Xem mẫu
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
188(12/2): 21 - 28
THIẾT BỊ THÔNG MINH BẮT CÔN TRÙNG GÂY HẠI, CHIẾU SÁNG CHO
HOA, TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Đỗ Thị Loan, Nguyễn Thị Tính, Nguyễn Kim Sơn, Nguyễn Thị Thanh Tâm
Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Ngày nay, các loài côn trùng gây hại như: muỗi, rầy nâu, sâu đục thân hai chấm … gây ảnh hưởng
không nhỏ đến sức khỏe, kinh tế, môi trường sống của chúng ta. Vì thế, ở nước ta cũng như trên
thế giới đang có rất nhiều phương pháp được áp dụng để tiêu diệt các loài côn trùng gây hại, ngăn
chặn dịch lây lan. Sử dụng phương pháp hoá học như phun hoá chất với ưu điểm là hiệu quả nhanh
chóng nhưng lại gây hại cho con người hoặc không mang lại tác dụng như mong muốn. Các
phương pháp vật lý như: lưới chống côn trùng, đèn bắt côn trùng … đang được ủng hộ vì mức độ
an toàn mà nó mang lại, có thể áp dụng được trong thời gian dài, nhiều lần lặp lại và ở hầu hết tất
cả các khu vực, vị trí mà không cần quá lo lắng đến vấn đề ảnh hưởng sức khỏe. Bài báo này sẽ
trình bày về thiết bị thông minh bắt côn trùng gây hại, tích hợp đa chức năng sử dụng năng lượng
mặt trời. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng đèn LED ánh sáng xanh, ánh sáng trắng từ nguồn năng
lượng mặt trời để chế tạo thiết bị bắt côn trùng gây hại giúp bảo vệ con người, vật nuôi, cây trồng,
môi trường, nhằm hạn chế sử dụng thuốc hóa học và tiết kiệm điện năng. Thực nghiệm cho thấy,
thiết bị được chế tạo từ các nguyên liệu đơn giản nên giá thành thấp, đảm bảo an toàn cho con
người, vật nuôi vì không sử dụng điện lưới và không độc hại nhờ sử dụng năng lượng sạch.
Từ khoá: Côn trùng, Tích hợp đa chức năng, Năng lượng mặt trời, Thiết bị thông minh, Ánh sáng
xanh, Ánh sáng trắng
GIỚI THIỆU*
Côn trùng có rất nhiều loài gây hại cho con
người, cây trồng, vật nuôi như: muỗi, rầy, rãn,
sâu đục thân hai chấm .... Những tác hại
không nhỏ mà chứng mang lại phải kể đến là:
Zika, viêm não Nhật Bản, sốt xuất huyết, sốt
rét do muỗi, mất mùa, năng suất thấp do cây
trồng nhiễm rầy nâu, rãn, sâu đục thân. Đặc
biệt, khí hậu ở Việt Nam nóng ẩm gió mùa
tạo điều kiện cho các loại côn trùng này sinh
sôi nhanh chóng và rất nguy hiểm. Hiện nay,
có nhiều cách để bắt, tiêu diệt các loài côn
trùng như: phun thuốc muỗi, dùng vợt bắt
muỗi, đốt hương, dùng đèn bắt muỗi, phun
thuốc trừ rày, rãn, sâu đục thân.
Mặc dù những phương pháp này đều cho hiệu
quả ban đầu cao nhưng về lâu dài sẽ không
đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người, môi
trường đất, nước, không khí và chất lượng
nông sản. Chưa kể đến lượng hóa chất dùng
dư thừa sẽ lưu lại ngoài môi trường rất lâu
mới có thể phân hủy hết. Các loài côn trùng
*
Tel: 0972 998865, Email: dtloan@gmail.com
sẽ dần dần sẽ kháng thuốc. Con người mắc
bệnh hiểm nghèo như ung thư, dị tật quái
thai.... Ở một số xã sử dụng điện lưới để làm
bẫy nhưng không an toàn, chí phí tốn kém.
Đèn bắt côn trùng là lựa chọn phổ biến hiện
nay. Rất nhiều loài côn trùng, đặc biệt là côn
trùng có cánh rất ưa ánh sáng và hay tập trung
tại những nguồn phát ra ánh sáng trắng, vàng.
Con người sẽ lợi dụng đặc tính này của chúng
để dụ chúng đến tập trung rồi đặt bẫy. Còn
một số loài khác sợ ánh sáng thì chúng sẽ tự
bỏ đi chỗ khác.
