Học sinh lớp 8 chế tạo thành công hệ thống tự động điều khiển máy bơm tưới nước cây trồng

Sản phẩm được sử dụng hiệu quả tại vườn rau của các hộ dân xã Quốc Tuấn

Quốc Tuấn là một vùng quê nghèo thuộc huyện Kiến Xương, tỉnh Thái Bình. Đây là vùng có diện tích trồng màu lớn của huyện. Vào vụ, hình ảnh những người nông dân gánh nước tưới cho hoa màu đã trở nên quen thuộc. Với cách làm này, đặc biệt trong thời tiết nắng nóng, khắc nghiệt, người dân không chỉ tốn công sức mà còn mất rất nhiều thời gian, trong khi đó diện tích tưới lại không đều. Trăn trở trước nỗi vất vả của người dân, hai cô cậu học trò nhỏ Nguyễn Thành Vinh và Nguyễn Thị Hồng Nhung, học sinh lớp 8A trường THCS Quốc Tuấn đã nghiên cứu, thiết kế ra sản phẩm Hệ thống tự động điều khiển máy bơm tưới nước cho cây trồng. Qua việc tìm hiểu tác dụng và nguyên tắc hoạt động của cảm biến ánh sáng; công tắc hành trình; Relay 5 chân, 6 chân, 8 chân,… ứng dụng các kiến thức đã được học tại trường, đôi bạn đã chế tạo thành công mô hình sản phẩm sau 6 tháng nghiên cứu và thử nghiệm.

Sản phẩm có vỏ làm bằng kim loại (hoặc nhựa cứng) có tác dụng tránh ngoại lực va đập bảo vệ thiết bị.  01 công tắc hành trình dùng để điều chỉnh thời gian hoạt động của máy bơm nước, và duy trì hoạt động của hệ thống. Relay điều khiển gồm 3 loại.  Relay 8 chân : Có tác dụng đóng cắt mạch điện và đảo chiều dòng điện khi có dòng điện điều khiển đi vào hoặc khi không có dòng điện đi vào. Relay 6 chân giúp cắt mạch điện khi có dòng  điện điều khiển đi vào. Relay 5 chân dùng để điều khiển dòng điện 220V. Ngoài ra, sản phẩm còn có cảm biến độ ẩm, động cơ giảm tốc, cảm biến ánh sáng…

Hệ thống điều khiển tự động tưới nước cho cây trồng có thể điều khiển tự động máy bơm hoạt động theo 2 chế độ ( tưới nước 1 lần/ngày và 2 lần/ngày) nhờ công tắc chuyển mạch được lắp trên hệ thống điều khiển.

Chu trình 1: Khi trời bắt đầu có ánh sáng cảm biến ánh sáng cho dòng điện đi qua, lúc này hệ thống cho máy bơm hoạt động làm nhiệm vụ tưới nước cho cây, sau một khoảng thời gian nhất định thì công tắc hành trình ngắt điện, máy bơm ngừng hoạt động.

Chu trình 2: Khi trời tối cảm biến ánh sáng không cho dòng điện đi qua, Relay 8 chân chuyển mạch làm cho công tắc hành trình trở lại trạng thái ban đầu.Lúc này công tắc chuyển mạch nối với relay 6 chân khi đó dòng điện điều khiển tiếp nối với  relay 6 chân làm relay ngắt mạch, máy bơm không  hoạt động (chế độ tưới nước 1 lần/ ngày).Nếu công tắc chuyển mạch ngắt mạch không cho dòng điện tiếp nối với  relay 6 chân. Khi đó relay này đóng mạch máy bơm hoạt động (chế độ tưới nước 2lần/ ngày). Sau một thời gian công tắc hành trình ngắt mạch điện ở chu trình này và đóng mạch chu trình 1 làm động cơ giảm tốc ngừng hoạt động, relay 5 chân ngắt mạch điện máy bơm ngừng hoạt động.

Khi trời có ánh sáng thì hệ thống hoạt động lặp lại theo chu trình 1.Khi đất vườn có độ ẩm cao, cảm biến độ ẩm cho dòng điện tới hai chân điều khiển của relay 6 chân làm relay ngắt mạch điện, relay 5 chân ngắt mạch điên máy bơm ngừng hoạt động.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động điều khiển máy bơm tưới nước

Sản phẩm có cấu tạo đơn giản, lắp ráp dễ dàng, hoạt động ổn định; dễ sử dụng; độ bền cao. Đặc biệt, hệ thống tự động điều khiển máy bơm tưới nước này đã khắc phục được nhược điểm của các sản phẩm có sẵn trên thị trường như: Bộ điều khiển tưới nước bằng điện thoại di động, Relay thời gian ở điểm người sử dụng không cần phải  thường xuyên điều khiển khắc phục tối đa các tác động của thiên nhiên như thời tiết có mưa hoặc độ ẩm đất trong vườn cao thì hệ thống nhận biết được và không cho máy bơm hoạt động, tránh được lãng phí điện nước gây ảnh hưởng không tốt cho cây trồng. Vì được chế tạo từ những vật liệu tận dụng nên sản phẩm có giá thành rẻ, thân thiện với môi trường, giá mỗi sản phẩm chỉ từ 300.000-400.000 đồng, thích hợp với tình hình kinh tế của người dân nông thôn.

Với sự cố gắng của mình, sản phẩm do các em chế tạo đã được đánh giá cao tại các Cuộc thi trong và ngoài tỉnh, Giải Nhất Cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng tỉnh Thái Bình lần thứ 3, Giải Ba Cuộc thi Khoa học Kỹ thuật toàn quốc năm 2017 do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức.