(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa cụm thuốc thử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA CỤM THUỐC THỬ GVHD: PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH SVTH: HÀ NHẬT TÂN MSSV: 11146099 SKL004010 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA CỤM THUỐC THỬ GVHD : PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH SVTH : HÀ NHẬT TÂN MSSV : 11146099 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Trường Thịnh Sinh viên thực hiện: Hà Nhật Tân MSSV: 11146099 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA - CỤM THUỐC THỬ Các số liệu, tài liệu ban đầu: Khơng có Nội dung đồ án: - Thiết kế vẽ cụm thuốc thử - Tính tốn đưa thông số cho thiết bị - Mô hoạt động cụm thuốc thử Các sản phẩm dự kiến - Video mô chuyển động cụm máy thuốc thử - Một mơ hình thực tế dạng nhỏ mơ thực nghiệm Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: ii Bộ môn Cơ điện tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: … Hà Nhật Tân MSSV: …11146099…………… Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa - Cụm thuốc thử Ngành đào tạo: … Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử… Họ tên GV hướng dẫn: … Nguyễn Trường Thịnh… Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên Nhận xét kết thực ĐATN: 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): iii Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) iv PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: ………Hà Nhật Tân……………………….MSSV:…11146099 Tên đề tài: ….Nghiên cứu thiết kế máy sinh hóa - Cụm thuốc thử Ngành đào tạo: … Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử… Họ tên GV phản biện: …………Nguyễn Vũ Lân Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: v Câu hỏi: Đánh giá: TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung ĐATN Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… vi Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể ĐATN Tổng điểm Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) vii Hình 3.20 Biểu tượng “Calculate” để tiến hành tính tốn chuyển động Hình 3.21 Thanh thời gian hoạt động hệ thống 75 Hình 3.22 Tồn cảnh q trình chạy mô Công đoạn cuối xuất phim lưu lại mơ Hình 3.23 Xuất mơ với định dạng avi 76 c Kết phân tích: Mục tiêu đặt mơ hoạt động máy qua thiết kế, hệ thống chạy với yêu cầu đặt xuất đoạn phim ngắn phục vụ cho công tác lưu trữ sau 3.4.4 Ý tưởng mơ hình hóa thiết kế: Nhằm làm rõ hoạt động thực hóa kiến thức đề cập đồ án này, mơ hình hóa việc làm cần thiết để thực vấn đề Mơ hình mơ chuyển động cách xác theo nêu vấn đề thiết kế Các thiết kế sơ lược, đơn giản hóa đảm bảo khả truyền động đáp ứng yêu cầu cấu chấp hành Thêm vào thiết kế mơ hình thu nhỏ lại với tỷ lệ 1/3 so với thiết kế ban đầu Việc thiết kế mơ hình nhằm mô hoạt động chức hệ thống cần thiết Từ có nhận định khả hạn chế chung cho vấn đề cịn tồn hệ thống 3.4.5 Mơ hình hóa thiết kế: a Thiết bị: Tất thiết kế cho mơ hình hóa dựa thiết kế chuẩn ban đầu thu nhỏ lại với tỷ lệ 1/3 Các thiết kế bao gồm:  Một khay với kích thước đường kính 120mm có chứa thuốc thử Đặt đế cố định, khay thuốc thử với đế thiết kế tháo rời, có khả liên kết để truyền moment cho khay quay 77 Hình 3.24 Khay thuốc thử  Một đế có nhiệm vụ gá động nơi giữ cố định cụm khay thuốc thử Hình 3.25 Đế gá động 78  Một vít me có nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động động DC thành chuyển động tịnh tiến cần hút, giới hạn hành trình cơng tắc hành trình  Trên vitme có đế gá RC Servo, phận mô chuyển động quay cần hút Hình 3.26 Vít me truyền động cấu RC Servo 79  Các chai thuốc thử thiết kế tinh gọn cho phù hợp với nhiệm vụ mô giữ nét đặc thù hình dáng bên ngồi Và đánh dán mã số mã vạch thân chai Hình 3.27 Hộp thuốc thử giả lập  Các cấu chấp hành điều khiển thông qua mạch Aruino Nano driver mạch cầu H L298 80  Nguồn cấp cho động qua L298 nguồn 12V, nguồn cấp cho Arduino nguồn USB từ máy tính Hình 3.28 Mạch Arduino Nano cầu H L298 b Kết nối thiết bị hồn thành q trình lắp đặt: Hình 3.29 Kết nối thiết bị 81 Hình 3.30 Tổng quan mơ hình sau lắp đặt kết nối 82 c Một số kiểm tra : Tiến hành kiểm tra PID đáp ứng cho chuyển động khay thuốc thử Bằng phương pháp Z-N tăng dần giá trị