Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy

Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy

NGUYỄN VÂN KHOA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VÂN KHOA KỸ THUẬT Y SINH THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Y SINH 2014 Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Vân Khoa THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY Chuyên ngành : Kỹ thuật Y sinh LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Y SINH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Phan Kiên Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Phan Kiên Các nội dung nghiên cứu, kết luận văn trung thực Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc rõ ràng Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2017 Nguyễn Vân Khoa i LỜI NÓI ĐẦU Như biết, bệnh viện, khơng phải bác sỹ, y tá có tay nghề cao đảm bảo việc khám, chữa bệnh cho bệnh nhân, nhiều loại vật tư tiêu hao trang thiết bị y tế đóng góp đắc lực cho cơng tác khám chữa bệnh, có tủ sấy Đặc biệt nhiều năm gần đây, đời sống xã hội ngày nâng cao, việc trọng tới đảm bảo an toàn vệ sinh, chống nhiễm khuẩn bệnh viện ngày quan tâm, tủ sấy trở nên hữu ích phổ thông hơn, hầu hết khoa cận lâm sàng khoa lâm sàng bệnh viện có tủ sấy đơn vị để phục vụ cơng tác chống nhiễm khuẩn Trên thị trường nước ta có nhiều chủng loại tủ sấy, đa dạng dung tích, cơng suất xuất xứ Có thể kể vài thương hiệu lớn cung ứng tủ sấy Việt Nam GALY, ALP, LENTON, MEMMERT, SELLAB, MMM… Tuy nhiên, đặc điểm tủ sấy nhiệt độ hoạt động cao( từ 110oC tới 300oC) hoạt động thời gian dài liên tục, có đảm bảo tiệt trùng cho thiết bị, dụng cụ sử dụng cho bệnh nhân Do mà tủ sấy tiệt trùng sau thời gian hoạt động dễ bị hư hỏng Một hư hỏng thường gặp cháy bo mạch điều khiển trung tâm, việc đặt hàng bo mạch hãng sản xuất nước tốn thời gian Vì vậy, tơi chọn đề tài: “ Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy”, với mục đích thiết kế bo mạch thay mạch điều khiển trung tâm tủ sấy hãng, để thể tiết kiệm chi phí mà đảm bảo chất lượng tính sử dụng thiết bị đặc biệt dễ dàng sửa chữa bảng mạch bị hỏng trình sử dụng Trong thời gian vừa qua, nhờ bảo hướng dẫn thầy TS Nguyễn Phan Kiên, với cộng tác, giúp đỡ cán bộ, nhân viên Khoa Trang bị, Khoa Vi sinh Bệnh viện Quân Y 103 giúp tơi hồn thành đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ trình thực hy vọng nhận góp ý nhiều để sản phẩm ngày hồn thiện ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Khi đời sống người dân ngày cao, kỹ thuật sử dụng y tế ngày phát triển, cơng tác an tồn sinh học, tiệt trùng, chống nhiễm khuẩn phòng khám, bệnh viện ngày trọng Các loại tủ ấm, tủ sấy ngày thể rõ vai trị đắc lực cơng tác đảm bảo chất lượng chống nhiễm khuẩn Tủ ấm, tủ sấy sử dụng với mục đích tái sử dụng vài vật tư tiêu hao, tiệt khuẩn dụng cụ y tế, tiệt khuẩn mẫu bệnh phẩm cấy vi sinh tiệt khuẩn dụng cụ đinh nẹp vít trước can thiệp vào bệnh nhân Ngày có nhiều loại tủ ấm, tủ sấy với đa dạng dung tích, cơng suất xuất xứ để phịng khám, bệnh viện lựa chọn, phục vụ tích cực cho việc đảm bảo công tác khám, chữa bệnh cho người bệnh Công suất tủ sấy thể qua kháng đốt nhiệt, nhiệt độ suy trì tủ sấy giải từ 110oC 300 oC tùy thuộc vào dụng cụ cần hấp sấy Nhiệt độ tủ ổn định quạt đảo gió đặt phía tủ, quạt giúp cho nhiệt độ vị trí tủ có giá trị đồng Việc giám sát nhiệt độ thực cảm biến nhiệt, ngồi cịn có cảm biến an tồn điện cơng tắc cửa, cắt nhiệt cưỡng công tắc tắt khẩn cấp nhiệt độ tủ tăng khơng kiểm sốt Hoạt động toàn hệ thống sấy điều khiển bảng mạch điều khiển trung tâm, chịu trách nhiệm điều khiển giám sát tủ trình làm việc Yêu cầu thiết kế phải đảm bảo kết nối cách linh hoạt tới phận tủ sấy, có hình theo dõi nhiệt độ thực tế tủ có cảnh báo bắt đầu kết thúc phiên làm việc, có cố khơng mong muốn q trình tủ làm việc Sau tháng nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm chế tạo thành công mạch điều khiển dùng cho tủ sấy Người sử dụng dễ dàng kết nối, cài đặt nhiệt độ thời gian sấy, dễ dàng quan sát nhiệt độ tủ dễ dàng nhận biết kết thúc trình sấy, sản phẩn thử nghiệm Khoa Trang bị, Khoa Vi sinh - Bệnh viện Quân y 103 nhận nhiều phản hồi tích cực iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN vi CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN viii CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT DUNG TRONG LUẬN VĂN ix PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TÔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu yêu cầu toán 1.2 Yêu cầu thiết kế sản phẩm 1.3 Tổng quan số tủ sấy bệnh viện 1.3.1 Tủ sấy phổ dụng Memert (UN/UF) 1.3.2 Tủ sấy phổ dụng France Etuves 1.3.3 Tủ sấy tiệt trùng Viettronics Medda 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.5 Kết luận chương 11 CHƯƠNG LÝ THUYẾT CƠ SỞ 12 2.1 Lý thuyết vi sinh vật 12 2.1.1 Khái niệm vi sinh vật 12 2.1.2 Các loại vi sinh vật 12 2.1.3 Tác động yếu tố nhiệt độ lên vi sinh vật 15 2.2 Lý thuyết ngắt VĐK 16 2.2.1 Lý thuyết ngắt 16 2.2.2 Ngắt 19 2.3 Lý thuyết Timer/Couter VĐK 21 2.3.1 Timer/Counter 22 2.3.2 Timer/Counter 24 2.3.3 Timer/Counter2 27 2.4 Kết luận chương 28 CHƯƠNG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 29 3.1 Nguyên lý hoạt động tủ sấy 29 3.1.1 Cấu tạo tủ sấy 29 3.1.2 Nguyên lý hoạt đọng tủ sấy 30 iv 3.2 Phân tích sản phẩm 31 3.2.1 Khối cảm biến 33 3.2.2 Khối cài đặt 37 3.2.3 Khối hiển thị 39 3.2.4 Khối điều khiển 43 3.2.5 Khối xử lý 45 3.2.6 Khối nguồn cấp 50 3.3 Kết luận chương 52 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC NGHIỆM SẢN PHẨM 53 4.1 Thiết kế sản phẩm 53 4.1.1 Khối cảm biến 53 4.1.2 Khối cài đặt 56 4.1.3 Khối hiển thị 57 4.1.4 Khối điều khiển 58 4.1.5 Khối nguồn 61 4.1.6 Sản phẩm mạch hoàn tất 61 4.2 Thực nghiệm 64 4.2.1 Kiểm thử sản phẩm 64 4.2.2 Chạy thực nghiệm sản phẩm 67 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 v CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1 Tủ sấy phổ dụng Memert Hình Tủ sấy phổ dụng France Etuves Hình Phím điều khiển tủ sấy France etuves Hình Tủ sấy Viettronics Medda Hình Cấu tạo vi khuẩn 13 Hình 2 Cấu trúc không gian loại virus 14 Hình Hoạt động ngắt [4] 17 Hình Cấu trúc ghi MCUCR [2] 20 Hình Cấu trúc ghi GICR[2] 21 Hình Cấu trúc ghi GIFR[2] 21 Hình Cấu trúc ghi TCCR0[2] 23 Hình Cấu trúc ghi TIMSK [2] 23 Hình Cấu trúc ghi TCNT1 24 Hình 10 Cấu trúc ghi TCCR1[2] 25 Hình 11 Cấu trúc ghi OCR1 26 Hình 12 Cấu trúc ghi TIMSK 26 Hình 13 Cấu trúc ghi TIFR [2] 27 Hình 14 Cấu trúc ghi TCCR2 27 Hình 15 Cấu trúc ghi TIMSK 28 Hình Cấu tạo tủ sấy thông thường[5] 29 Hình Quy trình làm việc tủ sấy 30 Hình 3 Nguyên lý hoạt động tủ sấy[5] 31 Hình Sơ đồ khối tổng quát mạch điều khiển 32 Hình Nguyên lý hoạt động khối cảm biến 33 Hình Cấu tạo cảm biến cặp nhiệt độ 33 Hình Cấu tạo cảm biến bán dẫn 34 Hình Cảm biến Thermistor 35 Hình Cấu tạo loại cảm biến RTD 36 Hình 3.10 Sơ đồ ngun lý phím điều khiển 37 Hình 3.11 Nguyên lý hoạt động phím bấm 38 Hình 3.12 Các xung dội phím bấm 38 Hình 13 Cấu tạo LED [6] 39 Hình 15 Nguyên lý hoạt động LED 39 Hình 14 Hình ảnh LED 40 Hình 16 Hình ảnh thực tế LCD [6] 40 Hình 17 Các mắc mạch nguyên lý LCD 16x2 [4] 41 vi Hình 18 Lưu đồ thuật tốn điều khiển gia nhiệt 43 Hình 19 Cấu tạo Relay 44 Hình 20 Nguyên tắc hoạt động Relay 44 Hình 21 Sơ đồ hoạt động khối xử lý 45 Hình 22 Hình ảnh thực tế VDK atmega16 46 Hình 23 Sơ đồ chân cho VDK atmega16[2] 47 Hình 24 Sơ đồ khối chức vi điều khiển atmega16[2] 48 Hình 25 Vi điều khiển 16F877A 50 Hình 26 Nguồn xung 15V/1A 51 Hình 27 Sơ đồ khối nguồn cấp 51 Hình Mạch nguyên lý khối cảm biến 53 Hình Hình ảnh thực tế linh kiện LM334 54 Hình Sơ đồ khối LM334[8] 54 Hình 4 Sơ đồ cách mắc LM334 [8] 55 Hình Sơ đồ khuếch đại thuận 55 Hình Sơ đồ cách mắc ICL 7660 56 Hình Thiết kế khối cài đặt 56 Hình Mạch nguyên lý khối hiển thị 57 Hình Mạch nguyên lý khối điều khiển 58 Hình 10 Cấu tạo ULN2003[10] 59 Hình 11 Cấu tạo OPTO 60 Hình 12 Sơ đồ khối nguồn cho mạch điều khiển 61 Hình 13 Sơ đồ mạch nguyên lý cho tủ sấy 61 Hình 14 Sơ đồ layout cho mạch điều khiển 62 Hình 15 Hình ảnh sản phẩm mạch thật sau hoàn thiện 63 Hình 16 Thiết bị Themor manager HDT-1 64 Hình 17 Kiểm thử cho thiết bị 65 Hình 18 Kết sản phẩm 65 Hình 19 Kết thu thiết bị HDT-1 Themor Manager 66 Hình 20 Tủ ấm Hengz sản phẩm chạy thử 67 Hình 21 Cảm biến mạch sau thay cảm biến ban đầu tủ sấy 68 Hình 22 Mạch điều khiển sau kết nối hoàn chỉnh với tủ sấy 68 vii CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1 Bảng yêu cầu chức tủ sấy Bảng Các phương pháp khử trùng nhiệt độ cao 16 Bảng 2 Bảng thứ tự ưu tiên vecto ngăt 18 Bảng Bảng vecto ngắt dùng CodeVision AVR 19 Bảng Bảng điều khiển MCUCR 20 Bảng Chức bit CS0x 23 Bảng Chức bit CS1x 25 Bảng Chức bit CS2x 27 Bảng Bảng so sánh đặc điểm loại cảm biến 36 Bảng Chức nút bấm cài đặt 39 Bảng 3 Bảng chân chức LCD 41 Bảng Đặc điểm loại hiển thị 42 Bảng Bảng chức điêu khiển 43 Bảng Bảng thông số kỹ thuật LM334 55 Bảng Thông số kỹ thuật ULN2003 [10] 59 Bảng Bảng liệu kiểm chuẩn 66 viii Theo thiết kế khối cài đặt phím bấm khối cài đặt kết nối trực tiếp với chân VĐK Ngun lý hoạt động + Lúc phím khơng bấm chân VDK ln treo mức cao (5V) + Khi phím bấm chân VĐk kéo mức thấp (0V) để VĐK nhận biết đưa kết xử lý Giá trị điện trở treo phải thỏa mãn điều kiện sau: + Khi nút bấm bấm: dòng điện chạy trực tiếp từ VCC xuống GND thông qua R, giá trị R khơng thấp q để tránh lãng phí dịng điện ko làm ảnh hưởng đến tồn mạch + Khi nút bấm khơng bấm: R khơng q cao dẫn tới tượng sụt áp dẫn đến chân vi điều khiển lại không xác định mức logic cụ thể Dòng từ chân vi điều khiển tầm 1mA, ta áp dụng định luật Ohm tính điện trở R = VCC / 1mA = 5V / 1mA = 5K (Ohm) Vật nên mạch ta sử dụng loại trở treo 4,7K Ngoài để giảm nhiễu xung dội bấm phím cho khối xư lý ta mắc thêm tụ hóa có giá trị 10µF để giảm giảm nhiễu xuống thấp 4.1.3 Khối hiển thị Theo phân tích hệ thống khối hiển thị chương để đáp ứng yêu cầu toán ta sử dụng LCD 16x2 để làm linh kiện cho khối hiển thị Ta có sơ đồ nguyên lý hoạt động khối Hình Mạch nguyên lý khối hiển thị 57 4.1.4 Khối điều khiển Là khối có nhiệm vụ đáp ứng yêu cầu xử lý xử lý trung tâm đưa ra, tủ sấy, tủ ấm trạng thái bật /tắt gia nhiệt, quạt đảo nhiệt hệ thống báo động tủ sấy Như phân tích chương linh kiện dùng khối điều khiển Rely 12V, chịu tải 230V/10A an tồn sử dụng với tủ có kháng đốt 2KW Sau mạch nguyên lý chi tiết Hình Mạch nguyên lý khối điều khiển Trong mạch có sử dụng linh kiện cách li quang OPTO ULN2003 ULN2003 [10] ULN 2003 vi mạch đệm, chất cấu tạo mảng darlington chịu dòng đện lớn điện áp cao, có chứa cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung Mỗi kênh ULN 2003 có diode chặn sử dụng trường hợp tải có tính cảm ứng, ví dụ relay 58 Thơng số kỹ thuật:       Điện áp max: 50V (Vce) Điện áo vào max: 30V (Vin) Dòng điện đầu liên tục: Ic = 500mA Dòng điện đầu vào liên tục: IIN = 25mA Công suất tiêu tán cặp darlington: 