Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nước ở thành phố lớn và các khu công nghiệp

Những rmhiên cứu này cho thấy ràng hướng nghiên cứu các cảm biến đo thống số môi trườnu nước là một hướng nghiên cứu hấp dẫn và khả thi; đồng thời việc nghiên cứu một hệ thống có khả năn

ĐẠĨ HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KỂT

KÉT QUẢ THỤ C HIỆN ĐÈ TÀI KH&CN

CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA

Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trưòng nước ở thành phổ ló’n và các khu công nghiệp

Mã số đề tài: QG.15.11

Chủ nhiệm đề tài: TS Phạm Văn Thành• *

0 0 0 6 0 0 0 0 4 6 1

1

PH ÀN I T I I Ỏ N G T I N C H U Ní;

1.1 Tên dề tài: Nghiên cứu hệ thống đo đạc, đánh giá và cảnh báo ô nhiễm môi trường nưó'c 0'

th à n h p h o IÓI 1 và cá c k h u c ô n g n g h iệ p

Tiếng Anh: Study and design o f a Processing data system in order to mcasurc environmental

paramclcrs o f vvater and evaluate its polluled State in urban and industrial areas

1.2 M ã số: Q C 15-11

1.3 Danh sách chủ trì, thành vicn tham gia thực hiện đề tài

T T Chức danh, học vị,

T ự nhiên, Đ H Q G H N

Chủ nhiệm đê tài

1.4 Đon vị chủ trì: K hoa V ật lý - T rư ờ n g Đ ại học K hoa học T ự nhiên - Đ HQG HN

1.5 T hòi gian thực hiện:

1.6 Những thay đổi so v ó i thuyết m inh ban đầu (nếu có): không

(Về mục tiêu, nội dung, p h ư ơ n g pháp, kết quả nghiên cứu và íổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ỷ kiến của C ơ quan quản lý)

1.7 Tống kinh phí được phê duyệt của đề tài: 250 triệu đồng.

(Viết theo cẩu trúc m ột bài báo khoa học tong quan từ 6-15 trang)

1 Đặt vấn đề

công nghiệp hóa toàn cầu, nước bị ô nhiễm gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đối với sức khỏe cộng

đồng như gây các bệnh về hô hấp, da liễu, các bệnh truyền nhiễm, ung th ư , Do đó, việc đánh giá

hiện trạng môi trường nước là rất quan trọn g để tìm ra giải pháp khắc phục tốt nhất, giảm ảnh

hưởng tới mức tối thiểu tới sức khỏe con người H iện nay trên thế giới có nhiều nghiên cứu liên

quan tới vấn đề chế tạo cảm biến nhạy với các thông số m ôi trường nước và xây dựng hệ thống có

k h ả năng đo nhiều thông số trong m ột lần đo N hóm tác giả Song-Liang Cai sử dụng polim e trộn

với terbium (III) để phát hiện nồng độ Fe+3 trong nước [1] N hóm tác giả Haịịiang Tai đã trình bày

vê hệ thông thông minh đo độ đục của nước sử dụng các LED hông ngoại làm bộ phát và cảm biên

đ ự a trên vật liệu Silicon làm bộ thu với góc phản xạ 90o, khoảng đo là từ 0 đến 100 NTU với giá

1 irọnjì oxi hòa tan 1)0, độ dẫn cùa mi'(Vc dựa tròn vật liệu cấu trúc nano hán dẫn R u 0 2 đã dược chế tạo thành côniĩ bới nhóm tác ” iá Scrgc Xhuiykov |3, 4J; dồng thời nhóm tác giả R Martínc7,-Mánez trình bày về hệ cam biến có thô do nhiều thông số của mỗi trường nước như pH, lượng oxi hòa tan,

độ dục và độ dẫn dựa trên công nghệ mànu cỗ độ dày lớn [5] Mơn thế nữa, nhóm tác giả R Yue đã xây dựng thành công một hệ do có kha nănti thu thập các thông số mỗi trường nước bao gồm độ đục,

pH, một dộ oxi trong nước và truyền dữ liệu thu dược qua mạng không dây về máy chủ theo thời gian thực [6] Những rmhiên cứu này cho thấy ràng hướng nghiên cứu các cảm biến đo thống số môi trườnu nước là một hướng nghiên cứu hấp dẫn và khả thi; đồng thời việc nghiên cứu một hệ thống có khả năng đo đạc, thu thập và đánh giá nhiều thông số môi trường nước theo thời gian thực

đã được thực hiện thành công và hoàn toàn có khả năng triển khai nghiên cứu này ở V iệt N am nhằm giảm giá thành sản phẩm và làm chủ công nghệ chế tạo m ột thiết bị hiện đại, hướng tới phục

vụ cho việc quan trẳc môi trường nước theo thời gian thực

Hiện nay, đã và đang có m ột sổ đồ tài nghiên cứu trong nước về các hệ đo thông số môi trường nước, ví dụ như các sản phẩm m áy đo độ dẫn điện dung dịch SC M -2000A , m áy đo độ m ặn

SM -802, máy đo PH -1299, máy đo và điều khiến PH: P H C -6 2K , của phòng điện tử ứng dụng, phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí M inh; m áy đo nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ DOT-Ol củaviộn Khoa học Vật liệu, V iện H àn lâm K hoa học V iệt N am , Tuy nhiên các sản phẩm này chủyêu đo 1 thông số m ôi trường nước và chư a có khả năng thu thập thông số theo thời gian thực

Trong nghiên cứu này này, nhóm nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo m ột hệ thống có khả năng đo nhiều thông số m ột lúc, đồng thời có khả năng thu thập và đánh giá các thông số môi trirờng đo được theo thời gian thực, từ đó cảnh báo được tình trạng ô nhiễm của m ôi trường nước dựa theo các tiêu chuẩn nước thải V iệt N am Đ ề tài cũng sẽ tập trung nghiên cứ u và tự chế tạo m ột

số loại cảm biến như cảm biến đo độ dẫn của nước từ đó tính ra tổng lượng chất rắn hòa tan (TD S)

và cảm biến đo độ đục của nước, đồng thời nghiên cứu thiết kế hệ thống để có thể kết nối các cảm biến lại với nhau dùng để đo nhiều thông số theo thời gian thực

2 Mục tiêu

khu công nghiệp của nước ta và ảnh hưởng rất tiêu cực tới sức khỏe cộng đồng V iệc khảo sát tình trạng ô nhiễm của m ôi trường nư ớc là rất quan trọng và m ang tính quyết định tới vấn đề xử lý dứt điểm ô nhiễm; do đó m ột hệ thống có khả năng đo đạc, khảo sát và cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước là rất cần thiết

Nội dung đề tài tập trung trình bày việc nghiên cứu và xây dựng m ột hệ thống dự a trên các vi

x ử lý và các cảm biển độ nhạy cao có khả năng đo đạc, thu thập và cảnh báo tình trạng ô nhiễm môi trường nước, nhất là môi trường nước tại thành phố H à N ội và các vùng phụ cận

Mục tiêu cụ thể của đề tài

- Nghiên cứu các phương pháp và cảm biến có khả năng đo đạc các thông số của m ôi trường nước

- Chế tạo một số loại cảm biến đo thông số của môi trường nước

- Nghiên cứu, xây dựng m ột hệ thống có thể thực hiện đo đạc và thu thập các thông tin về môitrường nước như nhiệt độ, pH, độ đục, tổ ng lượng chất rắn hòa tan từ đó có thể cảnh báo tình trạng ô nhiễm của m ôi trường nước theo thời gian thực dự a theo các tiêu chuẩn nước thải của V iệt Nam

3 Phưoìĩg pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các thông số cần đo của m ôi trư ờng nước, qua đó xác định được các thông số thôngdụng cần đo là nhiệt độ, pH , độ đục, độ dẫn có khả năng đo được liên tục

3

- Dựa trôn nguyên lý hoạt dộng cua các [oại cam hiên <Jâ chỏ tạo thành công các loại cám biên pl ỉ,

độ đ ụ c , đ ộ d ẫ n đ ộ c h í n h x á c cao.

- Thiết k ê chê lạo và kiêm tra hoạt độn” cùa hệ thống với lừnụ thông số riêiiLí lé gồm nhiệt độ, pỉ I,

độ dẫn, độ đục, hiệu chỉnh hộ thong và đưa vào hoạt độn” troim thực tế

- Nghicn cứu khả năng thu thập dữ liệu và tự dộng cảnh báo khi có một hoặc nhiều thông số vượt

ch LI â n.

4 T ông kết kết quả nghicn cứu

- Sán phẩm khoa học: Công bố 01 bài báo tạp chí quốc tế ISI; 01 bài báo tạp chí trong nước,

02 báo cáo hội nghị quốc tế

- Sản phấm đào tạo: 01 Thạc sỹ, 02 Cử nhân.