Ngoài ra, dùng đèn LED để chong hoa cúc
không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn là xu
thế của thời đại. Nhiều chuyên gia nông
nghiệp cũng đánh giá giải pháp dùng đèn
LED chong cho hoa cúc nở là bài toán kinh tế
hiệu quả vì bóng đèn LED có độ bền cao,
điện năng tiêu thụ thấp và tất cả các chỉ tiêu
về nông học, về sinh trưởng, phát triển, khả
năng ra hoa, chất lượng cành hoa… của đèn
LED và đèn compact đều như nhau. Với hiệu
quả cao trong sản xuất, việc sử dụng đèn LED
trồng hoa cúc đang được nhân rộng ở Đà Lạt.
21
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
Từ những phân tích và nhận định ở trên,
nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu tập tính sống,
vòng đời của côn trùng, tìm hiểu về cách lắp
ráp linh kiện điện tử, tận dụng những vật
dụng dễ kiếm, đơn giản, các nguồn năng
lượng sạch – năng lượng mặt trời bảo vệ môi
trường và tiến hành lắp ráp, thực nghiệm để
đưa ra sản phẩm một cách tốt nhất: “thiết bị
thông minh bắt côn trùng gây hại, tích hợp đa
chức năng sử dụng năng lượng mặt trời”.
KIẾN THỨC CƠ SỞ
Trong phần này chúng tôi trình bày kết quả
của quá trình nghiên cứu tìm hiểu về một số
loại côn trùng gây hại, cây hoa cúc và năng
lượng mặt trời.
Một số loại côn trùng gây hại
Rầy nâu
Rầy nâu có tính hướng quang (thích ánh
sáng), thích hợp với điều kiện khí hậu ấm
nóng, độ ẩm cao, mưa nắng xen kẽ và cấy
nhiều giống nhiễm rầy thường phát sinh gây
hại nặng.
188(12/2): 21 - 28
các phương tiện như xe đạp, xe máy, xe
điện...ta thường bị chúng quấy rầy, hư hại đến
mắt, mất tập trung đặc biệt trong vụ mùa, ở
vùng nông thôn xác chết của rãn thường gây
khó khăn trong quá trình dọn dẹp, mất thẩm
mĩ, ô nhiễm môi trường. Đặc điểm loài rãn
cũng như rầy rất thích ánh sáng.
Muỗi: Muỗi là một nhóm sinh vật thuộc lớp
côn trùng hợp thành họ Culicidae, thuộc bộ
hai cánh. Chúng có một đôi cánh cứng, một
cái vòi dài dùng để hút máu, thân mỏng và
chân dài.
Phương pháp phòng chống muỗi hiện nay sử
dụng phương pháp hóa học: Sử dụng nhang
muỗi, bình xịt aerosol... là các dạng chế phẩm
đang được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia
đình. Nó có thể tiêu diệt muỗi trong phạm vi
nhà ở và không duy trì được tác dụng lâu dài,
đặc biệt gây ô nhiễm môi trường.
Sâu đục thân hai chấm: Sâu trưởng thành
đầu ngực và cánh màu vàng nhạt, có một
chấm đen rất rõ ở giữa cánh. Ở đuôi con cái
có chùm lông đuôi màu vàng nâu để phủ
trứng khi đẻ. Giai đoạn này rất thích ánh
sáng, lợi dụng tập tính này ta sử dụng ánh
sáng làm bẫy bắt chúng [2].
Hình 1. Rầy nâu và lúa nhiễm rầy nâu
Tác hại trực tiếp: rầy cám và rầy trưởng thành
cánh dài hoặc cánh ngắn đều chích hút nhựa
cây lúa gây ra hiện tượng cháy lúa khi rầy
mật độ cao.
Biện pháp phòng trừ: Sử dụng giống lúa
kháng rầy nâu. Thực hiện các biện pháp kĩ
thuật canh tác phòng tránh đăc biệt là cấy mật
độ hợp lý, bón phân cân đối, tuyệt đối không
bón thừa đạm. Hiện nay trong thực tế dùng
các loại thuốc gây ô nhiễm môi trường:
Bassa 50EC, Regent 800WP, Trebon 20ND,
Mipcin 20WP, rạch hàng lúa để phun. Dùng
đèn bẫy khi côn trùng trưởng thành với mật
độ cao sẽ có hiệu quả rất tốt [1].
Rãn: Là côn trùng gây khó chịu cho con
người thường bay theo đàn. Khi điều khiển
22
(a)
(b)
Hình 2. a) Muỗi, b) Sâu đục thân hai chấm
Nghiên cứu về cây hoa cúc
Hoa cúc là loại cây được trồng nhiều và có
giá trị kinh tế cao. Nghiên cứu chiếu sáng
điều khiển ra hoa đối với cây hoa cúc đang là
vấn đề được quan tâm nhiều trong sản xuất
nông nghiệp công nghệ cao hiện nay.
Cây hoa cúc là cây ngày ngắn tức là cây dễ
dàng ra hoa khi trồng trong vụ đông. Hoa cúc
nhân giống bằng phương pháp giâm cành.
