Tài liệu Báo cáo Khoa học Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh: Bỏo cỏo khoa học
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn
theo cụng nghệ thuỷ canh
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn
theo công nghệ thuỷ canh
Designing a control device for safe vegetable production using hydroponics technology
Ngô Trí D−ơng1
SUMMARY
The paper describes the design a control device for safe vegetable production using
hydroponics technology. The design was based on safe vegetable production package and
data of vegetable species in such a way to ensure the operation of three systems: nutrients
and water supplying system, climate regulatory system, and drop irrigation system. The
micro-control system PSoC of Cypress represents a possible programming on chips. The
chips manufactured by PSoC technology are smart control chips with high flexibility but low
cost, technically supportive with the software. The control device possesses automatic and
manual working regime, LCD monitor and user’s interface through keyboard....
13 trang |
Chia sẻ: haohao | Lượt xem: 1090 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Báo cáo Khoa học Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bỏo cỏo khoa học
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn
theo cụng nghệ thuỷ canh
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn
theo công nghệ thuỷ canh
Designing a control device for safe vegetable production using hydroponics technology
Ngô Trí D−ơng1
SUMMARY
The paper describes the design a control device for safe vegetable production using
hydroponics technology. The design was based on safe vegetable production package and
data of vegetable species in such a way to ensure the operation of three systems: nutrients
and water supplying system, climate regulatory system, and drop irrigation system. The
micro-control system PSoC of Cypress represents a possible programming on chips. The
chips manufactured by PSoC technology are smart control chips with high flexibility but low
cost, technically supportive with the software. The control device possesses automatic and
manual working regime, LCD monitor and user’s interface through keyboard. In addition, the
controller is protected to ensure that it can work under uncontrolled conditions to supply the
plants with nutrients and water.
Key words: Safe vegetable, hydroponics, automatic control, controller.
1. ĐặT VấN Đề
Hiện nay, ở n−ớc ta sản xuất rau an toàn
đang là một vấn đề cấp thiết đặt ra đối với các
nhà nghiên cứu, ng−ời sản xuất và ng−ời tiêu
dùng. Việc Việt Nam gia nhập WTO đ/ tạo ra
sự cạnh tranh lớn cho ngành sản xuất rau trong
n−ớc với rau sản xuất ở n−ớc ngoài. Vì vậy,
yêu cầu đặt ra đối với các mặt hàng rau là phải
đảm bảo an toàn vệ sinh và chất l−ợng, cũng
nh− mẫu m/ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của
ng−ời dân, nhu cầu rau sạch cung cấp cho các
nhà hàng, khách sạn, các khu du lịch và phục
vụ xuất khẩu. Trong những năm gần đây,
Đảng và Nhà n−ớc đặc biệt quan tâm đến các
sản phẩm nông nghiệp an toàn trong đó có rau
an toàn. Nhiều chính sách, qui định đ/ đ−ợc
đ−a ra và nhiều Ch−ơng trình và Dự án đ/
đ−ợc triển khai nhằm thúc đẩy sản xuất rau an
toàn phát triển (Bùi Thị Gia, 2006; Nguyễn
Hùng Anh và Ngô Thị Thuận, 2005.
- Để sản xuất rau đảm bảo "Rau an toàn"
với các đặc điểm ít bị sâu bệnh phá hại, kỹ
thuật gieo trồng đơn giản, không cần sử dụng
l−ợng phân vô cơ lớn, thời gian sinh tr−ởng
ngắn, có khả năng tăng vụ, luân canh trồng
gối, một trong những ph−ơng pháp đáp ứng
đ−ợc yêu cầu trên là trồng rau bằng ph−ơng
pháp thuỷ canh trong nhà l−ới. Bằng con
đ−ờng lựa chọn tối −u là ứng dụng công nghệ
cao vào sản xuất nông nghiệp trong đó tự động
hoá các khâu chăm sóc, t−ới tiêu, thu hoạch và
bảo quản, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thiết
kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn
theo công nghệ thuỷ canh.
2. PHƯƠNG PHáP THIếT Kế
Ph−ơng pháp thiết kế dựa trên quy trình
công nghệ sản xuất rau an toàn trong nhà l−ới
bằng ph−ơng pháp thuỷ canh và các số liệu
thông kê từ đó xác định đ−ợc các biến cần
điều khiển và biến điều khiển.
