Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời

Cá nhân: Lê Thị Ý Nhi

Lượt bình chọn:

Giới thiệu sản phẩm:

Tạo ra một hệ thống tưới cây thông minh, tiết kiệm năng lượng, giảm sức lao động cho người nông dân và đặc biệt sử dụng nguồn năng lượng sạch, không gây hại đến môi trường. Qua đó, sản phẩm góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, giúp giải quyết những vấn đề tồn tại, mang lại giá trị thiết thực cho cộng đồng, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp (ngành trồng trọt).

Xuất xứ sản phẩm:

Cá nhân học sinh trường Tiểu học và THCS Phước Vĩnh Tây, huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An

Tính sáng tạo và đổi mới:

Máy tưới nước tự động dùng điện từ các tấm pin năng lượng Mặt Trời sẽ tạo ra dòng điện một chiều nạp cho ắc quy và cung cấp điện cho bơm nước hoạt động. Khi sử dụng hệ thống, tùy vào điều kiện thực tế, người sử dụng có thể lựa chọn 01 trong 03 giải pháp sau đây:
* Giải pháp 1: Sử dụng điện thoại thông minh (smart phone).
- Mục đích: giúp người sử dụng có thể điều khiển hệ thống tự động tưới nước bất cứ lúc nào và bất kể ở đâu chỉ với smart phone.
- Cách sử dụng: bộ điều khiển thông minh trên hệ thống sẽ kết nối với điện thoại thông qua wifi. Trên điện thoại người sử dụng cần cài đặt ứng dụng smart life để kết nối với hệ thống. Khi sử dụng, người sử dụng chỉ cần mở ứng dụng smart life trên điện thoại, sau đó thiết lập thời gian tưới nước nhiều lần trong ngày theo nhu cầu hoặc muốn tưới nước bất cứ lúc nào và bất kể người sử dụng đang ở đâu thì hệ thống cũng sẽ tự động tưới nước.
* Giải pháp 2: Sử dụng Timer.
- Mục đích: trường hợp người sử dụng không có smart phone hoặc smart phone bị hư thì sẽ sử dụng Timer để cài đặt thời gian tưới nước một cách tự động đã được thiết lập sẵn.
- Cách sử dụng:
+ Bấm công tắc đen sang chế độ 02 vạch.
+ Thiết lập Timer để tưới nước tự động
 Bước 1: Bấm Prog để chỉnh thời gian bắt đầu tưới lần 1, cài đặt thời gian tưới theo ý muốn của người sử dụng.
 Bước 2: Bấm Prog để chỉnh thời gian ngừng tưới lần 1, cài đặt thời gian ngừng tưới theo ý muốn của người sử dụng.
Tùy theo nhu cầu tưới nước của người sử dụng có thể thêm số lần tưới bằng cách lặp lại 02 bước trên (lần 2, lần 3,…).
 Bước 3: Bấm Clock để kết thúc thiết lập.
 Bước 4: Chỉnh Timer sang chế độ Auto.
* Giải pháp 3: Sử dụng cảm biến đo độ ẩm của đất.
- Mục đích: cảm biến sẽ đo độ ẩm của đất và hệ thống sẽ tự động tưới nước thông qua độ ẩm hiển thị nhằm tiết kiệm nước và tối ưu lượng nước tưới cho cây.
- Cách sử dụng: người sử dụng sẽ thiết lập độ ẩm tối ưu cho phù hợp với loại cây trồng. Khi độ ẩm dưới 25% thì cảm biến sẽ điều khiển relay đóng lại, cấp nguồn từ relay kính qua bơm hoạt động. Khi độ ẩm đạt đến độ ẩm tối ưu mà người sử dụng đã thiết lập sẵn (từ 50%-70%, tùy theo từng loại cây trồng), cảm biến sẽ điều khiển relay mở tiếp điểm, cắt nguồn điện từ relay kính qua bơm và bơm ngừng hoạt động.
Ngoài ra, nếu trong gia đình có sử dụng camera thì có thể tích hợp vào camera để quan sát trong quá trình hệ thống hoạt động.

Tính ứng dụng:

“Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” đã được thử nghiệm tại nhà của em.
“Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” có thể dễ dàng được triển khai, áp dụng rộng rãi trong các hộ gia đình tại địa phương của chúng em và những địa phương khác. Sản phẩm sử dụng đơn giản, đem lại giá trị kinh tế cao cho xã hội và cho cộng đồng.

Tính hiệu quả:

“Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” mang đến khá nhiều lợi ích thiết thực. Cụ thể:
- Giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người nông dân.
- Cung cấp đúng lượng nước và đúng thời điểm cần thiết cho cây trồng.
- Tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn năng lượng sạch, góp phần làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường.

