Nghiên cứu thiết kế thiết bị lọc không khí sử dụng công nghệ Ion âm

Bài viết trình bày về các nghiên cứu và thiết kế thiết bị lọc không khí hoạt động dựa trên công nghệ ion âm. Thiết bị trung tâm được thiết kế dựa trên vi điều khiển STM32 nhằm điều khiển mạch cao áp tạo ion âm đến 6 kV.

TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số 3(74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Thiết kế hệ thống rửa tay khử khuẩn tự động kết hợp kiểm soát giãn cách sử dụng trí tuệ nhân tạo Nguyễn Quang Biên Đỗ Hồng Khơi Ngun Nguyễn Tuấn Nguyễn Trọng Các Trương Cao Dũng Nghiên cứu cảm biến vị trí rơto máy điện từ kháng Phạm Công Tảo Phạm Thị Hoan Nghiên cứu thiết kế thiết bị lọc khơng khí sử dụng công nghệ ion âm Nguyễn Trọng Các Nguyễn Chí Thành Ngơ Phương Thủy Bùi Đăng Thảnh Ứng dụng Detectron2 phân loại cà chua Hoàng Thị An Phạm Văn Kiên LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Phân ch, so sánh ô tô pin nhiên liệu ô tô điện Vũ Hoa Kỳ Trần Hải Đăng Nguyễn Long Lâm Dương Thị Hà Nghiên cứu phương pháp Polynomial Chaos Creux, áp dụng cho hệ thống treo ô tô Đào Đức Thụ Nguyễn Đình Cương Phạm Văn Trọng Nghiên cứu xác định hệ số lực khí động xe du lịch Đỗ Tiến Quyết NGÀNH TOÁN HỌC Hiệu chỉnh nguyên lý cực đại Pontryagin toán điều khiển tối ưu Nguyễn Thị Huệ Lưu Trọng Đại NGÀNH KINH TẾ Ứng dụng mơ hình “kim tự tháp’ Carroll Archie đánh giá mức độ quan tâm bên liên quan đến trách nhiệm xã hội Trường Đại học Sao Đỏ Vũ Thị Hường Nguyễn Thị Thủy Nguyễn Thị Huế Nguyễn Thị Thu Trang Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG SỐ NÀY ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Số 3(74) 2021 NGÀNH KINH TẾ Cơ hội thách thức đào tạo nguồn nhân lực ngành Logis cs Nguyễn Thị Thủy Nguyễn Thị Huế LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ảnh hưởng hạt nano vàng lên nh chất vật liệu Zn SnO :Eu Nguyễn Ngọc Tú Nguyễn Duy Thiện NGÀNH GIÁO DỤC HỌC Giải pháp nâng cao hiệu hoạt động trải nghiệm thực tế cho sinh viên chuyên ngành Hướng dẫn du lịch, Trường Đại học Sao Đỏ Nguyễn Thị Hương Huyền Nguyễn Thị Sao Nâng cao chất lượng dạy học ếng Anh chuyên ngành Trường Đại học Sao Đỏ Nguyễn Thị Thảo Trần Thị Mai Hương LIÊN NGÀNH TRIẾT HỌC - XÃ HỘI HỌC - CHÍNH TRỊ HỌC Giảng dạy học phần lý luận trị Trường Đại học Sao Đỏ điều kiện tác động Cách mạng công nghiệp 4.0 Nguyễn Thị Hiền Giải việc làm cho lao động nông thôn tỉnh 101 Vũ Văn Đông Hải Dương Giáo dục đạo đức việc phát triển nhân cách 110 Đỗ Thị Thùy cho niên tỉnh Hải Dương bối cảnh Phạm Thị Mai Giá trị ý nghĩa thời đại tư tưởng nhân văn Việt Nam 120 Phạm Văn Dự kỷ XVIII Trần Thị Hồng Nhung Vũ Văn Chương Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA SCIENTIFIC JOURNAL SAO DO UNIVERSITY CONTENTS No 3(74) 2021 TITLE FOR ELECTRICITY - ELECTRONICS - AUTOMATION Design of an automa cally sterilized-hand washing system combined with social distancing control using ar cial intelligence Research on posi on sensor rotor in switched reluctance machines Nguyen Quang Bien Do Hoang Khoi Nguyen Nguyen Tuan Nguyen Trong Cac Truong Cao Dung Pham Cong Tao Pham Thi Hoan Research and design of air puri ca on device using nega ve Ion technology Nguyen Trong Cac Nguyen Chi Thanh Ngo Phuong Thuy Bui Dang Thanh Applica on Detectron2 classi es tomatoes Hoang Thi An Pham Van Kien TITLE FOR MECHANICAL AND DRIVING POWER ENGINEERING