Ngọn cúc được lấy từ cây mẹ để giâm, nếu
ngọn cây mẹ có nụ thì không thể sử dụng làm
cành giâm phục vụ nhân giống. Mặt khác,
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
trong sản xuất hoa cúc là thương phẩm phục
vụ ngày lễ, tết cây cúc được trồng vào vụ
đông là vụ có thời gian chiếu sáng ngày ngắn.
Cây giống vừa trồng xuống chưa kịp sinh
trưởng đủ chiều cao đã gặp điều kiện thích
hợp cho ra hoa. Cây sẽ cho cành hoa không
đủ tiêu chuẩn thương mại. Chính vì thế trong
sản xuất hoa cúc người dân thường phải chiếu
đèn cho cả cây dùng để lấy ngọn nhân giống
cũng như cây trồng để lấy hoa thương phẩm.
Người dân sử thường sử dụng bóng đèn sợi
đốt có công suất 75W, 100w để chiếu sáng.
Thời gian thắp sáng mỗi đêm kéo dài từ 8 - 10
tiếng, mỗi đợt đốt liên tục từ 20 - 25 ngày dẫn
đến chi phí tiền điện lớn, hiệu quả kinh tế
không cao.
Khi thời gian chiếu sáng trong ngày dài trên
13 giờ thì cây ở giai đoạn sinh trưởng dinh
dưỡng. Nếu thời gian chiếu sáng từ 10 đến 11
giờ và nhiệt độ không khí khoảng 120C thì
cây chuyển hẳn sang quá trình sinh trưởng
sinh thực và phân hóa mầm hoa [3].
Tuy đã giảm được lượng điện năng đáng kể
so với đèn sợi đốt, nhưng chi phí điện năng
khi sử dụng đèn compact chiếu sáng vẫn rất
lớn, dẫn đến chi phí sản xuất cao nên rất
nhiều nông dân đã chuyển sang dùng đèn
LED. Việc sử dụng đèn LED chiếu sáng tốt,
không dùng điện lưới mà sử dụng đèn LED từ
năng lượng mặt trời.
Nghiên cứu về năng lượng mặt trời
Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống
như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá
thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều
nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà
khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng
lượng mặt trời. Việc tiếp cận để tận dụng
nguồn năng lượng mới này không chỉ góp
phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã
hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm
thiểu ô nhiễm môi trường.
Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn
năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là
năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ
23023’đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong
188(12/2): 21 - 28
khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương
đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể đến
thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng
Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng
Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà
Tĩnh [4].
Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn
quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi
trên các vùng miền khác nhau của đất nước.
Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các
tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng
300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có thể
được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản
xuất điện và cung cấp nhiệt. Năng lượng mặt
trời có những ưu điểm như: sạch, chi phí
nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho
người sử dụng… Đồng thời, phát triển ngành
công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần
thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch,
giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi
trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng
lượng quý giá, có thể thay thế những dạng
năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt.
THIẾT BỊ THÔNG MINH DIỆT CÔN
TRÙNG
Trong phần này, nhóm tác giả sẽ giới thiệu về
thiết bị thông minh diệt con trùng gây hại sử
dụng năng lượng mặt trời.
Vỏ ngoài thiết bị:
Phiên bản 1: Chúng tôi tận dụng vỏ chai
nhựa, lồng chim hoặc lồng gà, lồng bẫy chuột
làm vỏ thể tích 10 lít, đục lỗ đường kính 1cm,
ở phần trên cùng của thiết bị đã mài cho hết
bóng để ánh sáng tập trung cho tấm pin năng
lượng mặt trời thu được lượng ánh sáng tối đa
và bảo vệ các linh kiện bên trong tránh nhiệt
độ cao của ánh sáng trực tiếp.
Phiên bản 2: Lồng ngoài kích thước
40x60cm có vỏ phun sơn cách điện, khoảng
cách từ hệ thống lưới đến vỏ ngoài dài hơn
ngón tay nên an toàn khi không may chọc tay
vào trong (nhất là gia đình có trẻ em).
Phiên bản 3: Như phiên bản 1 chúng tôi tận
dụng vỏ chai 10 lít và mài cho hết bóng, cắt
23
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
dọc lọ với khoảng cách giữa các khe là 1cm
đối với sản phẩm bắt côn trùng trong nhà,
chuồng trại nơi có người qua lại, vật nuôi nhỏ
và 3cm đối với sản phẩm ngoài đồng để dễ
dàng thu bắt côn trùng, phần dưới lọ có thể
chứa nước, băng keo…
188(12/2): 21 - 28
bản 1 và 2 chúng tôi dùng pin năng lượng mặt
trời loại poly nhưng lên phiên bản 3 chúng tôi
đã thay thế loại mono có diện tích nhỏ, hấp
thụ năng lượng tốt hơn, chịu được nhiệt độ
cao, tránh được tối đa sự ảnh hưởng của ánh
sáng mặt trời đến các linh kiện điện tử.