1W Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC Hình 4.10 Cấu tạo ULN2003[10] Bảng Thông số kỹ thuật ULN2003 [10] OPTO Opto hay gọi cách ly quang linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm led photo diot hay photo transitor Được sử dụng đẻ ly khối chênh lệch điện hay cơng suất nhu khối có cơng suất nhỏ với khối điện áp lớn 59 Nguyên lý hoạt động: Khi có dịng nhỏ di qua đầu led có opto làm cho led phát sáng Khi led phát sáng làm thông cực photo diot, mở cho dòng điện chạy qua Tác dụng: Cách ly điều khiển hai tầng mạch điện khác Với sơ đồ ứng dụng Khi cung cấp 5V vào chân số 1, LED phía Opto nối chân số sáng, xảy hiệu ứng quang điện dẫn đến 3-4 thông, mức logic bị chuyển từ sang mà không cần tác động trực tiếp từ IC Hình 11 Cấu tạo OPTO Mục đích: Nếu có cố từ tầng ứng dụng cháy, chập, tăng áp, khơng làm ảnh hưởng đến tầng điều khiển 4.1.5 Khối xử lý Như phân tích trên, sử dụng chip AVR ATMEGA 16 làm IC điều khiển, với cổng PortA dùng cho việc nhận tín hiệu phản hồi từ khối cảm biến điều khiển Role đóng cho bếp quạt đối lưu, PortC dùng cho việc đọc liệu từ phím bấm PortD sử dụng cho phần hiển thị nhiệt độ hình hiển thị Sơ đồ nguyên lý thực tế hình vẽ Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý 60 4.1.6 Khối nguồn Sử dụng nguồn xung 12V/1A có sẵn thị trường để cấp đầu vào cho khối nguồn điều khiển mạch, sử dụng Ic7805 để có nguồn 5V cấp cho vi điều khiển sử dụng tụ lọc nguồn Ta có sơ ngun lý khối nguồn cho mạch điều khiển sau : Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 4.1.7 Sản phẩm mạch hoàn tất Từ phân tích chi tiết thiết kế ta đưa sơ đồ thiết kế chi tiết mạch điều khiển cho tủ sấy Hình 14 Sơ đồ mạch nguyên lý cho bảng điều khiển tủ sấy 61 Sơ đồ layout bảng mạch điều khiển: Hình 15 Sơ đồ layout cho mạch điều khiển 62 Hình 16 Hình ảnh sản phẩm mạch thật sau hoàn thiện 63 4.2 Thực nghiệm 4.2.1 Kiểm thử sản phẩm Thiết bị kiểm thử nhiệt độ mạch điều khiển Themor manager / HDT-1 Một số thông tin sản phẩm là: Hãng sản xuất: DYS Model: HDT-1 Xuất xứ: Hàn Quốc Thông số kỹ thuật - Khoảng đo nhiệt độ: -50oC đến +300 oC Độ xác: ± 1oC (-5oC ÷ 150 o C), ± oC (150 oC ÷ 300 oC) Độ phân giải: ±0.1 oC Hình 4.17 Thiết bị Themor manager HDT-1 - Hiển thị kết đo hình LCD Thời gian cho kết đo: giây - Sensor thép khơng gỉ (No 304) Kích thước sensor: 120 mm x Ỉ4 mm - Thân máy làm nhựa ABS Có nắp đậy bảo vệ sensor - Có chức “HOLD” để giữ kết đo tạm thời - Đáp ứng tiêu chuẩn EC No E8 04 08 53916 001 - Pin pin LR44 LR1154 (1.5V), thời gian hoạt động pin khoảng 12 tháng - Kích thước: 25 x 11 x 223mm - Khối lượng: khoảng 35g Điều kiện kiểm thử thiết bị đặt cảm biến thiết bị HDT-1 mạch điều khiển môi trường nhiệt độ xem kết trả thiết bị để đánh giá độ xác