Analysing and comparing fuel cell vehicle and electric vehicle Vu Hoa Ky Tran Hai Dang Nguyen Long Lam Duong Thi Ha Study on applica on of Polynomial Chaos Creux method for automo ve suspension Dao Duc Thu Nguyen Dinh Cuong Pham Van Trong Research for determina on of force coe cients of the sedan Q4 TITLE FOR MATHEMATICS Correc on of the maximum principle of Pontryagin in the op mal control problem Nguyen Thi Hue Luu Trong Dai Appleca on of carroll archie’s ‘‘se - se - pyramid” model to assess the interest of the par es involved in social responsibility of Sao Do niversity Vu Thi Huong Nguyen Thi Thuy Nguyen Thi Hue Nguyen Thi Thu Trang Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL CONTENTS SAO DO UNIVERSITY No 3(74) 2021 Opportuni es and challenges in human resource training logis cs industry Nguyen Thi Thuy Nguyen Thi Hue TITLE FOR CHEMISTRY AND FOOD TECHNOLOGY E ect of gold nanopar cles on the proper es of Zn SnO :Eu material ourescence Nguyen Ngoc Tu Nguyen Duy Thien TITLE FOR STUDY OF EDUCATION Solu ons to improve the e ect of prac cal experience ac vi es for students of tourist guide major at Sao Do niversity Nguyen Thi Huong Huyen Nguyen Thi Sao Improving the quality of specialized English teaching and learning at Sao Do University Nguyen Thi Thao Tran Thi Mai Huong TITLE FOR PHILOSOPHY - SOCIOLOGY - POLITICAL SCIENCE Teaching poli cal theory modules at Sao Do University in the context of the impact of the industrial revolu on 4.0 Nguyen Thi Hien Crea ng jobs for rural workers in Hai Duong province 101 Vu Van Dong today New moral educa on in personality development for 110 Do Thi Thuy young people in Hai Duong province in the current new Pham Thi Mai context Contemporary signi cance and value of the Vietnamese 120 Pham Van Du humanis c thought era in the eighteenth century Tran Thi Hong Nhung Vu Van Chuong Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Nghiên cứu thiết kế thiết bị lọc khơng khí sử dụng công nghệ on âm Research and design of air puri ca on device using nega ve Ion technology Nguyễn Trọng Các , Nguyễn Chí Thành , Ngơ Phương Thủy , Bùi Đăng Thảnh thanh.buidang@hust.edu.vn Trường Đại học Sao Đỏ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ngày nhận bài: 11/8/2021 Ngày nhận sửa sau phản biện: 15/9/2021 Ngày chấp nhận đăng: 30/9/2021 Tóm tắt Bài báo trình bày nghiên cứu thiết kế thiết bị lọc khơng khí hoạt động dựa công nghệ ion âm Thiết bị trung tâm thiết kế dựa vi điều khiển STM32 nhằm điều khiển mạch cao áp tạo ion âm đến kV Các cảm biến đo nồng độ bụi mịn PM10, PM2.5 tích hợp thiết bị nhằm đánh giá chất lượng khơng khí sau xử lý qua thiết bị Một giao diện phát triển Webserver cho phép thu thập hiển thị thông tin chất lượng khơng khí Một lọc chúng tơi tích hợp nhằm ngăn chặn bụi mịn trình lưu thơng khơng khí qua máy lọc Kết bước đầu cho thấy thiết bị hoạt động tốt, thích hợp cho ứng dụng lọc khơng khí gia đình, chung cư bệnh viện để loại trừ nhiễm khơng khí có virus gây hại Từ khóa: Ion âm; yback; IoT; PM2.5; PM10 Abstract The paper presents the research and design of air puri ers based on Negative ion technology The central device is designed based on the STM32 microcontroller to control the high voltage circuit that generates negative ions up to kV The sensors measure the concentration of ne dust PM10, PM2.5 integrated in the device to assess the