Phiên bản 3: Mạng lưới kép xen kẽ, thang
nhựa trong suốt không cản trở ánh sáng.
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2 c) Phiên bản 3
Hình 3. Vỏ ngoài thiết bị (a), (b), (c)
Mạng lưới bắt côn trùng:
Phiên bản 1: Mạng lưới gồm 2 tấm lưới tận
dụng ở vợt muỗi xếp khít nhau với khoảng
cách 0,8cm.
Phiên bản 2: Phiên bản cải tiến về cấu tạo
ngoài. Mạng lưới thay thế mới có tính sáng
tạo: thay 2 tấm lưới tận dụng ở vợt muỗi
trong sản phẩm đầu, chúng tôi thay thế bằng
một hệ thống vòng cuộn lưới dây bằng đồng
không chạm vào nhau vừa gọn hơn, khi có
nhiều côn trùng bay vào bị tê liệt sẽ không bị
ùn tắc lại góc dưới như sản phẩm ban đầu và
chắc chắn thu được nhiều côn trùng hơn.
Tấm pin poly loại 10x6cm và loại mono
5x7cm thu năng lượng mặt trời có diện tích
thu ánh sáng gấp 3 lần một số loại pin năng
lượng mặt trời nhái trên thị trường. Ở phiên
a) Phiên bản 1
c) Phiên bản 3
Hình 4. Mạng lưới bắt côn trùng
(a)
(b)
Hình 5. a) Pin Poly, b) Pin mono
Mạch chuyển đổi NLMT, mạch ổn định
dòng, mạch tự ngắt, mạch sạc: Mạch có
LED báo hiệu dung lượng pin hiện tại, tích
hợp cổng sạc USB vào và ra tiện lợi cho từng
nhu cầu của người dùng.
a)
b)
Hình 6. Các loại mạch (a), (b)
24
b) Phiên bản 2
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
Pin lion 5v-4000mA: Có khả năng sạc lại
được. Dùng có nhiều ưu diểm hơn acquy về
khả năng sạc nhanh, tuổi thọ gấp 3 lần pin
acquy cùng dung tích; lượng điện phóng ra
đều, ổn định hơn pin acquy, dùng lâu dài.
188(12/2): 21 - 28
Phiên bản 1: Không có hộp linh kiện mà gắn
trực tiếp vào phần vỏ của thiết bị (Hình 10
(a)).
Phiên bản 2: Hộp để bên trên cùng, bên ngoài
dễ tháo lắp, công tắc và jack cắm USB bên
trong hộp, thiết kế chống (Hình 10 (b)).
Phiên bản 3: Các linh kiện sắp xếp gọn gàng,
công tắc để bên ngoài dễ điều khiển tháo lắp,
chống nước (Hình 10 (c)).
Hình 7. Pin lion 5v-4000mA
Mạch cảm biến ánh sáng:
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2
a)
b)
Hình 8. Mạch cảm biến ánh sáng (a), (b)
c) Phiên bản 3
Hình 10. Hộp linh kiện (a), (b), (c)
Thiết bị hoàn chỉnh
Ta có thể dễ dàng tìm kiếm transistor c1815
và trở 1k, cảm biến ánh sáng ở các cửa hàng
linh kiện và lắp như sơ đồ Hình 8 (a).
Mạch xung, lưới điện: Chúng tôi tận dụng ở
mạch vợt muỗi hỏng, không dùng đến.
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2 c) Phiên bản 3
Hình 11. Thiết bị hoàn chỉnh (a), (b), (c)
THỰC NGHIỆM
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm tại
một số nơi và thu được các kết quả như sau:
a)
Thực nghiệm ngoài ruộng: Thời gian: Từ
01- 20/05/2017 trong giai đoạn lúa từ lúc vào
sữa đến chín và bị dịch rầy nâu phát triển từ
con non đến trưởng thành.
Tại ruộng gia đình:
Bà Lê Thị Ngung, Diện tích 320 m2 – đèn
điện lưới – Đối chứng: 1 đèn.