thiết bị 64 Hình 4.18 Kiểm thử cho thiết bị Kết sản phẩm thu Hình 4.19 Kết sản phẩm Kết thu thiết bị: 65 Hình 4.20 Kết thu thiết bị HDT-1 Themor Manager Ta thấy kết thu sản phẩm thiết bị kiểm thử oC 2.2o C Kết thiết bị có độ sai số 0.1o C cịn sản phẩm mạch điều khiển có độ sai số 1o C Độ sai số tủ sấy chấp nhận Sau test kiểm thử thiết bị dải nhiệt độ từ 0oC đến khoảng 100oC để kiểm thử độ xác thiết bị, ta có bảng kết kiểm thử sau : Bảng Bảng liệu kiểm chuẩn LCD HDT LCD HDT LCD HDT LCD HDT LCD HDT 2.2 22 22 42 42.9 62 62 82 82.6 4.5 24 24.5 44 44.6 64 64.1 84 84.7 6.3 26 26.3 46 46.3 66 66.3 86 86.4 8 28 28.4 48 48.4 68 68.1 88 88.8 10 10.3 30 31 50 50.4 70 70.2 90 90.5 12 12 32 32.3 52 52.3 72 72.4 92 92.9 14 14.5 34 34.8 54 54.1 74 73.9 94 94.3 16 16.6 36 36.9 56 56.5 76 76.1 96 96.6 66 18 17.9 38 38.2 58 58.3 78 77.5 98 98.9 20 40 60 80 100 19.8 40.4 60.2 80.4 100.5 Với LCD giá trị nhiệt độ đo thiết bị hiển thị LCD HDT hiển thị giá trị đọc thiết bị đo kiểm tra Themor manger / HDT-1 Dựa vào bảng liệu kiểm chuẩn nhiệt độ đo mạch điều khiển với thiết bị đo kiểm thử Themor manger / HDT-1 ta thấy giá trị sai số thiết bị ± 1oC Đối với thiết bị tủ sấy giá trị sai số chấp nhận 4.2.2 Chạy thực nghiệm sản phẩm Sau mạch điều khiển hồn thiện lắp đặt kết nối vào tủ sấy Hengzi Trung Quốc có chế điều khiển đơn giản không điều khiển mạch điện tử, định dùng tủ sấy loại để làm chạy thử cho sản phẩm phải thay đổi vài thiết kế sản phẩm Hình 4.21 Tủ sấy Hengzi sản phẩm chạy thử Đầu tiên ta cần phải lắp đặt thiết bị cảm biến mạch điều khiển vào tủ Vị trí chọn lắp đặt cảm biến vị trị lắp cảm biến ban đầu tủ để đảm bảo độ xác giá trị nhiệt độ bên tủ 67 Hình 4.22 Cảm biến mạch sau thay cảm biến ban đầu tủ sấy Sau ta tiến hành kết nối gia nhiệt vào mạch điều khiển tủ sấy tiến hành chạy thực nghiệm cho sản phẩm Hình 4.23.Mạch điều khiển sau kết nối hoàn chỉnh với tủ sấy Tủ ấm tủ sấy có nguyên lý hoạt động giống khác mức nhiệt độ hoạt động mục đích sử dụng loại tủ khác Với tủ sấy đề cập phần có tác dụng để sấy khơ vật liệu dụng cụ nhiệt độ khoảng 70-130oC tùy thuộc vào loại vật liệu dụng cụ sấy tiệt trùng mức nhiệt 160 – 180oC Với tủ ấm có tác dụng trì nhiệt độ nhiệt độ 68 thích hợp để kích phát triển loại vi sinh vật nên mức nhiệt hoạt động tủ khoảng 30 – 50oC Với mạch điều điển luận văn khơng điều khiển cho tủ sấy, tủ tiệt trùng thiết kế mà ta cịn điều khiển cho tủ ấm, tủ nuôi cấy vi sinh ta cài đặt mức nhiệt độ thấp từ khối điều khiển Sau mạch điều khiển kết nối hoàn chỉnh với tủ sấy ta cho tủ sấy hoạt động mức độ sấy thông thường dụng cụ thủy tinh ống nghiệm, chai lọ… nhiệt độ cài đặt 121oC thời gian sấy Kết Trong thời gian chạy thử thiết bị sản phẩm mạch điều giữ ổn định