ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Thanh Bình, giảng viên
Khoa Điện - Điện Tử. Trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông TP Hồ
Chí Minh, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đề tài.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Học Viện Công
Nghệ Bưu Chính Viễn Thông TP Hồ Chí Minh nói chung, các thầy cô trong Bộ môn
Kỹ Thuật Khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại
cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng
và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập
.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài tốt
nghiệp.
.........., ngày.....tháng....năm.....
Sinh Viên Thực Hiện
NGUYỄN ĐÌNH TUẤN
NGUYỄN NGỌC VƯƠNG
i

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................................ 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ THỦY CANH VÀ HỆ THỐNG TRỒNG RAU
THÔNG MINH............................................................................................................................................. 2
1.1. Giới Thiệu Về Thủy Canh............................................................................................................ 2
1.2. Nguồn gốc thủy canh...................................................................................................................... 3
1.2.1. Nước Ngoài................................................................................................................................ 3
1.2.2 Trong nước .................................................................................................................................. 3
1.3. Lợi ích của việc nuôi trồng thủy canh..................................................................................... 5
1.3.1 Thủy canh với việc trồng rau sạch .................................................................................... 6
1.3.2 So sánh giữa trồng cây thủy canh và trồng cây bằng đất ........................................ 7
1.3.3 Một số loại rau thích hợp trồng thủy canh..................................................................... 7
1.3.3.1. Xà lách................................................................................................................................. 7
1.3.3.2. Cải xanh .............................................................................................................................. 9
1.3.3.3. Rau muống...................................................................................................................... 10
1.4. Ứng dụng điện tử vào thủy canh ............................................................................................ 11
1.4.1 IOT là gì..................................................................................................................................... 11
1.4.2 Ứng dụng của thủy canh thông minh............................................................................ 13
1.4.3 Các loại thủy canh hiện nay và môi trường nuôi trồng......................................... 13
1.4.3.1. Hệ thông thủy canh tĩnh (không hồi lưu) .......................................................... 13
1.4.3.2 Hệ thống thủy canh hồi lưu....................................................................................... 14
1.4.3.3 Thủy canh hồi lưu cải tiến......................................................................................... 15
1.4.4 Môi trường nuôi trồng.............................................................................................................. 16
1.4.4.1. Chất dinh dưỡng................................................................................................................ 16
1.4.4.2 Dung dịch dinh dưỡng..................................................................................................... 17
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ SỬ
DỤNG TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH THÔNG MINH....................................... 19
2. Giới thiệu Arduino ........................................................................................................................... 19
2.1 Giới thiệu về board Arduino Uno............................................................................................ 19
2.2 Giới thiệu về board Arduino Mega 2560............................................................................. 20
2.3 Các loại cảm biến sử dụng trong đề tài................................................................................. 22
2.3.1. Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ DS18B20................................................................ 22
2.3.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ................................................................................. 23
2.4. Modun Ethernet Shield và phần mềm Blynk.................................................................... 23
ii

2.4.1 Modun Ethernet Shield ................................................................................. 23
2.4.2 Phần mềm Blynk........................................................................................... 24
CHƯƠNG III: THI CÔNG VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH DÀN THỦY CANH
THÔNG MINH............................................................................................................ 27
3. Thi công và lắp đặt mô hình dàn thủy canh........................................................... 27
3.1Sơ đồ khối mô hình thủy canh thông minh.......................................................... 27
3.2 Lựa chọn phần cứng của đề tài .......................................................................... 28
3.2.1 Ống thủy canh PVC ...................................................................................... 28
3.2.2Rọ trồng rau thủy canh.................................................................................. 29
3.2.3 Bơm Phun Sương.......................................................................................... 29
3.3 Viết chương trình................................................................................................. 31
3.3.1 Chương trình ................................................................................................ 33
3.3.1.1 Chương trình điều khiển dinh dưỡng ..................................................... 33
3.3.1.2 Chương trình điều khiển nhiệt độ và siêu âm......................................... 46
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................... 51
4.1 Những điều đề tài làm được: ............................................................................... 51
4.2 Những điều khó khăn gặp phải khi làm đề tài:.................................................... 51
4.3 Hướng phát triển.................................................................................................. 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 52
iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
EC: Electro – conductivity EC
PPM: Parts per million
TDS: Total dissolved salt
iv

MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây rau thủy canh ................................................................................................................ 2
Hình 1.2: Rau trồng trong rọ thủy canh trong nước .................................................................. 4
Hình 1.3: Triển lãm công ty thủy canh GreenBot ...................................................................... 4
Hình 1.4: Phun thuốc bảo vệ thực vật.............................................................................................. 6
Hình 1.5: Xà lách tím.............................................................................................................................. 8
Hình 1.6: Xà lách xanh........................................................................................................................... 9
Hình 1.7: Cải xanh..................................................................................................................................10
Hình 1.8: Cây rau muống....................................................................................................................11
Hình 1.9: Trồng rau sạch tại nhà bằng thủy canh thông minh............................................12
Hình 1.10 : Trồng rau bằng thủy canh tĩnh..................................................................................14
Hình 1.11: Thủy canh hồi lưu............................................................................................................15
Hình 1.12: Thủy canh vải bố .............................................................................................................16
Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino...................................................................19
Hình 2.2: Arduino Uno.........................................................................................................................19
Hình 2.3: Chế tạo thủ công.................................................................................................................20
Hình 2.4: Arduino Mega......................................................................................................................20
Hình 2.5: Sơ đồ chân cảm biến.........................................................................................................22
Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ DHT11.............................................................................................23
Hình 2.7: Modun Enthernet Shield .................................................................................................24
Hình 2.8: Đăng kí dịch vụ Blynk.....................................................................................................25
Hình 2.9: Hoàn tất đăng kí dịch vụ Blynk ...................................................................................26
Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết kế đề tài..................................................................................................27
Hình 3.2: Mô hình thủy canh.............................................................................................................28
Hình 3.3: Rọ trồng rau..........................................................................................................................30
Hình 3.4: Giao diện làm việc arduino............................................................................................31
Hình 3.5: Lỗi chương trình.................................................................................................................33
v

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh hình thức trồng cây............................................................................................ 7
Bảng 1.2: Độ dinh dưỡng từng loại ................................................................................................18
Bảng 2.1: Thông số chi tiết của Arduino Mega 2560.............................................................21
Bảng 3.1: Vùng lệnh trên cửa sổ lập trình ...................................................................................32
vi

LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Mỗi một ngày trôi qua, cuộc sống của con người cũng theo đó mà phát triển. Và
cứ như thế, dường như cuộc sống dần dần trở nên vượt khỏi tầm kiểm soát của họ. Vì
vậy để có một cuộc sống sung túc , đầy đủ thật sự là điều mà ai cũng mơ ước nhưng
trái lại chúng ta dần phải đánh đổi cái mà con người cần nhất là sức khỏe.
Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng bên cạnh đó con người cũng đã nghiên
cứu ra rất nhiều phương thức để vừa cải thiện cuộc sống vừa có thể đảm bảo an toàn
cho sức khỏe của chúng ta. Và một trong những phương pháp để có thể sản xuất ra rau
sạch mà không hao tốn quá nhiều nhân công hay sức lực, chúng ta cũng có thể tự làm
tại nhà chính là Thủy Canh.
Em hy vọng là luận văn sẽ mang đến cho mọi người một số kiến thức cơ bản về
phương pháp trồng trọt này.

NGUYỄN ĐÌNH TUẤN D13CQKD02_N 1
NGUYỄN NGỌC VƯƠNG D13CQKD02_N

THÔNG MINH
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ THỦY CANH VÀ HỆ THỐNG TRỒNG
RAU THÔNG MINH
1.1. Giới Thiệu Về Thủy Canh
Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi
trường dinh dưỡng không phải là đất. Các giá thể có thể sử dụng để trồng là cát, trấu,
vỏ xơ dừa, than bùn, vermiculite perlite..
Việc trồng cây không có đất thật sự đem lại rất nhiều thuận lợi. Khi sử dụng
một môi trường sạch khuẩn và không phải lo lắng đến việc trừ cỏ dại, trừ sâu và các
côn trùng có hại trong đất. Hơn nữa khi dùng kỹ thuật thủy canh, cây trồng sẽ có được
môi trường sống đầy đủ các thành phần dinh dưỡng thiết yếu.
Kỹ thuật thủy canh là một trong những nghề làm vườn hiện đại. Việc chọn lựa
môi trường tự nhiên cần thiết cho cây phát triển là chọn sử dụng những chất thích hợp
cho sự sinh trưởng và phát triển của cây, tránh được sự phát triển của côn trùng, cỏ dại
và các bệnh tật từ đất.
Hình 1.1: Cây rau thủy canh

THÔNG MINH
1.2. Nguồn gốc thủy canh
1.2.1. Nước Ngoài
Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu đời, những từ ngữ ghi chép từ chữ tượng hình
của người Ai cập trong vài năm trước công nguyên đã mô tả lại sự trồng cây trong
nước.
Các nghiên cứu của những niên đại gần đây cho thấy vườn treo Babilon và
vườn nổi Kashimir và tại Aztec Indians của Mehico cũng còn nhiều nơi trồng cây trên
vỉa hè trong những hồ cạn. Hiện tại vẫn còn nhiều bè trồng cây được tìm thấy ở gần
thành phố Mehico.
- Năm 1699, John Woodward (Anh) đã thí nghiệm trồng cây trong nước
có chứa các loại đất khác nhau.
- Những năm 60 của thế kỷ 19 Sachs &Knop (Đức) đã sản xuất ra các
dung dịch để nuôi cây
- Trong những năm 30 của thế kỳ 20 ts.W.F.Gericke (California) đã phổ biến
rộng rải thuỷ canh ở nước Mỹ. Những nông trại thủy canh di động đã cung cấp thực
phẩm rau tươi cho lính Mỹ trong suốt thời gian chiến tranh quân sự tại Nam Thái Bình
Dương.
Một số công thức pha chế dung dịch dinh dưỡng sử dụng thành công trong kỹ
thuật thủy canh của các nhà khoa học nổi tiếng như: Dennis R.Hoagland, Douglas
Peckenpaugh, Howard Resh ... đang được quan tâm ứng dụng rất nhiều.
1.2.2 Trong nước
Việc nuôi trồng thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa được nghiên cứu có
hệ thống và chưa được sử dụng rộng rãi để trồng các loại cây cảnh.
Đến tháng 10 năm 1995 mạng lưới nghiên cứu và triển khai được phát triển ở
Hà Nội, tp. Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở khoa học công nghệ và môi trường ở một số
tỉnh thành. Công ty Golden Garden & Gino, nhóm sinh viên Đại học Khoa học Tự
Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh đã sử dụng phương pháp thủy canh để trồng vài loại
rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách...Ngoài ra, phân viện công nghệ sau thu
hoạch, viện sinh học nhiệt đới cũng nghiên cứu và sản xuất. Nội dung chủ yếu của các
hướng nghiên cứu là:
+ Thiết kế và phối hợp sản xuất thử các vật liệu dùng cho thủy canh.
.+ Nghiên cứu trồng các loại cây khác nhau, cấy truyền từ nuôi, cấy mô vào hệ
thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây ăn quả khó trồng.
+ Triển khai thủy canh ở qui mô gia đình, thành thị và nông thôn.
+ Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố.

THÔNG MINH
Hình1.2: Rau trồng trong rọ thủy canh trong nước
Dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong kỹ thuật thủy canh hiện nay do một số
công ty sản xuất các sản phẩm nông nghiệp cung cấp trên thị trường sau một quá trình
nghiên cứu và thử nghiệm thành công. Vì vậy pha chế dung dịch dinh dưỡng trồng cây
thủy canh đang và luôn là một vấn đề mới được mọi người quan tâm rất nhiều.
Một số công trình nghiên cứu tìm ra công thức dinh dưỡng trong kỹ thuật thủy
canh của các trường đại học như Đại Học Nông Lâm TPHCM, Đại Học Khoa Học Tự
Nhiên TPHCM, Đại Học Nông Lâm Huế.. đang dần được họ ứng dụng và đưa sản
phẩm pha chế vào thị trường trong nước. Việc ứng dụng phần mềm pha chế dung dịch
dinh dưỡng trên các trang web cũng đang được một số bạn trẻ ham học hỏi và muốn
tìm hiểu sâu về thủy canh quan tâm rất nhiều.
Hình 1.3: Triển lãm công ty thủy canh GreenBot

THÔNG MINH
1.3. Lợi ích của việc nuôi trồng thủy canh
Ngày nay thủy canh có một vai trò ngày càng cao trong sự phát triển của ngành
nông nghiệp thế giới. Sức ép của dân số, sự thay đổi khí hậu, sự xói mòn đất, sự phân
phối nước không đồng đều và sự ô nhiễm nguồn nước, đó là tất cả những yếu tố ảnh
hưởng đến cách thức canh tác khác nhau.
Thủy canh đã đáp ứng được nhiều đòi hỏi từ việc canh tác ngoài trời đến việc
trồng trong nhà kính. Thủy canh cho phép sử dụng nguồn sáng từ năng lượng nguyên
tử ngầm ở đại dương để cung cấp rau sạch cho phi hành đoàn. Đây là một ngành khoa
học tiên tiến được sử dụng tại những nước đang phát triển để cung cấp thức ăn cho
những vùng khắc nghiệt, nguồn nước sạch không có.
Ngày nay người tiêu dùng đã tin tưởng hơn vào những rau quả trồng với
phương pháp thủy canh do ảnh hưởng của sự phân hóa đất, nạn phá rừng, sự sử dụng
thuốc trừ sâu... lên cây trồng trên đất.
Tóm lại những ưu điểm chính của kỹ thuật thủy canh là:
+ Không cần đất, chỉ cần không gian để đặt hộp dụng cụ trồng, do vậy có thể
triển khai ở những vùng đất nhỏ hẹp như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại gia
đình - trên sân thượng, ban công.
+ Không phải làm đất, không có cỏ dại, không cần tưới.
+ Trồng được nhiều vụ, có thể trồng trái vụ.
+ Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác.
+ Năng suất cao vì có thể trồng liên tục.
+ Sản phẩm hoàn toàn sạch, đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon.
+ Không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường.
+ Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em đều có thể tham gia hiệu
quả.
Tuy nhiên kỹ thuật thủy canh cũng có những nhược điểm:
+ Chỉ trồng các loại cây rau quả, hoa ngắn ngày.
+ Giá thành sản xuất còn cao.
+ Vốn đầu tư ban đầu cao do chi phí về trang thiết bị. Tuy nhiên, về lâu dài, chi
phí này không cao so với những chi phí như thuốc trừ sâu bệnh và côn trùng, thuê
công nhân v.v. Hơn nữa các máy móc được tái sử dụng nhiều lần nên chỉ tốn chi phí
đầu tư ban đầu.
+ Đòi hỏi trình độ chuyên môn kỹ thuật cao để sản xuất có hiệu quả. Điều này
gây cản trở cho việc mở rộng phương pháp thủy canh đại trà.