Hệ thống trồng rau an toàn bằng ph−ơng
1 Khoa Cơ Điện, Tr−ờng Đại học Nông ngjiệp I- Hà Nội.
Ngô Trí D−ơng
pháp thuỷ canh với hệ thống t−ới nhỏ giọt
(Ngô Trí D−ơng, 2005) đ−ợc thiết kế cho 3
luống rau, cung cấp dinh d−ỡng d−ới dạng
lỏng bởi 3 bình A, B, C bằng 3 máy bơm và
bình trộn D với hệ thống trộn dung dịch. Từ
đó tiến hành lựa chọn các biến cần điều khiển
với các khoảng làm việc nh− sau:
Xác định dinh d−ỡng bằng hệ thống cung
cấp dung dịch bởi 3 bình A, B, C. Từ đó đặt
chế độ làm việc cho 3 bơm ứng với các thời
gian t1, t2 và t3 và xác định đ−ợc tỷ lệ phối trộn
theo yêu cầu của quy trình công nghệ cho từng
loại rau. Trong đó t1 thời gian bơm dung dịch
A, t2 thời gian bơm dung dịch B và t3 thời gian
bơm dung dịch C. Sau đó đặt thời gian t4 cho
động cơ trộn dung dịch ở bình D. Việc xác
định các thông số này đ−ợc nhập từ bàn phím
với thời gian tính bằng giây. Trong hệ thống
có hệ thống báo sự cố khi trong 3 bình không
có dung dịch thì không hoạt động và quá trình
tự động cung cấp dung dịch từ 3 bình A, B và
C khi dung dịch ở bình trộn D báo hết.
Hệ thống điều tiết khí hậu trong nhà kính
hoặc nhà l−ới thông qua hệ thống quạt gió,
phun s−ơng và mái che cụ thể: Nếu nhiệt độ t
≥ 270C thì hệ thống quạt gió làm việc; Nếu
nhiệt độ t ≥ 370C thì hệ thống quạt gió và
phun s−ơng làm việc; Nếu nhiệt độ t ≤ 270C
thì hệ thống quạt gió và phun s−ơng ng−ng
làm việc khoảng làm việc của nhiệt độ 0 < t <
600C. Đối với c−ờng độ ánh sáng: Nếu c−ờng
độ ánh sáng CDAS ≥ 70000 lux thì thả mái
che với sự làm việc của một động cơ điện
hoặc ng−ợc lại thì cuốn mái (các số liệu chọn
trên có thể thay đổi).
Xác định l−ợng n−ớc cần t−ới phụ thuộc
vào nhiều yếu tố. Đối với ph−ơng pháp trồng
rau an toàn bằng ph−ơng pháp thuỷ canh trong
nhà l−ới, ph−ơng pháp t−ới nhỏ giọt đ−ợc lựa
chọn với −u điểm t−ới tiết kiệm n−ớc phù hợp
với quy trình công nghệ. Theo các chuyên gia
nông học, việc t−ới và cung cấp dinh d−ỡng
thông qua t−ới nhỏ giọt th−ờng t−ới từ 7 giờ
sáng đến 19 giờ. Khi đ/ xác định đ−ợc l−ợng
n−ớc và dinh d−ỡng cần t−ới, cần tiến hành
chia khoảng thời gian t−ới mỗi lần và thời gian
nghỉ từng lần.
Theo giáo trình Lý Thuyết về khai thác
hợp lý nguồn tài nguyên khí hậu Nông
nghiệp, (Trần Đức Hạnh & cs, 1997), l−ợng
n−ớc cần t−ới cho cây trồng đ−ợc xác định
theo công thức:
WR = PET.Kc (mm)
Trong đó:
WR (Water Requirement) nhu cầu n−ớc của
cây trồng
PET: Bốc thoát hơi n−ớc tiềm năng (mm)
Kc (k.crops): Hệ số cây trồng là đặc tr−ng của
cây trồng và phụ thuộc vào từng giai
đoạn phát triển của cây. Hệ số này của
các loại rau nh− d−a chuột, cà chua, đậu
vàng, ớt ngọt, đậu đũa và thời gian sinh
tr−ởng cũng đ/ đ−ợc xác định (Bảng 1 và
Bảng 2).