air quality after processing through this device An interface developed on the Webserver allows to collect and display information about air quality A lter is integrated by us to prevent ne dust from circulating air through the puri er Initial results show that the device has worked well, suitable for air puri cation applications in homes, apartments or hospitals to eliminate air pollution including harmful viruses today Keywords: Negative ion; yback; IoT; PM2.5; PM10 ĐẶT VẤN ĐỀ Ion âm tự nhiên hình thành thác nước, hay sau mưa bão, tác dụng từ trọng lực tạo áp lực làm cho phân tử nước bị phân rã Ngoài ra, khu rừng, đầu cành diễn trình quang hợp thực vật hình thành hiệu ứng quang điện, làm cho ion hóa khơng khí hình thành ion âm Ion âm thiên nhiên cịn tạo từ mưa dơng, bão, Các tia sét, tia chớp phóng khối lượng lớn ion âm khơng khí Khơng tạo tự nhiên, ion âm người tạo điện áp cao, điện ly (hay cịn gọi ion hóa) khơng khí để tạo ion âm Đặc biệt, nguyên liệu loại đá thạch, khoáng thạch, rong biển nham thạch chứa anbumin… có khả phát xạ ion âm cao Nhiều nhà khoa học nghiên cứu tìm phương pháp ứng dụng kỹ thuật khoa học gia công vật liệu thành bột mịn, sau đó, kết hợp với vật liệu cao phân tử tạo ion âm ứng dụng rộng rãi lĩnh vực dệt may, sản phẩm nhựa giấy sản phẩm lọc khơng khí Người phản biện: PGS TS Nguyễn Quốc Cường PGS TS Nguyễn Văn Tiềm Có nhiều nghiên cứu lợi ích ion âm: Nâng cao khả tuần hoàn (tăng khả mang oxy, giảm huyết áp), thần kinh (gia tăng đáng Tình trạng ô nhiễu không khí kèm theo bùng phát dịch bệnh Covid-19 dẫn đến nhu cầu cần thiết có thiết bị loại bỏ bụi mịn, vi khuẩn, nấm mốc virus khơng khí Cơng nghệ ion âm giải vấn đề Ion âm bao gồm nhiều phân tử mang điện tích âm, ion âm kết hợp với số phân tử nước tạo thành cụm ion âm Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC kể hiệu suất làm việc, giảm triệu chứng rối loạn tâm trạng, trầm cảm), ức chế tế bào ung thư, tăng cường hệ miễn dịch; diệt khuẩn, giảm bụi mịn: Ion âm tự gắn vào hạt bụi, bào tử nấm mốc chất gây dị ứng, qua tiêu diệt vi khuẩn làm lắng bụi [1] Do nhu cầu cấp thiết đặt thực tế thiết bị loại bỏ bụi mịn, vi khuẩn, nấm mốc virus khơng khí; với ưu điểm vượt trội công nghệ ion âm; hạn chế công nghệ ion âm Việt Nam, báo này trình bày nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy lọc khơng khí sử dụng cơng nghệ Ion âm để giải vấn đề ô nhiễm khơng khí nêu Cơng nghệ cho phép lọc bụi, khử khuẩn, diệt virus khơng khí đặc biệt hiệu ứng dụng hộ gia đình, bệnh viện nơi mà khơng khí bị nhiễm khuẩn dịch bệnh LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.1 Lựa chọn phương pháp đánh giá chất lượng khơng khí Bụi mịn có tác hại lớn đến sức khỏe người, nguyên nhân gây gia tăng tai biến sức khỏe bệnh tim, thay đổi chức ung thư phổi, gây nhiễm trùng đường hô hấp,… [2] Phương pháp đánh giá chất lượng khơng khí dựa vào bảng số chất lượng khơng khí (AQI) Hoa Kỳ [3] dựa nồng độ bụi mịn khơng khí nghiên cứu lựa chọn 2.2 Lựa chọn phương pháp tạo ion âm điện áp đặt vào Dây dẫn khơng đều, đặc biệt có đầu nhọn, làm phát sinh nhiều hiệu ứng vầng quang dây dẫn trơn dây dẫn có đường kính lớn tạo hiệu ứng vầng quang thấp so với dây dẫn có đường kính nhỏ; điện áp đặt vào cao tạo nhiều ion âm Khoảng cách đến điểm hiệu ứng vầng quang gần, nồng độ ion âm cao việc tạo liên tục ion âm phóng điện hiệu ứng vầng quang có