THÔNG MINH
+ Trong quá trình hấp thu chất dinh dưỡng thực vật làm thay đổi pH trong dịch
thủy canh. Do đó cần phải điều chỉnh pH 2 - 3 lần/ tuần. Giá trị pH thích hợp 5,8 - 6,5.
Giá trị pH lệch khỏi khoảng này thì mức độ ảnh hưởng lớn đến sự hấp thu chất dinh
dưỡng.
+ Ngoài ra, những thay đổi đột ngột các yếu tố môi trường cũng như việc cung
cấp dinh dưỡng và tưới nước không đúng có thể gây ra những rối loạn sinh lý ở cây
1.3.1 Thủy canh với việc trồng rau sạch
Việc ngộ độc thực phẩm do thuốc trừ sâu hay hóa chất bảo vệ thực vật chiếm tỉ
lệ cao. Tuy ngộ độc không gây nguy hiểm tức thời nhưng gây ảnh hưởng lâu dài và có
thể gây ung thư.
Ở các vùng sản xuất rau, việc sử dụng thuốc trừ sâu rất phổ biến, kể cả các loại
thuốc có nguồn gốc bị cấm như: lân, clo, cacbonat. Các loại thuốc trừ sâu độc hại
thường phun lên rau với nồng độ gấp 10 - 20 lần, có khi 50 lần, thậm chí có nơi trước
khi thu hoạch 1 - 3 ngày vẫn phun thuốc, nhiều người lái buôn nhúng rau, đậu vào
dung dịch Azodrin để rau giữ được độ tươi ngon.
Hình 1.4: Phun thuốc bảo vệ thực vật
Hiện nay việc sản xuất rau sạch được tiến hành theo các mô hình công nghệ
khác nhau như: thủy canh cách ly, nhà lưới cách ly, canh tác hữu cơ... và sản xuất trên
đồng ruộng.

THÔNG MINH
Tuy nhiên với mọi mô hình, các vấn đề then chốt vẫn là chế độ phân bón, nước
tưới, qui trình sử dụng nông dược và các biện pháp nông học khác nhau để bảo vệ thực
vật.
1.3.2 So sánh giữa trồng cây thủy canh và trồng cây bằng đất
Trồng cây cần đất Trồng cây thủy canh
Trong đất trồng, các vi khuẩn phải phân Thức ăn cho cây được cân bằng (dung
cắt chất hữu cơ phức tạp thành các dịch dinh dưỡng) được hòa tan thẳng vào
nguyên tố cơ bản như nitơ, photpho, kali nước nên thực vật có thể nhận chất dinh
cũng như các nguyên tố vi lượng để thực dưỡng hoàn hảo mọi lúc.
vật có thể hấp thu được.
Đất trồng không thể sản sinh nhiều chất Thủy canh mang lượng thức ăn rễ cần
dinh dưỡng trên mỗi diện tích đủ cho hệ thẳng tới rễ hơn là bắt rễ thực vật tìm
rễ có thể hấp thu. kiếm nó.
Đất trồng sau một thời gian giảm sút giá Giá trị pH và hàm lượng dinh dưỡng của
trị dinh dưỡng của nó và khó đo các giá dung dịch được đo và duy trì dễ dàng, vì
trị pH và hàm lượng chất dinh dượng. vậy các thực vật luôn có đủ thức ăn.
Chỉ khi các cây trồng trên đất được tưới, Trong một hệ thống thủy canh, độ ẩm
các nguyên tố cơ bản mới có thể hòa tan hiện diện trong các khoảng thời gian
vào nước. được kéo dài hay trong mọi lúc.
Đất trồng đóng vai trò vật chủ đối với Các môi trường trồng thủy canh là trơ,
nhiều vi sinh vật do đó dễ gây một số vô trùng, một môi trường rất vệ sinh cho
mầm bệnh hại cho cây trồng. thực vật và người trồng.
Đất trồng cần tưới nước nhiều, có sự Thủy canh làm tăng sự tăng trưởng và
hiện diện các vi sinh vật gây hại, thực sản lượng trên mỗi diện tích của thực
vật lớn chậm, cần nhiều không gian và vật, giảm các vi sinh vật gây hại, bệnh tật
chăm sóc. và nhu cầu tưới nước thực vật.
Bảng 1.1: So sánh hình thức trồng cây
1.3.3 Một số loại rau thích hợp trồng thủy canh
1.3.3.1. Xà lách
Tên khoa học là: Lactuca sativa L.Var.Capitta L
+ Tên tiếng Anh: Lettuce.
+ Thuộc họ cúc: Asteraceae
+ Cây thảo hằng năm có rễ trụ và có xơ.

THÔNG MINH
Thân hình trụ và thẳng, cao tới 60 cm, phân nhánh ở phần trên. Lá ở gốc xếp
hình hoa thị, tạo thành búp dày đặc hình cầu, các lá ở thân mọc so le, lá có màu lục
sáng, gần tròn hay thuôn, hình xoan ngược, lượn sóng, dài 6 – 20 cm, rộng 3 - 7 cm,
mép có răng không đều. Cụm hoa chùy dạng ngù ở ngọn gồm nhiều đầu hoa, mỗi đầu
có 20 hoa, hình môi màu vàng. Quả bế nhỏ, dẹp, có khía màu xám với mào lông trắng.
+ Xà lách có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới, được trồng ở tất cả các vườn rau trên
toàn thế giới và nay trở thành cây toàn thế giới. Có đến 100 thứ Xà lách. Ở nước ta, có
trồng thứ xà lách có lá xếp vào nhau thành một đầu tròn tựa như cải bắp thu nhỏ, gọi là
xà lách quăn hay xà lách Ðà Lạt. Xà lách được trồng từ vùng đồng bằng tới vùng núi,
từ Bắc chí Nam, nó thích ứng với khí hậu mát.
Hình 1.5: Xà lách tím

THÔNG MINH
Hình 1.6: Xà lách xanh
1.3.3.2. Cải xanh
+ Tên khoa học là: Brassica juncea.
+ Tên tiếng Anh: Brassicaceae.
+ Cây thảo hàng năm, cao 40 – 60 cm hay hơn, rễ trụ ít phân nhánh. Lá mọc từ
gốc hình trái xoan, tù, có cuống, lá có cánh với 2 - 3 cặp tại lá, lá có hơi cay, có răng
cưa không đều, lá ở thân tiêu giảm hơn, hoa vàng nhạt, xếp thành chùm dạng ngù, hạt
hình cầu, màu đen.
+ Cải xanh có nguồn gốc từ miền nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á, có nhiều ở
vùng Trung Á, ở nước ta cây được trồng khắp cả nước, có thể trồng quanh năm trừ
những tháng nóng và mưa nhiều.

THÔNG MINH
Hình 1.7: Cải xanh
1.3.3.3. Rau muống
+ Tên khoa học: Ipomoea aquatica.
+ Thuộc họ khoai lang: Convolvulaceae.
+ Cây mọc bò, ở mặt nước hoặc trên cạn.

THÔNG MINH
+ Thân rỗng, dày, có rễ mắt, không lông. Lá hình ba cạnh, đầu nhọn, đôi khi
hẹp và dài. Hoa to, có màu trắng hay hồng tím, ống hoa tím nhạt, mọc từng 1 - 2 hoa
trên một cuống. Quả nang tròn, đường kính 7 - 9 mm, chứa 4 hạt có lông màu hung,
đường kính mỗi hạt khoảng 4 mm.
+ Rau muống có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và được trồng khắp nơi. Rau
muống có nhiều ở các nước nhiệt đới châu Á, châu Phi và châu Đại dương. Đặc biệt
đây là món ăn rất phổ biến và quen thuộc của người dân nước ta
Hình 1.8: Cây rau muống
1.4. Ứng dụng điện tử vào thủy canh
1.4.1 IOT là gì
IOT là viết tắt của cụm từ Internet Of Things, tức là ứng dụng internet vào mọi
thứ
Internet of thing là khi tất cả mọi thứ đều được kết nối với nhau qua mạng
Internet, người dung có thể kiểm soát mọi đồ vật của mình qua mạng mà chỉ bằng một
thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, table, pc hay thậm chí bằng một chiếc
Smartwach nhỏ bé trên tay.
Vậy ứng dụng IOT trong nông nghiệp có thể hiểu đơn giản là áp dụng Internet
vào trong nông nghiệp, cụ thể là ứng dụng vào trong trông rau sạch tại nhà.