b)
Hình 9. Mạch xung, lưới điện (a), (b)
Phần chính: hộp linh kiện
Bà Lê Quang Nại, Diện tích 360 m2 - Thiết bị
của chúng tôi – Thực nghiệm: 2 đèn hai ruộng
kề nhau tại thôn Lam Điền, xã Đông Động,
huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình. Thiết bị đặt
ở ngoài đồng thu được số liệu trong bảng sau:
25
nguon tai.lieu . vn
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
188(12/2): 21 - 28
THIẾT BỊ THÔNG MINH BẮT CÔN TRÙNG GÂY HẠI, CHIẾU SÁNG CHO
HOA, TÍCH HỢP ĐA CHỨC NĂNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Đỗ Thị Loan, Nguyễn Thị Tính, Nguyễn Kim Sơn, Nguyễn Thị Thanh Tâm
Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông – ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Ngày nay, các loài côn trùng gây hại như: muỗi, rầy nâu, sâu đục thân hai chấm … gây ảnh hưởng
không nhỏ đến sức khỏe, kinh tế, môi trường sống của chúng ta. Vì thế, ở nước ta cũng như trên
thế giới đang có rất nhiều phương pháp được áp dụng để tiêu diệt các loài côn trùng gây hại, ngăn
chặn dịch lây lan. Sử dụng phương pháp hoá học như phun hoá chất với ưu điểm là hiệu quả nhanh
chóng nhưng lại gây hại cho con người hoặc không mang lại tác dụng như mong muốn. Các
phương pháp vật lý như: lưới chống côn trùng, đèn bắt côn trùng … đang được ủng hộ vì mức độ
an toàn mà nó mang lại, có thể áp dụng được trong thời gian dài, nhiều lần lặp lại và ở hầu hết tất
cả các khu vực, vị trí mà không cần quá lo lắng đến vấn đề ảnh hưởng sức khỏe. Bài báo này sẽ
trình bày về thiết bị thông minh bắt côn trùng gây hại, tích hợp đa chức năng sử dụng năng lượng
mặt trời. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng đèn LED ánh sáng xanh, ánh sáng trắng từ nguồn năng
lượng mặt trời để chế tạo thiết bị bắt côn trùng gây hại giúp bảo vệ con người, vật nuôi, cây trồng,
môi trường, nhằm hạn chế sử dụng thuốc hóa học và tiết kiệm điện năng. Thực nghiệm cho thấy,
thiết bị được chế tạo từ các nguyên liệu đơn giản nên giá thành thấp, đảm bảo an toàn cho con
người, vật nuôi vì không sử dụng điện lưới và không độc hại nhờ sử dụng năng lượng sạch.
Từ khoá: Côn trùng, Tích hợp đa chức năng, Năng lượng mặt trời, Thiết bị thông minh, Ánh sáng
xanh, Ánh sáng trắng
GIỚI THIỆU*
Côn trùng có rất nhiều loài gây hại cho con
người, cây trồng, vật nuôi như: muỗi, rầy, rãn,
sâu đục thân hai chấm .... Những tác hại
không nhỏ mà chứng mang lại phải kể đến là:
Zika, viêm não Nhật Bản, sốt xuất huyết, sốt
rét do muỗi, mất mùa, năng suất thấp do cây
trồng nhiễm rầy nâu, rãn, sâu đục thân. Đặc
biệt, khí hậu ở Việt Nam nóng ẩm gió mùa
tạo điều kiện cho các loại côn trùng này sinh
sôi nhanh chóng và rất nguy hiểm. Hiện nay,
có nhiều cách để bắt, tiêu diệt các loài côn
trùng như: phun thuốc muỗi, dùng vợt bắt
muỗi, đốt hương, dùng đèn bắt muỗi, phun
thuốc trừ rày, rãn, sâu đục thân.
Mặc dù những phương pháp này đều cho hiệu
quả ban đầu cao nhưng về lâu dài sẽ không
đảm bảo an toàn cho sức khỏe con người, môi
trường đất, nước, không khí và chất lượng
nông sản. Chưa kể đến lượng hóa chất dùng
dư thừa sẽ lưu lại ngoài môi trường rất lâu
mới có thể phân hủy hết. Các loài côn trùng
*
Tel: 0972 998865, Email: dtloan@gmail.com
sẽ dần dần sẽ kháng thuốc. Con người mắc
bệnh hiểm nghèo như ung thư, dị tật quái
thai.... Ở một số xã sử dụng điện lưới để làm
bẫy nhưng không an toàn, chí phí tốn kém.
Đèn bắt côn trùng là lựa chọn phổ biến hiện
nay. Rất nhiều loài côn trùng, đặc biệt là côn
trùng có cánh rất ưa ánh sáng và hay tập trung
tại những nguồn phát ra ánh sáng trắng, vàng.
Con người sẽ lợi dụng đặc tính này của chúng
để dụ chúng đến tập trung rồi đặt bẫy. Còn
một số loài khác sợ ánh sáng thì chúng sẽ tự
bỏ đi chỗ khác.
