn tìm hiểu một hệ thống tưới nhỏ giọt kết hợp tưới phun sương điều khiển bằng công nghệ loT và áp dụng các bước thiết kế đã học để thiết kế mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tự động cho hệ thống này.
Thiết kế mạch điện ứng dụng công nghệ tưới tự động cho hệ thống: - Bước 1: Xác định yêu cầu hệ thống: + Loại cây trồng: Cây ăn quả, rau, hoa,... + Diện tích tưới: Diện tích nhỏ, vừa, lớn. + Nguồn nước: Nước máy, nước giếng, nước mưa. + Yêu cầu điều khiển: Tự động theo thời gian, theo độ ẩm, điều khiển từ xa.
Ảnh
- Bước 2: Lựa chọn các thành phần: + Bộ điều khiển: Arduino, ESP8266, Raspberry Pi,... + Cảm biến: Cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến mưa. + Van điện từ: 2 van cho hệ thống tưới nhỏ giọt và tưới phun sương. + Bơm nước: Bơm mini 12V hoặc 24V. + Hệ thống tưới: Ống dẫn, béc tưới nhỏ giọt, béc tưới phun sương. + Nguồn điện: Pin năng lượng mặt trời, adapter 12V hoặc 24V. - Bước 3: Thiết kế mạch điện - Bước 4: Lắp ráp và thử nghiệm: + Lắp ráp các thành phần theo sơ đồ nguyên lý. + Cài đặt chương trình cho bộ điều khiển. + Thử nghiệm hệ thống và điều chỉnh các thông số cài đặt cho phù hợp. - Bước 5: Hoàn thiện và ứng dụng: + Lắp đặt hệ thống tưới vào khu vực trồng trọt. + Kết nối hệ thống với internet (nếu có).
5.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới nhé!
Cảm ơn
Ảnh