THÔNG MINH
Vấn đề thực phẩm bẩn đã xuất hiện từ lâu nhưng thực sự đến giai đoạn này nó
mới gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và đến lúc này người tiêu
dùng mới sực tỉnh và ý thức về vấn đề thực phẩm bẩn.
Hình 1.9: Trồng rau sạch tại nhà bằng thủy canh thông minh
Thật khó khăn những người tiêu dùng ở khu vực thành phố, đặc biệt là khu vực
nhà ở chung cư, họ không có diện tích trồng rau sạch, phải đi mua rau sạch ở các cửa
hàng với chi phí cho một bó rau sạch khá là cao. Tuy vậy vẫn chưa đảm bảo nguồn rau
họ đi mua là thực sự sạch.
Thấy được những khó khăn về vấn đề trồng rau sạch ở nhà phố. Chúng em đã
lên ý tưởng và cho một sản phẩm có thể giải quyết và đáp ứng nhu cầu rau sạch cho
người tiêu dùng là những người bận rộn, không có diện tích trồng và chăm sóc rau.
Đó là một thiết bị có thể trồng được rau trong nhà, áp dụng phương pháp trồng
thủy canh nên rau hoàn toàn được trồng, tưới nước cũng như dinh dưỡng một cách tự
động. Hơn thế nữa, một khi muốn điều chỉnh chế độ chăm sóc rau, bạn chỉ cần sử dụng
phần mềm được tích hợp trên smartphone của bạn. Dù đi công tác xa, bạn hoàn toàn
vẫn có thể theo dõi chăm sóc rau hằng ngày.

THÔNG MINH
1.4.2 Ứng dụng của thủy canh thông minh
Đây là một thiết bị có ứng dụng công nghệ cao vào chăm sóc rau nên có rất
nhiều ưu điểm vượt trội so với trồng rau sạch bằng đất hoặc các phương pháp thông
thường.
+ Rau hoàn toàn có thể được trồng trong nhà hoặc ngoài trời, rất tiên lợi cho
những gia đình không có diện tích trồng rau ngoài trời.
+ Thiết bị được thiết kế với màu sắc sang và sáng nên cũng góp phần làm vật
trong trí cho nhà bạn.
+ Rau được trồng thủy canh nên chất lượng dinh dưỡng và độ tươi ngon luôn
luôn cao hơn so với trồng bằng đất hoặc các biện pháp trồng rau thông thường. Có thể
ăn sống được rau ngay tại thiết bị. Rau có độ ngọt hơn, xanh hơn và dinh dưỡng cao
hơn.
+ Thiết bị được tích hợp với smarthone nên bạn hoàn toàn không cần chạm tới
rau mà chỉ cần cầm smartphone điều chỉnh và chờ đến ngày thu hoạch rau.
+ Rau không trồng bằng đất nên rất sạch, không sợ bẩn nhà bạn. Hơn thế nữa,
thiết bị còn có thể trồng được cái loại rau ăn quả và hoa, đảm bảo cho nhà bạn một
phong thủy tuyệt vời.
1.4.3 Các loại thủy canh hiện nay và môi trường nuôi trồng
1.4.3.1. Hệ thông thủy canh tĩnh (không hồi lưu)
Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng đặt trong hộp xốp hoặc các vật chứa cách
nhiệt khác, dung dịch nằm nguyên trong hộp chứa từ lúc trồng cây đến khi thu hoạch.
Hệ thống này thích hợp với quy mô gia đình ở các nước kém phát triển, đòi hỏi phải có
chất dinh dưỡng tự điều chỉnh được độ axit (pH) của dung dịch. Kỹ thuật thuỷ canh
đơn giản hiện đang triển khai tại nước ta là loại này.

THÔNG MINH
Hình 1.10 : Trồng rau bằng thủy canh tĩnh
1.4.3.2 Hệ thống thủy canh hồi lưu
Phương pháp thủy canh hồi lưu là hình thức thủy canh bằng cách dùng một hệ
thống thùng chứa dung dịch dinh dưỡng và bơm tuần hoàn lên những ống trồng rau
thủy canh, dung dịch sẽ được luân chuyển qua hệ thống ống trồng rau và thu lại phần
dư về thùng chứa ban đầu. Dòng dinh dưỡng luân chuyển liên tục tạo điều kiện cho rau
phát triển tốt hơn.
Hình thức thủy canh hồi lưu sử dụng bơm tuần hoàn 2 chiều nên có thể điều
khiển tự động bơm dinh dưỡng khi cây có nhu cầu. Phần dinh dưỡng dư sẽ được hoàn
lại về thùng chứa, chính vì thế sẽ tiết kiệm được nước và năng lượng điện sử dụng.
Bên cạnh đó, nhờ dòng dinh dưỡng được luân chuyển nên tạo điều kiện hòa trộn oxi
trong không khí vào dung dịch, giúp rễ cây dễ hấp thụ chất dinh dưỡng hơn so với
thủy canh tĩnh.

THÔNG MINH
Hình 1.11: Thủy canh hồi lưu
1.4.3.3 Thủy canh hồi lưu cải tiến
Trên cơ sở thủy canh hồi lưu đã được nghiên cứu trong nhiều năm, người ta cải
tiến mô hình thủy canh nhằm giảm chi phí, tăng hiệu quả và khả năng ứng dụng của
mô hình.
Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến được thiết kế từ vải bố được thiết kế bao
gồm 3 modul:
+ Modul phân phối dinh dưỡng bao gồm bơm và các ống PVC được phân phối
nhằm dẫn truyền dung dịch dinh dưỡng phân phối vào modul túi bố.
+ Modul túi bố gồm nhiều túi bố nhỏ (kích thước mỗi túi 8x10 cm), trong mỗi
túi nhỏ chứa giá thể (xơ dừa, trấu hun...); modul khung cố định bao gồm các thanh
(bằng sắt, gỗ, tre..) để cố định hệ thống theo trục đứng
Nhờ vào modul dẫn truyền dịch dinh dưỡng, vải bố và giá thể được thấm ướt,
cây sử dụng dịch dinh dưỡng từ giá thể và túi bố để sinh trưởng và phát triển.

THÔNG MINH
Hình 1.12: Thủy canh vải bố
Kết quả cho thấy cây được trồng theo kỹ thuật thủy canh hồi lưu cải tiến đem
lại hiệu quả cao và an toàn, biểu hiện ở khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, chất
lượng rau được đảm bảo.
Bên cạnh đó, kỹ thuật vận hành và theo dõi đơn giản, tốn ít thời gian với hệ
thống được bán tự động hóa. Chi phí đầu tư ban đầu thấp, một số chi tiết trong hệ
thống có thể tận dụng từ các vật liệu sẵn có.
1.4.4 Môi trường nuôi trồng
1.4.4.1. Chất dinh dưỡng
Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thích hợp là O, H,
C, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Bo, Mo. Một số nguyên tố thì chỉ cần với số lượng rất ít,

