Xây dựng hệ thống giám sát môi trường trong ô tô

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ  Tổng quan về hệ thống cảm biến trong ô tô  Giới thiệu chung  Lợi ích của việc sử dụng cảm biến

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS.Vũ Thành Vinh,

người thầy đã dẫn dắt và định hướng cho tôi trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp Đại Học Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn thầy Chúc thầy luôn có một sức khỏe tốt và có nhiều niềm vui trong công việc cũng như trong cuộc sống.Tôi xin chân thành cảm ơn tới ban giám hiệu và các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Điện tử ô tô và hệ thống cảm biến - Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông đã tạo điều kiện học tập và nghiên cứu trong những năm tháng học tại nhà trường

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân cùng bạn bè đã luôn ở bên động viên và góp ý kiến cho tôi hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Sinh viên

Trần Thị Lan

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Những nội dung trong bài báo cáo Đồ Án Tốt Nghiệp này là do chính tôi tông hợp và thực hiện Mọi tham khảo trong đồ án này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian địa điểm và công bố

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá thì tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường

Thái Nguyên, ngày 5 tháng 6 năm 2016

Người cam đoan(Ký, ghi rõ họ tên)

1.1 Tổng quan về hệ thống cảm biến trong ô tô 3

1.1.1 Giới thiệu chung 3

1.1.2 Mục tiêu đề tài 6

1.1.3 Giới hạn đề tài 6

1.2 Cơ sở lý thuyết các loại cảm biến nghiên cứu trong đề tài 7

2.2 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng trong hệ thống26

2.2.1 Giới thiệu về Arduino Nano 26

2.2.2 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ DS18B20 29

2.2.3 Cảm biến độ bụi môi trường sử dụng module GP2 34

2.2.4 Giới thiệu về LCD 16x2 36

2.2.5 Giới thiệu về module truyền phát NRF24L01 37

2.2.6 Giới thiệu về Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino 402.3 Thiết kế bài toán 42

PHỤ LỤC 53

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu tạo của Thermocouples 8

Hình 1.2: Cặp nhiệt điện 9

Hình 1.3: Cấu tạo của nhiệt điện trở 11

Hình 1.4: Các loại nhiệt điện trở 11

Hình 1.11: Cấu tạo nhiệt kế bức xạ 19

Hình 1.12: Các loại nhiệt kế hồng ngoại 20

Hình 1.13: Các mức truyền của nhiệt kế hồng ngoại 20

Hình 1.14 : Cảm biến dò bụi liên tục AirSafe 23

Hình 1.15: Cấu tạo cảm biến dò bụi liên tục 23

Hình 1.16: Sự dịch chuyển các hạt bụi trong ống dẫn dòng khí 24

Hình 2.9: Sơ đồ chân module NRF24L01 39

Hình 2.10: Giao diện phần mềm Arduino IDE 41

Hình 2.11: Hình ảnh thực tế kết quả nhiệt độ, độ bụi bên phát 44

Hình 2.12 : Hình ảnh thực tế kết quả nhiệt độ nhận được bên thu 46

Hình 2.13: Hình ảnh nhiệt độ, độ bụi bên phát và bên thu 47

Thermistors Thermally sensitive resistorNTC Negative Temperature CoefficentPTC Positive Temperature Coefficent

Với tốc độ phát triển giao thông như hiện nay thì việc hệ thống tự động kiểm soát và điều chỉnh tình trạng làm việc của động cơ đã được thêm vào để giúp cho xe có thể hoạt động ổn định, tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường tốt hơn

Để củng cố và mở rộng thêm kiến thức chuyên môn, em đã quyết định chọn nghiên cứu đề tài : “Xây dựng hệ thống giám sát môi trường trong ô tô”

 Mục đích của đề tài

 Nghiên cứu về môi trường của ô tô trong những điều kiều kiện khác nhau Từ đó xây dựng hệ thống cảnh báo tương ứng với điều kiện nhiệt độ, độ bụi

 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống cảm biến và ứng dụng trong giám sát môi trường trong ô tô

- Nghiên cứu thực trạng môi trường trong ô tô.

- Thiết kế, xây dựng phần cứng và ứng dụng phần cứng trên phần mềm Arduino để giám sát môi trường trong ô tô

- Thực nghiệm để đánh giá kết quả của đề tài nghiên cứu

 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

 Hệ thống giám sát môi trường trong ô tô

 Thiết kế và xây dựng phần cứng để ứng dụng trong ô tô

 Mạch cứng dựa trên nền tảng Arduino

 Phương pháp nghiên cứu

- Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài

- Truy cập các diễn đàn để củng cố kiến thức và làm đề tài

- Sử dụng phần mềm Arduino Nano để tính toán, tự động giám sát môi trường trong ô tô

- Xây dựng phần cứng để quan sát, ghi nhận kết quả và phân tích, tổng hợp,

xử lý kết quả thực nghiệm

- Thảo luận, rút kinh nghiệm với giáo viên hướng dẫn và bạn bè

 Thời gian nghiên cứu

Từ ngày 21 tháng 03 năm 2016 đến ngày 12 tháng 06 năm 2016.

 Kết quả nghiên cứu

 01 sản phẩm phần cứng

 01 báo cáo

 Nội dung đề tài

 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG

TRONG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG Ô TÔ

 Tổng quan về hệ thống cảm biến trong ô tô

 Giới thiệu chung

 Lợi ích của việc sử dụng cảm biến trên xe ô tô :

Cảm biến trên xe có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu cần thiết giúp bộ điều khiển trung tâm (ECU) điều khiển động cơ và các hệ thống khác làm việc hiệu quả nhất Như vậy hệ thống cảm biến trên xe ô tô là một công cụ đắc lực giúp xe hoạt động ổn định, an toàn và tiết kiệm

Việc thu thập các thông số kỹ thuật của hệ thống cảm biến diễn ra liên tục trong khi xe vận hành Cùng với đó các tín hiệu thu thập được liên tiếp được gửi

về ECU để phân tích và xử lý Khi xảy ra sự cố, các lỗi liên quan được ghi lại và thông báo tới lái xe qua hệ thống đèn cảnh báo Nhờ đó, người lái xe ngay lập tức

có thể kiểm soát được những bất thường khi xe vận hành

Ngày nay, cảm biến là thiết bị được sử dụng rất phổ biến trong tất cả các thiết bị, từ đồ dùng trong gia đình cho đến các thiết bị tiên tiến trong đó có cả trong ngành ô tô Cảm biến là thiết bị chịu tác động của các đại lượng cần đo và là thiết

bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không điện thành các tín hiệu điện

Vì vậy nghiên cứu về cảm biến để ứng dụng nó một cách hiệu quả là vấn đề đang được quan tâm đặc biệt

 Mô hình hệ thống cảm biến trên ô tô:

Các tín hiệu đầu vào (các cảm biến) Bộ vi xử lý Các bộ chấp hành (đầu ra)

CAN

Sơ đồ hệ thống các cảm biến 1.1.1.1 Công dụng cảm biến

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử

ký được Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ,

áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác nhận giá trị của đại lượng đo

Đại lượng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m): s = F(m)

Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo) Thông qua việc đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m)

1.1.1.2 Phân loại cảm biến

Bài toán chuyển đổi một đại lượng không điện sang đại lượng điện là vấn

đề then chốt trong cấu hình của hệ thống đo không điện Đây là bài toán hết sức phức tạp và đa dạng, nhưng điều đặc biệt là luôn luôn có thể giải được, nghĩa là với bất kỳ một đại lượng nào như cơ, quang, nhiệt, hóa, đều có thể biến đổi chúng thành đại lượng điện Nói chính xác hơn, có thể biến đổi các đại lượng trên thành tín hiệu điện để đưa vào các cơ cấu đo điện để đo đạc và xử lý Giải quyết bài toán trên chính là nhiệm vụ của các bộ cảm biến và cảm biến đo lường