Ngoài ra, dùng đèn LED để chong hoa cúc
không chỉ giúp tiết kiệm điện mà còn là xu
thế của thời đại. Nhiều chuyên gia nông
nghiệp cũng đánh giá giải pháp dùng đèn
LED chong cho hoa cúc nở là bài toán kinh tế
hiệu quả vì bóng đèn LED có độ bền cao,
điện năng tiêu thụ thấp và tất cả các chỉ tiêu
về nông học, về sinh trưởng, phát triển, khả
năng ra hoa, chất lượng cành hoa… của đèn
LED và đèn compact đều như nhau. Với hiệu
quả cao trong sản xuất, việc sử dụng đèn LED
trồng hoa cúc đang được nhân rộng ở Đà Lạt.
21
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
Từ những phân tích và nhận định ở trên,
nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu tập tính sống,
vòng đời của côn trùng, tìm hiểu về cách lắp
ráp linh kiện điện tử, tận dụng những vật
dụng dễ kiếm, đơn giản, các nguồn năng
lượng sạch – năng lượng mặt trời bảo vệ môi
trường và tiến hành lắp ráp, thực nghiệm để
đưa ra sản phẩm một cách tốt nhất: “thiết bị
thông minh bắt côn trùng gây hại, tích hợp đa
chức năng sử dụng năng lượng mặt trời”.
KIẾN THỨC CƠ SỞ
Trong phần này chúng tôi trình bày kết quả
của quá trình nghiên cứu tìm hiểu về một số
loại côn trùng gây hại, cây hoa cúc và năng
lượng mặt trời.
Một số loại côn trùng gây hại
Rầy nâu
Rầy nâu có tính hướng quang (thích ánh
sáng), thích hợp với điều kiện khí hậu ấm
nóng, độ ẩm cao, mưa nắng xen kẽ và cấy
nhiều giống nhiễm rầy thường phát sinh gây
hại nặng.
188(12/2): 21 - 28
các phương tiện như xe đạp, xe máy, xe
điện...ta thường bị chúng quấy rầy, hư hại đến
mắt, mất tập trung đặc biệt trong vụ mùa, ở
vùng nông thôn xác chết của rãn thường gây
khó khăn trong quá trình dọn dẹp, mất thẩm
mĩ, ô nhiễm môi trường. Đặc điểm loài rãn
cũng như rầy rất thích ánh sáng.
Muỗi: Muỗi là một nhóm sinh vật thuộc lớp
côn trùng hợp thành họ Culicidae, thuộc bộ
hai cánh. Chúng có một đôi cánh cứng, một
cái vòi dài dùng để hút máu, thân mỏng và
chân dài.
Phương pháp phòng chống muỗi hiện nay sử
dụng phương pháp hóa học: Sử dụng nhang
muỗi, bình xịt aerosol... là các dạng chế phẩm
đang được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia
đình. Nó có thể tiêu diệt muỗi trong phạm vi
nhà ở và không duy trì được tác dụng lâu dài,
đặc biệt gây ô nhiễm môi trường.
Sâu đục thân hai chấm: Sâu trưởng thành
đầu ngực và cánh màu vàng nhạt, có một
chấm đen rất rõ ở giữa cánh. Ở đuôi con cái
có chùm lông đuôi màu vàng nâu để phủ
trứng khi đẻ. Giai đoạn này rất thích ánh
sáng, lợi dụng tập tính này ta sử dụng ánh
sáng làm bẫy bắt chúng [2].
Hình 1. Rầy nâu và lúa nhiễm rầy nâu
Tác hại trực tiếp: rầy cám và rầy trưởng thành
cánh dài hoặc cánh ngắn đều chích hút nhựa
cây lúa gây ra hiện tượng cháy lúa khi rầy
mật độ cao.
Biện pháp phòng trừ: Sử dụng giống lúa
kháng rầy nâu. Thực hiện các biện pháp kĩ
thuật canh tác phòng tránh đăc biệt là cấy mật
độ hợp lý, bón phân cân đối, tuyệt đối không
bón thừa đạm. Hiện nay trong thực tế dùng
các loại thuốc gây ô nhiễm môi trường:
Bassa 50EC, Regent 800WP, Trebon 20ND,
Mipcin 20WP, rạch hàng lúa để phun. Dùng
đèn bẫy khi côn trùng trưởng thành với mật
độ cao sẽ có hiệu quả rất tốt [1].
Rãn: Là côn trùng gây khó chịu cho con
người thường bay theo đàn. Khi điều khiển
22
(a)
(b)
Hình 2. a) Muỗi, b) Sâu đục thân hai chấm
Nghiên cứu về cây hoa cúc
Hoa cúc là loại cây được trồng nhiều và có
giá trị kinh tế cao. Nghiên cứu chiếu sáng
điều khiển ra hoa đối với cây hoa cúc đang là
vấn đề được quan tâm nhiều trong sản xuất
nông nghiệp công nghệ cao hiện nay.
Cây hoa cúc là cây ngày ngắn tức là cây dễ
dàng ra hoa khi trồng trong vụ đông. Hoa cúc
nhân giống bằng phương pháp giâm cành.