THÔNG MINH
tuy nhiên một trong số các nguyên tố đó có thể trở thành một nhân tố giới hạn đối với
sự lành mạnh của cây.
Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm
Bao gồm: N:1-3%; K: 2-4%; Ca: 1-2%; Mg: 0.1-0.7%; S: 0.1-0.6%; P:0.1-0.5%. Có
thể xếp Cl, Na, Si vào nhóm nguyên tố đa lượng vì chúng có hàm lượng rất thay đổi
tùy thuộc vào loài thực vật
1.4.4.2 Dung dịch dinh dưỡng.
 Độ PH
Trong môi trường dinh dưỡng, độ PH rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát
triển của cây .
Độ PH được tính dựa trên mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với
cây trồng .
Việc điều khiển PH của dung dịch rất quan trọng để ngăn chặn pH tăng lên quá
cao sẽ gây ra tình trạng kết tủa của Ca3(PO4)2, gây ngẹt ống dẫn dung dịch và bám
quanh bộ rễ của cây. Để ngăn chặn pH tăng cao sử dụng H3PO4, HNO3 hoặc cũng có
thể sử dụng NH3 .
Nếu pH xuống dưới 5.5, KOH hay một vài chất thích hợp khác có thể thêm vào
dung dịch để tăng pH lên .
Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xảy ra khá nhanh, phụ
thuộc vào độ lớn của hệ thống rễ và thể tích dinh dưỡng của một cây .
Giá thể được sử dụng càng lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lại trong đó càng
nhiều và cần nhiều sự điều chỉnh cần thiết để đạt được pH như mong muốn .
Trong thủy canh đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơi acid đến gần
trung tính, pH tối ưu từ 5.8-6.5 .
Trong nuôi trồng thủy canh, pH được cân bằng bởi hoạt động của cây. Nếu pH
tăng khi đó cây sẽ thải ra các muối acid vào môi trường, đó có thể là nguyên nhân làm
chất độc trong môi trường tăng lên và làm hạn chế sự dẫn nước. nếu pH giảm xuống
thì cây sẽ thải ra các thành phần ion bazơ, có thể làm giới hạn việc hấp thu các muối
gốc acid, nên rễ cây không cần thiết hấp thu .
Nhìn chung pH của môi trường nên kiểm tra thường xuyên khi trồng thủy canh
có thể 2-3 lần/ tuần .
 Bổ sung chất dinh dưỡng
Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung:
- Thành phần dung dịch.
- Nồng dộ dung dịch.
Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây , cây sẽ sử dụng các Chất dinh
dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng. Đối với loại cây có thời gian sinh tưởng tương
đối dài thì việc bổ sung dinh dưỡng là rất cần thiết .

THÔNG MINH
Trong nghiên cứu người ta có thể dựa vào giá trị của độ dẫn điện (EC : electro
conductivity) ; sự phân huỷ các muối khoáng (TDS : Toatl dissolved salts ) hoặc nhân
tố hoàn tan (CF : conductivity factor ) của các máy đo để điều chỉnh bổ sung chất dinh
dưỡng vào môi trường nuôi trồng thuỷ canh .
 Độ dẫn điện (electro – conductivity EC ) hay yếu tố dẫn điện (conductivity factor –
CF ) có thể được biểu diễn như millisiemen (mS) hay phần triệu (ppm) .

Electro – conductivity để chỉ tình chất của một môi trường có thể chuyển tải
đượi dòng điện . Độ dẫn điện của một dung dịch là sự dẫn của dung dịch này được đo
giữa những điện cực có bề mặt là 1 cm2
ở khoảng cách 1 cm , đơn vị tính là mS/cm ;
hoặc được thể hiện đơn vị ppm (parts per million) đối với những máy đo TDS (total
dissolved salt ) .

Chỉ số EC chỉ diễn tả tổng nồng độ ion hoà tan trong dung dịch , chứ không thể
hiện được nồng độ của từng thành phần riêng biệt .

Trong suốt quá trình tăng trưởng , cây hấp thu khoáng chất mà chúng cần , do
vậy duy trì EC ở một mức độ ổn định là rất quan trọng .

Nếu dung dịch có chỉ số EC cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ra nhanh hơn
sự hấp thu khoáng chất , hậu quả là nồng độ dung dịch sẽ rất cao và gây độc cho cây .
Khi đó ta phải bổ sung thêm nước vào môi trường .

Ngược lại , nếu EC thấp , cây sẽ hấp thu khoáng chất nhanh hơn hấp thu nước
và khi đó ta phải bổ sung thêm khoáng chất vào dung dịch .

Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng.
EC (ms/cm) TDS (ppm)
Cẩm chướng 2.4 – 5.0 1400 – 2450
Địa lan 0.6 – 1.5 420 – 560
Hoa hồng 1.5 – 2.4 1050 – 1750
Cà chua 2.4 – 5.0 1400 – 3500
Xà lách 0.6 – 1.5 280 – 1260
Xà lách xoong 0.6 – 1.5 280 – 1260
Cây chuối 1.5 – 2.4 1260 – 1540
Cây dứa 2.4 – 5.0 1400 – 1680
Dâu tây 1.5 – 2.4 1260 – 1540
Ớt 1.5 – 2.4 1260 – 1540
Bảng 1.2: Độ dinh dưỡng từng loại

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ
SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH THÔNG MINH
2. Giới thiệu 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.
Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino.
2.1 Giới thiệu về board Arduino Uno
Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường
nói tới chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3
(R3). Bạn sẽ bắt đầu đến với Arduino qua thứ này. Bạn có thể dùng Arduino Nano
cũng được nhưng tôi khuyên bạn nên dùng cái này.
Hình 2.2: Arduino Uno

Vi điều khiển Arduino
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều
khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo
nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD …
Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 với
giá khoảng 90.000đ. Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng của bạn không cao hoặc túi tiền
không cho phép, bạn có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương
đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) với giá khoảng 45.000đ hoặc
ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) với giá khoảng 65.000đ.
Hình 2.3: Chế tạo thủ công
2.2 Giới thiệu về board Arduino Mega 2560
Hình 2.4: Arduino Mega

Arduino Mega 2560 là 1 bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu
khiển AVR Atmega2560. Cấu tạo chính của Arduino Mega 2560 bao gồm các phần
sau:
Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều khiển.
Đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính.
Jack nguồn: để chạy Arduino thỉ có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên, nhưng
không phải lúc nào cũng có thể cắm với máy tính được. Lúc đó ta cần một nguồn từ
9V đến 12V.
Có 54 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0 đến 13, ngoài ra có một chân nối đất
(GND) và một chân điện áp tham chiếu (AREF).
Vi điều khiển AVR: đây là bộ xử lí trung tâm của toàn bo mạch. Với mỗi mẫu
Arduino khác nhau thì con chip là khác nhau. Ở con Arduino Mega2560 này thì sử
dụng ATMega2560.
Các thông số chi tiết của Ardiuno Mega 2560:
Vi xử lý: 5V
Điện áp hoạt động: 7-12V
Điện áp đầu vào: 6-20V
Chân vào/ra (I/O) số: 5 4 ( 1 5 chân là đầu ra PWM)
Chân vào tương tự: 16
Dòng điện trong mỗi chân I/O: 40 mA
Dòng điện Chân nguồn 3.3V: 50 mA
Bộ nhớ trong: 256 KB
SRAM: 8 KB
EEPROM: 4 KB
Xung nhịp: 16 MHz
Atmega2560
Bảng 2.1: Thông số chi tiết của Arduino Mega 2560
Các Mega 2560 có 16 đầu vào tương tự, mỗi ngõ vào tương tự đều có độ phân
giải 10 bit (tức là 1024 giá trị khác nhau).Theo mặc định đo từ 0 đến 5 volts, mặc dù là
nó có thể thay đổi phần trên của phạm vi bằng cách sử dụng chân Aref và
analogReference) chức năng. Các Atmega 2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ mã
(trong đó có 8 KB được sử dụng cho bộ nạp khởi động), 8 KB SRAM và 4 KB của
EEPROM.

2.3 Các loại cảm biến sử dụng trong đề tài.
2.3.1. Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ DS18B20
DS18B20 là IC cảm biến nhiệt độ, chỉ bao gồm 3 chân,hình ảnh thức tế như
hình dưới.
Hình 2.5: Sơ đồ chân cảm biến
Đặc điểm cảm biến DS18B20
+ Lấy nhiệt độ theo giao thức 1 dây (1wire)
+ Cung cấp nhiệt độ với độ phân giải config 9,10,11,12 bit, tùy theo sử dụng.
Trong trường hợp không config thì nó tự động ở chế độ 12 bit.
+ Thời gian chuyển đổi nhiệt độ tối đa là 750ms cho mã hóa 12 bit
+ Có thể đo nhiệt độ trong khoảng -55 -> +125°C. Với khoảng nhiệt độ là -
10°C to +85°C thì độ chính xác ±0.5°C,±0.25°C ,±0.125°C,±0.0625°C. theo số bít
config.
Với DS18B20 hoàn toàn có thể tạo cho mình mạch cảm biến nhiệt độ theo ý
muốn.
+ Điện áp sử dụng : 3 – 5.5 V
+ Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ rất nhỏ.

