BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN
Đề tài
THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NỒNG ĐỘ KHÍ H2S, ỨNG DỤNG ĐO
KHÍ Ơ NHIỄM SINH RA TRONG CÁC KHU NUÔI GIA CẦM
(GÀ, VỊT)

Sinh viên thực hiện:
Mã sinh viên:

Hà Nội-2021


I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề:
Ngày nay ngành chăn ni truyền thơng nói chung và chăn ni gia cầm nói riêng
đang phải đối mặt với một vấn đề rất nan giải đó là sự gây ra ơ nhiễm nghiêm trọng mơi
trường nước và khơng khí. Sự ơ nhiễm đã tạo ra mùi hơi và khí độc ảnh hưởng đến sức
khỏe của gia cầm đặc biệt là con người. Do xử lí chất thải khơng tốt, bởi khơng có dụng
cụ đo kiểm sốt mơi trường thường xun, nên khí H2S độc phát tán, gây bệnh đường
hơ hấp cho vật nuôi đặc biệt là gây nguy hiểm cho con người.

1.2 Giải quyết vấn đề:
Cần có những biện pháp để kiểm sốt và xử lý nồng độ khí H2S trong khu chăn
nuôi gia cầm một cách kịp thời và hiệu quả. Trước hết, cần phải có thiết bị có thể đo
được nồng độ khí H2S trong khu gia cầm chính xác và cảnh báo trước mọi nguy hiểm
có thể xảy ra. Từ đó có thể xây dựng được hệ thống kiểm sốt và xử lý khí H2S.
1.3 Giới thiệu đề tài:
Đề tài này sẽ cung cấp cho chúng ta kiến thức và giúp chúng ta giải quyết vấn đề

còn nan giải của xã hội nói chung và ngành chăn ni nói riêng. Cụ thể, trên thị trường
hiện nay có khá nhiều các loại cảm biến nồng độ khí H2S, giá của chúng cũng dao động
trong tầm 10-20 triệu đồng. Để đo được và kiểm sốt nồng độ khí H2S thì cần phải kết
hợp với các thiết bị khác như: vi xử lý, nguồn, màn hình hiển thị, bộ chuẩn hóa tín hiệu
sang nguồn-dịng đèn cảnh báo, quạt thơng gió, …..


1.4 Ưu nhược điểm của đề tài
1. Ưu điểm:
- Kiểm soát được nồng độ, độ nguy hiểm của H2S
- Dự đoán trước và báo trước cho chủ trang trại để có những biện pháp xử lý kịp
thời
- Kiểm tra chính xác và tiện lợi, không cần trực tiếp tiếp xúc với chất khí

2. Nhược điểm;
- Do mới nên giá cả trên thị trường vẫn cịn khá đắt, khơng phù hợp với những
trang trại nhỏ, yếu về kinh tế
- Đòi hỏi người sử dụng phải đầy đủ kiến thức và kĩ năng vẫn hành thiết bị tốt
- Chi phí bảo dưỡng còn khá đắt đỏ và thường phải bảo dưỡng thường xuyên để
giữ sự chính xác của cảm biến.


II. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Tìm hiểu về một số loại cảm biến:
Trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến khác nhau như:
Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt
bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ
trường, trọng trường,...

Cảm biến sinh học: đường glucose huyết, DNA/RNA, protein đặc hiệu cho các loại

bệnh trong máu, vi khuẩn, vi rút...


Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ pH, các ion, hợp chất đặc hiệu, khói,...
Để có thể sử dụng trong việc đo nồng độ khí thì ta sử sụng cảm biến hóa học

Cảm biến hóa học được áp dụng trong một số ngành công nghiệp khác nhau để chỉ ra
những thay đổi trong các thay đổi hóa học lỏng hoặc khí, phát hiện độc hại sinh ra từ
chất khí độc để cảnh báo, xử lý giúp giảm nguy hiểm đến con người và những thiết bị
cần sự bảo vệ


2. Đặc Điểm Kỹ Thuật Của Cảm Biến Hóa Học
- Tuổi thọ cao : được làm bằng các vật liệu tổng hợp có độ bền cao như TEFLON, chống
mịn trong quá trình sử dụng lâu dài
- Sẵn sàng để sử dụng ngay lập tức : các giá trị cảm biến được lưu trong bộ nhớ điện tử
cục bộ, cấu trúc kỹ thuật chất lượng cao đảm bảo sự ổn điịnh dài lâu.
- Phạm vi ứng dụng toàn diện, được kết hợp với các bộ lọc chọn lọc và có thể thay thế,
sản phẩm có thể giảm thiểu được tác động của độ nhạy chéo.
- Công nghê cảm biến tiên tiến: cảm biến AC phát hiện khí axit với tuổi thọ hoạt động
khơng giới hạn nhờ có chất điện phân có thể tái nạp.

