nghien cuu thiet ke che tao thiet bi do nong do khi nh4 cho cac trai ga cong nghiep

1 TR NG Đ I H C HÀNG H I VI T NAM

KHOA ĐI N – ĐI N T

THUY T MINH

Đ

TÀI NCKH C

P TR

NG

Đ TÀI

NGHIÊN C U, THI T K , CH T O THI T B

ĐO N NG Đ

KHÍ NH

3

CHO CÁC TR I GÀ CÔNG NGHI P

Ch nhi m đ tài: Th.s. TR N TH PH NG TH O

2 n ngăđ cácăkhíăchoămôiătr ng không khí chu ngănuôiănh ăb ng 1.

8 t i RL=20 kΩ, n ng đ khí 100ppm LPG, nh ng đi u ki n nhi t đ , đ ẩm khác

nhauăđi n tr c a c m bi n cũngănh n giá tr khác nhau.

Ro: Đi nătr c măbi nă ă100ppmăc aăNH3 trong không khí, 33% RH và nhi tă

đ 200 .

Rs: Đi nătr c măbi nă ă100ppmăc aăNH3 nhi tăđ ăvƠăđ ăẩm khác nhau

Hình 1.2. nh hưởng của nhiệt độ, độẩm với c m biến MQ135

Đ c bi t c m bi n này có tính l a ch n th p,ăđ nh y và th iăgianăđápă ng b nhăh ng r t nhi u b iăđ ẩm môi tr ng; s suy gi măđ nh yăcũngăkhôngăphátă hi năđ c n u không hi u chuẩn l i; có th b h ng hoàn toàn n uăđoăliênăt c khí n ngăđ cao; và có th b nhi măđ c b i m tăl ng nh ch t silicone, halocarbon. 1.2. XỂY D NG Đ C TệNH C A C M BI N MQ135

1.2.1. Đ c tính chung

10

1.2.2. Xơy d ng đ c tính đ u ra c a c m bi n

D aăvƠoăđ cătínhălogarităc aăc măbi nătrênăhìnhă1.4 [6]:

Hình 1.4. Đặc tính logarit của c m biến

D aăvƠoăđ c tính logarit c a c m bi n mà nhà s n xu t cung c p ta xây d ng l i đ c:

0,486

100 20 6, 486 _o

Vout

R ppm



   _(1.4)

(1.4) là công th c di n t m i quan h hàm s c aăđ iăl ngăđ u ra so v iăđ i l ngăđ u vào c a c m bi n Mq135 Vout=f(ppm).

1.2.3. Mô ph ng đ c tính đ u ra c a c m bi n Vout=f(ppm)

11

Hình 1.5. Đặc tính đầu ra Vout = f (ppm) của c m biến Mq135

12

CH NG 2. MỌ PH NG THI T B ĐO N NG Đ KHệ NH3 TRểN

MATLAB

2.1. S Đ KH I THI T B ĐO

Trên hình 2.1 đ aăraăs ăđ ăh ăth ngăđoăn ngăđ ăkhíăNH3 sửăd ngăc măbi nă

MQ135.

Trongăđóăcóăcácăkh i:ăc măbi n,ăBBĐTT-Să(b ăbi năđổiăt ngăt ă- s ),ăb ăch ă th ăs hi năth ăk tăqu ăđo.

Hình 2.1. Mô hình mô phỏng c m biến MQ135.

2.2. MỌ PH NG CÁC KH I CH C NĂNG

2.2._{1. Kh i c m bi n đo khí NH}3

V i tín hi uă đ u vào là n ngă đ khí (ppm) c m bi nă đưă đ c nhà s n xu t chuẩnăhóaăđ uăraăd i d ngăđi năápăVoută=ă0÷5ăVă(đ cătínhăđưăđ c mô ph ng trên hình 2.2)

13

Hình 2.2. Mô hình mô phỏng khối c m biến đo khí Nả3

2.2.2. B bi n đổi t ng t - s [5]

14

Hình 2.3 Bộ biến đổi tương tự -số

a) Sơ đồ nguyên lý; b) Biểu đồ thời gian

Trênăs ăđ N01, N02, N03 là các xung có ch cănĕngănh ăsau:

- N01 làm nhi m v kh iăđ ng vônmét;

- N02tácăđ ng vào trig ăđ khoá (K);

- N03 xoá k t qu .