Bảng 1. Hệ số cây trồng Kc của một số
cây rau
Các giai đoạn sinh tr−ởng
Cây rau Nảy
mầm
Phân
nhánh
Giữa
vụ
Cuối
vụ
Thu
hoạch
D−a chuột 0,45 0,75 1.00 0,85 0.70
Cà chua 0,45 0,75 1,15 0,90 0,75
Đậu vàng 0,35 0,75 1,10 0,75 0,45
ớt ngọt 0,45 0,75 1,15 0,90 0,75
Đậu đũa 0,35 0,75 1,10 0,75 0,45
Bảng 2. Thời gian sinh tr−ởng
của một số cây rau
Số ngày t−ơng ứng trong từng
giai đoạn Loại cây
Số
ngày
K1 K2 K3 K4 K5
D−a chuột 120 5 5 40 40 30
Cà ch−a 130 5 5 50 40 30
Đậu vàng 90 5 5 30 40 10
ớt ngọt 110 5 5 50 30 20
Đậu đũa 100 5 5 40 20 30
Trong đó: K1: giai đoạn mọc mầm; K2: giai
đoạn phát triển; K3: giai đoạn giữa vụ;
K4: giai đoạn cuối vụ; K5: giai đoạn
thu hoạch.
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh
PET (Potential Evapotranspiration) Bốc
thoát hơi n−ớc tiềm năng đ−ợc xác định
nh− sau:
s a
Q (0,025T 0,08)PET
59
+
=
Trong đó:
Qs: bức xạ tổng cộng trong ngày hoặc tuần
Ta: nhiệt độ trung bình ngày hoặc tuần
59: L−ợng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1 mm
n−ớc
PET dùng để xác định cân bằng n−ớc và
chẩn đoán l−ợng n−ớc t−ới cho một vùng hoặc
cho một cây trồng.
Vậy l−ợng n−ớc cần t−ới đ−ợc xác định:
s a
c
Q (0,025T 0, 08)WR K
59
+
= mm
Nếu xét đến hệ số mùa cần t−ới thì:
s a
m c
Q (0, 025T 0, 08)WR K K
59
+
= mm
Trong đó Km hệ số mùa cần t−ới (nếu có)
Nếu diện tích cần t−ới (S); l−ợng n−ớc
m−a (LNM) và l−u l−ợng máy bơm (LLMB)
thì thời gian t đóng của máy bơm n−ớc đ−ợc
xác định nh− sau:
( )s a
m c
Q 0,025.T 0,08
t K K LNM .s / LLMB
59
+
= −
(s)
Trong tr−ờng hợp t−ới nhỏ giọt với số lần
t−ới là N khi đó thời gian t−ới mỗi lần là:
t
5 Nt = (s)
Để điều khiển quá trình t−ới nhỏ giọt cần
điều khiển góc mở của van đầu đ−ờng ống.
Trong quá trình khảo nghiệm bộ điều khiển,
lựa chọn điều khiển động cơ b−ớc ứng với
từng luống cần t−ới hoặc cùng một lúc t−ới 2,
3 luống mà điều khiển góc mở khác nhau.
Để thiết kế bộ điều khiển, bộ vi điều
khiển PSoC (Programmable System on Chip)
của h/ng Cypress là hệ thống khả lập trình
trên chíp đ−ợc sử dụng. Các chíp chế tạo theo
công nghệ PSoC là chíp điều khiển thông
minh có tính linh hoạt cao, chi phí công nghệ
phục vụ nghiên cứu và phát triển thấp, giá
thành chíp thấp, hỗ trợ kỹ thuật tốt với phần
mềm phát triển dễ sử dụng. Thành phần của
chíp bao gồm các khối ngoại vi số và t−ơng tự,
một bộ vi xử lý 8 bít, bộ nhớ ch−ơng trình
(EEROM) có thể lập trình đ−ợc và có bộ nhớ
RAM lớn. Để lập trình hệ thống và cài ch−ơng
trình điều khiển vào chíp, cần có phần mềm
lập trình và một kit phát triển do h/ng chế tạo
chíp cung cấp.