3. Sơ đồ khối và thông số các linh kiện trong mạch
Quạt thơng gió thu thập
khí H2S

Cảm biến khí

Màn hình LCD


Vi xử lý

H2 S

Cịi báo động


-

Quạt thơng gió thu thập khí: Có chức năng thu thập khí độc từ nơng trại để tập
trung lại về khu cảm biến. Mục đích để tăng độ chính xác của cảm biến

1

Công suất: tùy quy mô trang trại mà có thể sử dụng từ HP – 10 HP
2

Nguồn: 380V/Y
-

Cảm biến điện hóa khí H2S:

-Kích thước: 32x22x27MM
-Sử dụng IC LM393, MQ136
-Các đầu ra: VCC, GND, DOUT, AOUT
-DOUT: Đầu ra mức Logic 0,1
-AOUT: Đầu ra Analoge 05V
-Biến trở cài đặt ngưỡng ra.
-Module phát hiện khí H2S



Hình 2.1: Cảm biến MQ136

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch
Cảm biến đo nồng độ khí MQ136 là loại cảm biến dựa trên nguyên lý độ dẫn điện có
đặc điểm như Hình 2.1. Cảm biến cho kết quả nhanh, độ nhạy cao, mạch điều khiển đơn
giản, giá thành rẻ nên được sử dụng trong các thiết bị kiểm soát chất lượng khơng khí
trong các tịa nhà, văn phịng, rất thích hợp cho việc phát hiện khí H2S. Hình 2.2 là mạch
nguyên lý cơ bản của cảm biến.
Với điện trở của cảm biến:
Rs=(VC/Vout -1) x RL
(1)
Hình 2.3 là đường đặc tính quan hệ giữa tỉ số Rs/R0 và nồng độ khí, trong đó R0 là điện
trở trong của cảm biến tại điều kiện mơi trường có nhiệt độ 200C và độ ẩm 65%. Ngồi
ra, điện trở Rs/R0 của cảm biến cịn phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung
quanh như đặc tính Hình 2.4.


Hình 2.3: Đặc tính quan hệ giữa tỉ số Rs/R0 và ppm

Hình 2.4: Đặc tính quan hệ giữa tỉ số Rs/R0 và nhiệt độ, độ ẩm
- Khối điều khiển Arduino UNO R3
Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm. Phần cứng
Arduino (các board mạch vi xử lý) được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng
các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng
bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8
bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp


USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board

mở rộng khác nhau.

a. Thông số kỹ thuật
Vi điều khiển

Atmega328 họ 8 bit

Điện áp hoạt động

5V DC

Tần số hoạt động

16MHz

Dòng tiêu thụ

Khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)


Số chân Analog

6 (độ phân giải 10 bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30mA

Dòng ra tối đa (5V)

500mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50mA

Bộ nhớ flash

32 KB

SRAM

2 KB

EEPROM

1 KB

b. Các chân nguồn

- GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi dùng các
thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.


- 5V: Cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA
- 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu ra.dòng tối đa cho phép chân này là 50mA
- Vin (Voltage Input): Để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương
của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
- RESET: Việc nhấn nút reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với
việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10kΩ.

- Khối hiển thị LCD

LCD dùng để hiển thị khoảng cách đo được từ cảm biến lên màn hình.
a. Thơng số kỹ thuật
Điện áp MAX

7V

Điện áp MIN

- 0.3V

Hoạt động ổn định

2.7-5.5V

Điện áp ra mức cao

> 2.4


Điện áp ra mức thấp

<0.4V

Dòng điện cấp nguồn

350uA - 600uA

Nhiệt độ hoạt động

- 30 - 75 độ C

b. Sơ đồ chân kết nối
Thứ
tự
chân
1
2

Tên
chân
VSS
VCC

Chức năng
GND của LCD
Nguồn cấp cho LCD



3
4

5

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

-

Điều chỉnh độ tương phản (cần được gắn với biến trở)
Chọn thanh ghi
RS RS=0: Đưa LCD vào chế độ ghi lệnh
RS=1: Đưa LCD vào chế độ ghi dữ liệu ( dữ liệu xuất lên màn hình
Chọn chế độ đọc/ghi LCD
RW RW=0: Vi điều khiển truyền dư liệu vào LCD
RW=1: Vi điều khiển đọc dữ liệu từ LCD
E=0: Vơ hiệu hố đọc/ghi
E
E=1: Cho phép LCD đọc/ghi
E chuyển từ mức 1 về 0: bắt đầu đọc/ghi LCD

D0 Dữ liệu bit thứ 0
D1 Dữ liệu bit thứ 1
D2 Dữ liệu bit thứ 2
D3 Dữ liệu bit thứ 3
D4 Dữ liệu bit thứ 4
D5 Dữ liệu bit thứ 5
D6 Dữ liệu bit thứ 6
D7 Dữ liệu bit thứ 7
LED+ Nguồn dương cấp cho LED nền
LED- Nguồn âm cấp cho LED nền
VEE

Còi báo động

III. Kết Luận:
Để có được một sản phẩm thu thập và báo động nồng độ khi H2S hồn hảo cần
sự chuẩn hóa từ các cơ quan khoa học và được thử nghiệm thực tế nhiều lần để có được
chất lượng cũng như giá cả phù hợp nhất với từng doanh nghiệp và người tiêu dùng.
Trên đây là những giải pháp, ý tưởng để có thể giúp chúng ta có thêm nhưng biện pháp


phát triển chăn nuôi gia cầm hiệu quả mà không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người
và môi trường