Có rất nhiều nguyên tắc để thực hiện các bộ chuyển đổi, tương ứng với nó

là sự đa dạng của các loại cảm biến Việc phân loại các bộ cảm biến có thể căn cứ vào hiệu ứng chuyển đổi, nguyên lý chuyển dổi, tính chất của các đại lượng chuyển đổi

Tên gọi của các cảm biến sẽ phụ thuộc vào các phân loại

 Phân loại theo hiệu ứng chuyển đổi

 Hiệu ứng vật lý

 Nguyên lý chuyển đổi cơ điện

 Nguyên lý chuyển đổi nhiệt điện

 Nguyên lý chuyển đổi điện từ

 Nguyên lý chuyển đổi điện hóa và y sinh

 Nguyên lý chuyển đổi quang điện

 Nguyên lý chuyển đổi bức xạ và ion hóa

 Phân loại theo chức năng của các cảm biến

 Cảm biến đo nhiệt độ

 Cảm biến đo vận tốc

 Cảm biến đo vị trí, kích thước

 Cảm biến đo nồng độ khí

 Cảm biến đo pH

 Phân loại theo thông số của mô hình mạch thay thế

 Cảm biến tích cực: đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng

 Cảm biến thụ động: đặc trưng bởi các thông số R,C,L tuyến tính hay phi tuyến tính

 Phân loại theo phương pháp đo

 Cảm biến biến đổi trực tiếp

 Phân tích cơ sở lý thuyết và nguyên lý hoạt động của các cảm biến

 Ứng dụng của các cảm biến trong giám sát môi trường trong ô tô

 Kết luận – đề xuất

 Giới hạn đề tài

Cảm biến ngày càng sử dụng rộng rãi trên ô tô và trở thành thiết yếu để có thể đáp ứn những yêu cầu ngày càng khắt khe về việc sử dụng nguồn nhiên liệu ngày một khan hiếm có hiệu quả hơn cũng như yêu cầu về bảo vệ môi trường

Cảm biến được phân chia thành rất nhiều loại, nhiều hình dạng, nhiều chất liệu khác nhau ứng với những yêu cầu đo đạc cụ thể, nhưng nó đều có những quy luật chung của quá trình biến đổi hoặc tín hiệu kích thích Mỗi cảm biến lại có tính lựa chọn, độ chính xác, độ ổn định theo thời gian khác nhau Vì vậy khi chọn lựa cần nắm rõ ưu nhược điểm, tính năng và điều kiện cụ thể trong sử dụng để cảm biến làm việc hiệu quả và tiết kiệm chi phí

Do thời gian để thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp không cho phép nên đồ án chỉ giới hạn với các cảm biến sau:

Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đó là “nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến” Cụ thể là các loại cảm biến mà bạn trông thấy nó đều là cái vỏ bảo vệ, phần

tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này (bán dẫn, lưỡng kim, ) do đó việc đo có

cũng do nguyên nhân này quyết định) Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi sử dụng cảm biến nhiệt đó là: “Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi trường cần đo với phần tử cảm biến”.

Xét về cấu tạo chung thì cảm biến nhiệt có nhiều dạng Tuy nhiên, cảm biến được ưa chuộng nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp thường được đặt trong khung làm bằng thép không gỉ được nối với một bộ phận định vị, có các đầu nối cảm biến với các thiết bị đo lường

 Cảm biến nhiệt độ được chia làm hai nhóm:

 Cảm biển tiếp xúc: Cảm biến tiếp xúc với môi trường đo, gồm:

+ IC đo nhiệt độ

+ Nhiệt điện trở: RTD và Thermistor

+ Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

 Cảm biến không tiếp xúc : hỏa kế (Pyrometer)

1.2.1.2 Cặp nhiệt điện (Thermocouple)

- Cấu tạo: được làm bằng 2 vật liệu dẫn điện khác nhau, hàn dính một đầu

- Nguyên lý: nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi (mV)

- Ưu điểm: bền, đo nhiệt độ cao

- Nhược điểm: nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao

- Thường dùng: lò nhiệt, môi trường khắc nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,