3. THIếT Kế Và ĐáNH GIá
3.1. Thiết kế phần cứng
Sơ đồ các thiết bị phần cứng
Các chíp đ−ợc chọn căn cứ theo yêu cầu
của quy trình công nghệ trồng rau và nghiên
cứu vi điều khiển về chíp PsoC, gồm 2 chíp:
PSoC Master CY8C29466 và PSoC Slave
CY8C27443, mỗi chíp có 28 chân (Hình 1).
Hình 1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển
PSoC Slave
CY8C27443
Phím ấn
Hệ thống
cảm biến
LCD
Tín hiệu
điều khiển các
cơ cấu chấp hành
PSoC Master
CY8C29466
Ngô Trí D−ơng
PSoC Master CY8C29466 nhận dữ liệu từ
phím ấn, các cảm biến nhiệt độ, bức xạ, c−ờng
độ ánh sáng, l−ợng n−ớc m−a, áp suất đầu
đ−ờng ống và đ−ợc thể hiển qua màn hình tinh
thể lỏng LCD. Mặt khác PSoC Master
CY8C29466 xử lý và truyền tín hiệu điều
khiển sang PSoC Slave CY8C27443 để điều
khiển hệ thống bơm dung dịch A, B, C, bình
trộn D, hệ thống quạt gió, phun s−ơng, mái
che và điều khiển động cơ b−ớc.
Sơ đồ nguyên lý tổng thể của bộ điều
khiển tự động (Hình 2).
PSoC Slaver
4
8
4
3
P
C
_
T
X
P
C
_
R
X
1
Select Keypad
hoặc COM
+5V
GND
PSoC_TX
và
PSoC_RX
2
8 Master Chip LCD
16x2
Tín hiệu vào Analog:
Pa
Qs
Ta
LNM
CDAS
5
8
Slave Chip
BA
BB
BC
DT
B
V1
V2
V3
CD1
CD2
CD3
CD4
P0
P1
P2
P0
P0
Ma trận 16 phím
PsoC Master
P0
P2
P0
Max232 PC
Đầu ra
Phun s−ơng
Quạt gió
Mái che
GHA
GHB
GHC
GHD
P0
P1
1 2 3
Tín hiệu điều
khiểu đầu ra
Van tiết l−u
tín hiệu
điều khiển
động cơ
b−ớc
Đầu vào: biến dùng để bảo vệ
Phần tạo nguồn điện + 5V DC cho hệ thống điều khiển
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý tổng thể của bộ điều khiển
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh
Sơ đồ mạch in (hình 3 và 4)
H
ìn
h
3
. S
ơ
đ
ồ
m
ạc
h
i
n
c
ủ
a
b
ộ
xử
l
ý
Ngô Trí D−ơng
H
ìn
h
4
. S
ơ
đ
ồ
m
ạc
h
i
n
c
ủ
a
p
h
ím
ấ
n
v
à
h
iể
n
t
h
ị
L
C
D
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh
Các chức năng trên bàn phím
a. Chế độ tự động nhập dữ liệu từ nút ấn
Việc nhập dữ liệu đ−ợc thiết kế bởi ma
trận nút ấn đ−ợc bố trí 4 hàng 4 cột, đ−ợc sử
dụng 8 chân từ P1.0 đến P1.7 của PSoC
Master CY8C29466 đ−ợc thể hiện ở hình 3.
Với việc sử dụng các nút nh− sau:
Nút 1: Đặt hệ số về mùa; chọn l−u l−ợng
máy mở khi tính đến góc mở của van điều
khiển động cơ b−ớc; chọn diện tích cần t−ới.
Nút 2: Lựa chọn các loại cây.
Nút 3: Chọn tỷ lệ phối trộn thông qua t1,
t2, t3 và thời gian trộn t4.
Nút 4: Chọn thời gian nghỉ; Số chu kỳ cần
t−ới;
Nút 5: Chọn chế độ mở van.
Nút 6: Khởi tạo quá trình làm việc, tức là
chọn giai đoạn bắt đầu sống của cây.
Nút 7: chuyển sang chế độ làm việc bằng tay.
