CHỦ ĐỀ 2. MỘT SỐ CẢM BIẾN THÔNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

KHỞI ĐỘNG

Quan sát Hình 2.1 và cho biết tên gọi, công dụng của những cảm biến này trong nông nghiệp.

Giải rút gọn:

-  Cảm biến độ ẩm đất:

+ Công dụng: Đo độ ẩm của đất và gửi tín hiệu đến hệ thống tưới để điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp.

- Cảm biến nhiệt độ:

+ Công dụng: Đo nhiệt độ môi trường xung quanh và gửi tín hiệu đến hệ thống điều khiển để điều chỉnh nhiệt độ trong nhà kính (nếu có).

- Cảm biến ánh sáng:

+ Công dụng: Đo cường độ ánh sáng và gửi tín hiệu đến hệ thống che chắn để điều chỉnh lượng ánh sáng cho cây trồng.

1. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

Câu 1: Em hãy mô tả cấu tạo bên ngoài của cảm biến nhiệt độ ở Hình 2.2a.

Giải rút gọn:

- Mô tả cấu tạo bên ngoài của cảm biến nhiệt độ ở Hình 2.2a:

- Cảm biến nhiệt độ có dạng hình trụ nhỏ, với kích thước khoảng 2cm x 1cm. Cấu tạo bên ngoài của cảm biến bao gồm:

+ Đầu dò: Nằm ở phần đầu của cảm biến, có dạng hình chóp nhỏ nhọn. 

+ Dây nối: Nối liền đầu dò với mô đun cảm biến. 

+ Đầu dây nối giữa cảm biến và mô đun: Nằm ở phần cuối của dây nối, có dạng giắc cắm hoặc đầu kẹp. 

2. CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT

Câu 2: Em hãy mô tả cấu tạo bên ngoài của cảm biến độ ẩm đất ở Hình 2.4a.

Giải rút gọn:

- Cảm biến độ ẩm đất có dạng hình trụ dài, với kích thước khoảng 10cm x 2cm. Cấu tạo bên ngoài của cảm biến bao gồm:

- Đầu dò:

+ Nằm ở phần đầu của cảm biến, có dạng hình trụ nhỏ.

+ Đầu dò thường được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt như thép không gỉ hoặc đồng.

- Thân cảm biến:

+ Nối liền đầu dò với phần còn lại của cảm biến.

+ Thân cảm biến thường được làm bằng nhựa hoặc kim loại.

- Dây nối:

+ Nối liền cảm biến với mô đun cảm biến.

+ Dây nối thường có màu đỏ hoặc đen, và được bọc cách điện.

- Đầu dây nối giữa cảm biến và mô đun:

+ Nằm ở phần cuối của dây nối, có dạng giắc cắm hoặc đầu kẹp.

3. CẢM BIẾN ÁNH SÁNG

Câu 3: Em hãy mô tả cấu tạo bên ngoài của cảm biến ánh sáng ở Hình 2.5a

Giải rút gọn:

- Cảm biến ánh sáng có dạng hình trụ nhỏ, với kích thước khoảng 1cm x 0.5cm. Cấu tạo bên ngoài của cảm biến bao gồm:

- Vỏ cảm biến:

+ Làm bằng nhựa hoặc kim loại, có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong của cảm biến.

+ Vỏ cảm biến thường có màu đen hoặc trắng.

- Mắt cảm biến:

+ Nằm ở mặt trước của cảm biến, có dạng hình tròn hoặc hình vuông nhỏ.

+ Mắt cảm biến là bộ phận tiếp nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện.

+ Mắt cảm biến thường được làm bằng vật liệu nhạy sáng như photodiode hoặc phototransistor.

- Chân cảm biến:

+ Nằm ở mặt dưới của cảm biến, có dạng 2 hoặc 3 chân kim loại.

+ Chân cảm biến giúp kết nối cảm biến với mô đun cảm biến.

+ Chân cảm biến thường được đánh dấu bằng các ký hiệu Vcc, GND và Out.