2.3.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
DHT11 Là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất
dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy
nhất). Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính
xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào.
Đặc điểm
+ Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC)
+ Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH
+ Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
+ Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz
+ Khoảng cách truyển tối đa: 20m
Sơ đồ chân Cảm biến DHT11 gồm 2 chân cấp nguồn, và 1 chân tín hiệu. Hiện
nay, thông dụng ngoài thị trường có hai loại đóng gói cho DHT11: 3 chân và 4 chân.
Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ DHT11
Nhận xét:
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với giá thành rẻ, dễ sử dụng, thích hợp sử
dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác không cao, môi trường không khắc
nghiệt. Nhận xét: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với giá thành rẻ, dễ sử dụng,
thích hợp sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác không cao, môi trường
không khắc nghiệt.
2.4. Modun Ethernet Shield và phần mềm Blynk
2.4.1 Modun Ethernet Shield
Ethernet shield là một mạch mở rộng cho arduino, giúp arduino có thể kết nối
với thế giới internet rộng lớn.
Ứng dụng của shield này là truyền nhận thông tin giữa arduino với thiết bị bên
ngoài sử dụng internet, shield này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng IoT, điều khiển

và kiểm soát hệ thống vì internet luôn liên tục, dữ liệu truyền đi nhanh, khoảng cách là
vô tận( trong Trái Đất thôi, với phải có mạng nữa) ăn đứt sóng RF , rẻ hơn với cách
truyền từ xa bằng tin nhắn.
Arduino Ethernet shield cho phép một bo Arduino kết nối với internet bằng
cách sử dụng thư viện Ethernet và để đọc và viết một card SD bằng cách sử dụng thư
viện SD .
Hình 2.7: Modun Enthernet Shield
Để sử dụng Shield, gắn kết nó vào đầu của một bo Arduino (ví dụ như Uno). Để
upload chương trình đến bo, kết nối nó với máy tính bằng cáp USB như bình
thường.Một khi chương trình đã được tải lên, bạn có thể ngắt kết nối bo từ máy tính
của bạn và nguồn của nó bằng một nguồn cung cấp điện bên ngoài.
Kết nối Shield đến máy tính của bạn hoặc một network hub hoặc router bằng
cáp Ethernet chuẩn ( CAT5 hoặc CAT6 với kết nối RJ45 ). Kết nối với một máy tính
có thể yêu cầu sử dụng một cáp chéo (mặc dù với nhiều máy tính, bao gồm tất cả các
máy Mac gần đây (http://support.apple.com/kb/HT2274 ) có thể kết nối chéo trong nội
bộ).
2.4.2 Phần mềm Blynk
Phần mềm Blynk là một phần mềm được thiết kế cho Android, iOS cho chúng
ta khả năng tự tạo ứng dụng kết nối với các board Arduino, Raspberry và các bo mạch
khác để điểu khiển chúng.

Blynk giúp bạn điều khiển thiết bị từ xa qua internet, thu thập dữ liệu của cảm
biến, ảo hóa việc giao tiếp và thực hiện nhiều việc khác
Nguyên lý làm việc là khi bạn nhấn nút điều khiển, lệnh sẽ được truyền về
server của Blynk, sau đó Blynk gửi lệnh về module điều khiển, module sau khi chạy
lệnh sẽ gửi lại kết quả theo quy trình ngược lại nghĩa là từ thiết bị gửi về server rồi từ
server gửi về điện thoại của bạn.
Bây giờ với Blynk, bạn cần các module phần cứng được hỗ trợ và app này vậy
là xong. Bạn có thể điều khiển thiết bị dựa trên Internet qua mạng LAN, mạng Internet
bất kỳ chổ nào và thậm chí 3G, rồi cả 4G nữa. Tất cả đều không còn là vấn đề, vấn đề
còn lại là bạn làm ra thiết bị để sử dụng vào việc gì.
Blynk hiện hỗ trợ tốt cho 2 hệ phần cứng là Arduino và Raspberry. Các bạn lần
đầu tiên nghiên cứu về Internet Of Things (IOT) hay điều khiển từ Internet nên bắt đầu
với phần cứng Arduino vì giá cả phù hợp
2.4.2.1 Hướng dẫn đăng kí và thực hiện mô phỏng trên Blynk
Đăng kí dịch vụ Blynk :
Mỗi tài khoản đăng ký đều được tặng miễn phí 5000 ENERGY.
Thông tin cài đặt máy chủ Blynk tại Việt Nam như sau:
Chọn Custom Server:
IP: cloud.blynk.vn
Port: 8443
Sau đó tiến hành đăng ký tài khoản và đăng nhập để sử dụng.
Hình 2.8: Đăng kí dịch vụ Blynk

Hình 2.9: Hoàn tất đăng kí dịch vụ Blynk

THÔNG MINH
CHƯƠNG III: THI CÔNG VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH DÀN THỦY
CANH THÔNG MINH
3. Thi công và lắp đặt mô hình dàn thủy canh
3.1 Sơ đồ khối mô hình thủy canh thông minh
BẮT ĐẦU
NHẬN TÍN HIỆU TỪ
INTERNET SHIELD
ĐIỀU
ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU KHIỂN
TẮT MOTOR ĐIỀU KHIỂN TẮT VAN
BƠM ĐIỆN
Sai Sai
ĐIỀU KHIỂN BẬT
MOTOR BƠM
Đúng
ĐIỀU KHIỂN
BẬT VAN ĐIỆN
ĐỌC NHIỆT ĐỘ, CẢM
BIẾN SIÊU ÂM
HIỂN THỊ GIÁ TRỊ NHIỆT ĐỘ,
CẢM BIẾN SIÊU ÂM LÊN
BLYNK
Hình 3.1 Sơ đồ khối thiết kế đề tài

THÔNG MINH
3.2 Lựa chọn phần cứng của đề tài
3.2.1 Ống thủy canh PVC
Ống được sản xuất bằng chất liệu PVC cao cấp, 2 lớp có khả năng chịu nhiệt
tốt. Độ bền 20 năm với môi trường trong nhà kính ngoài đồng ruộng. Khoảng cách
mỗi lỗ trồng là 15 cm, ống chưa khoét lỗ, có khoét lỗ theo yêu cầu của khách hàng.
Ống có thể thiết kế dài hay ngắn tùy theo vị trí lắp đặt. Kích thước ống thủy
canh 100x60 mm. Bề mặt ống rộng 100 mm độ cao hộp là 60 mm. Kích cỡ được thiết
kế sao cho phù hợp với sự sinh trưởng của cây trồng và lượng dung dịch dinh dưỡng
thủy canh trong ống đảm bảo cung cấp cho cây.
Loại ống này là loại 2 lớp để đảm bảo cách nhiệt tốt đảm bảo độ ổn định
nhiệu độ với sự thay đổi nhiệt độ của môi trường, giúp ổn định độ PH và làm tăng
quá trình phát triển của cây trồng.
Hình 3.2: Mô hình thủy canh