liên quan đến q trình phản ứng dây chuyền gọi tuyết lở điện tử Việc ứng dụng điện trường nhân tạo phóng điện hiệu ứng vầng quang thực vật thực từ năm 1960 Bachman Hademenos (1971) điện áp cao, điện trường tác dụng nhân tạo gần lúa mạch nhọn tăng cường kết phóng điện hiệu ứng vầng quang xảy tạo ion khơng khí ozon [4] G Altamimi cộng sự, họ cực âm nhọn cực dương phẳng cấu hình tốt để tạo ion âm Bên cạnh B Chua cộng thực nghiệm rằng: Với điện cực âm nhọn điện cực dương phẳng, hiệu ứng vầng quang xảy với điện áp hai đầu cực kV, dòng điện lớn 50 µA [5] THIẾT KẾ MÁY LỌC KHƠNG KHÍ SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ ION ÂM 3.1 Tổng quan thiết bị Khơng khí vào Khối cảm biến Màng lọc Hepa Quạt hút Khơng khí Khối tạo ion âm Có phương pháp để tạo ion âm, dựa vào hiệu ứng: - Tia xạ tia vũ trụ khí - Tia cực tím ánh sáng mặt trời - Corona (hiệu ứng vầng quang) sấm, chớp, tia lửa điện Khối hiển thị tương tác Khối vi điều khiển Khối truyền thơng Khơng khí Khối nguồn - Lực cắt nước (hiệu ứng Lenard) - Thực vật Trong phương pháp này, sử dụng hiệu ứng vầng quang Corona hiệu phù hợp với thiết kế máy lọc khử khuẩn không khí Hiệu ứng vầng quang nhân tạo (dùng tia lửa điện tạo điện áp cao) cách hiệu để tạo ion âm Khi điện áp âm cao đặt vào vật dẫn/điện cực, điện trường tạo đủ cao, phóng điện hiệu ứng vầng quang xảy Nếu vật dẫn/điện cực tích điện có dạng hình kim với đầu nhọn, điện trường xung quanh đầu nhọn cao đáng kể so với phận khác khơng khí gần điện cực bị ion hóa tạo ion âm Cường độ phóng điện hiệu ứng vầng quang phụ thuộc vào hình dạng kích thước dây dẫn Năng lư ợng Tín hiệu Hình Sơ đồ khối thiết bị - Khối vi điều khiển đảm nhận vai trị đầu não điều hành tồn hoạt động thiết bị, bao gồm đọc, xử lý liệu từ cảm biến; điều khiển khối quạt, khối tạo ion âm để thực việc làm khí; điều khiển trao đổi liệu với khối truyền thông, khối hiển thị tương tác để hiển thị liệu tiếp nhận lệnh điều khiển người vận hành - Khối nguồn cấp lượng cho khối khác hoạt động theo mức điện áp chất lượng dịng điện u cầu - Quạt có nhiệm vụ hút khơng khí từ ngồi mơi trường qua màng lọc Hepa Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA - Khối tạo ion âm có nhiệm vụ tạo điện áp cao, qua tạo ion âm - Khối cảm biến thực lấy mẫu đo nồng độ bụi mịn - Khối hiển thị tương tác có nhiệm vụ làm cầu nối trung gian người sử dụng thiết bị, vừa hiển thị liệu vừa truyền lệnh điều khiển người vận hành cho thiết bị - Khối truyền thơng có nhiệm vụ nhận liệu chất lượng khơng khí từ vi điều khiển, gửi liệu lên Webserver; gửi lệnh bật tắt thiết bị từ Webserver vi điều khiển 3.2 Thiết kế mạch tạo ion âm lọc khơng khí Mạch tạo ion âm Để tạo điện áp cao, qua tạo từ trường lớn sinh on âm, sử dụng biến đổi Flyback chuyển điện áp 12V-DC lên kV-DC Ưu điểm, biến đổi Flyback phù hợp với nghiên cứu [6]: 3.2.2 Bộ phận lọc bụi Bụi bẩn, bào tử nấm, phấn hoa lọc cách dùng quạt hút khơng khí qua màng lọc Hepa trước qua đầu tạo ion âm Hình Quạt hút ly tâm 12V-0.75A Màng lọc Hepa loại bỏ phần lớn hạt phấn hoa, bào tử nấm, khói, lơng thú vật, vi khuẩn tác nhân gây dị ứng, hen suyễn bệnh hơ hấp khơng khí - Khi hệ số biến đổi điện áp lớn, cần sơ đồ có máy biến áp - Khi cần cách ly điện áp cao, phải có máy biến áp - Flyback sơ đồ đơn giản, phù hợp cho dải công suất từ vài watt đến vài chục watt - Không cần mạch phản hồi yêu cầu điện áp không cần