nhiệt độ khoảng 118 – 124 o C thời gian khoảng Phần nhiệt độ trì tủ sản phẩm dao động khoảng rộng bếp cũ, tốc độ gia nhiệt gia nhiệt chậm nên có chênh lệch nhiệt độ Thanh gia nhiệt điều khiển chạy thông qua hoạt động đóng ngắt relay điều khiển, cấp nguồn điện cho sau khoảng thời gian định tùy thuộc vào cơng suất đốt nhiệt độ bên tủ sấy tăng lên từ từ Khi nhiệt độ tủ sấy tăng lên đến giá trị nhiệt độ cài đặt gia nhiệt được điểu khiển ngắt, khơng cịn dòng điện cung cấp cho gia gia nhiệt nhiệt độ từ gia nhiệt sinh thời gian ngắn sau ngắt nguồn cấp Do khơng khí bên tủ cấp nhiệt từ gia nhiệt, nên nhiệt độ bên tủ tiếp tục tăng lên cao giá trị cài đặt Sau thời gian sau, gia nhiệt ngừng cấp điện nhiệt độ bên tủ dần bị hao hụt trình trao đổi nhiệt từ từ giảm xuống, sau giá trị nhiệt độ giảm xuống mức cài đặt thì gia nhiệt điều khiển hoạt động trở lại Nhưng gia nhiệt cấp điện trở lại nhiệt độ tủ không tăng lên mà cấp nhiệt từ từ (tùy vào cơng suất gia nhiệt gia nhiệt) Do nhiệt độ giảm xuống thấp giá trị cài đặt Nguyên nhân tạo dải nhiệt độ hoạt động tủ sấy tốc độ gia nhiệt gia nhiệt Dải nhiệt độ ±50C sản phẩm tủ sấy chấp nhận sấy loại vật liệu, thiết bị khơng cần xác tuyệt đối q trình sấy 69 KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian tháng nghiên cứu thiết kế, hướng dẫn TS Nguyễn Phan Kiên cán bộ, nhân viên Khoa Trang bị bệnh viện Quân Y 103, giúp đỡ thành viên lab BKAT , tơi hồn thành luận văn ” Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy” Trong trình thực tơi thấy sản phẩm có ưu điểm khuyết điểm sau: Ưu điểm  Mạch thiết kế nhỏ gọn có đầy đủ chức điều khiển cho loại tủ sấy, tủ ấm  Mạch dùng cho điều khiển cho dòng tủ khác tủ sấy, tủ ấm …  Màn hình mạch thiết kế với LCD cho phép hiển thị nhiệt nhiệt độ thời gian hoạt động giúp người dùng dễ dàng nhận biết trạng thái hoạt động tủ  Quy trình thiết kế tuân theo trình tự, từ khâu phân tích, tính tốn đến thiết kế, kiểm thử Nhược điểm     Các nguồn nuôi cho mạch xếp chưa hợp lý phực tạp cồng kềnh Chưa có hệ thống đèn báo trạng thái cịi tích hợp mạch điều khiển Thời gian chế tạo mạch nghiên cứu nhiều thời gian Giá trị đo nhiệt độ cần ổn định có giá trị xác Dự kiến hướng phát triển sản phẩm tương lai  Sản phẩm tối ưu thiết kế hơn, thiết kế lại khối nguồn giảm bớt cồng kềnh bất hợp lý, thêm hệ thống cịi đèn báo sản phẩm, đóng gói sản phẩm nhỏ gọn, bắt mắt  Thiết kế phần bàn phím điều khiển hình hiển thị phù hợp với loại tủ sấy khác  Tính tốn kỹ lưỡng chi tiết yếu tố giá thành để đưa sản phẩm vào thương mại  Tối ưu code để sản phẩm hoạt động tốt ổn định Một lần xin cảm ơn TS Nguyễn Phan Kiên, đồng nghiệp cán Khoa Trang bị bệnh viện Quân y 103 giúp đỡ tơi hồn thành luận văn hy vọng sản phẩm đưa vào