5 Đ ánh giá về các kết quả đã đạt đuọc và kết luận

5 1 T h iêt kế, chê tạ o v à k h ả o s á t m ộ t s ố lo ạ i cảm biến đ o th ô n g s ố m ô i trư ờ n g n ư ớ c g ồ m

độ dan, p H , độ đ ụ c

5.1 ỉ Nghiên cứu chế tạo và khảo sát hoạt động cảm biến đo độ dẫn trung nước

Độ dẫn của dung dịch thể hiện khả năng có thế dẫn điện của dung dịch Đo độ dẫn của dung dịch là

đỡ sô lượng ion tự do dịch chuyến trong dung dịch Các loại cảm biến do độ dẫn của nước dược chia thành 3 loại chính: sử dụng 2 điện cực (Hình l(a)), sử dụng 4 điện cực (Hình l(b)) và sử dụng cuộn dây (Hình l(c)) [7]

Hình 1 Các loại cảm biến đo độ dẫn: (a) S ử dụng 2 điện cực, (b) sử dụng 4 điện cực, và (c) sử

dụng cuộn dây

D o những ưu điểm của cảm biến dùng 2 điện cực là đơn giản, dùng tín hiệu xoay chiều AC nên có

thể đo được độ dẫn của dung dịch độ tinh khiết cao, giảm được hiện tượng điện phân dung dịch và

ăn mòn điện cực, cấu trúc này được nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ dẫn của nước [5]

Đ iện cực của cảm biến sử dụng màng platinum chế tạo bằng phương pháp phún xạ trên đế SĨ02/SĨ [8], độ dày của m àng platinum đạt được khoảng 100 nm, độ dẫn của màng đạt được là 2.78Í2/D đo

bời phươrm pháp 4 mũi dò Quy trình chế tạo cám biến dược thố hiện như Ilinh 2 (a) Mình 2 (b)thể hiện mạch đo độ dẫn của dung dịch sử dụng cảm biốn dược chế lạo.

Đc do độ lớn tín hiệu điện AC chạy qua 2 diện cực, mạch diện trở bên ngoài được kết nối vói cảmbiến Khi đó, trử kháng R của dung dịch ííiữa 2 điện cực dược lính theo cônu thức f9 Ị:

Trong đó V2 là biên độ điện áp AC trên 2 bản cực, V là biên độ điện áp AC đặt vào mạch được giữ giá trị không đổi là 500 mVp-p, /?/= 11.94 kí2, /?2 = 473.5 (Hình 2 (b)) Độ dẫn của dung dịch EC=Ơ, đơn vị s/cm , được tính theo công thức:

Độ nhạy của cảm biến được kháo sát vói dung dịch muối NaCl với nồng độ thay đối từ 0-2000 ppm (mg/L) Hình 3 the hiện sự phụ thuộc tuyến tính của giá trị CT tính bởi công thức (2) vào nồng độ eíia dmm dịch NaCl Kel quả cho thấy có sự phụ thuộc tuyến tính cao cúa G vào nồng dộ cua NaCI vói R 2= 0.9827-0.9962.

5.1.2 Nghiên cứu che lạo và khảo sát hoạt động cùa cam biên đtì p H

pl I là chỉ số thể hiện tính acid hoặc tính bazơ (tính kiềm ) của dung dịch Giá trị pH là chi số biếu diễn nòng dộ của ion Hiđrô (+1) trong dung dịch được tính bởi công thức [10]:

Hình 4 Quy trình ch ế tạo thanh nano Z n O làm bộ p h ậ n nhạy p t ì của cảm biến pH -E G F E T

Đ ể đo giá trị pH trong dung dịch thông thư ờng dùng 2 phương pháp chính là điện cực thủy tinh (G lass electrode) [10] và transistor trường có cực cổng nhạy ion - pH -ISFET (lon sensitive Field -

E ffect Transistor) [11] c ấ u trúc transistor trường cực cửa m ở rộng (extended gate íĩeld effect transistor -EGFET) là m ộ t cấu trúc khác của ISFET sử dụng m ột FET đã được chế tạo sẵn cách li với môi trường hóa chất kết nối cực cổng (G ate) với m ột m àng nhạy pH được nhúng vào dung dịch [12, 13] Trong thời gian gần đây, sừ dụng các cấu trúc nano làm bộ phận cảm biến của cấu trúc

pH -EG FET đã và đang được quan tâm nghiên cứu như sử dụng m àng mỏng T Ĩ0 2 chế tạo bằng phương pháp sol-gel [14], m àng m ỏng V 2 0 5 [15], m àng A 1N/Si02[16], cẩu trúc Silicon rỗng (PSi)[1 7 ] Đặc biệt, cấu trúc nano của ZnO được quan tâm nghiên cứu làm bộ phận nhạy pH với ưu điểm là ít độc, độ nhạy cao, nhiệt độ chế tạo thấp [12, 13, 18, 19]

T rong đề tài này, nhóm nghiên cứ u tập trung nghiên cứu chế tạo thanh nano ZnO sử dụng phương pháp ttrỉty phân nhiệt (H ydrotherm al process) m ọc trên m ạch in PCB FR4 (Printed circuit board)

p h ủ đồng có độ dày 35 p.m làm bộ phận cảm biến pH của cấu trúc EGFET Đặc biệt, thanh nano

Z nO được mọc trực tiếp trên m ạch in C u/PC B dựa trên hiệu ứng pin Galvanic ở nhiệt độ thấp mà không cần lóp trung gian giúp quy trình chế tạo đơn giản [20] Quy trình chế tạo thanh nano ZnO được thể hiện như Hình 4

Hình 5 Anh SE M cùa thanh nano Z n() mọc trên đế PCtí bục A / Ironn; (u) lh, (b) 3h, (c) 7 h, và (d)

khônĩỊ học nhôm 7 h as rej'erence

Hình 5 the hiện ánh kính hiến vi điện lử quét (SEM) của thanh nano XnO mọc trcn dế Cu/PCB cỏ bọc phoi AI ( I lình 5(a)-(e)) và k hôn” bọc phoi AI (Hình 5(d)) Kết quả cho thấy thanh nano ZnO

đã mọc thành công trên dế C u/PC B có dạng hình dạng trụ lục giác với đầu nhọn (hexagonal colunmar) Hình dạng này của thanh nano ZnO phù hợp vói các kết quà đã được báo cáo trước đây

120, 21] Đường kính của thanh nano ZnO dạt được khoảng 5 0-2 0 0 nm cho 1 h, 160-210 nm với thòi gian nuôi là 3h và tăng lên 1 70~250nm với thời gian nuôi 7h Từ kết quả ảnh SEM có thể nhận thày rõ sự khác biệt khi có và không có phoi AI Trường họp không có phoi Al, các thanh nano ZnO

CÓ xu hướng mọc lự do với mật dộ thấp Khí có sử dụng phoi Al, các thanh ZnO mọc đồng đều vói mật dộ cao do hiệu ứng G alvanic đã dược báo cáo bởi z /h c n g [20]

Hình 6 the hiện phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của các thanh nano ZnO mọc trực tiếp trên dế Cu/PCB khi cỏ bọc và không bọc phoi nhôm Các phổ XRD xuất hiện các đỉnh (100), (002), (101), (102), (110), and (103) tương ứng với cấu trúc hcxagonal wurtzitc của ZnO (JCPDS card, No 36-1451), hai đinh khác xuất hiện tại 43.3° và 50.5° tương ứng với Cu/PCB [21, 2 2 1 Kết quả này cho thấy thanh nano /n O dã mọc thành công trên đe Cu/PCB ở nhiệt dộ thấp vói mật độ cao dựa trên hiệu ứng (ỉalvanic mà không cần sử dụng lóp trung gian

Thanh nano ZnO mọc thành công trên đế Cu/PCB đirợc sử dụng làm bộ phận nhạy I r của cảm biến pH-EGFET Nguyên lý cảm nhận ion Hh của thanh nano ZnO dựa trên mô hình site-binding [23] Trong mô hình này, thế bề mặt (! I.v) phụ thuộc vào vật liệu của phần nhạy H+ và nồng độ I l+ hay

pH của dung dịch thế hiện như phương trình sau [12, 16]:

Trong đó pl lpzc là point oF zero charge của giá trị pH, k lả hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ của dung dịch, |3 lả hệ sô phụ thuộc vào độ nhạy pH của vât liệu the hiện như phương trình sau:

(4)

V ũ N , là mật dộ bỏ mặt, Kh và K;, là hăng sô cân hănu diêm axít và bazơ, C|)| là điện dung được Ui'cn lính hóa lính h()'i mô hình G o u y -C h a p m a n —Stern.

20 ( d e g r e e )

Hình 6 Phô nhiêu xạ tia X (XRD) của thanh rtcmo ZnO m ọc trên đê C u/P C B có bọc p h o i A l với

thời ẹian m ọc (a) ỉh, (b) 3h, (c) 7h, và không bọc p h o i A l với thời g ia n m ọc 7h

□

Vù

Ị ì l ỉ bulTcr soluiion

C uo

thê hiện sự phụ thuộc tuyến tính của Ỉ/)S tại vùníỊ hão hòa với Vg=3V).

Thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB với thời gian mọc 7h được sử dụng làm cảm biến pH cấu trúc HGFET do cỏ chất lượng tốt nhất Hình 8 (a) thể hiện đặc trưng Insphụ thuộc vào Vq của cảm biến pH-EGFET được chế tạo khi giá trị pH của dung dịch thay đổi từ 4 đến 12 Kết quả cho thấy thế ngưỡng của cấu trúc pH -EG FET bị tăng lên khi pH tăng Độ nhạy của cảm biến được tính dựa trên hồi quy tuyến tính tại giá trị Ids = 200 |J.A Kết quả thu được độ nhạy là 15.4 mV/pH Hình 8 (b) thể hiện đặc trưng los phụ thuộc vào VD của cảm biến pH-EGFET Kết quả cho thấy khi pH tăng, giá trị của IDS tại vùng bão hòa giảm do sự tăng của thế ngưỡng V | Độ nhạy tại vùng bão hòa

của cảm biến đạt đưọc 0.26 (ịiA )m /p H dựa trên phương trình (7).