Nút 8: Ngừng quá trình làm việc
Nút ←: Chuyển chế độ làm việc PC và
xoá ký tự tr−ớc nó.
Nút M: Về chế độ ban đầu của bàn phím.
Nút C: Chọn các chế độ làm việc.
Nút X: Theo dõi các thông số vào và kết
quả sau khi đ/ xử lý
b. Chế độ bằng tay nhập dữ liệu từ bàn
phím
Khi chuyển sang chế độ làm việc bằng
tay bằng cách ấn nút 7, cần nhập các số liệu
nh− sau:
- Thời gian t−ới
- Thời gian nghỉ
- Số chu kỳ t−ới
- Lựa chọn luống cần t−ới
3.2. Thiết kế phần mềm điều khiển
Sơ đồ giải thuật của bộ điều khiển (Hình
5) bao gồm ch−ơng trình chính hai phần:
Phần 1: Ch−ơng trình làm việc bằng bàn
phím đ−ợc thiết kế ở hai chế độ tự động và
bằng tay, bao gồm ch−ơng trình chính với
nhiều hàm con cụ thể nh− sau:
- Hàm đo các biến điều khiển: Nhiệt độ
hàm void ADC_Ta(void), bức xạ nhiệt hàm
void ADC_Qs(void), áp suất hàm void ADC-
_Pa (void), l−ợng n−ớc m−a hàm void ADC-
_LNM(void) và c−ờng độ ánh sáng hàm void
ADC_CDAS (void) từ ADC.
- Hàm cập nhật thời gian thực thông qua
ngắt của UserModule Counter void
On_Update_time (void).
- Hàm dựng quét bàn phím ma trận 4x4
đồng thời giải m/ để nhận biết xem phím nào
đ−ợc nhấn từ đó cho phép đ−a ra các h−ớng
tiếp cận t−ơng ứng unsigned char
ButtonMatrix().
- Hàm nhập các giá trị tham số cho hệ
thống đ−ợc điều khiển thông qua biến
ButtonPress đ−ợc giải m/ từ bàn phím khi
ng−ời dùng nhấn phím void Nhap_solieu (char
ButtonPress).
- Hàm xóa dòng đầu tiên của LCD void
LCD_clearLine0() và xóa dòng thứ hai của
LCD void LCD_clearLine1().
- Hàm đợi một khoảng thời gian thông
qua biến wait: void delay(int wait).
- Hàm chọn tham số cần nhập void
select_paramet(void).
- Hàm hiển thị menu giao diện cho phép
ng−ời dùng chọn tham số cần nhập void
MenuDisplay(void).
- Hàm làm hai nhiệm vụ: Thứ nhất cập
nhật các tham số nhập từ bàn phím, thứ hai
truyền các tham số điều khiển cho PsoC Slaver
void update_variable(char sokytu).
- Hàm truyền một mảng dữ liệu từ Psoc
Master sang PSoC Slaver void
Transmit_To_PSoC(char tx_data[16],char nbyte).
- Hàm chỉ báo thời gian mô phỏng cho
từng loại cây đ−ợc chọn từ Menu void
thoigianmophong(void).
- Hàm tính thời gian t−ới cây void
Thoigiantuoicayt5(void).
- Hàm chuyển một mảng chuỗi nhập từ
bàn phím thành số phẩy động (float
giaima(char chuoi[16],char sokytu).
Ngô Trí D−ơng
Hình 5. Sơ đồ thuật giải bộ điều khiển
Máy tính PC
Bàn phím
Gọi hàm tuới bằng tay Tự động
Bằng tay
Bắt đầu
Khởi tạo các biến và cấu hình
Gọi hàm cập nhật thời gian thực
Gọi hàm con nhập số liệu: các thông số
đầu vào sau đó gọi hàm giải mã để thực
hiện các hàm chức năng
Đọc giá trị mã quét bàn phím:
Gọi hàm đo biến điều khiển.