Tiềm năng phát triển:

Trong bối cảnh giá nhiên nguyên liệu đầu vào cho sản xuất điện tăng cao như hiện nay, việc sử dụng điện năng lượng Mặt Trời rất cần thiết và có ý nghĩa. Ngoài mang lại lợi ích kinh tế, tiết kiệm chi phí tiền điện, còn góp phần giảm áp lực phụ tải lưới điện cho ngành Điện; đồng thời tạo ra nguồn năng lượng xanh, sạch, độc lập và bảo vệ môi trường.
Với mong muốn vận dụng những kiến thức được học tại trường và sự tìm tòi của em vào việc tiết kiệm năng lượng, giảm sức lao động cho người nông dân và đặc biệt không gây hại đến môi trường. Được sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô trường Tiểu học và THCS Phước Vĩnh Tây, em chế tạo thành công “Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” với chức năng tưới nước tự động, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho người nông dân nói riêng và người sử dụng nói chung.
“Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” được chia sẻ đến các bạn học sinh có cùng đam mê, có cơ hội được hoàn thiện những mặt còn khiếm khuyết đều nhờ vào cơ hội tham gia Cuộc thi Sáng kiến khoa học 2025. Qua cuộc thi, đã tạo cơ hội cho em phát triển ý tưởng của mình. Chân thành cảm ơn quý thầy cô và rất mong “Máy tưới nước tự động chạy bằng năng lượng Mặt Trời” của em sẽ nhận được sự quan tâm và góp ý của Ban giám khảo.

Tiêu chí về cộng đồng:

Cơ sở hạ tầng:

* Thu thập nguyên liệu, chuẩn bị dụng cụ, vật liệu.
- 2 tấm pin năng lượng Mặt Trời 18V - 25W.
- 2 bình ắc quy 12V - 9Ah.
- 2 bơm nước loại 12V - 5Ah.
- 1 bộ chuyển điện 24V sang 220V.
- 1 timer.
- 1 thiết bị kết nối điện thoại điều khiển từ xa (Smartlife).
- 1 van điện từ 220V.
- 1 cảm biến đo độ ẩm đất.
- 1 thùng chứa nước.
- Các loại ống khớp nối, béc tưới, dây điện, CB,...
a) Các bước tiến hành
- Bước 1: đo kích thước tính toán hàn khung lắp bánh xe.
- Bước 2: lắp đặt hệ thống bao gồm hệ thống điện và hệ thống đường ống nước.
- Bước 3: tiến hành nạp năng lượng vào hệ thống khi đủ năng lượng hệ thống sẽ hoạt động.
b) Nguyên lý hoạt động
- Tấm pin năng lượng Mặt Trời sẽ hấp thu năng lượng Mặt Trời chuyển hóa thành điện năng 18V (điện một chiều), ta sẽ lắp nối tiếp hai tấm pin để có điện áp là 36V cung cấp cho bộ sạc.
- Bộ điều khiển sạc năng lượng Mặt Trời sẽ lấy nguồn 36V từ tấm pin sẽ tự điều khiển hạ áp còn 24V để sạc cho ắc quy.
- Bình ắc quy sẽ được nạp điện từ bộ điều khiển sạc năng lượng Mặt Trời, do cần điện áp 24V nên sẽ mắc nối tiếp hai ắc quy.
- Bộ kích điện (hay còn gọi là bộ chuyển điện từ 24V một chiều thành 220V xoay chiều) dùng để cung cấp điện 220V cho Timer và Smartlife.
- Timer sẽ lấy nguồn 220V từ bộ kích điện để hoạt động. Timer được cài đặt thời gian để đóng mở nguồn theo ý muốn.
- Smartlife lấy nguồn 220V từ bộ kích điện. Smartlife dùng để đóng mở nguồn thông qua phần mềm Smarthome cài đặt trên Smartphone.
- Hộp điều khiển dùng để chuyển chế độ qua lại giữa hai chế độ Timer, Smartlife và đóng mở nguồn sạc từ tấm pin qua bộ điều khiển sạc.
- Relay kính lấy nguồn 220V từ Timer hoặc Smartlife để đóng tiếp điểm cấp nguồn 24V cho Motor bơm nước.
- Motor bơm nước sẽ được cấp nguồn 24V từ relay kính để hoạt động bơm nước từ bình chứa đi qua đường ống đến vòi tưới để tưới nước cho cây.
- Cảm biến độ ẩm đất khi độ ẩm dưới 25% thì cảm biến sẽ điều khiển relay đóng lại, cấp nguồn từ relay kính qua bơm hoạt động. Khi độ ẩm đạt đến 50%-70% (tùy theo từng loại cây trồng mà ta điều chỉnh độ ẩm cho phù hợp), cảm biến sẽ điều khiển relay mở tiếp điểm, cắt nguồn điện từ relay kính qua bơm.