5.1.3 N ghiên cứu chế tạo và khảo sá t h oạt động của căm biến đo độ đục

Độ đục là hiện tượng đục của một môi trường chất lỏng và được định lượng bởi cường độ ánh sáng

bị tán xạ bởi các hạt lơ lửng Nhằm mục đích kiểm định chất lượng nước, hiệp hội AW W A (American Water Works Association) đã định nghĩa độ đục như một phép đo không đặc hiệu của một số hạt vật liệu không tan được có trong nước, bao gồm đất sét, bùn, tảo, các vật chất hữu cơ và các chất vô cơ khác [24] Phép đo độ đục không đo trực tiếp nồng độ các hạt lơ lửng trong nước mà

đo sự tán xạ ánh sáng gây ra bởi các hạt đó

Ánh sáng tán xạ có thế đo được bằng một hoặc vài cảm biến quang đặt ở những vị trí a=90° (Tán

xạ khuếch tán), a<90° (Tán xạ phía trước), a>90° (Tán xạ phía sau) góc so với hướng của chùm tia tới Trong đó, phương pháp đo tán xạ khuếch tán a=90° có ưu điểm là ít ảnh hưởng bởi độ lớn của hạt lơ lửng, ánh sáng nhiễu và nhiệt độ [2] Trong nghiên cứu này, phương pháp đo ánh sáng tán xạ khuêch tán theo chuẩn ISO 7027 sẽ được sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ đục

Y

f R Scaricrct ! ìiưht

h

Incklirnl bcaiìỉ 0 Watcr samplc X

Hình 9 Nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo độ đục sử dụng phư ơng pháp đo tán xạ khuếch tán

a=90°

N guyên tắc đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán a=90° thể hiện như Hình 9 Ánh

sáng đên (Incident beam) có cường độ lo, khi chùm sáng đến gặp môi trường nước có độ đục T sẽ

có chùm tia tán xạ (scattered light) tại góc 90° cường độ //< được tính theo công thức:

9

cho hệ đo độ đục của nước, LED hồng ngoại Osram SFH4550 phù hợp đế sử dụng làm nguồn phát cho cảm biện đo độ đục.

Cảm biến màu TCS3200 đirực chọn sử dụnu lỏm bộ đo cườim dộ lia tán xạ lại uỏc 90" do cam biên này có khá năng đo được ánh sáng với bước són<4 từ 450 mn đen 1 100 11111 phù hợp với bước sóng

do L1ỈD hồnu ngoại Osram SFI14550 sử dụng làm hộ phát Ị2ố I Dặc biệl, cám hiến màu TCS3200

có khả năng chuyển đổi trực tiếp cường dộ sáng tới thành tàn sô cùa xung vuông ở dầu ra, chức

năng này giúp việc đo cường dộ ánh sáng lới đãv pỉiotodiode dễ dàng hơn khi xứ dụng bộ vi xử lý.Cảm biến TCS3200 có 4 bộ lọc màu phụ thuộc vào giá trị S2 và S3: màu dỏ rcd (S2=S3=Low), màu xanh blue (S2=Low, S3=High), màu xanh grecn (S2=High, S3=Low), và toàn dải (S2=S3=High) Trong nghiên cứu này, do ánh sáng của Lcd hồng ngoại cỏ bước sóng 860±10 nin, bộ lọc màu đỏ (S2=S3=Low) của TCS3200 sẽ được sử dụng nhằm loại bỏ nhiễu tại các vùng ánh sáng khác

Hình 11 thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của tần số đầu ra của bộ thu TCS3200 vào độ đục của dung dịch khi dòng nuôi của LED hồng ngoại Osram SFH4550 thay đổi tù' 10 m A đến 30 mA (R 2=().9956-0.9984) Độ nhạy của cảm biến thu được là 7.04, 18.3 và 29.03 Hz/NTU tương ứng với dòng chạy qua LED 10, 20 và 30 mA Kết quả này cho thấy cảm biến độ đục được chế tạo này phù hợp để xây dựng bộ đo độ đục hoàn chỉnh

5.2 Nghiên cứu chế tạo hệ thống đo các thông sổ nhiệt độ, pH , độ dẫn, độ đục của m ôi trường nước, hệ thống có khả năng cảnh báo kh i có m ột hoặc nhiều thông số vượt chuẩn.

5.2.1 S ơ đồ khối hệ thống

Hĩnh 12 S ơ đồ khối hệ thống

11

1 lình 1 ? thô hiện SO' đò khôi cua hộ llìõim do da ihôiiLí sô môi tnrờnu nưóv Khỏi nuuòn lirõnu cực

c h i ê u I 1 2 V và 1 5 V d ư ợ c SƯ c hum d ê c u i m c à p n i ụi òn c h o l o à n hộ hệ i h ò nu Kh ôi c a m hiên b a o ụ õ m e;k c;uii hiến nhiệt độ 1)S1 8B20 cám hiến độ dục cam biến diện cực thuy linh pl [ I lanna 1111 11 OH

và cam bièn TDS sư dìm li platinum Khỏi xử lý trunụ tàm xử dụ nu KÍT AVR V4 với vi xư lý Atincua 16 clirọc cài dặt sần Khối nụoại vi uỏni Moduỉc SiniSOOC’, màn hình hiên thị IX'I) hộ phận diệu khièn van hoặc bom inrớc; Ironụ dỏ Module Siin800C dược sư dụim dê uứi dữ liệu thu lliập

d i r ọ c len Iran ụ \vcb l ưu Irữ t r ự c t u y ê n i h i n í ^ s p e a k c o m và t>ứi tin c a n h b á o lới m ộ t s ố d i ệ n t hoại khi

có thònụ số virựt chuân; màn hình LC'l) hicn thị kết qua do dạc Cam biến 1 )S 1 8 B20 là cam biến dâu ra tín hiệu sô kèl nôi vói với vi xử lý lruni> tâm ÀtmeLía 16 thônu qua i>iao liêp 1 dâv (l-\virc) tại cliàn 1*1 )7 Cam biên dộ dục có tín hiệu ra xuim vuôim, làn sô của tín hiệu ra nàv dược dọc hoi

bộ imul ỈCP1 (PD6) c ủ a Atmcga 16 Cám biến pll Manna III1 110B có dầu ra tín hiệu tưưnu tự dược khuêch dại bới bộ khuêcli đại thuật toán (Kỉ)) và dọc tại bộ chuyên dôi lươn tí tự sô 10 bi í

A I ) ( '()(PAG) Cám biên TDS có 2 tín hiệu ra xoay chiêu í'i('Và y ? !(■ sỗ dược chuyên đôi thành tín hiêu một chiêu tương ứng Vdc và V 2 -DC Ihôim qua bộ chuyên đối AC-DC Các giá trị l ’/>c và Ỉ\/)C

dưực dọc bởi bộ ADC3 (PA3) và ADC1 (PAĨ) Sơ đồ nguyên lý hệ thống đirợc thổ hiện như I lình

13 I lộ tho nu được chế tạo hoàn chính và the hiện như Hình 14

Hình 14 (a) Các loại cảm biển và (b) hệ ihổnv do đa thỏnq số môi trường nước

5.2.2 Cũn chinh và kiếm tra độ cliíitlt xúc của hệ thong

Hình ] 5 thô hiện LỊĨá trị nhiệt độ của nước do bởi hệ đo nhiệt dộ được chế tạo trong trường hợp tăng nhiệt lù' 0 ° c dến 25 l’c (Mình 15 (a)) và giảm nhiệt từ 90 ° c xuống 25 ° c (Hình 15 (b)) Nhiệt độ cùa nuớc trong các quá trình này cũng được đo bởi hộ đo nhiệt độ thương mại POX2005 như là chuân Kêt quả cho thây có sụ' tương đồng cao giữa hai hệ đo Sai số giữa hệ đo nhiệt độ được chế tạo và I'0x2005 được tính là 0.32 ° c và 0.22 ° c cho quá trình giảm nhiệt và lăng nhiệt Sai số và khoáng đo nhiệt độ này tương đương với các hệ đo thương mại như Hanna HI93510, IIANNA

HI 147-00, cũng như thông số đo nhiệt độ của hệ đo đa thông số môi trường nước đã được báo cáo [5, 7] Ket quả thu được cho thấy hệ đo nhiệt độ được chế tạo có độ chính xác tốt và phù hợp để đo nhiệt độ của môi trường nước

b Hệ đo tốn g lượng ch ất rắn hòa tan TDS

Hệ đo độ dẫn sử dụng cảm biến độ dẫn được chế tạo dựa trên màng platinum và mạch điện trở thể

hiện như Hình 2 Tín hiệu xoay chiều đầu vào v ac được phát bởi mạch tạo dao động sử dụng mạch tích hợp ÍCL8038, biên độ và tần số của v uc được chọn là 2Vp-p và 10 kHz Biên độ của tín hiệu đầu ra xoay chiều của cảm biến sẽ là Vỉ-ac phụ thuộc vào độ dẫn tương ứng với giá trị TDS của dung

dịch Bộ chuyển đổi xoay chiều thành m ột chiều (AC to DC) chính xác sẽ được sử dụng để chuyển