Kp từ đến giá trị đáp ứng ngõ dao động điều hòa Nhận thấy giá trị Kp = 0,36 ngõ dao động điều hòa với T =120 ms 4.5 x 10 3.5 Xung 2.5 1.5 0.5 00 Hình 3.31 Đáp ứng ngõ giá trị Kc =0,36 Với phương pháp Z-N tìm hệ số PID sau : Bảng 1.1 Bảng giá trị PID: Kc 0.36 83 Với giá trị PID sau: Kp=0.2165; Ki=0.005262; Kd=0.00324; Kd=0.000122067; Khảo sát ngõ đáp ứng khay theo giá trị xung nhập vào tương ứng với góc quay khay sau: Bảng 1.2 So sánh đánh giá đáng giá chất lượng hệ thống điều khiển Ô Sau có số liệu thống kế, tiến hành vẽ biểu đồ khảo sát giá trị đáp ứng theo dõi ổn định hệ thống theo thời gian Từ có chỉnh sửa cần thiết kịp thời cho đáp ứng hệ thống Trong phần này, khay thuốc thử khảo sát vòng 2s với điều kiện ban đầu phù hợp với yêu cầu tốn, phần mơ khảo sát bỏ qua khối lượng cần chịu khay làm giảm moment qn tính khơng đáng kể Một vòng quay động 334 xung đếm Encoder Với động bao gồm hộp số (nhằm mô gần giống với hệ thống thực) 35.5 cách đếm xung Encoder x4 nên 84 vòng quay khay 47.428 xung Với tỷ lệ vọt lố không qua 0.5 % lệch không 132 xung ( ) chấp nhận x 10 4.5 3.5 So xung 2.5 1.5 0.5 0 Hình 3.32 Đồ thị đáp ứng khay theo thời gian khảo sát s 85 Chương IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận: Dưới hướng dẫn bảo thầy Nguyễn Trường Thịnh, phần khí hồn thiện Vì lĩnh vực nên số lượng thông tin liên quan đến thông số kỹ thuật máy bị hạn chế, chủ yếu dựa tảng lý thuyết giải mã cơng nghệ để đưa kích thước thực tế phù hợp với TCVN Do phát sinh sai sót q trình tính tốn đưa chế tạo thực Trong trình thực đồ án đúc kết nhiều kinh nghiệm hữu ích để tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài: + Khi làm việc với sở liệu ban đầu hạn chế, phải biết vận dụng kiến thức học, khai thác triệt để thông tin cần thiết liên quan + Cần phải có kiến thức vững khí để biết cấu tạo chi tiết thơng qua hình ảnh tìm + Đồ án mang tính chất nghiên cứu nên khơng đưa sản phẩm thực tế, thể tính khách quan qua mơ hình + Do đồ án làm nên có phần chưa hồn thiện, cịn nhiều thiếu sót 4.2 Kiến nghị: Vai trò quan trọng lĩnh vực điện tử y sinh thời buổi phủ nhận Do nhà trường cần mở thêm nhiều lớp học có liên quan ngành điện tử y sinh vào giảng dạy Bên cạnh đó, cần phải có nhiều tài liệu vấn đề liên quan đến ngành để sinh viên sau thực dễ dàng tìm hiểu Định hướng phát triển: tiếp tục nghiên cứu để đưa toàn kích thước máy sinh hóa bao gồm phần lại là: cụm mẫu thử, xử lý trung tâm Từ hồn thiện vẽ thiết kế loại máy Tương lai ứng dụng xử lý trung tâm để áp dụng vào loại máy pha trộn khác nhằm giảm thiểu chi phí phải mua từ nhà sản xuất nước 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Wikipedia , 16/01/2015 “Automated Analyser” - https://en.wikipedia.org/wiki/Automated_analyser [2] Theo Minh Đức/ Tiền Phong, 28/07/2014 “ Xử phạt Bệnh viện Thường Tín sử dụng thiết bị đát” - http://vov.vn/doi-song/xu-phat-benh-vien-thuong-tin-vi-sudung-thiet-bi-qua-dat-341860.vov [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]: – PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Un – TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –TẬP MỘT Nhà xuất Giáo dục Việt Nam – Tháng năm 2012 [13] Araki M - CONTROL SYSTEMS, ROBOTICS, AND AUTOMATION – Vol II, PID Control [14] Ziegler, J.G and Nichols, N B (1942) Optimum settings for automatic controllers Transactions of the ASME 64 tr 759–768 [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21] Admin, 22/05/2014 “ Arduino Uno R3 gì?” http://arduino.vn/bai-viet/42-arduino-uno-r3-la-gi 87 ... NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA - CỤM THUỐC THỬ Các số liệu, tài liệu ban đầu: Khơng có Nội dung đồ án: - Thiết kế vẽ cụm thuốc thử - Tính tốn đưa thơng số cho thiết bị - Mô hoạt động cụm thuốc. .. CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA CỤM THUỐC THỬ GVHD : PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH SVTH : HÀ NHẬT TÂN MSSV : 11146099 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm... ơn! Sinh viên Hà Nhật Tân x TÓM TẮT ĐỒ ÁN “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY SINH HÓA CỤM THUỐC THỬ” Cơ điện tử y sinh ngành mẻ nay, lại cho thấy tiềm lớn tương lai, tất lĩnh vực đời sống tự động hóa,