Ngọn cúc được lấy từ cây mẹ để giâm, nếu
ngọn cây mẹ có nụ thì không thể sử dụng làm
cành giâm phục vụ nhân giống. Mặt khác,
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
trong sản xuất hoa cúc là thương phẩm phục
vụ ngày lễ, tết cây cúc được trồng vào vụ
đông là vụ có thời gian chiếu sáng ngày ngắn.
Cây giống vừa trồng xuống chưa kịp sinh
trưởng đủ chiều cao đã gặp điều kiện thích
hợp cho ra hoa. Cây sẽ cho cành hoa không
đủ tiêu chuẩn thương mại. Chính vì thế trong
sản xuất hoa cúc người dân thường phải chiếu
đèn cho cả cây dùng để lấy ngọn nhân giống
cũng như cây trồng để lấy hoa thương phẩm.
Người dân sử thường sử dụng bóng đèn sợi
đốt có công suất 75W, 100w để chiếu sáng.
Thời gian thắp sáng mỗi đêm kéo dài từ 8 - 10
tiếng, mỗi đợt đốt liên tục từ 20 - 25 ngày dẫn
đến chi phí tiền điện lớn, hiệu quả kinh tế
không cao.
Khi thời gian chiếu sáng trong ngày dài trên
13 giờ thì cây ở giai đoạn sinh trưởng dinh
dưỡng. Nếu thời gian chiếu sáng từ 10 đến 11
giờ và nhiệt độ không khí khoảng 120C thì
cây chuyển hẳn sang quá trình sinh trưởng
sinh thực và phân hóa mầm hoa [3].
Tuy đã giảm được lượng điện năng đáng kể
so với đèn sợi đốt, nhưng chi phí điện năng
khi sử dụng đèn compact chiếu sáng vẫn rất
lớn, dẫn đến chi phí sản xuất cao nên rất
nhiều nông dân đã chuyển sang dùng đèn
LED. Việc sử dụng đèn LED chiếu sáng tốt,
không dùng điện lưới mà sử dụng đèn LED từ
năng lượng mặt trời.
Nghiên cứu về năng lượng mặt trời
Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống
như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá
thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều
nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà
khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng
lượng mặt trời. Việc tiếp cận để tận dụng
nguồn năng lượng mới này không chỉ góp
phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã
hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm
thiểu ô nhiễm môi trường.
Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn
năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là
năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ
23023’đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong
188(12/2): 21 - 28
khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương
đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể đến
thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng
Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) và vùng
Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà
Tĩnh [4].
Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn
quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi
trên các vùng miền khác nhau của đất nước.
Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các
tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng
300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có thể
được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản
xuất điện và cung cấp nhiệt. Năng lượng mặt
trời có những ưu điểm như: sạch, chi phí
nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho
người sử dụng… Đồng thời, phát triển ngành
công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần
thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch,
giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi
trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng
lượng quý giá, có thể thay thế những dạng
năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt.
THIẾT BỊ THÔNG MINH DIỆT CÔN
TRÙNG
Trong phần này, nhóm tác giả sẽ giới thiệu về
thiết bị thông minh diệt con trùng gây hại sử
dụng năng lượng mặt trời.
Vỏ ngoài thiết bị:
Phiên bản 1: Chúng tôi tận dụng vỏ chai
nhựa, lồng chim hoặc lồng gà, lồng bẫy chuột
làm vỏ thể tích 10 lít, đục lỗ đường kính 1cm,
ở phần trên cùng của thiết bị đã mài cho hết
bóng để ánh sáng tập trung cho tấm pin năng
lượng mặt trời thu được lượng ánh sáng tối đa
và bảo vệ các linh kiện bên trong tránh nhiệt
độ cao của ánh sáng trực tiếp.
Phiên bản 2: Lồng ngoài kích thước
40x60cm có vỏ phun sơn cách điện, khoảng
cách từ hệ thống lưới đến vỏ ngoài dài hơn
ngón tay nên an toàn khi không may chọc tay
vào trong (nhất là gia đình có trẻ em).
Phiên bản 3: Như phiên bản 1 chúng tôi tận
dụng vỏ chai 10 lít và mài cho hết bóng, cắt
23
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
dọc lọ với khoảng cách giữa các khe là 1cm
đối với sản phẩm bắt côn trùng trong nhà,
chuồng trại nơi có người qua lại, vật nuôi nhỏ
và 3cm đối với sản phẩm ngoài đồng để dễ
dàng thu bắt côn trùng, phần dưới lọ có thể
chứa nước, băng keo…
188(12/2): 21 - 28
bản 1 và 2 chúng tôi dùng pin năng lượng mặt
trời loại poly nhưng lên phiên bản 3 chúng tôi
đã thay thế loại mono có diện tích nhỏ, hấp
thụ năng lượng tốt hơn, chịu được nhiệt độ
cao, tránh được tối đa sự ảnh hưởng của ánh
sáng mặt trời đến các linh kiện điện tử.