+ Ghi thông tin về loại cảm biến, dải đo ánh sáng, nhà sản xuất,…

4. CẢM BIẾN pH

Câu 4: Em hãy nêu công dụng của cảm biến pH ở Hình 2.6a

Giải rút gọn:

- Cảm biến pH ở Hình 2.6a được sử dụng để đo độ pH của dung dịch. Độ pH là thang đo độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch, với giá trị từ 0 đến 14.

- Công dụng cụ thể:

+ Đo độ pH của đất

+ Đo độ pH của nước

+ Đo độ pH trong các lĩnh vực khác: y tế, công nghiệp thực phẩm, hóa chất,…

5. RƠ LE THỜI GIAN

Câu 5: Em hãy kể tên những bộ phận chính của rơ le thời gian và xác định các cặp tiếp điểm của rơ le theo số thứ tự như Hình 2.7b.

Giải rút gọn:

-  Cấu tạo:

+ Cuộn dây

+ Cơ cấu chấp hành.

+ Bộ tiếp điểm: 

+ Bộ phận chỉnh thời gian: 

+ Nắp che: 

-  Xác định các cặp tiếp điểm:

+ Cặp tiếp điểm thường đóng (NO): 1 - 2

+ Cặp tiếp điểm thường mở (NC): 3 - 4

+ Cặp tiếp điểm chuyển đổi (CO): 5 - 6

LUYỆN TẬP

Câu 1: Em tìm hiểu và cho biết tên gọi, công dụng, thông số kĩ thuật của các cảm biến thông dụng trong Bảng 2.1

Giải rút gọn:

Câu 2: Em hãy kể tên một ứng dụng của mỗi cảm biến có ở Bảng 2.1 trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao.

Giải rút gọn:

* Cảm biến nhiệt độ:

- Ứng dụng: Theo dõi nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ đất 

* Cảm biến độ ẩm:

- Ứng dụng: Theo dõi độ ẩm đất và độ ẩm môi trường 

* Cảm biến pH:

- Ứng dụng: Đo độ pH của đất 

* Cảm biến ánh sáng:

- Ứng dụng: Đo cường độ ánh sáng 

* Rơ le thời gian:

- Ứng dụng: Hẹn giờ bật/tắt các thiết bị điện trong hệ thống sản xuất nông nghiệp công nghệ cao 

VẬN DỤNG

Câu 1: Em hãy đề xuất những cảm biến dùng để đo, giám sát và điều chỉnh các thông số cần thiết cho vườn rau như minh hoạ ở Hình 2.8.

Giải rút gọn:

- Cảm biến độ ẩm đất:

+ Loại: Cảm biến điện dung, tensiometer, FDR (Frequency Domain Reflectometry)

+ Mục đích: Đo độ ẩm đất để điều chỉnh hệ thống tưới nước tự động, đảm bảo cung cấp lượng nước phù hợp cho cây trồng.

- Cảm biến độ pH:

+ Loại: Cảm biến pH điện tử

+ Mục đích: Đo độ pH của đất để điều chỉnh độ pH phù hợp cho từng loại cây trồng.

- Cảm biến nhiệt độ:

+ Loại: Thermocouple, RTD (Resistance Temperature Detector)

+ Mục đích: Đo nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ đất để điều chỉnh hệ thống sưởi ấm, làm mát, đảm bảo nhiệt độ phù hợp cho cây trồng.

- Cảm biến ánh sáng:

+ Loại: Photodiode, photoresistor

+ Mục đích: Đo cường độ ánh sáng để điều chỉnh hệ thống chiếu sáng bổ sung, đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng cho cây quang hợp.

- Cảm biến CO2:

+ Loại: NDIR (Non-Dispersive Infrared)

+ Mục đích: Đo nồng độ CO2 trong môi trường để điều chỉnh hệ thống thông gió, đảm bảo cung cấp đủ CO2 cho cây quang hợp.