xác Bảng Thơng số ban đầu mạch Flyback Hình Màng lọc Hepa Thơng số Kí hiệu Giá trị Điện áp cung cấp VDCin 12 V Tần số đóng cắt sw 64 kHz o 3W Hiệu suất Công suất Điện áp Vout kV Dựa vào thông số ban đầu, phương pháp thiết kế mạch Flyback [7], thiết kế mạch Flyback tạo ion âm Hình 3.3 Thiết kế mạch đo tương tác điều khiển 3.3.1 Lựa chọn cảm biến đo bụi mịn SDS011 Sử dụng cảm biến SDS011 đo nồng đọ bụi mịn PM2.5 PM10 để đánh giá chất lượng khơng khí, qua đưa cảnh báo thực hoạt động điều khiển thiết bị chế độ tự động Cảm biến SDS011 cảm biến đo nồng độ bụi PM10, PM2.5 sử dụng công nghệ tán xạ laser phát triển Inova t Đây coi cảm biến đo bụi có độ xác cao dịng cảm biến đo bụi kích thước nhỏ Trong cảm biến khác có xu hướng tập trung vào thu hẹp kích thước cảm biến, SDS011 lựa chọn giải pháp cân hiệu kích thước trang bị thêm quạt hút để tạo dịng khí đối lưu cho cảm biến Hình Mạch nguyên lý mạch tạo ion âm Máy biến áp xung thiết kế với lõi biến áp EE42/21/20, số vòng dây sơ cấp vòng, số vòng dây thứ cấp 1.280 vịng với đường kính dây thứ cấp 0,2 mm Các linh kiện mạch nguyên lý lựa chọn phù hợp với giá trị tính tốn linh kiện có sẵn thị trường Hình Cảm biến SDS011 [8] 3.3.2 Module thu phát hồng ngoại IR1838 Thiết bị tích hợp chế độ điều khiển từ xa điều khiển hồng ngoại sử dụng module Remote Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC IR1838 Remote IR1838 module thu hồng ngoại có thiết kế nhỏ gọn, tiện dụng dễ dàng kết nối với vi điều khiển để điều khiển thiết bị từ xa qua hồng ngoại, module điều khiển với khoảng cách lên đến - m, nhiên cịn phụ thuộc vào ảnh hưởng môi trường xung quanh Remote hồng ngoại thường sử dụng để điều khiển tivi, quạt, máy điều hịa,…Vì thích hợp dùng đề tài để điều khiển máy lọc khơng khí 32 bit với nhiều ưu điểm vượt trội so với dịng vi điều khiển bit, 16 bit khác Hình Vi điều khiển STM32F103C8T6 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 4.1 Mạch tạo ion âm Hình Module thu phát hồng ngoại Remote IR1838 3.3.3 Màn hình hiển thị LCD TFT 1.8 inch Màn hình LCD TFT 1,8 inch lựa chọn để hiển thị nồng độ bụi mịn, cảnh báo cho người sử dụng Màn hình hiển thị đầy đủ màu 18-bit (262.144 màu sắc) Thiết kế phần cứng hình LCD TFT 1,8 inch có tích hợp IC nguồn 3,3 VDC IC chuyển mức Logic nên tương tích với hai mức điện áp Logic giao tiếp thông dụng 3,3 VDC VDC, hình cịn tích hợp khe thẻ nhớ MicroSD, phù hợp với ứng dụng cần hiển thị hình màu chuyên nghiệp Mạch tạo Ion âm tạo hiệu ứng vầng quang, đồng nghĩa với việc tạo ion âm Tuy nhiên, điều kiện không cho phép thực phép đo trực tiếp lượng ion âm tạo Qua thử nghiệm đặt hộp kín có khói, khói hộp tan dần sau phút khói gần tan hết Tuy nhiên, số hạn chế như: - Van bán dẫn nóng, dẫn đến thiết bị khơng làm việc lâu - Chưa có thiết bị đo lượng ion âm tạo Hình 10 Mạch tạo Ion âm 4.2 Mạch đo điều khiển Hình Màn hình LCD TFT 1,8 inch 3.3.4 Module wi ESP8266 V1 Sử dụng module wi Esp8266 V1 để kết nối thiết bị với hệ thống Web server qua hạ tầng mạng Internet Vi điều khiển ESP8266 V1 giao tiếp với dùng tập lệnh AT thông qua chuẩn giao tiếp UART Mạch in PCB khối nguồn vi điều khiển thiết kế Altium20 có kích thước 80 × 100 mm Mạch hoạt động tốt chức đặt đo hiển thị nồng độ bụi mịn PM2.5 PM10 lên hình LCD; cập nhật nồng độ bụi nên Websever; cảnh báo cho người dùng với màu xanh, vàng, đỏ Led RGB; điều khiển dễ dàng nút bấm điều