đôi v,ự' và V 2 -AC thành các tín hiệu 1 chiêu tương ứng là Voc và V 2 -DC (Hình 16) Vdc và V2-DC sau

đó được đọc bởi vi xử lý A tm ega 16 thông qua bộ chuyển đối tương tự số (ADC) 10 bit với điện áp

tham chiếu nội 2.56V Khi đó độ dẫn của dung dịch ơ được tính dựa trên công thức (2) Sử dụng

phương pháp hồi quy tuyến tính (Hình 3), giá trị tổng lượng chất rắn hòa tan TDS của dụng dịch sẽ được tính cho theo công thức:

Hình 16 Bộ chuyến đối chính xác A C thành D C sử dụng khuếch đại thuật toán LM 358

Sử dụng công thức (10), giá trị TDS của m ột số dung dịch N aC l chuẩn được đo và hiển thị lên LCD với độ phân giải 0.01 ppm thể hiện như Bảng 2 Sai số trung bình đạt được là 0.4 ppm trong dải đo 0-10 ppm, 1.66 ppm dải đo 10-100 ppm, 20.25 ppm dải đo 100-1000 ppm, và 47.41 ppm với dải đo 1000-2000 ppm

Bảng 2 Giá trị TDS của các mẫu dung dịch chuẩn

TDS dung

dịch chuẩn

(ppm)

TDS đo đưọc (ppm)

Sai sô trung bình (ppm)

TDS dung dịch chuẩn (ppm)

TDSđo đưọc (ppm)

Sai sô trung bình (ppm)

Hình 17 (a) Sơ đồ nguyên lý và (b) điện áp đầu ra Vo ph ụ thuộc vào p H của b ộ khuếch đại cho

điện cực thủy tinh

Hình 17 (a) thể hiện mạch nguyên lý của bộ khuếch đại sử dụng cho điện cực thủy tinh Hanna

HI 111OB Hình 17 (b) thể hiện giá trị điện áp đầu ra Vo của bộ khuếch đại phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch đệm chuân với 3 giả trị 4,7 và 10 Kêt quả cho thây Vo phụ thuộc tuyên tính vào pH (R2=0.9995) với độ nhạy là 5=0.993 V/pH Khi đó, giá trị pH sẽ được tính theo Vo như phương trình:

Sử dụng phương trình (12) và (13) cho vi xử lý Atmega 16, giá trị pH của dung dịch chuẩn sẽ được

đo và hiển thị lên LCD với độ phân giải 0.01 pH thể hiện như Bảng 3 Sai số trung bình của hệ thống được tính là 0.07pH Kết quả này tương đương với các hệ thống được báo cáo bởi Lambrou [7] và Martínez-Mánez [5].

Đ ộ ổn định của hệ thống đo cũng được khảo sát với 3 dung dịch pH chuẩn là 4, 7 và 10 thể hiện như Hình 18 Mỗi dung dịch được giữ đo liên tục trong 1 đến 2 h với thời gian đo cho mỗi lần là 1 phút Kết quả cho thấy hệ cố độ ổn định cao với giá trị pH thay đổi trong khoảng ±0.1 pH Đặc biệt,

15

kli p! [ có lliay dối lừ 7 xuồng 4 và lù' 4 lên 10 thời L>ian dế giá trị pl 1 ổn định là khoániĩ 3 phút Nl'ư v ậ y hệ có llic sư chmu đirực dê do p[ | theo thòi gian thực vói mẫu nuức.

Ikirn^ 3 p l l cùa ciưniỊ dịch chiiũn và sui sỏ

của dung dịch

clni ân

0.10

pH hiến thi

Sai số trung bình

pH của dung dịch chuan

pH hiên thi

Sai số trung bình

Sử dụng cảm độ đục được chế tạo và trình bày tại 5.1.3, hệ đo độ đục của nước được chế tạo sử

dụng vi xử lý A tmega 16 đế đọc giá trị tần số tín hiệu ra của cảm biến độ đục Từ giá trị tần số F tín

hiệu đầu ra của cảm biến đo độ đục phụ thuộc vào độ đục của dung dịch (Hình 11) khi dòng của

LED hồng ngoại Osram SHP4550; sử dụng hồi quy tuyến tính (R2=0.9977) giá trị độ đục T trong

khoảng từ 0 đến 100 NTU sẽ được tính bởi Atmega 16 theo công thức:

Bảng 4 thể hiện giá trị đo được của dung dịch độ đục chuẩn trong khoảng 0-100 NTU Độ phân giải hiển thị là 0.01 NTU Sai số của hệ đo là 0.1 NTU trong khoảng đo 0-10 NTƯ và 0.27 NTU trong khoảng đo 0 - 100 NTU

Bảng 4 Độ đục của dung dịch chuẩn và sai số

^ỉilíííịlví'

t1

pH-10.01 pH=7.00

í

pH-4.01 i

Độ đục dung dịch chuẩn (NTU)

Giá trị đo đưọ'c (NTU)

Sai số (NTU)

e Chức năng cảnh bảo khi có thông số vượt chuẩn

D ự a theo tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt (QCVN 14:2008/BTNMT) và nước thải công nghiệp (Q CV N 40:20 11/BTNM T), hệ thống sẽ gửi tin nhắn cảnh báo sớm tới số điện thoại di động xác

đ in h khi ít nhất một trong các trường hợp sau xảy ra:

- Nhiệt dộ T >40 "c

- Độ đục < 5NTU (QCVN 02: 2009/BYT về chất luợng nước máy)

Mình 19 thê hiện các tin nhan dã được m’ri thành cônu khi một hoặc nhiều thông số vượt chuẩn Ket quá này the hiện chức năng gửi tin nhan canh báo cứa hệ thống đã hoạt động tốt

.Iilỉ ^ + 84 8 6 9 6 2 2 3 8 4 + 84 8 6 9 6 2 2 3 8 4

VVarniny:

p pm = 100S.7 6 Mon,

Warnrng:

pH =r9.88 Mon, 15:04

Warning:

p lt =4.15 Mon, 1V05

WaiTting:

T =52.63 Mon 15.0«

12/16 17.2 ì’

► 8 4 8 6 9 6 2 2 3 3 4 VVarning:

@ 1 Type a m essag e Type ò message [ ị )| Type a inessage

Hình 19 Tin nhắn cảnh báo gửi tới số điện thoại di động khi m ột hoặc nhiều thông số vượt chuấn

5.2.3 Đo đạc thực tế

a Đ o Online các thông số nước tạ i 334 N guyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội.

Hệ thống chế tạo được sử dụng đổ đo 4 thông số Online gồm nhiệt độ, p ll, độ dẫn và độ đục của

nước máy tại 334 N guyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Để có thể đo O nline, các cảm biến này được gắn vào ống PVC đường kính 21mm Nước vào trong ống sẽ được điều khiển bởi van điện, sau mỗi

5 phút van điện sẽ m ở 20 giây với mục đích thay thế nước trong ống thành nước mới

TWngSpeáfc^f eharaioia * ^ịÒỊỊmMỊifl |S«$iịpỊ>t ' *íĩ5wt3fiay ' AaxiunT *

pptr

(b)

c o o 6 o o o o / | Ể l

Hệ ihốnu, sỗ do các thông số và gửi lên tranu vveb thinuspcak.com dô lưu Irữ trục Uiycn với chu ki 5 phúl/lần (Channcl ID: 376238) Trang web tliingspcak.com cùng cỏ chức năng xử lý SO' bộ tín hiệu như vẽ dồ thị thông số phụ thuộc vào thời LÚan do, hiòn thị so lưcnm điếm do, lấy giá trị trung

b Đ o các giá trị nước tạ i sô n g Tô Lịch và hồ Linh Đ àm

Hệ thống được chế tạo được sử dụng để đo thử nghiệm nước tại sông Tô Lịch đoạn qua quận Hoàng Mai, Hà Nội và hồ Linh Đàm Do điều kiện về nguồn điện không cho phép hệ đo mẫu tại hiện trường, các mẫu nước được chứ a trong các chai nhựa và đo tại phòng thí nghiệm Bảng 5 thể hiện kết quả đo co các m ẫu nước này với các ngày lấy m ẫu khác nhau Dựa trên kết quả đo có the thấy

độ đục của sông Tô Lịch cao hơn so với hồ Linh Đ àm , đặc biệt TDS của sông Tô Lịch cao hơn từ 1.9 đến 3.5 lần so với hồ Linh Đàm, giá trị pH của cả 2 khu vực là khá giống nhau

Bảng 5 Ket quả đo th ử nghiệm m ẫu nước íại so n g Tô Lịch và Hồ Linh Đàm

Ngày lây mâu

5.S Đảnh giá về các k ế t quả đ ã đ ạ t đư ợc và k ết luận

- Đã chế tạo thành công các cảm biến đo thông số môi trường gồm cảm biến đo độ đục, cảm

b iế n đo pH và cảm biến đo tổng lượng chất rắn hòa tan Các kết quả cho thấy có độ tuyến tính cao

g iữ a thông số đầu ra với các đại lượng cần đo Các cảm biến được chế tạo có thể ứng dụng đế xây dựmg hệ đo thông số m ôi trường nước