- Tầm đo: -100ºC - 1400 ºC

Hình 1.1: Cấu tạo của Thermocouples

Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính một đầu gọi là đầu nóng (hay đầu đo), đầu còn lại gọi là đâu lạnh (đầu chuẩn) Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh Một vấn đề được đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu Do vậy mới cho ra các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra một sức điện động khác nhau: E,J,K,R,S.T Chú ý điều này để chọn đầu

dò và bộ điều khiển cho thích hợp

Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến không chính xác là chỗ này Để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho

nó (offset trên bộ điều khiển)

Lưu ý khi sử dụng: Từ những yếu trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng

ta lưu ý là không nên nối thêm dây (vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều Cọng dây của cảm biến nên để thông thoáng, không để cọng dây này dính vào môi trường đo Cuối cùng nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị

Vì tín hiệu cho ra là điện áp (có cực âm và dương) do vậy cần chú ý ký hiệu

để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng

Hình 1.2: Cặp nhiệt điện

Điện áp được tạo ra bởi cặp nhiệt điện được cho bởi công thức:

Trong đó:

 V: điện áp đo được (V)

 S: hệ số Seebeck (V/ ºC)

 : chênh lệch nhiệt độ đo giữa 2 đầu mối

Do đó, nhiệt độ cần đo được tính theo công thức:

 Thuận lợi:

 Cấu tạo đơn giản, chịu được va đập

 Khoảng đo nhiệt độ rộng

 Dùng đo nhiệt độ trong các lò luyện gang, thép

 Đo nhiệt độ khí thảiCác kiểu đầu dò của cặp nhiệt điện:

Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum, được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi và tùy theo chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định

Hình 1.3: Cấu tạo của nhiệt điện trở

 Có 2 loại cơ bản: loại dây quấn và loại màn mỏng

Hình 1.4: Các loại nhiệt điện trở

 Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platium

Platium có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài Thường có các loại 100,200,500,1000Ω tại 0ºC Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao.

 Thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây

 Nguyên lý: khi nhiệt độ tăng, điện trở hai đầu dây kim loại tăng

Lưu ý sử dụng:

+ Loại RTD 4 dây giảm điện trở dây dẫn đi ½ , giúp hạn chế sai số

+ Cách sử dụng của RTD khá dễ so với Thermocouple Chúng ta có thể nối thêm dây cho loại cảm biến này (hàn kĩ, chất lượng dây tốt, có chống nhiễu) và có thể đo test bằng đồng hồ đo điện VOM

+ Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây

Hình 1.5:Cảm biến dạng RTD

Cách dấu dây cho RTD

- 2 dây:

 Giảm sai số đo

 Các dây phải có cùng chiều dài và vật liệu

 Dây nối có thể dài hơn 600m

- 4 dây:

 Độ chính xác và độ tin cậy cao

 Không có sai số hệ thống

 Bù hoàn toàn ảnh hưởng của sai số

- Ưu điểm của RTD

 Tuyến tính trên khoảng rộng

 Chính xác cao

 Ổn định với nhiệt độ cao

- Nhược điểm của RTD

 Đáp ứng chậm hơn cặp nhiệt điện

 Đắt tiền hơn cặp nhiệt điện

 Ảnh hưởng bởi sốc và rung

 Yêu cầu 3 dây hoặc 4 dây

- Ký hiệu

- Có hai loại thermistor:

+ Hệ số nhiệt âm – NTC: điện trở giảm theo nhiệt độ

Hình 1.6: NTC thermistor

+ Hệ số nhiệt dương – PTC: điện trở tăng theo nhiệt độ

Hình 1.7: PTC thermistor

Hình 1.8: Đặc tính

 Thermistor chỉ tuyến tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50 - 150ºC

Do vậy người ta ít dùng để làm cảm biến đo nhiệt Chỉ sử dụng trong các mục đích bảo vệ, ngắt nhiệt Block lạnh nào cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây động cơ



 Lưu ý sử dụng:

+ Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu

ý hai loại PTC và NTC (thường đóng/ thường mở) Có thể test dễ dàng với đồng hồ VOM

+ Nên ép chặt vào bề mặt cần đo

 Dùng để đo nhiệt độ, điều khiển nhiệt độ, bù nhiệt độ:

 Các đồ điện trong nhà: tủ lạnh, máy giặt, nồi cơm điện, máy sấy tóc,

 Trong điện tử công nghiệp: các bộ ổn định nhiệt độ, các bộ bù nhiệt độ,

 Trong viễn thông: dùng để đo và bù nhiệt độ cho điện thoại di động

 Cảm biến mức chất lỏng

 Dựa vào sự khác nhau của hằng số tiêu tán nhiệt độ trong nước và

không khí hoặc hơi,

Hình 1.9: Ứng dụng của NTC thermistor dùng để đo nhiệt đo, điều khiển nhiệt độ,

bù nhiệt độ

+PTC

 PTC công suất:

 Làm cầu chì: bảo vệ ngắn mạch/ quá tải

 Làm công tắc: khởi động động cơ, khử từ, thời gian trễ

 Bộ gia nhiệt

 Chỉ thị mức

 Cảm biến

 Nhiệt độ: bảo vệ quá nhiệt, đo và điều khiển

 Nhiệt độ giới hạn: bảo vệ động cơ, bảo vệ quá nhiệt

1.2.1.5.Bán dẫn

-Cấu tạo: là từ các loại chất bán dẫn

- Nguyên lý: sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

- Ưu điểm: rẻ tienf, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản

- Nhược điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

- Thường dùng: đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử

- Tầm đo: -50 -150ºC

Hình 1.10: Cấu tạo bán dẫn

Cảm biến nhiệt Bán Dẫn là những loại cảm biến được chế tạo từ những chất bán dẫn Có các loại như Diode, Transistor, IC Nguyên lý của chúng là dựa trên mức độ phân cực của các lớp P-N tuyến tính với nhiệt độ môi trường Ngày nay với sự phát triển của ngành công nghệ bán dẫn đã cho ra đời rất nhiều loại cảm

tương tự Pt100), các loại IC như: LM35, LM335, LM45 Nguyên lý của chúng là nhiệt độ thay đổi sẽ cho ra điện áp thay đổi Điện áp này được phân áp từ một điện

- Dùng điện trở kéo xuống chân ở ngõ ra để đo được nhiệt độ dưới 00C

- Đo nhiệt độ dưới 00C

+ Tự phát nóng

1.2.1.6 Nhiệt kế bức xạ

- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học

Hình 1.11: Cấu tạo nhiệt kế bức xạ

Hình 1.12: Các loại nhiệt kế hồng ngoại

-Các thông số quan tâm:

+ Khoảng đo

+ Kích thước vật đo

Hình 1.13: Các mức truyền của nhiệt kế hồng ngoại

-Ưu điểm:

+ Đo nhiệt độ ở những nơi khó dùng cảm biến tiếp xúc

+ Không bị hao mòn, ma sát làm việc lâu hơn

vụ cho một chuyên ngành riêng.Và dưới dây là các yêu cầu đặt ra khi lựa chọn 1 loại cảm biến nhiệt và Bảng tổng hợp kinh nghiệm lựa chọn cảm biến nhiệt dựa theo các ngành nghề khác nhau:

- Có thể điều chỉnh riêng lẻ hay không

- Sự tương thích với môi trường và những ảnh hưởng (nếu có) của các tác nhân bên ngoài môi trường

làchất dạng hạt.