Quá trình ho tăđ ng: m máy, máy phát xung chuẩn qua b chia t n kh iăđ ng máyăphátăđi năápărĕngăc aăt i th iăđi m t1. Từ đ uăraămáyăphátăđi năápărĕngăc aăcó URC (t călƠăđi n áp m u Uk)ăđiăđ n b soăsánhăđ so v iăđi n áp c năđoăUX c năđoă

đ uăvƠo.ăĐ ng th iăcũngătừđ u ra c aămáyăphátăđi năápărĕngăc aătaăcóăxungăth nh t đ nătrig ,ăđ tătrig ă v trí thích h p thông khoá (K) cho phép các xung mang t n s chuẩn (f0) từphátăxungăquaăkhoáă(K)ăđ n b đ m và ch th s .

T i th iăđi m t2 khi UX = URC; thi t b so sánh phát xung th 2 (N02)ătácăđ ng

15

16 K t qu mô ph ng trên hình 2.5 là bi uăđ th i gian th hi n nguyên lý c a b bi năđổiănh ătrênăhìnhă2.3. Hình g mă3ăđ th v i các tr c hoành là tr c th i gian, m t lƠăđ cătínhăđi năápărĕngăc aăvƠăđi n áp c năđo (tín hi uăđ u ra từ c m bi năđoăkhí) theo th i gian. Hình th hai là bi uăđ xung th i gian t oăđ căkhiăđi n áp c năđoăcắt đi năápărĕngăc a.ăBaălƠăhìnhăbi u di n s xung tỷ l v iăđi n áp c năđoătrongăkho ng th iăgianăđo. Nh ăv y s xung mà b đ măđ măđ căđưătỷ l v iăđi năápăđ u ra c a c m bi n.

17

2.2.3.B ch th s

V i s xung mà b bi năđổiăt ngăt - s t oăđ c tỷ l v iăđi n áp đ u ra c a c m bi n, b ch th s có nhi m v bi năđổiăng c l i từ đi n áp sang giá tr n ngăđ khí c năđo.ă

2.2.4. K t qu mô ph ng

Hình 2.6. Sơ đồ mô phỏng thiết bị đo Nả3 trên Matlab với các nồng độ khí lần lượt là

2, 4 ppm

18 2.3. NGHIểN C U S NH H ỞNG C A NHI T Đ MỌI TR NG Đ N K T QU ĐO

D aătrênăhìnhă1.2.ălƠăđ ngăđ cătínhăc aăc măbi nămƠănhƠăs năxu tăđ aăraăkhiă cóăxétăđ năy uăt ăc aănhi tăđ ămôiătr ngăđ cămôăt ăl iătrongăMatlabănh ăhình 2.7. Taăth yăv iăd iănhi tăđ ăthayăđổiătừă(-10 ÷50)oC thì giáătr ăc aăt ăs ăRs/Roăsuyăgi mă r tănhi u,ăc ăth ălƠăsoăv i nhi tăđ ăchuẩnălƠă20o_{C thìăn uănhi tăđ ămôiătr ngăgi măsoă}

v iă20o_{CăthìăRs/RoătĕngăvƠăng căl iăn uănhi tăđ ămôiătr ngătĕngăsoăv iă20}o_{C Rs/Ro}

l iăgi m.ă

Hình 2.7. Đặc tính của MQ135 khi có sự nh hưởng của nhiệt độmôi trường

19

Hình 2.8. Kết qu đo khi có sự nh hưởng của nhiệt độ môi trường là 5oC

Hình 2.9. Kết qu đo khi có sự nh hưởng của nhiệt độ môi trường là 20oC

20

Hình 2.11. Kết qu đo khi có sự nh hưởng của nhiệt độmôi trường là 35oC

VƠăb ngă2.1.ăchoăth yăsaiăs ătuy tăđ iăc aăphépăđo

B ngă2.1.ăSaiăs ătuy tăđ iăc aăphépăđoăkhiănhi tăđ ămôiătr ngăthayăđổi

Nhi tăđ (oC) N ngăđ ăchuẩnă(ppm) N ngăđ ăđoăđ că(ppm) Saiăs ătuy tăđ i (ppm)

5 10 6.965 -3.035

20 10 10.01 0.1

30 10 11.34 0.34

35 10 11.37 0.37

22 3.2. CH C NĂNG C A CÁC KH I

3.2.1. Kh i sensor

C m bi n thông d ng là MQ135. C th , nguyên lý ho tăđ ng và mô t c a các c m bi n này nh ăsau:

MQ135 là lo i c m bi năkhíăcóăđ nh y cao v i khí NH3nênăđ cădùngăđ phát

hi n khí NH3. C m bi n có hình d ngănh ăhìnhă3.