- Đã chế tạo thành công hệ đo đa thông số m ôi trường nước với các thông số có thể đo gồm nhiiệt độ, pH, TDS, và độ đục Hệ có khả năng đo Online các thông số và truyền dữ liệu thu thập đư!ỢC lên trang web thingspeak.com Hệ thống có khả năng cảnh báo khi một trong các thông số vưiợt chuẩn

- Đã công bố 01 bài báo quốc tế đã đăng trên tạp chí quốc tế ISI, 01 bài báo đăng trên tạp chí tro n g nước (đã được chấp nhận đăng), 02 báo cáo hội nghị quốc tế

- Hướng dẫn 02 sinh viên hệ nhiệm vụ chiến lược đã bảo vệ năm 2016; 01 cao học (khóa 2014-2016)

- Các kết quả đạt được đúng yêu cầu đề ra về số lượng và chất lượng

6 Tóm tắ t két q u ả (tiến” Việt và tiếng Anh)

Tiếng, V iêt:

Cảm biến đo độ dẫn, pll và độ đục của nước đã được chế tạo thành côn<> Cảm biến dụ dẫn đưọc chế tạo dựa trên màng mỏng platinum có khả năng đo độ dẫn của dung dịch NaCI nồng độ trong khoảng 0-2000ppm với độ luyến tính cao Cảm biến đo pl l dược chế tạo dựa trên thanh Nano ZnO mọc trên mạch in FR4 với dải đo từ 4 đến 12 Cảm biến đo độ đục có tần số đầu ra phụ thuộc tuyến tính vào độ đục trong dải do lừ 0 đến 100 NTU chế tạo dựa trên LED hồng ngoại Osram SHF4550 và cảm biến màu TCS3200

Hệ thống tích hợp đo 4 thông số môi trường nước gồm nhiệt độ, pH, TDS, và độ dục đirựe chế tạo thành công Hệ thống có khả năng đo Online các số liệu của môi trường nước, số liệu đo đạc được gửi thành công lên trang web thingspeak.com và có thế theo dõi trực tiếp trên máy tính Các số liệu này cũng có thể tải về để lưu trữ tại các thiết bị máy tính cá nhân Khi một trong các thông số vượt chuấn, hệ thống sẽ có cảnh báo bằng tin nhắn tới một số

đ iệ n thoại x á c định

Tiếng A n h :

In this study, the conductivity, pH and turbidity sensors were successliilly fabricated The conductivity sensor was tầbricated by Pt thin íìlm which could measured conductivity o f NaCI solution in range o f concentration from 0 to 2000 ppm (mg/L) The pH sensor was íầbricated by using ZnO nanorods grown on printed Circuit board FR4 in pH range o f 4 to 12 The turbidity sensor was íầbricated by using IR-LED Osram SHF4550 and TCS3200 color sensor, out-put frequency o f this sensor is linear dependence on the turbitidy o f w ater in the range o f 0 to 100 NTU.The m ulti-param eters Processing data system was designed and íầbricated which could measure tem perature, pH, TDS, and turbidity o f water Online Obtained data were uploaded to thingspeak.com to store and analyse These data are also downloaded to personal Computer If one

o f these param eters is out o f Standard ranges, a wam ing message was sent to a selected mobile number

T ài liệu tham khảo

deteclion o f Fe3+ in water", Inorganic Chemistry Comm unications, Vol 14, No 6(2011),

pp 937-939

[2] Haịịiang Tai, et al., "Design and characterizaíion o f a smari turbidily íransducer fo r

disíributed measurement system ”, Sensors and Actuators A: Physical, Vol 175, No (2012),

pp 1-8

integraíed m ulti-sensor based on sem iconductor R u 0 2 nanostructures", M easurem ent

Science and Technology, Voi 20, No 9(2009), pp 095201 (12pp)

[4] Serge Zhuiykov, "Soỉid-state sensors m onitoring param eters o f M>ater qualiíy f o r the next

generaíion o f wireless sensor network.s”, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol 161, No

1(2012), pp 1-20

[5] Ram ón M artínez-M ánez, et al., "A multisensor in thick-fìlm íechnology fo r water quality

controỉ”, Sensors and A ctuators A: Physical, Vo! 120, No 2(2005), pp 589-595.

19

Tue Phan Trong, et al., "OptimizatUm o fP l an d P Z T Films for Ferroeỉectric-Gate Thin Film

Transistors", Ferroelectrics, Vol 405, No 1(2010), pp.

Masato Futagawa, et al., "M iniaturization o f Eỉectrical Conductiviiy Sensors for a MuUỉmodaỉ Sm ari Microchip", Japanese Journal o f Applied Physics, Vol 48, No 4(2009),

pp 04C184.

s Rondinini* R p Buck, et al., "Measurement o f pH Dẹfmition, standards, and

procedures ", Pure and Applied Chemistry, Vol 74, No 11(2002), pp 2169-2200.

J L Chiang, J c Chou, and Y c Chen, "Sludy o f the pH-ISFET and EGFECT fo r

Biosensor Applications", Joumal o f Medical and Biological Engineering, Vol 21, No

3(2001), pp 135-146

p D Batista and M Mulato, "ZnO exlended-gale Jìeld-effect transistors as p H sensors",

Applied Physics Letters, Vol 87, No 14(2005), pp 143508.

p Y Yang, et al., "pH Sensing Characterỉstics o f Extended-Gate Field-Effect Transistor

B ased on Al-Dopeci ZnO Nanostructures H ydrotherm ally Synthesized at Low Temperatures",

Ieee Electron Device Letters, Vol 32, No 11(2011), pp 1603-1605.

p c Yao, J L Chiang, and M c Lee, "Application o f so l-g e l T i0 2 film f o r an extended-

gate H+ ion-sem itive jìeld-ejfect íransistor”, Solid State Sciences, Vol 28, No (2014), pp

47-54

Elidia Maria Guerra, Glaucio Ribeiro Silva, and Marcelo M ulato,11 E xten đ eđ g a tefìeld effect

transistor usỉng V 205 xerogel sensing membrane by so ỉ-g e l method", Solid State Sciences,

Voi 11, No 2(2009), pp 456-460.

J L Chiang, et al., "Temperature Effect on A lN /Si02G ate pH-Ion-Sensitive Fỉeld-Effecí

Transistor Devices", Japanese Joumal o f Applied Physics, Vol 41, No Part 1, No

2A(2002), pp 541-545

N H Al-Hardan, et al., "High Sensitivily p H Sensor B ased on Porous Silicon (PSi)

Extended Gate Field-Effect Transistor", Sensors (Basel), Vol 16, No 6(2016), pp 839.

A Fulati, et al., "M iniaíurized p H Sensors B ased on Zinc Oxiđe Nanotubes/Nanorods",

Sensors (Basel), Vol 9, No 11(2009), pp 8911-23.

Bohr-Ran Huang, Jun-Cheng Lin, and Ying-Kan Yang, "ZnO/Siỉicon Nanowire Hybrids

Extended-Gate Field-Effect Transistors as p H Sensors", Joumal o f The Electrochemical

Society, Voi 160, No 6(2013), pp B78-B82.

z Zheng, et al., "General route to ZnO nanorod arrays on conducting substrates Via

galvanic-cell-basedapproach", Sci Rep., Voi 3, No (2013), pp 2434.

X H Huang, et al., "ZnO M icrorod Arrays Grown on Copper Subsírates as Anode

M aterials f o r Lithium lon Baíteries", International Joumal o f Electrochemical Science, Vol

7, N o (2012), pp 6611 - 6621.

1231 1) li Yates, s Levine, and T w Healy, "Sile-bimỉiriỊĩ moLÌel oý lhe eleclrical double laycr

cil / h ư oxide/m ilcr intcr/àce", Journal o f the Chemical Society, Paraday Transactions 1:

Physical Chcm istry in Condensed Phases, Vol 70, No 0(1974), pp 1807-1818.

[241 R.l) Letterman and American Water Works Association, "Water qualiíy and Ireatmenl: a

handhook ()f com m unity water suppìiesX 999: M cGraw-Hill.

[25] 0 0 Semiconductors, "Intrared Emitter (850 nm) Version 1.4 SFII 4550", A vaiable from: [26] T.A.O.S Inc., "Programmable color light-to-frequency converter", Avaiable from:

w\v\v.taosinc.com

[27Ị I lach C o m p a n y T e m p e r a t u r e com pem alion w ith pH m ea surem ent", LIT2007, 2013

PHÀN III SẢN PHẨM, CÔNG BÓ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO CỦA ĐÈ TÀI

3.1 Kết quả nghiên cứu

TT Tcn sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

- 01 bài báo tạp chí quôc tê ISI/Scopus

- 01 bài báo tạp chí trong nước, hoặc 01 cáo hội nghị quốc gia hoặc hội nghị quốc tế

2 01 hệ đo thông sô môi

+ Đ ộ đục: 1,0-99,9 N T U

Dải đo:

+ N hiệt độ: 0 °c tới 60 °c

+ pH: 0 - 14 pH + Tổng lượng chất rắn hòa tan TDS: 0 - 2000 ppm (m g/L) + Đ ộ đục: 1,0-99,9 N T U

- Một số loại sensor:

+ Cảm biến đo độ dẫn sử dụng màng platinum làm điện cực + Cảm biến đo pH sử dụng thanh nano ZnO dựa trên cấu trúc EGFET

+ Cảm biến độ đục sử dụng LED hồng ngoại 860nm làm nguồn phát và cảm biến màu TCS3200 làm phần thu tia tán xạ tại góc 90°.