khiển hồng ngoại từ xa Hình Module wi Esp8266 V1 3.3.5 Vi điều khiển Vi điều khiển STM32 dịng vi điều khiển phổ biến ngồi thị trường Nó loại vi điều khiển Hình 11 PCB mạch vi điều khiển Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HĨA 4.3 Thiết bị hồn thiện 4.4 Đánh giá Thiết bị đạt tính năng: - Lọc bụi màng lọc Hepa - Tạo ion âm với công suất 4W - Cảm biến đo, hiển thị, cảnh báo nồng đọ bụi PM2.5 PM10 - Cập nhật thông số mơi trường lên Webserver Hình 12 Máy lọc khơng khí Hoạt động máy lọc khơng khí: Quạt hút khơng khí từ ngồi qua màng lọc Hepa vị trí số ảnh Bên máy lọc khơng khí, dịng khí dẫn qua đầu tạo ion âm thổi bên qua cửa vị trí số Vị trí số ảnh đầu lấy mẫu khơng khí vào cảm biến, kết đo hiển thị hình LCD TFT Hình 13 Vi điều khiển dựa vào kết đo cảm biến, so sánh với tiêu chuẩn AQI Hoa Kỳ đưa cảnh báo LED RGB với màu đỏ, xanh, vàng; đồng thời đưa định tự động bật tắt mạch tạo ion âm quạt máy lọc không đưa vào chế độ tự động Thiết bị điều khiển từ xa điều khiển hồng ngoại Hình 13 Màn hình LCD hiển thị nồng độ bụi mịn Thiết bị có khả cập nhật thơng số mơi trường lên Webserver Thingspeak để người dùng giám sát từ xa Diễn biến nồng độ bụi PM10, PM2.5 thể Hình 14, Hình 15 - Giao diện điều khiển thân thiện với chế độ tự động điều khiển nút nhấn điều khiển hồng ngoại - Thiết bị nghiên cứu cho phép phát triển thành loại sản phẩm đa dạng cho nhiều ứng dụng khác Các tính ban đầu tương tự sản phẩm Sharp (FP-J80EV-H), Vsmart (55LD8800),… giá thành dự kiến sản phẩm cho nửa so với sản phẩm nghiên cứu làm chủ công nghệ KẾT LUẬN Chúng thiết kế chế tạo thành cơng thiết bị lọc khơng khí sử dụng công nghệ ion âm Phần đo lường tiêu chất lượng khơng khí sau qua thiết bị hoạt động tốt cho phép hiển thị kết thiết bị Webserver Phần tạo ion âm hoạt động với điện áp tạo lên đến kV đáp ứng yêu cầu lọc xử lý nhiễm mơi trường khơng khí xung quanh Thiết bị tiếp tục nghiên cứu để đánh giá số lượng ion âm tạo ra, ứng dụng AI vào thiết bị, khả tương thích điện từ mạch tạo ion âm Ngồi chúng tơi nghiên cứu để tích hợp thêm cảm biến khác vào thiết bị cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến ánh sáng cảm biến mùi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S.-Y Jiang, A Ma S Ramachandran (2018), Negative Air Ions and Their Effects on Human Health and Air Quality Improvement International Journal of Molecular Sciences, Vol 19, No 10 Hình 14 Nồng độ PM10 cập nhật lên Web Thingspeak [2] https://nosewash.rohto.com.vn/cam-nang-muixoang/tin-tuc-xa-hoi/bui-min-pm2.5-va-pm10-satthu-vo-hinh-cua-loain-guoi-1.html (cập nhật ngày 01/8/2021) [3] Văn phịng bảo vệ mơi trường Hoa Kỳ https:// www.epa.gov/ (cập nhật ngày 01/8/2021) [4] G Altamimi, H Illias, N Mokhtar, H Mokhlis A Bakar (2014), Corona Discharges Under Various Types of Electrodes IEEE International Conference on Power and Energy (PECon), Kuching, Malaysia, pp 5-8 Hình 15 Nồng độ PM2.5 cập nhật lên Web Thingspeak Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC [5] Beelee Chua; Anthony S Wexler; Norman C Tien; Debbie A Niemeier; Britt A Holmen (2008), Design, Fabrication, and Testing of a Microfabricated Corona Ionizer Journal of microelectromechanical systems, Vol 17, No 1, pp 115 - 123 [6] A Saliva (2013), Design Guide for QR Flyback Converter In neon Technologies North America, 12 page [7] O Semiconductor (2003), Design Guidelines