PM2.5 hay PM10 là những chỉ số về chất lượng không khí, chỉ kích thước

và mật độ những hạt trôi nổi trong không khí

Bụi PM2.5 là các hạt bụi lơ lửng có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 µm Bụi PM10 là các hạt bụi lơ lửng có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 10 µm

Particulate là khái niệm dùng để chỉ những hạt dạng lỏng hoặc rắn rất nhỏ trôi nổi trong không khí Các hạt này có thể do nhiều chất khác nhau tạo nên, như cacbon, sulfua, khí nitơ, và các hợp chất kim loại, v.v Đối với các nhà khoa học môi trường, các hạt trôi nổi này nhằm chỉ những chất ô nhiễm rất nhỏ trong không khí, một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm không khí

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, những hạt có đường kính bé hơn 10 micromet là những hạt có thể bị con người hít vào khi thở, chúng sẽ tích tụ trên phổi, gây ra nguy hại cho sức khỏe con người Những hạt có đường kính bé hơn 2,5 micromet là những hạt đặc biệt nguy hiểm bởi vì chúng xâm nhập trực tiếp vào các túi phổi

Vì vậy, các nhà khoa học dùng chỉ số PM 2.5 để biểu thị hàm lượng tiêu chuẩn của các hạt trôi nổi trong một mét khối không khí Chỉ số này càng cao cũng

có nghĩa là sự ô nhiễm không khí ở nơi đó càng nghiêm trọng

Chỉ số PM2.5 là mật độ số hạt PM2.5 có trong 1 mét khối không khí, mức

tiêu chuẩn và an toàn là 10, tức là 10 hạt trong 1 mét khối không khí, chỉ số này

càng lên cao thì mức độ ô nhiễm không khí càng nguy hiểm

Mới đây, các nhà khoa học của NASA (Cơ quan Hàng Không Vũ trụ Mỹ)

đã cho công bố một bản đồ chất lượng không khí toàn cầu, cho chúng ta thấy tình trạng phân bố những khu vực có các hạt trôi nổi có kích thước nhỏ hơn 2,5 micromet.Mật độ hạt này được coi là một chỉ tiêu quan trọng về mức độ ô nhiễm không khí

Từ đó, người ta đã chế tạo ra cảm biến độ bụi để phát hiện mức độ bụi trong môi trường với tiêu chí:

-Ngăn ngừa sự tạo ra các đám bụi dễ cháy nổ.

 Nồng độ bụi được theo dõi và kiểm soát thường xuyên

 Nhanh chóng phát hiện các sự rò rỉ bụi của hệ thống



1.2.2.2 Cảm biến dò bụi liên tục AirSafe

Hình 1.14 : Cảm biến dò bụi liên tục AirSafe

AirSafe gồm 1 ống dẩn dòng khí và bụi cho ngang qua 1 vùng có tích hợp sensor loại triboelectric nhạy cảm với bụi Dòng khí mang có lưu lượng vào khoản 100 m³/h Bụi có trong dòng khí mang, đi ngang qua vùng sensor, Năng lượng vùng sensor sẽ nạp và truyền cho các phần tử bụi Năng lượng đó đường dùng như mức tín hiệu đo Tín hiệu này được vi mạch chuyển thành tín hiệu điện

mà có thể dùng cho hiển thị, chỉ báo và điều khiển

Hình 1.15: Cấu tạo cảm biến dò bụi liên tục

 AirSafe gồm ống dẩn dài 500 mm có mặt ống hình vuông 100 x 100

mm

 Sensor đo bụi có trang bị rơ le xuất ra khi nồng độ bụi vượt qua giá trị cài đặt

 Sản phẩm được kiểm tra và định chuẩn trước tại nhà máy chế tạo

 Giá trị tác động vào khoản 25 mg/m³

 Người dùng có thể đặt mức tác động cho sensor

 Mức này trong phạm vi 5 mg/m³ tới 150 mg/m³

 Giá trị cài đặt thay đổi tăng giảm từng nấc là 5 mg bằng cách bấm lên nút

 Ngõ ra của transmitter là tín hiệu tương tư loại 4 20 mA dùng cho điều khiển quá trình.

 Ngoài ra bộ chuyển đổi còn cung cấp công truyền thông loại ModBus RTU RS 485 dùng cho điều khiển và giao tiếp với máy tính

 Bằng cách dùng phần mềm hiển thị, người dùng có thể hiển thị đến 10,000 điểm đo cho hiển thị và lưu trử và xuất kết quả ra dạng file cho chương trình Excel đọc được