3 2 Hình thức, cấp độ công bố kết quả

21

C hi địa chỉ

và cảm ơn

sự tài trọ - của ĐHQG HN đúng quy

đin h

Đ ánh giá

chung

(Đạt, không đạt)

Mai, N v Tuyen, s c Doanh,

N c Viet, and D.T Kien, Zinc

Oxicle Nanorods Grown on

Printed Circuit Board for

5 Bài báo trên các tạp chí khoa học của ĐHQGHN, tạp chí khoa h(

ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa học đăng trong kỷ yếu hội ng

)C chuyên

lị quốc tế 5.1 Pham Van Thanh, Nguyen Tien

Dat, Dang Xuan Bai, Nguyen

Thi Phong, Vi Van Hoang,

Design and íầbrication o f an

Online lo w -c o st m on itorin g and

vvaming system for temperature

and ph o f water, Tạp chí Khoa

học k ĩ thuật quân sự.

Đang gửi đăng trên tạp chí Khoa học kĩ thuật quân sự,

đã có phản biện đồng ý đăng.

r

T h ò i gian và kinh Cô 11” trìn h cỗng bô liên q u an

(sô tháng/sỏ liền)

(San phãm KIỈCN, luận án, luận

văn)

Đ ã bảo vệ

Nị;hiC'H cứu sinh

IIoc viên cao hoc

Nhuim

số thông số môi trường nước

Đã bảo vệ

Sinh viên nhiêm VII chiên lươc

N hư

and turidity sensors

PHẢN IV TỎNG HỢP KẾT QUẢ CÁC SẢN PHẨM KH&CN VÀ ĐÀO TẠO CỦA ĐÊ TÀI

đăng ký

Số luọng đã hoàn thành

ISI/Scopus

bản

tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia hoặc báo cáo khoa

học đăng trong kỷ yếu hội nghị quốc tế

hàng của dơn vị sử dụng

chính sách hoặc cơ sở ứng dụng KH&CN

PH Ầ N V TÌNH HÌNH s ử DỤNG KINH PHÍ

Kinh phí được duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

A Chi p h ỉ trực tiêp

23

- Nghiệm thu, thanh lý đề tài.

- Tạo điều kiện triên khai xây dựng sản phẩm ứng dụng của ĐHQGHN trong khuôn khố một đề tài /

dự án chuyên ngành / liên ngành lớn hơn

P H Ầ N VI PH Ụ LỤ C (minh chứng cúc sản phẩm nêu ử Phần III)

- Phụ lục I: Hệ đo thông số môi trường nước và một số loại sensor.

- Phụ lục II: M inh chứng kết quả công bố.

- Phụ lục III: Minh chứng kết quả đào tạo

(Chi tiết kèm theo báo cáo này)

Phụ lục I:

Hệ đo thông số môi trường nước và một số loại sensor

I ỉ T hiế t kế, c h ế tạ o v à k h ả o s á t m ộ t s ố l o ạ i c ả m b iến đ o thÔHịị s ô m ủ i tn rờ n íi nirớ c Ị>õm

độ dù lì, pH, độ đục

/ ỈA Nghiên cứu chế tạo và khảo sút hoạt động cảm biến LỈU độ dan trung nước

Độ dẫn của dung dịch thể hiện khả năng có thể dẫn điện của dung dịch Đo độ dẫn eúa dung dịch

là đo số lượng ion tự do dịch chuyển trong dung dịch Một số yếu tố ảnh hướng đến dộ dẫn cùa dung dịch gồm nồng độ chất hòa tan, độ linh động của các ion, hóa trị các ion và nhiệt độ Độ dẫn của nưóc và một số loại dung dịch thế hiện như Hình 1

titan-paladi hoặc cacbon) vói kích thước và khoảng cách xác định được sử dụng Đỗ giam hiện tượng điện phân trong dung dịch khi đặt một điện áp giữa hai điện cực dể đo độ dần, thông thường một dòng điện xoay chiều AC vói tần sổ và biên độ xác định sc được dặt vào

2 điện cực Đo dòng điện và điện áp giữa 2 bản cực sẽ tính ra độ dẫn của dung dịch Uu điểm của cảm biến là nhỏ gọn, nhưcrc điểm là cần có m ạch điện trở ngoài để do dòng và biên độ của tín hiệu xoay chiều AC, do là cảm biến tiếp xác nên dễ bị ăn mòn trong môi Irường acid

đo có tính acid.

Cảm biến sử dụng 2 cuộn dây không tiếp xúc: một cuộn dây (sơ cấp) sẽ dưọ'c đặt một thếxoay chiều AC, khi đó điện áp cảm ứng đo trên cuộn dây thứ 2 sẽ tỉ lệ vó'i độ dẫn của dungdịch Ưu điểm của cảm biến này là khả năng đo đưọ-c ỏ- các môi trưcmg độc hại, nước thảitrước xử lý, tuy nhiên độ nhạy của cảm biến này không cao

Do nhũng ưu điếm của cảm biến dùng 2 điện cực là đơn giản, dùng tín hiệu xoay chiều AC nên cỏ

thê đo dưọ'C đ ộ dẫn của d u n g d ịch độ tinh khiết cao, giảm đ ư ợc hiện tượng đ iệ n phân dung dịch và

ăn mòn điện cực, cấu trúc này được nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo cảm biến do độ dẫn cua nưó'c [2]

Điện cực của cảm biến sử dụng m àng platinum chế tạo bằng phương pháp phún xạ trên dế SÍ02/SÌ[3], độ dày của màng platinum đạt được khoảng 100 nm, độ dẫn cúa màng đạt được là 2 7 8 n /u do bời phương pháp 4 mũi dò M àng platinum sau chế tạo đưọc cắt thành các thanh nhỏ kích thuủc

2x lOmm 2 thanh này đưọ'c sử dụng làm điện cực của cảm biến đo độ dẫn vói khoảng cách cua 2

điện cực là 2 cm Quy trình chế tạo cảm biến được thể hiện như Hình 3 (a) Hình 3 (b) thể hiện mạch đo độ dẫn của dung dịch sử dựng cảm biến được chế tạo Đe đo độ lớn tín hiệu điện AC chạy qua 2 điện cực và độ lớn điện áp này, mạch điện trở bên ngoài được kết nối vói cảm biến Khi đó, trở kháng R của dung dịch giữa 2 điện cực được tính theo công thức [4]:

Trong dó V2 là biên độ diện áp AC trên 2 bàn cực, V là biên dộ diện áp AC dặl vào mạch được

giũ' ui á Irị không đổi là 500 mVp-p, Ri= 11.94 kQ, Rỉ = 473.5 kQ (Hình 3 (b)) Độ dẫn cua dung

dịch I 'X' 0, doa vị s/cni, đirợc lính theo công thức:

2 0 0 0 -

I '5005)

Hình 4 Sự p h ụ thuộc tuyến tính của độ dân dung dịch đo được bới cám biến vào nồng

độ dung dịch N aC l với nồng độ (a) 0-10 ppm, (b) 0-100 ppm và (c) 0-2000 ppm.

Độ nhạy của cảm biến được khảo sát với dung dịch m uối N aCl với nồng độ thay đổi từ 0-2000 ppm (mg/L) H ình 4 thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của giá trị ơ tính bởi công thức (2) vào nồng

độ của dung dịch NaCl K ết quả cho thấy có sự phụ thuộc tuyến tính cao của ơ vào nồng độ của NaCl với R2= 0.9827-0.9962 Sự tuyến tính này tương đương vói các két quả của các nghiên cửu được báo cáo bỏi nhóm tác giả M asato Futagaw a[4], nhóm tác giả A gnieszka Szyplowska [5] và nhóm tác giả R am on M artinez-M anez [2] Đ iều này cho thấy cảm biến được chế tạo có khả năng

áp dụng để đo độ dẫn của d ung dịch với dải nồng độ rộng của N aCl từ 0 đến 2000 ppm vói độ chính xác cao, phù hợp trong đo đạc môi trường nước; từ đó tính ra được nồng độ chất rắn hòa tan TDS trong dung dịch

iển cứu chế tạo vù khảo sát hoạt động của cảm biển đo pH

pH là chỉ số thể hiện tính acid hoặc tính bazơ (tính kiềm ) của dung dịch G iá trị pH là chỉ số bicu diễn nồng độ của ion H iđrô (+1) trong dung dịch được tính bởi công thức | 6j:

Effect Transistor) [7] Trong đó, pH-ISFET được quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây do

có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, độ nhạy cao, giá thành rẻ Đ ặc biệt, cấu trúc transistor trường cực cửa mở rộng (extended gate fĩeld effect transistor -E G FE T ) là m ột cấu trúc khác của IS F in

sử dụng một F E T đã được chế tạo sẵn cách li vói môi trường hóa chất kết nối cực cổng (Gate) với một màng nhạy p H được nhúng vào dung dịch [8, 9] D o FET đã được che tạo sẵn nên chí cần chế tạo m àng cảm biến giúp đơn giản hóa quá trình chế tạo

Trong thời gian gần đây, sử dụng các cấu trúc nano làm bộ phận cảm biến của cấu trúc pl I-KG1- !'T

đã và đang được quan tâm nghiên cứu như sử dụng m àng mỏng T Ì0 2 chế tạo bằng phương pháp