for Off-line Flyback Converters, 12 page [8] Inova tness (2015), Datasheet of SDS011 sensor 11 page THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Nguyễn Trọng Các - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2002: Tốt nghiệp Đại học ngành Điện, chuyên ngành Điện nông nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội (nay Học viện Nông nghiệp Việt Nam) + Năm 2005: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Kỹ thuật tự động hóa, chuyên ngành Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội + Năm 2015: Tốt nghiệp Tiến sĩ ngành Kỹ thuật điện tử, chuyên ngành Kỹ thuật điện tử, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Tóm tắt cơng việc tại: Giảng viên khoa Điện, Chủ tịch Hội đồng Trường Đại học Sao Đỏ - Lĩnh vực quan tâm: DCS, SCADA, hệ thống nhúng - Email: cacdhsd@gmail.com - Điện thoại: 0904 369 421 Nguyễn Chí Thành - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu: (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): Hiện sinh viên năm thuộc Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Lĩnh vực quan tâm: Hệ thống nhúng, IoT - Email: thanh.nc174220@sis.hust.du.vn - Điện thoại: 0386772662 Ngơ Phương Thủy - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu: (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2014: Tốt nghiệp Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, ngành Kỹ thuật điện, chuyên ngành Tự động hóa + Năm 2016: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Kỹ thuật điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam - Công việc tại: Giảng viên khoa Cơ điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam - Lĩnh vực quan tâm: Điều khiển tự động ứng dụng, SCADA, hệ thống nhúng - Email: npthuycd@gmail.com - Điện thoại: 0395928810 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 LIÊN NGÀNH ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA Bùi Đăng Thảnh - Tóm tắt q trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 1999: Tốt nghiệp đại học ngành Điều khiển học kỹ thuật Khoa Năng lượng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội + Năm 2002: Tốt nghiệp Thạc sỹ ngành Đo lường hệ thống điều khiển, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội + Năm 2011: Tốt nghiệp Tiến sĩ ngành Điện - Tự động hóa, Trường ENS Cachan, Cộng hòa Pháp + Năm 2018: Nhận chức danh Phó giáo sư, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Công việc tại: Giảng viên, nghiên cứu viên Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Lĩnh vực nghiên cứu: Hệ thống nhúng, AI cho nông nghiệp thông minh, hệ thống quan trắc môi trường, DCS, SCADA - Email: thanh.buidang@hust.edu.vn - Điện thoại: 02438683518 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số (74) 2021 ... trội công nghệ ion âm; hạn chế công nghệ ion âm Việt Nam, báo này trình bày nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy lọc khơng khí sử dụng cơng nghệ Ion âm để giải vấn đề nhiễm khơng khí nêu Công nghệ. .. sản phẩm nghiên cứu làm chủ công nghệ KẾT LUẬN Chúng thiết kế chế tạo thành công thiết bị lọc khơng khí sử dụng cơng nghệ ion âm Phần đo lường tiêu chất lượng không khí sau qua thiết bị hoạt động... µA [5] THIẾT KẾ MÁY LỌC KHƠNG KHÍ SỬ DỤNG CƠNG NGHỆ ION ÂM 3.1 Tổng quan thiết bị Khơng khí vào Khối cảm biến Màng lọc Hepa Quạt hút Không khí Khối tạo ion âm Có phương pháp để tạo ion âm, dựa