Đọc tham số t−ơng tự
Gọi hàm con điều khiển quạt thông gió; phun s−ơng; cuốn mái;
động cơ b−ớc; mở van cho các luống cần t−ới
Gọi hàm con quét bàn phím
Chế độ bàn phím
Nhập: Thời gian t−ới
Thời gian nghỉ
Số chu kỳ t−ới
Lựa chọn luống cần t−ới
Kiểm tra chế độ làm việc
Chế độ máy tính PC
Tắt chế độ bàn phím
kiểm tra chế độ làm việc
Gọi hàm tính thời gian t−ới.
Gọi hàm truyền dữ liệu.
Gọi hàm giải mã
Cập nhật hàm thời gian thực
Gọi hàm điều khiển hệ thống t−ới
Gọi hàm truyền dữ liệu.
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh
- Hàm tính luỹ thừa của số mũ int luythua
(int X,BYTE mu).
- Hàm chuyển một số phẩy động thành
chuỗi để hiển thị trên LCD void Fchuoi(float
ftimer).
- Hàm dùng để thay đổi việc hiển thị các
giá trị t−ơng tự trên màn hình LCD void
GiatriTuongtu(void).
- Hàm cập nhật th−ờng xuyên sự thay đổi
của giá trị t−ơng tự cần hiển thị void
HienthiTuongtu(void).
- Hàm nhằm giới hạn các chữ số nhập vào
từ bàn phím, chẳng hạn nh− dấu chấm '.'
không đ−ợc nhập hai lần trong dấu phẩy động
void LimitInput(char keycode).
Ngoài ra còn có các hàm biến cần điều
khiển nh− điều khiển động cơ b−ớc; điều
khiển quạt gió, phun s−ơng; động cơ cuốn
mái, thả mái; máy bơm t−ới; các loại máy
bơm A, B, C và động cơ trộn.
Phần 2: Ch−ơng trình làm việc trên máy
tính PC, việc kết nối với PC với bộ điều khiển
thông qua Max232 (Hình 2)
3.3. Thẩm định và đánh giá
3.3.1. Qui trình thẩm định
Bộ điều khiển với các chức năng trên
đ−ợc thử nghiệm bằng cách thiết kế các biến
vào nh− nhiệt độ, bức xạ, l−ợng n−ớc m−a,
c−ờng độ ánh sáng và áp suất đ−ợc thay thế
bằng các tín hiệu t−ơng tự điện áp thay đổi từ
0 ữ 5 V. Quá trình mô phỏng trong ch−ơng
trình t−ơng ứng cứ một ngày lấy bằng 4 phút
t−ơng ứng với 240 s và xác định thời gian mô
phỏng (Bảng 5).
Bảng 5. Thời gian t−ơng ứng trong các giai đoạn mô phỏng
Thời gian t−ơng ứng trong từng giai đoạn (s)
Loại cây Tổng thời gian
K1 K2 K3 K4 K5
D−a chuột 28800 1200 1200 9600 9600 7200
Cà ch−a 31200 1200 1200 12000 9600 7200
Đậu vàng 21600 1200 1200 7200 9600 2400
ớt ngọt 26400 1200 1200 12000 7200 4800
Đậu đũa 24000 1200 1200 9600 4800 7200
3.3.2. Kết quả
- ở chế độ tự động:
Nhập số liệu và điều chỉnh các tín hiệu
t−ơng tự từ đầu vào, cụ thể:
Chọn Km = 1; T−ới 3 luống ứng với góc
mở động cơ b−ớc là 4680 khi đó l−u l−ợng máy
bơm t−ới là 0,08 (l/s) diện tích cần t−ới là 6 m2.
Lựa chọn cây cần t−ới là cây d−a chuột.
Đặt tỷ lệ phối trộn t−ơng ứng với 3 bình
trộn, giả sử tỷ lệ 1: 2: 3 trong đó dung dịch
của 3 bình đ−ợc đ−a vào bình trộn bởi 3 máy
bơm có l−u l−ợng từng máy là 1,8 (l/s). Khi đó
lấy bình A là 18 lít ứng với điều khiển bơm là
t1 =10 (s); lấy bình B là 36 lít ứng với điều
khiển bơm là t2 = 20 s; lấy bình C là 54 lít ứng
với điều khiển bơm là t3 = 30 s và thời gian
trộn t4 = 40 s.