phục vụ rộng rãi bệnh viện sau để đóng góp phát triển chung Bệnh viện 103 nói riêng ngành Thiết bị Y tế Việt Nam nói chung 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kinh tế Việt Nam: năm nhìn lại - Theo TS Trầ n Du Lich ̣ - Ủy viên Ủy ban Kinh tế Quố c hô ̣i - Báo Hải quan – Thứ 2, Ngày 15/02/2016 [2] Datasheets 8-bit Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flash ATmega16 ATMEL [3] VI SINH Y HỌC – Học viện Quân Y – Bộ môn vi sinh y học – Nhà xuất Quân đội Nhân Dân – 2011 [4] www.hocavr.com Ngày truy nhập cuối 18/05/2016 [5]OPERATING INSTRUCTIONS - 100% ATMOSAFE MADE IN GERMANY.- MEMMERT [6] Bài giảng Vi điều khiển AVR – Công ty TNHH Công nghê Ứng dụng Bách Khoa [7] Datasheets PIC16F87XA - 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers 2001-2013 Microchip Technology Inc [8] Datasheets LM134-LM234-LM334 Three terminal adjustable current sources SGS-THOMSON MICROELECTRONIC [9] Giáo trình Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà – Nhà xuất khoa học kỹ thuật -1997 [10]Datasheets ULN2003APG, ULN2003AFWG TOSHIBA Bipolar Digital Integrated Circuit Silicon Monolithic [11] Li, Y and Ang, K.H and Chong, G.C.Y (2006) PID control system analysis and design IEEE Control Systems Magazine 26 [12] Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ SẤY NƠNG SẢN” Triệu Sỹ Trường – Đại học THÁI NGUYÊN 2014 [13] Sun Jun*, Zhang Meixia, Li Zhengming, Wu Xiaohong, Simulation of Smith fuzzy PID temperature control in enzymatic detection of pesticide residues, Int J Agric & Biol Eng, 2015; 8(1): 50－56 [14] Dan Xie, Xuefeng Chang, Xiayun Shu, Li Li, Jian Wang, Lifang Mei and Yangxue Liu, High Precision Temperature Control System for an Oven-Controlled Crystal Oscillator, The Open Automation and Control Systems Journal, 2015, 7, 1690-1697 [15] Michael David, Vwamdem Kwoopnaan I.T., Bukola Ademola, W M Audu / International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), A Microcontroller Based Electric Cooker/Oven with Temperature and Time Control for the Developing Countries, Vol 3, Issue 3, May-Jun 2013, pp.1082-1084 71 ... tài: “ Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tủ sấy? ??, với mục đích thiết kế bo mạch thay mạch điều khiển trung tâm tủ sấy hãng, để thể tiết kiệm chi phí mà đảm bảo chất lượng tính sử dụng thiết bị... nhiệt độ tủ tăng không kiểm sốt Hoạt động tồn hệ thống sấy điều khiển bảng mạch điều khiển trung tâm, chịu trách nhiệm điều khiển giám sát tủ trình làm việc Yêu cầu thiết kế phải đảm bảo kết nối... gian cho mạch điều khiển tủ sấy Giá trị thời gian đếm tủ khoảng vài đồng hồ Độ xác đếm thời gian 1s Đếm thời gian bắt đầu đếm tủ bắt đầu hoạt động  Điều khiển nhiệt độ cho tủ Mạch điều khiển dựa