Phiên bản 3: Mạng lưới kép xen kẽ, thang
nhựa trong suốt không cản trở ánh sáng.
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2 c) Phiên bản 3
Hình 3. Vỏ ngoài thiết bị (a), (b), (c)
Mạng lưới bắt côn trùng:
Phiên bản 1: Mạng lưới gồm 2 tấm lưới tận
dụng ở vợt muỗi xếp khít nhau với khoảng
cách 0,8cm.
Phiên bản 2: Phiên bản cải tiến về cấu tạo
ngoài. Mạng lưới thay thế mới có tính sáng
tạo: thay 2 tấm lưới tận dụng ở vợt muỗi
trong sản phẩm đầu, chúng tôi thay thế bằng
một hệ thống vòng cuộn lưới dây bằng đồng
không chạm vào nhau vừa gọn hơn, khi có
nhiều côn trùng bay vào bị tê liệt sẽ không bị
ùn tắc lại góc dưới như sản phẩm ban đầu và
chắc chắn thu được nhiều côn trùng hơn.
Tấm pin poly loại 10x6cm và loại mono
5x7cm thu năng lượng mặt trời có diện tích
thu ánh sáng gấp 3 lần một số loại pin năng
lượng mặt trời nhái trên thị trường. Ở phiên
a) Phiên bản 1
c) Phiên bản 3
Hình 4. Mạng lưới bắt côn trùng
(a)
(b)
Hình 5. a) Pin Poly, b) Pin mono
Mạch chuyển đổi NLMT, mạch ổn định
dòng, mạch tự ngắt, mạch sạc: Mạch có
LED báo hiệu dung lượng pin hiện tại, tích
hợp cổng sạc USB vào và ra tiện lợi cho từng
nhu cầu của người dùng.
a)
b)
Hình 6. Các loại mạch (a), (b)
24
b) Phiên bản 2
Đỗ Thị Loan và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
Pin lion 5v-4000mA: Có khả năng sạc lại
được. Dùng có nhiều ưu diểm hơn acquy về
khả năng sạc nhanh, tuổi thọ gấp 3 lần pin
acquy cùng dung tích; lượng điện phóng ra
đều, ổn định hơn pin acquy, dùng lâu dài.
188(12/2): 21 - 28
Phiên bản 1: Không có hộp linh kiện mà gắn
trực tiếp vào phần vỏ của thiết bị (Hình 10
(a)).
Phiên bản 2: Hộp để bên trên cùng, bên ngoài
dễ tháo lắp, công tắc và jack cắm USB bên
trong hộp, thiết kế chống (Hình 10 (b)).
Phiên bản 3: Các linh kiện sắp xếp gọn gàng,
công tắc để bên ngoài dễ điều khiển tháo lắp,
chống nước (Hình 10 (c)).
Hình 7. Pin lion 5v-4000mA
Mạch cảm biến ánh sáng:
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2
a)
b)
Hình 8. Mạch cảm biến ánh sáng (a), (b)
c) Phiên bản 3
Hình 10. Hộp linh kiện (a), (b), (c)
Thiết bị hoàn chỉnh
Ta có thể dễ dàng tìm kiếm transistor c1815
và trở 1k, cảm biến ánh sáng ở các cửa hàng
linh kiện và lắp như sơ đồ Hình 8 (a).
Mạch xung, lưới điện: Chúng tôi tận dụng ở
mạch vợt muỗi hỏng, không dùng đến.
a) Phiên bản 1 b) Phiên bản 2 c) Phiên bản 3
Hình 11. Thiết bị hoàn chỉnh (a), (b), (c)
THỰC NGHIỆM
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm tại
một số nơi và thu được các kết quả như sau:
a)
Thực nghiệm ngoài ruộng: Thời gian: Từ
01- 20/05/2017 trong giai đoạn lúa từ lúc vào
sữa đến chín và bị dịch rầy nâu phát triển từ
con non đến trưởng thành.
Tại ruộng gia đình:
Bà Lê Thị Ngung, Diện tích 320 m2 – đèn
điện lưới – Đối chứng: 1 đèn.
b)
Hình 9. Mạch xung, lưới điện (a), (b)
Phần chính: hộp linh kiện
Bà Lê Quang Nại, Diện tích 360 m2 - Thiết bị
của chúng tôi – Thực nghiệm: 2 đèn hai ruộng
kề nhau tại thôn Lam Điền, xã Đông Động,
huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình. Thiết bị đặt
ở ngoài đồng thu được số liệu trong bảng sau:
25