THÔNG MINH
3.2.2 Rọ trồng rau thủy canh
Rọ nhựa trồng rau thủy canh là rọ nhựa chuyên dụng, dùng làm giá đỡ giá thể
và rau, tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển, hút chất dinh dưỡng tốt hơn. Rọ trồng rau
được làm từ nhựa PE, PP nguyên sinh với các kích thước, hình dáng khác nhau, phù
hợp với từng hệ thống và loại rau.
Rọ nhựa trồng rau thủy canh được áp dụng để trồng rau theo phương pháp thủy
canh, đây là vật dụng dùng để đựng giá thể (sơ dừa), hạt giống sẽ được gieo vào rọ
đựng giá thể, rọ nhựa được đặt vào ống chuyên dụng trồng thủy canh, đáy rọ được tiếp
xúc với nước pha với dinh dưỡng thủy canh.
Khi hạt giống nảy mầm, rễ sẽ chui qua những khe của rọ để tiếp xúc với nước
dinh dưỡng giúp cây phát triển. Rọ nhựa có thể sử dụng để: đựng giá thể trồng thủy
canh hoặc dùng ươm cây con cho thủy canh.
3.2.3 Bơm Phun Sương
Máy bơm mini được sử dụng rộng rãi trong chung thiết bị công nghiệp, thiết bị
y tế, thiết bị hóa chất, nông nghiệp (bãi cỏ và vườn), xe du lịch, xe đặc biệt, tàu, nước
giải khát, xe vệ sinh, làm sạch thảm, làm sạch sàn, lọc nước và thiết bị xử lý nước.
+ Sử dụng máy bơm để phun sương trong những ngày nắng nóng là giải pháp
tuyệt vời
+ Máy bơm mini dùng để rửa xe tại nhà, vừa sạch, vừa không mất thời gian chờ
đợi lại vừa tiết kiệm
+ Chiếc máy bơm đa năng này còn giúp bạn tưới và chăm sóc cây cối mỗi
ngày +. Sử dụng máy bơm mini để phun thuốc sâu cực hiệu quả
+. Máy bơm mini trợ lực cho máy giặt
+. Thậm chí là rửa xe ô tô tại nhà nữa
Nguyên lý hoạt động của hệ thống máy bơm phun sương là dựa trên nguyên tắc
trao đổi nhiệt và bốc hơi nhanh của các hạt "bụi" sương có kích thước rất nhỏ, ~ vài
chục micro mét, trong quá trình lan tỏa ra môi trường xung quanh. Nhờ đó, nhiệt độ
của môi trường có thể giảm xuống 5-10 độ C. Độ ẩm tương đối có thể đạt tới 90 -
100%.
Cơ chế làm sạch không khí của hệ thống phun sương rất đơn giản và hiệu quả.
Đó là các hạt bụi bay lơ lửng trong không gian sẽ được làn sương mỏng này hấp thụ và
rơi xuống mặt đất..

THÔNG MINH
Hình 3.3: Rọ trồng rau

THÔNG MINH
3.3 Viết chương trình
Để lập trình được cho các board Arduino, cần phải có một công cụ gọi là
IntergratedDevelopment Environment (IDE). Công cụ này được đội ngũ kĩ sư
của Arduino phát triển và có thể chạy trên Windows , MAC OS X và Linux.
Hình 3.4: Giao diện làm việc arduino
Vùng lệnh
Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dưới là các icon
cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu tả như sau:

THÔNG MINH
Bảng 3.1: Vùng lệnh trên cửa sổ lập trình
Vùng viết chương trình
Bạn sẽ viết các đoạn mã của mình tại đây. Tên chương trình của bạn được hiển
thị ngay dưới dãy các Icon, ở đây nó tên là “Blink”. Để ý rằng phía sau tên chương
trình có một dấu “§”. Điều đó có nghĩa là đoạn chương trình của bạn chưa được lưu
lại.

THÔNG MINH
Vùng thông báo (debug)
Hình 3.5: Lỗi chương trình
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dưới cùng bên
phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng. Luôn chú ý tới mục này
bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, bạn sẽ không thể upload được code của
mình.
3.3.1 Chương trình
3.3.1.1 Chương trình điều khiển dinh dưỡng
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <LiquidCrystal.h>
#include <EEPROM.h> /
int R1= 1000;
int Ra=25;
int ECPin= A15;
int ECGround=A14;
int ECPower =A11;
float CalibrationEC=1.38;
float PPMconversion=0.5;
float TemperatureCoef = 0.019;
float K=2.88;
#define ONE_WIRE_BUS 26
const int TempProbePossitive =22;
const int TempProbeNegative=24;
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
int lcd_key = 0;
int adc_key_in = 0;

THÔNG MINH
int button =0;
#define btnRIGHT 1
#define btnUP 2
#define btnDOWN 3
#define btnLEFT 4
#define btnSELECT 5
#define btnNONE 6
int Screen =1;
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
float Temperature=10;
float EC=0;
float EC25 =0;
int ppm =0;
float raw= 0;
float Vin= 5;
float Vdrop= 0;
float Rc= 0;
int Readings=0;
float MinEC=100;
float MaxEC=0;
float MinT=100;
float MaxT=0;
long Day=0;
int Hour =0;
int Minute=0;
int Second=0;
int SecondStamp=0;
int Once=0;
float TemperatureFinish=0;
float TemperatureStart=0;
int i=0;
float buffer=0;

THÔNG MINH
float Kt=0;
int value;
int addresCalibration=0;
long Rollover=0;
int HighMillis=0;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(TempProbeNegative , OUTPUT ); //seting ground pin as output for tmp
probe
digitalWrite(TempProbeNegative , LOW );//Seting it to ground so it can sink
current pinMode(TempProbePossitive , OUTPUT );//ditto but for positive
digitalWrite(TempProbePossitive , HIGH ); pinMode(ECPin,INPUT);
pinMode(ECPower,OUTPUT);//Setting pin for sourcing current
pinMode(ECGround,OUTPUT);//setting pin for sinking current
digitalWrite(ECGround,LOW);//We can leave the ground connected permanantly
delay(100);// gives sensor time to settle
sensors.begin();
delay(100);
//** Adding Digital Pin Resistance to [25 ohm] to the static Resistor *********//
// Consult Read-Me for Why, or just accept it as
true R1=(R1+Ra);
//************** Restart Protection Stuff ********************//
//Setpoint
value = EEPROM.read(addresCalibration); if (value <=254) K=value*0.02;
Serial.println("ElCheapo Arduino EC-PPM measurments"); Serial.println("By:
Michael Ratcliffe Mike@MichaelRatcliffe.com"); Serial.println("Free software:
you can redistribute it and/or modify it under GNU "); Serial.println("");
Serial.println("Make sure Probe and Temp Sensor are in Solution and solution is well
mixed");
Serial.println("");

THÔNG MINH
Serial.println("Measurments at 5's Second intervals [Dont read Ec morre than once
every 5 seconds]:");
lcd.begin(16, 2); // start the library
lcd.setCursor(0,0);
delay(2000);
lcd.print("DinhDuong EC-PPM");
lcd.setCursor(0,1);
delay(1000);
lcd.print("Do An Tot Nghiep");
lcd.setCursor(0,1);
delay(5000);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("HeThongThuyCanh ");
delay(5000);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("SVTH:Tuan_Vuong ");
delay(5000);
GetEC(); //gets first reading for LCD and then resets max/min
MinEC=100;
MaxEC=0;
MinT=100;
MaxT=0;
};
void loop()
{
if((millis()%10000)<=100){
GetEC();
};
LogEC();
read_LCD_buttons();
Calibration();
PrintReadings();
delay(100); //Stops us entering the GETEC loop twice

THÔNG MINH
}
void GetEC(){
Readings=1;
sensors.requestTemperatures();
Temperature=sensors.getTempCByIndex(0);
digitalWrite(ECPower,HIGH);
raw= analogRead(ECPin);
digitalWrite(ECPower,LOW);
Vdrop= (Vin*raw)/1024.0;
Rc=(Vdrop*R1)/(Vin-Vdrop);
Rc=Rc-Ra;
EC = 1000/(Rc*K);
EC25 = EC/ (1+ TemperatureCoef*(Temperature-25.0));
ppm=(EC25)*(PPMconversion*1000); ;}
void PrintReadings(){
Serial.print("Rc: ");
Serial.print(Rc);
Serial.print(" EC: ");
Serial.print(EC25);
Serial.print(" Simens ");
Serial.print(ppm);
Serial.print(" ppm ");
Serial.print(Temperature);
Serial.println(" *C ");
if (button>=1||Readings==1) {
Readings=0;
if(Screen==1){
lcd.setCursor(0,0);