4

sol-j,d [10], m àng mỏnii V 2 0 5 111 ], m àng A1N/SĨ02[12J, cấu trúc Si l i con rỗng (PSi) [1 3 ] Dặc biệt cấu trúc nano của ZnO được quan lâm nghiên cứu làm bộ phận nhạy p íl với ưu diein là íl độc cíộ Iihạy cao, nhiệt độ chế tạo thấp [8, 9, 14, 15] Do dó, nhóm ntihiên cứu tập trung nghiên cứu che tạo thanh nano ZnO sử d ụn g phirơng pháp thủy phân nhiệt (I lydrotherm al process) mọc trên mạch in PCB FR4 (Printed circuit board) phủ đồng có độ dày 35 ị un làm bộ phận cảm biến

pH của cấu trúc EGPET Đặc biệt, thanh nano ZnO được mọc trực tiếp trôn mạch in Cu/PCB dựa trên hiệu ứng pin G alvanie ỏ' nhiệt độ thấp mà không cần lớp trung gian giúp quy trình chế tạo đon giảr [ 16Ị

Ị H oàn thành quá Ị X ii> k im I 2 I H

l lin n h T '“ '* 1 1

Phu e p o x y bĩK.i vệ

Hình 5 Q uy trìn h c h ế tạ o thanh nano Z nO làm bộ p h ậ n n h ạy p H củ a cảm biến p H -E G F E T

Quy trình chế tạo thanh nano ZnO đưọyc thể hiện như Hình 5 Quy trình bao gồm 5 bước [17]:

+ Bước 1: Đế mạch in PCB FR4 được rửa siêu âm qua 3 giai đoạn sử dụng acctone, elhanol và nước de-ion, m ỗi giai đoạn kéo dài 5 phút nhằm loại bò bẩn trên bề mặt Đ e sau khi rứa được xay khô và bọc foil nhôm (Al) trên bề m ặt đồng (Cu) vói mục đích mọc thanh nano ZnO sử dụng hiệu ứng galvanic

+ Bưỏ'c 2: Dung dị ch Z n ( N0 3 )2.6I-Ỉ20 0.025 mol/L trộn vỏ'i dunỵ dịch c'í,I I| mN.4 0.025 m oi / ], tlico

tỉ lệ 1 : 1 đưẹrc sử d ụ n g làm hỗn hợp d u n g dịch ban dầ u đố mọc thanh nano / n O

+ Buức 3: Đe C u/ PC B bọc nhôm đ u ụ c cho vào 4 0 m l hồn họp diiriii dịch Ironu côc thúy tinh và đuực gia n hi ệt lên đến 90 o C s ử dụng hot plate IKA, thòi uian mọc t hav đoi lừ 1 đen 7h

+ Bu ức 4: T ha n h nano Z n O s au khi m ọ c lên đế C u / P C B dưọc rửa sạch băng nưóc de-ion và Xcìy

khô tại nhiệt độ 120°c trong 3h

+ Bưó'c 5: Đ e PCB sau khi mọc thanh nano ZnO đưọ'c phủ nhựa epoxy xung quanh, phần diện tích 5x5 mm chứa thanh nano ZnO không phủ epoxy sẽ được sử dụng làm phần cảm biến pM của cấu trúc pI-I-EGFET

Hình 6 thể hiện ảnh kính hiến vi điện tử quét (SEM) của thanh nano ZnO mọc trên đế Cu/PCB có : bọc phoi AI (Hình 6(a)-(c)) và không bọc phoi AI (Hình 6(d)) Ket quả cho thấy thanh nano ZnO : đã mọc thành công trên đế Cu/PCB có dạng hình dạng trụ lục giác vó’i đầu nhọn (hexagonal columnar) Hình dạng này của thanh nano ZnO phù hợp vói các kết quả dã đưọ'c báo cáo trưóc dây [16, 18] Đường kính của thanh nano ZnO đạt được khoảng 50-2 0 0 11111 cho 1 h, 160-210 nm với : thời gian nuôi lả 3h và tăng lên 170~250nm với thời gian nuôi 7h Từ kết quá ảnh SEM có thê

Ị nhận thấy rõ sự khác biệt khi có và không có phoi Al Trường hợp không có phoi Al, các thanh ' nano ZnO có xu hướng mọc tự do với mật độ thấp Khí có sử dụng phoi Al, các thanh ZnO mọc

i đồng đều với mật độ cao do hiệu ứng Galvanic đã được báo cáo bởi z Zheng [16]

ị H ình 6 A n h S E M c ủ a th a n h n a n o Z n O m ọ c tr ê n đ ế P C B b ọ c A l tr o n g (a) ỉh , (b) 3h, (c) 7

h, v à (d) k h ô n g b ọ c n h ô m 7 h a s re fe re n c e

6

Hình 1 thế hiện phố nhiễu xạ tia X (XRD) của các thanh nano ZnO mọc trục tiếp trên de (,’u/PCB

khi có bọc và không bọc phoi nhôm Các phổ XRD xuất hiện các đỉnh (100), (002), (101), (102), (110) and (103) tu'0'ng ứng vói cấu trúc hexagonal wurtzite của ZnO (JCPDS card, No 36-1451), hai đỉnh khác xuất hiện tại 4 3.3o và 50.5o tương ứng với Cu/PCB [18, 19| Đặc biệt, có sự khác biệt của các phố X RD vói trường họp thanh ZnO mọc trên Cu/PCB có và không cỏ bọc phoi nhôm Vói Iruùng hợp không bọc phoi nhôm, phổ XRD của ZnO tương tự như pho ÍCPDA cho bội ZnO Trong khi đó, vói việc s ử dụng phoi Al, p hổ X R D của các t hanh nano Z n O thể hiện định hu ứn u

002 nhiều hơn phù họp vói kết quả của ảnh quan sát SEM (Hình 6) Ket quá này cho thấy thanh nano ZnO đã mọc thành công trên đế Cu/PCB ỏ’ nhiệt độ thấp vói mật độ cao dựa trên hiệu ứng Galvanie mà không cần sử dụng lớp trung gian

Thanh nano ZnO mọc thành công trên đế Cu/PCB được sử dụng làm phận nhạy H + cùa cảm biến pI-I-EGFET Nguyên lý cảm nhận ion H+ của thanh nano ZnO dựa trên mô hình site-binding [2 0 1

Trong mô hình này, thế bề mặt {ệs) phụ thuộc vào vật liệu của phần nhạy H+ và nồng độ n I hay

pH của dung dịch thể hiện như p h ư ơ n g trình sau [8, 12]:

ị Trong đó pHpzc là point o f zero charge của giá trị pH, k là hằng số BoItzmann, T là nhiệt độ cúa

I dung dịch, |3 là hệ số phụ thuộc vào độ nhạy pH của vât liệu thể hiện như phưcvng trình sau:

; Với N s lả mật độ bề mặt, Kb và Ka là hằng số cân bàng điềm axít và bazơ, Cdl là diện dung đưựe

I H ỉnh 8 thể hiện sơ đồ m ạch đ iện khảo sát đặc trưng của cảm biến pH -EG FE T sử dụng thanh nano

Ị ZnO Mối liên hệ giữa d òng cực n guồn (source) - cực m áng (drain) Ids, thế cực cổng (gate voltage

Ị - Vg), và thế cực máng - cực nguồn (Drain-source voltage -Vd) thể hiện như phương trình sau 112,

Hình 8 So' đồ mạch điện khảo sá t đặc trưng của cảm biến p H -E G F E T sử dụng th a n h nano ZnO làm p hầ n nhạy pH.

Vói Vr là thế ngưỡng của bản thân MOSFET, Erf.f là thế của điện cực chuấn Ag/AgCl, Xsoi là thế

bê mặt lưỡng cực của dung môi, ®m/(Ị công thoát của kim loại Phương trình này thê hiện giá trị

vỳ phụ thuộc trực tiếp vào giá trị p H của dung dịch.

Ị H ìn h 9 (a) đ ặ c tr ư n g I d s p h ụ th u ộc và o Vc c ủ a cả m b iế n p t I - E G F E T s ử d ụ n g th a n h nano

Z n O m ọ c tr o n g 7 h là m p h ầ n n h ạ y p H (H ìn h nhỏ th ế h iệ n s ự p h ụ th u ộ c tu vến í in h cù a VG

I vào g iá trị p H tại ĨDS = 2 0 0 ịiA v à Vd = 0.3 V );(b )đ ặ c tr ư n g ỈDS p h ụ th u ộ c vào Vo cùa cám

Vg=3V).

thucc vàu V(i cua cảm biến pH-ECìFET được chế lạo khi giá trị p ỉ l của d un g dịch thay dổi từ 4 đến 12 I<ếl quá cho thấy thế n u ư õ n g của cấu trúc p M -E GFET bị tăng lên khi p l l tăng Độ nhạy của cam biốn ckiợc tính dựa trên hồi quy tuyến tính tại giá trị I[)S - 200 |L iA Kết quá thu đ u ụ c độ nhạv là 15.4 mV/pM Mình 9 (b) thể hiện đặc trưng ÍDS phụ thuộc vào Vd của cảm biến pl-l-F.GFF.T Kết quá cho thấy khi p H tăng, giá trị của Ids tại v ù n g bão h ò a giảm do s ự tăng của thế n g ưở n g Vy

