Thiết kế thiết bị đo nồng độ NH3 cho các trang trại chăn nuôi sử dụng vi điều khiển AVR

Mục đích của bài viết này là thiết kế thiết bị đo nồng độ NH3 cho các trang trại chăn nuôi sử dụng vi điều khiển AVR. Thông qua các kết quả thực nghiệm cho thấy thiết bị đo nồng độ khí NH3 dùng cảm biến MQ135 hoạt động ổn định, có khả năng hiển thị kết quả trên LCD và trên máy tính.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế thiết bị đo nồng độ NH3 cho các trang trại chăn nuôi sử dụng vi điều khiển AVR NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Thiết kế thiết bị đo nồng độ NH3 cho các trang trại chăn nuôi sử dụng vi điều khiển AVR Designing the AVR control - using NH3 - level measuring devices for livestock facilities Phạm Đức Khẩn1, Vũ Thị Lương1, Nguyễn Huy Hoàn2 Email: phamduckhan@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ 1 2 Trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên Tứ Kỳ, Hải Dương Ngày nhận bài: 7/12/2020 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 19/3/2020 Ngày chấp nhận đăng: 30/3/2020 Tóm tắt Trong quá trình chăn nuôi gia súc và gia cầm, quá trình lưu trữ và sử dụng chất thải tạo nên nhiều chất độc như là SO2, NH3, CO2, H2S, CH4, NO3-, NO2-, indole, schatole, mecaptan, phenole... và các vi sinh vật có hại như Enterobacteriacea, E.coli, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella... hay các ký sinh trùng có khả năng lây bệnh cho người. Các yếu tố này có thể làm ô nhiễm khí quyển, nguồn nước, thông qua các quá trình lan truyền độc tố và nguồn gây bệnh hay quá trình sử dụng các sản phẩm chăn nuôi. Mục đích của bài báo này là thiết kế thiết bị đo nồng độ NH3 cho các trang trại chăn nuôi sử dụng vi điều khiển AVR. Thông qua các kết quả thực nghiệm cho thấy thiết bị đo nồng độ khí NH3 dùng cảm biến MQ135 hoạt động ổn định, có khả năng hiển thị kết quả trên LCD và trên máy tính. Từ khóa: Nồng độ khí NH3; cảm biến MQ135; phát thải khí nhà kính; Matlab/simulink; nông trại. Abstract In the process of raising cattle and poultry, the storage and usage of their waste creates many toxins such as SO2, NH3, CO2, H2S, CH4, NO3-, NO2-, indole, schatole, mecaptan, phenole... and harmful microorganisms such as Enterobacteriacea, E.coli, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella... or parasites that can infect humans. These factors can contaminate the atmosphere, water sources, through the process of spreading toxins and pathogens or the use of livestock products. The purpose of this paper is to design the AVR microcontroller-using NH3 concentration meter for livestock farms. The experimental results show that the NH3 gas concentration meter using the MQ135 sensor works stably, capable of displaying the results on the LCD and on the computer. Keywords: NH3 gas concentration meter; MQ135 sensor; greenhouse gas emissions; Matlab/simulink; farm. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ người [1, 2], [7 - 9]. Do vậy, việc khử mùi cho các trang trại chăn nuôi là rất cần thiết. Phương pháp Hiện nay chăn nuôi truyền thống đang phải đối mặt phun sương dung dịch chất oxy hóa SOS (Super với một vấn đề rất nan giải đó là sự gây ra ô nhiễm Oxidized Solution) là một trong các biện pháp để xử nghiêm trọng môi trường nước và không khí. Sự ô lý NH3 trong không khí chuồng nuôi lợn [7]. Tài liệu nhiễm đã tạo ra mùi hôi và khí độc ảnh hưởng đến [9] đã nghiên cứu đặc tính của cảm biến MQ135 và sức khỏe của gia cầm và đặc biệt là con người. ứng dụng mô phỏng trên Matlab đặc tính của cảm Do xử lý chất thải không tốt, bởi không có dụng cụ biến MQ135, xây dựng mạch đo lựa chọn vi xử lý đo kiểm soát môi trường khí thường xuyên, nên trung tâm và sử dụng công nghệ ARM (viết tắt từ khí NH3 và H2S, độc phát tán, gây bệnh đường hô tên gốc là Acorn RISC Machine) là STM32F101. hấp cho vật nuôi đặc biệt là gây nguy hiểm cho con Cấu trúc ARM là một loại cấu trúc vi xử lý 32-bit. Người phản biện: 1. PGS.TS. Thân Ngọc Hoàn Trong bài báo này tác giả trình bày nguyên lý chung 2. TS. Nguyễn Trọng Các của các phương pháp đo nồng độ khí và tìm hiểu 18 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA được cấu trúc các thông số cơ bản một số loại cảm - Điện áp của bộ nung: 5V ± 0,1AC/DC; biến đo nồng độ khí trong thực tế như CTX 300 đo - Điện trở tải: Thay đổi được (2 kΩ - 47 kΩ); khí NO2 và CO; MQ6 đo khí mê tan, MQ7 đo khí CO trong gia đình, trong công nghiệp hoặc trên xe ôtô; - Điện trở của bộ nung: 33 Ω ± 5%; MQ135 đo khí độc như: NOx, NH3, CO,... - Khoảng phát hiện đến 300 ppm NH3. Khí NH3 do các chất thải của vật nuôi gây ra là một Sơ đồ kết nối làm việc của cảm biến được thể hiện trong những tác nhân chính gây mùi và ô nhiễm trong hình 2. trong khu vực chuồng trại. Một số bệnh mà con vật có thể mắc phải khi nồng độ khí NH3 quá cao trong không khí như bệnh viêm phổi… Vì vậy, để đo đạc được nồng độ khí NH3 trong khu vực chuồng trại. Tác giả sẽ chọn cảm biến MQ135 để thiết kế hệ thống xử lý mùi trong trang trại thông minh với những ưu điểm: - Cảm biến này có khả năng cảm biến được các loại khí như NH3, benzen, alcohol, tro ...