THÔNG MINH
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("EC: ");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(EC25);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print(Temperature);
lcd.print("'C");
}
else if(Screen==2){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("PPM: ");
lcd.setCursor(4,1);
lcd.print(ppm);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print(Temperature);
lcd.print("'C");
}
else if(Screen==3){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Min: ");
lcd.setCursor(4,0);
lcd.print(MinEC);
lcd.setCursor(9,0);
lcd.print(MinT);
lcd.print("'C");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Max: ");
lcd.setCursor(4,1);
lcd.print(MaxEC);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print(MaxT);

THÔNG MINH
lcd.print("'C");
}
else if(Screen==4){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Thoi Gian: ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(" ");//Clearing LCD
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(Day);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print("Day");
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print(Hour);
lcd.setCursor(10,1);
lcd.print(":");
lcd.print(Minute);
lcd.print(":");
lcd.print(Second);
}
else if(Screen==5){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Factors ");
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print("PPMC:");

THÔNG MINH
lcd.print(PPMconversion);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("K: ");
lcd.setCursor(2,1);
lcd.print(K);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print("a:");
lcd.print(TemperatureCoef);
};
};
Serial.print("Vdrop: ");
Serial.println(Vdrop);
Serial.print("Rc: ");
Serial.println(Rc);
Serial.print(EC);
Serial.println("Siemens");
//********** end of Debugging Prints *********
*/
};
void read_LCD_buttons(){
adc_key_in = analogRead(0); // read the value from the sensor
// my buttons when read are centered at these valies: 0, 144, 329, 504, 741
// we add approx 50 to those values and check to see if we are close
if (adc_key_in > 1000) button =0;
else if (adc_key_in < 50) button =1;

THÔNG MINH
if(button==2){
Screen++;
}
else if (button==3){
Screen--;
};
if (Screen>=6) Screen=5;
if(Screen<=1) Screen=1;
};
void LogEC(){
if(EC25>=MaxEC) MaxEC=EC25;
if(EC25<=MinEC) MinEC=EC25;
if(Temperature>=MaxT) MaxT=Temperature;
if(Temperature<=MinT) MinT=Temperature;
//** Checks For a Second Change *****//
if((millis()%1000)<=500&&Once==0){
SecondStamp=1;
Once=1;
}; if(millis()>=3000000000){
HighMillis=1;
}
//** Making note of actual rollover **//
if(millis()<=100000&&HighMillis==1){
Rollover++;
HighMillis=0;
}
long secsUp = millis()/1000;

THÔNG MINH
Second = secsUp%60;
Minute = (secsUp/60)%60;
Hour = (secsUp/(60*60))%24;
Day = (Rollover*50)+(secsUp/(60*60*24));
};
void Calibration(){
if(button!=5) return;
else delay(1000);
read_LCD_buttons();
if(button!=5) return;
while(1){
read_LCD_buttons();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Set Calibration EC ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("EC: ");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(CalibrationEC);
if (button==2) CalibrationEC=CalibrationEC+0.01 ;
if(button==3) CalibrationEC=CalibrationEC-0.01;
if(button==1) break;
delay(100);
};

THÔNG MINH
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Calibrating ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("EC: ");
lcd.setCursor(3,1);
i=1;
buffer=0;
sensors.requestTemperatures()
TemperatureStart=sensors.getTempCByIndex(0);
while(i<=10){
digitalWrite(ECPower,HIGH);
raw= analogRead(ECPin);
digitalWrite(ECPower,LOW);
buffer=buffer+raw;
i++;
delay(5000);
};
raw=(buffer/10);
sensors.requestTemperatures();
TemperatureFinish=sensors.getTempCByIndex(0);
EC =CalibrationEC*(1+(TemperatureCoef*(TemperatureFinish-25.0))) ;
Vdrop= (((Vin)*(raw))/1024.0);
Rc=(Vdrop*R1)/(Vin-Vdrop);
Rc=Rc-Ra; //Taking into account pin
resistance Kt= 1000/(Rc*EC);

THÔNG MINH
if (TemperatureStart==TemperatureFinish){
Serial.println(" Results are Trustworthy");
Serial.print("Calibration Fluid EC: ");
Serial.print(CalibrationEC);
Serial.print(" S "); //add units here
Serial.print("Cell Constant K");
Serial.print(K);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("GoodResults ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("EC: ");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print("K:");
lcd.print(Kt);
while (1) { // wee need to keep this function running until user
opts out with return function
read_LCD_buttons();
if(button==4) return; //exits the loop without saving becauser user
asked so
if (button==5){
K=Kt; //saving the new cell constant
//********Saving the new value to EEprom**********//

THÔNG MINH
value=K/0.02;
EEPROM.write(addresCalibration, value);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Saved Calibration ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("K: ");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(Kt);
delay(2000);
return;
}
if(millis()%4000>=2000){
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("GoodResults ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("EC: ");
lcd.setCursor(2,1);
lcd.setCursor(9,1);
lcd.print("K:");
lcd.print(Kt);
}
else{
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Select To Save ");
lcd.setCursor(0,1);

THÔNG MINH
lcd.print("Down to Exit
};
");
}
}
else{
Serial.println(" Error Wait For Temperature To settle");
while (1) {
read_LCD_buttons();
if(button==2) Calibration();
if(button==3) return;
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Bad Results ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Press Up Exit ");
}
}
};
3.3.1.2 Chương trình điều khiển nhiệt độ và siêu âm
# define BLYNK_PRINT Serial
#define echopin 6 // echo pin
#define trigpin 7 // Trigger pin

THÔNG MINH
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <BlynkSimpleEthernet.h>
#include <DHT.h>
// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "33bb382076b145e18b97d936b02af794 ";
#define W5100_CS 10
#define SDCARD_CS 4
int lcd;
#define DHTPIN 3 // What digital pin we're connected to
int maximumRange = 50;
long duration, distance;
// Uncomment whatever type you're using!
#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
//#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22, AM2302, AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21, AM2301
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
BlynkTimer timer;
// This function sends Arduino's up time every second to Virtual Pin (5).
// In the app, Widget's reading frequency should be set to PUSH. This means
// that you define how often to send data to Blynk App.
void sendSensor()
{
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature(); // or dht.readTemperature(true) for Fahrenheit
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
return;
}
// You can send any value at any time.

THÔNG MINH
// Please don't send more that 10 values per
second. Blynk.virtualWrite(V5, h);
Blynk.virtualWrite(V6, t);
if (t >27)
{
digitalWrite (2 , HIGH);
Serial.print(" ON ");
}
if ( t <26)
{
digitalWrite (2, LOW);
Serial.print(" OF ");}
}
void setup()
{
// Debug console
Serial.begin(9600); pinMode
(trigpin, OUTPUT);
pinMode (echopin, INPUT );
pinMode (13, OUTPUT);
pinMode(SDCARD_CS, OUTPUT);
digitalWrite(SDCARD_CS, HIGH); // Deselect the SD card
Blynk.begin(auth);
// You can also specify server: //Blynk.begin(auth,
"blynk-cloud.com", 8442); //Blynk.begin(auth,
IPAddress(192,168,1,100), 8442);

THÔNG MINH
dht.begin();
// Setup a function to be called every second
timer.setInterval(1000L, sendSensor);
}
void loop()
{
{
digitalWrite(trigpin,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigpin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
duration=pulseIn (echopin,HIGH);
distance= duration/58.2;
Serial.println(distance);
delay (2000);
Blynk.run();
}
if (distance >= 25 ){
digitalWrite (4,HIGH);
digitalWrite (13,HIGH);
}
else if (distance <=10) {
digitalWrite (4,LOW);
digitalWrite (13,LOW);
}
delay(1000);
Blynk.run();

THÔNG MINH
timer.run();
}
BLYNK_READ(V8)
{
Blynk.virtualWrite(8,distance);
}

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH

Similar to ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG RAU THÔNG MINH