Độ nhạy lại vìinu, bão hòa c úa cảm biến đạt đ ượ c 0.26 ( ụ A ) m l p H áụa trên p h ươ n g trình (7) Độ

nhạy cua cảm biến đ ư ợ c c hế tạo là thấp so với các kết quả khác đã được báo cáo [8, 14, 21] Có một số rmuyên nhân cho độ nhạy thấp này Nhóm tác giả p D Batista dự đoán một sổ họp chất hữu cơ v ẫ n CÒQ tồn tại do t h an h nano Z n O đưọ-c ch ế tạo ỏ’ nhiệt dộ thấp là nguyên n h â n chính gây hiện íưọng độ nh ạy thấp [8] N h ó m tác giả H H Li báo cáo về s ự tồn tại cúa hiện l ưọng khuyết oxi bên trong cấu trúc ZnO ảnh hường lên sự nhạy của ZnO vói ion H+ [21] Trong khi đó, nhóm tác giả A Pulati báo cáo về sự ảnh hưởng của các thành phần trong dung dịch chuẩn pH lên độ nhạy của cảm biến [23] Đặc biệt, tăng mật độ bề mặt/thể tích được tin là sẽ giúp cải thiện đọ nhạy của câm biến [14, 15] Tất cả những nguyên nhân này sẽ đưọ'c quan tâm đế cải thiện cảm biên trong tương lai Mặc dù vậy, do cảm biến được chế tạo tại nhiệt độ thấp, cấu trúc đơn giản và nhỏ gọn, cảm biến pH -EG FET là cấu trúc có triển vọng để áp dụng trong tương lai để đo pH của dung dịch

1.1.3 Nghiên cứu c h ế tạo và khảo sát h oạt độn g của cảm biến đo độ đục

Độ đục là hiện tượng đục của một môi trường chất lỏng và được định lượng bởi cường độ ánh sáng

bị tán xạ bởi các hạt lơ lửng Nhằm mục đích kiểm định chất lượng nước, hiệp hội AWWA (American Water Works Association) đã định nghĩa độ đục như một phép đo không dặc hiệu cúa một số hạt vật liệu không tan được có trong nước, bao gồm đất sét, bùn, tảo, các vật chát hữu cơ

và các chất vô CO’ khác [22] Phép đo độ đục không đo trực tiếp nồng độ các hạt lơ lửng trong nước

mà đo sự tán xạ ánh sáng gây ra bởi các hạt đó

Ánh sáng tán xạ có thể đo được bang một hoặc vài cảm biến quang đặt ờ những vị trí a~90° (Tán

xạ khuếch tán), a<90° (Tán x ạ phía trước), a>90° (Tán xạ phía sau) góc so với hướng của chùm tia tới Trong đó, phương pháp đo tán xạ khuếch tán a=90° có ưu điểm là ít ảnh hưởng bỏ'i độ lớn của hạt lơ lửng, ánh sáng nhiễu và nhiệt độ [23] Trong nghiên cứu này, phương pháp đo ánh sáng tán xạ khuếch tán theo chuẩn ISO 7027 sẽ được sử dụng để chế tạo cảm biến đo độ dục

N guyẻn tếc đo độ đục sử dụng phương pháp đo tán xạ khuếch tán ơ.=90° the hiện như Hình 10

Á nh sáng đến (Incident beam ) có cường độ lo, khi chùm sáng đến gặp môi trường nưóc có độ dục

T sẽ có chùm tia tán xạ (scattered light) tại góc 90° cường độ 1 r được tính theo công thức:

Trong đó K r gọi là hệ số tán xạ N hư vậy, nếu lo là không đổi, Ir sẽ tỉ lệ với độ đục cúa mầu nuức [23]

10

Hình 10 N gu yên tắ c h o ạ t đ ộ n g củ a cảm biến đo đ ộ đụ c s ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p đo tán xạ khuếch tán a —90°

H ình 11 (à) S ơ đ ồ ngu yên lý v à (b) cảm biến đ ộ đ ụ c

H ình 11 (a) thể hiện sơ đồ nguyên lý cùa cảm biến đo độ đục dựa trên nguyên lý hoạt dộng của phưcrng pháp đo tán xạ góc 90° T ro n g sơ đồ này LED hồng ngoại Osram SFH 4550 được sứ dụng làm nguồn phát và cảm biến m àu T C S3200 đưcrc sử dụng làm bộ thu ánh sáng tán xạ tại góc 90°

Bảng 1 thể hiện tính năng và m ột số ứ ng dụng cơ bản của LED hồng ngoại O sram SPH4550 Do

góc phát xạ hẹp ±3° và bước sóng phát xạ hồng ngoại X = 860 ±10 nm (H ình 12) phù hợp với

chuẩn ISO 7027 cho hệ đo độ đ ụ c của nước, LED hồng ngoại Osram SFH 4550 phù hợp đế sử dụng làm nguồn phát cho cảm b iện đo độ đục

B ảng 1 Tính n ă n g và ứ ng d ụ n g củ a L E D hồng n g o ạ i O sra m S F H 4 5 5 0 [ 2 4 ]

do L E D hồng ngoại Osram SFH4550 sử dụng làm bộ phát [25] Đặc biệt, cảm biến màu TCS3200

có k h ả năng chuyển đổi trực tiếp cường độ sáng tói thành tần số của xung vuông ở đẩu ra chức năng này giúp việc đo cường độ ánh sáng tới dãy photodiode dễ dàng hơn khi xử dụng bộ vi xứ

lý C ả m biển TCS3200 có 4 bộ lọc màu phụ thuộc vào giá trị S2 và S3 (Hình 13 (b)): màu đò red (S2=S3=Low), màu xanh blue (S2=Low, S3=High), màu xanh green (S2=High, S3=Low), và toàn dải (S2=S3=High) Trong nghiên cứu này, do ánh sáng của Led hồng ngoại có bước sóng 860:t 10

nm, b ộ lọc màu đỏ (S2=S3=Low) của TCS3200 sẽ được sử dụng nhằm loại bỏ nhiễu tại các vùng ánh sán g khác

12

< Hình 14 thể hiện sự phụ thuộc tuyến tính của tần số đầu ra của bộ thu TC S3200 vào độ đục cúa

: dung dịch khi dòng nuôi của LED hồng ngoại O sram SFIi4550 thay đổi từ 10 mA đến 30 mA

• (R2= 0.9956-0.9984) Độ nhạy của cảm biến thu được là 7.04, 18.3 và 29.03 Hz/N TU tương ứng : với dòng chạy qua LED 10, 20 và 30 mA Ket quả này cho thấy cảm biến độ đục được chế tạo này : phù hợp để xây dựng bộ đo độ đục hoàn chỉnh

1.2 \<ỊÍũên c ứ u c h ế tạo h ệ th ố n g đo các thông số nh iệt iỉộ, p lỉ , ĩlộ (lân, độ dục của m ỏi truờnỊị nuủc, Hệ thống có k h ả /tăng cảnh bảo k h i có m ộ t hoặc n h iề u thôiĩíỊ số vượt chuíni.

ị Hình 15 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống đo đa thông số m ôi trường nước Khối nguồn lưỡng cực

ị 1 chiều ±12V và ± 5 V được sử dụng để cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống Khối cảm biến bao

• gồm các cảm biến n hiệt độ D S18B 20, cảm biến độ đục, cảm biến điện cực thủy tinh pH I lanna

l H I1 110B và cảm biến TDS sử dùng platinum K hối xử lý trung tâm xử dụng KIT AVR V4 vói vi

ị xử lý A tm ega 16 được cài đặt sẵn K hối ngoại vi gồm M odule Sim 800C màn hình hiển thị LCD,

; bộ phận điệu khiển van hoặc bom nưó’c; trong đó Module S im 800C được sử dụng đế gửi dữ liệu

■ thu thập đưọ-c lên trang web lưu trữ trực tuyến thingspeak.com và gửi tin cảnh báo tới một số diện : thoại khi có thông số vượt chuẩn; màn hình LCD hiển thị kết quả đo đạc Cảm biến DS18B20 là cảm biến đầu ra tín hiệu số kết nối với với vi xử lý trung tâm A tm ega 16 thông qua giao tiếp 1 dây (l-w ire) tại chân PD7 Cảm biến độ đục có tín hiệu ra xung vuông, tần số của tín hiệu ra này được

14

đọc bụi bộ n eắ t 1CP1 ( PD6 ) c ủa At me ga 16 C ả m biến p[ [ Manna I I [ 1 1 10B có dầu ra tín hiệu tưoìm tụ' dưọ'c k h uế ch đại bỏi bộ khuêch đại thuật t oán ( KĐ) và đọc lại bộ c huycn dôi lưong ụr sô

10 bit ADCO(PAO) Cảm biến TDS có 2 tín hiệu ra xoay chiều Vac v à Vĩ-AC sẽ đuợc chuycn dôi thành tín hiếu m ộ t chiều t ư ơ n g ứ n g Vdc và V 2 -DC t hông qua bộ c huyển đổi A C -D C Cá c giá trị V DC

và V 2 -DC được đọc bởi bộ A D C 3 (PA3) và ADC1 (PA1).

H ệ t hống được chế tạo h oà n c hỉ nh và thế hiện n h ư Hình 16

H ình 16 (a) C ác lo ạ i c ả m b iến và (b) hệ th ố n g đ o đa th ô n g s ố m ô i trư ờ n g n ư ớ c

1.2.2 Căn chỉnh và hiểm tra độ chính xác của h ệ thống