Chọn thời gian nghỉ là 5 (s); Số chu kỳ cần
t−ới là: 10 ; Chọn chế độ mở van là cả 3 van
cho 3 luống. Lúc đó khởi tạo quá trình làm việc
bằng nút 6, từ đó bộ điều khiển nhận các thông
số từ môi tr−ờng bên ngoài, trong thời gian 4
phút trong mô phỏng ứng với 1 ngày thực, lúc
đó số liệu nhận đ−ợc nhiệt độ trung bình Ta =
27.760C và Qs = 301,4 (Cal/cm
2/ngày) để đ−a ra
kết quả các lần t−ới cho các ngày: lần 1: thời
gian cần t−ới ngày thứ nhất là 133 (s) với số lần
t−ới là 10, khi đó thời gian mỗi lần t−ới là 13
(s), sau đó nghỉ 5 (s) lại tiếp tục cho đến 10 lần;
Lần 2 lấy số liệu từ ngày thứ nhất và thực hiện
quy trình nh− lần thứ nhất. Các lần tiếp theo
đ−ợc thực hiện t−ơng tự với số liệu đ−ợc đo từ
ngày tr−ớc đó.
- ở chế độ bằng tay:
Chuyển sang bằng nút 7, sau đó căn cứ
vào yêu cầu t−ới trong ngày, giả sử t−ới 77 lít
ứng với thời gian t−ới 100 (s). Nếu chọn 25
lần lúc đó mỗi lần 40s, thời gian nghỉ chọn
300 (s), sau đó chọn chế độ luống t−ới là 3
luống.
Ngô Trí D−ơng
3.4. Một số hình ảnh ở bộ điều khiển tự động
Hình 6. Nhập số liệu và hiển thị trên LCD Hình 7. Bộ điều khiển tự động
Hình 8. Hệ thống rơ le điều khiển Hình 9. Hệ thống thiết bị chăm sóc
Hình 10. Khảo nghiệm hệ thống Hình 11. Điều khiển động cơ b−ớc
Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh
4. KếT LUậN
Thông qua việc chạy thử với 5 loại cây:
D−a chuột; cà ch−a; đậu vàng; ớt ngọt và đậu
đũa bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an
toàn bằng ph−ơng pháp thuỷ canh trong nhà
l−ới làm việc ổn định. Ch−ơng trình phần
mềm dễ dàng thay đổi để phù hợp với quy
trình công nghệ trồng rau toàn theo từng loại
rau hoặc các khu vực trồng rau. Bộ điều
khiển đ−ợc nhập các thông số về quy trình
sản xuất rau an toàn bằng nút ấn đ−ợc hiển
thị bằng màn hình tinh thể lỏng LCD, do đó
có thể thay đổi theo từng quy trình trồng rau.
Quá trình sử dụng bộ điều khiển đơn giản,
kích th−ớc nhỏ gọn, linh kiện có ở trên thị
tr−ờng Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
Trần Đức Hạnh, Đoàn Văn Điếm, Nguyễn
Văn Viết (1997). Lý thuyết về khai thác
hợp lý nguồn tài nguyên khí hậu Nông
nghiệp, Viện khoa học kỹ thuật Nông
nghiệp Việt Nam, trang 79 - 80.
Ngô Trí D−ơng (2005) Thiết kế hệ thống điều
khiển quá trình t−ới nhỏ giọt phục vụ
trong nhà l−ới hoặc nhà kính, Tạp chí
khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, tập III
số 4/2005, trang 321 - 326.
Bùi Thị Gia (2006). Hiệu quả sản xuất rau
an toàn trong nhà l−ới ở ngoại thành
Hà Nội. Tạp chí khoa học kỹ thuật
nông nghiệp, tập IV, số 2/2006, trang
157 - 162.
Nguyễn Hùng Anh, Ngô Thị Thuận (2005).
Rau hữu cơ ở vùng phụ cận Hà Nội.
Tạp chí khoa học kỹ thuật nông nghiệp,
tập III, số 5/2005, trang 426-433.
Nguyễn Văn Song, Đỗ Thị Diệp, Trần Tất Nhật
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Báo cáo khoa học- Thiết kế bộ điều khiển phục vụ sản xuất rau an toàn theo công nghệ thuỷ canh.pdf