Hình 3.2. Sensor MQ135

3.2.2. Kh i chuy n đổi chuẩn hóa tín hi u

Tín hi u ra từ sensoră th ngă cóă ápă đ l n r t nh (cỡ mV), nên tín hi u từ sensor c n ph i qua b chuy năđổi chuẩn hóa tín hi uă(CHTH)ăđ khu chăđ iăđ tăđ l nă0ă÷ă5ăVătr căkhiăđ aăvƠoăkh i ADC c a vi xử l ătrungătơm.ăS đ nguyên lý c a kh i chuẩn hóa tín hi uăđ c th hi n trên hình 1.5.

26 Thi t b sauăkhiăthiăcôngăvƠăđóngăh p: Các thi t k trênăđơyăđưăđ c thử nghi m hoàn ch nh trên các ph n m m mô ph ng,ăcácăs ăđ nguyên lý và thi t k m ch c ng đưăđ c hoàn thi n. Thi t b nh g n,ăcóăkíchăth c 10,5 x 7,5 x 2 (cm)

Hình 3.8. ảình nh của thiết bị

Thi t b ch t o nh y v i khí t o ra, hi n thi t b đưđoăl y m u s li u t i Vi n Đoăl ng Vi t Nam, tuy nhiên ngu n khí NH3 chuẩn ch có m t n ngăđ duy nh t.

27

K T LUẬN

Đ tài:ă“Nghiên cứu mô hình giám sát nồng độ khí trong các trang tr i nuôi gà

công nghiệp”đưăhoƠnăthƠnhăv i các m cătiêuăđ ra:

- Nghiên c u lý thuy t mô hình thi t b đoăn ngăđ khí NH3.

- Mô ph ngăđ c tính c a c m bi n và mô ph ng thi t b đoătrên Matlab, khiăđoă trongăđi u ki n nhi tăđ môiătr ng tiêu chuẩn là 20oC và v iăcácăđi u ki n nhi tăđ khác nhau.

- Thi t k ch t o hoàn ch nh thi t b đoăkhíăNH3 v iăđ yăđ các ch cănĕngăc a

m t thi t b :ăđoăvƠăhi n th khí t i ch , truy n thông,ăl uăd li u và hi n th k t qu đo trên máy tính PC.

Những vấn đề tồn tại của đề tài:

- Tuy v yăđ tƠiăch aăđánhăgiáăđ c sai s c a thi t b ch t o doăch aăcóăn ng đ khí chuẩn ho c thi t b ki m chuẩn.

28

TÀI LI U THAM KH O

[1].ăNguy năTh ăTuy tăLêăvƠăcácătácăgi ,ăSử dụng độn lót nền chuồng lên men vi sinh vật trong chăn nuôi gà đẻ trứng Lương Phượng,ăT păchíăKhoah căvƠăphátătri n,ă2013,ă T pă11,ăs ă2:ă209-216.

[2].ăTr năH uăTùng,ăNghiên cứu thực tr ng môi trường, sức khỏe của người chăn nuôi gia cầm và gi i pháp can thiệp,ăLu năánăTS,ăHƠăn iă2013.

[3]. Tiêu chuẩn QCVN 01 - 99: 2012/BNNPTNT

[4].ăăLêă VĕnăDoanhăvƠăcácăđ ngătácă gi ,ăCác bộ c m biến trong đo lường và điều khiển, NXB KH&KT, 2004.

[5].ăăPh măTh ngăHƠnăvƠăcácăđ ngătácăgi ,ăKỹ thuật đo lường các đ i lượng vật lý tập 1,2,ăNXBăGiáoăd c,ă2003.

[6]. MQ135, datasheet

[7]. Gerald L.Anderson, David M.Hadden. The gas Monitoring HandBook. New York

30

2.3. S NHăH NG C A NHI TăĐ MÔIăTR NGăĐ N K T QU

ĐO ... 18

Ch ngă3.ăTHI T K THI T B ĐOăNH3 DÙNG MQ135 ... 21

3.1. NHI M V C A THI T B ... 21

3.2. CH CăNĔNGăC A CÁC KH I ... 22

3.2.1. Kh i sensor ... 22

3.2.2. Kh i chuy năđổi chuẩn hóa tín hi u ... 22

3.2.3. B nh ngoài ... 23

3.2.4. Kh i hi n th k t qu ... 23

3.2.5. Kh i xử lý trung tâm c a thi t b đo ... 24

3.3. K T QU TRI N KHAI THI T B ... 25

K T LU N ... 27