Trong giới hạn về thời gian thực hiện đề tài tác giảđã thực hiện hoàn chỉnh mạch điều khiển với những tính năng tối ưu cho yêu cầu của hệ thống như:
Phần điều khiển trung tâm: tác giả đã lựa chọn phương án sử dụng MCU ATMEGA64 với nhiều tính năng nổi trội đáp ứng nhu cầu của hệ thống.
Phần cảm biến nhiệt: chọn cảm biến nhiệt của hãng Dallas DS18B20 đây là cảm biến nhiệt cho phép đo nhiệt độ trong khoảng từ -550C đến 1250C, độ chính xác có thể lập trình để đạt tới 0.06250C và khả năng mở rộng.
Bộ thời gian thực: sử dụng xung 1s của Dallas DS1703 làm xung định thời cho việc chiếu xạ như vậy hệ thống sẽ chạy nhẹ nhàng hơn và độ chính xác của thời gian chiếu sẽ cao hơn; không những thế khi sử dụng DS1307 ta có một vùng nhớ RAM không bay hơi nhất định do DS1307 dùng pin để làm con trỏ lưu trữ
lịch sử chiếu xạ trong EEPROM; đồng thời lấy thời gian ngày tháng năm; giờ
phút giây cho việc hiển thị trên thiết bị phục vụ cho việc kiểm soát đánh dấu ngày thực hiện thử nghiệm,…
Phần hiển thị: màn hình text LCD thường để giảm giá thành cho sản phẩm nếu cần, Graphic LCD có kích thước 128x64 có kích thước tối ưu cho hệ thống, giá thành rẻ và tốc độ hiển thị cao,…
Phần giao tiếp máy tính: giao tiếp máy tính qua cổng USB để tối ưu và đơn giản hoá trong việc lập trình mà không ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu, dùng IC PL2030 để chuyển đổi chuẩn RS232 của MCU sang USB giao tiếp máy tính.
Phần điều khiển công suất: phân dòng độc lập qua từng UVLED bằng điện trở riêng việc làm này sẽ làm tăng tính an toàn tuy đóng ngắt dòng bằng một MOSTFET. Điều khiển MOSTFET được thực hiện bằng 2 transistor mắc theo kiểu đẩy kéo chân G MostFet có tụ để tạo thời gian trễ khi đóng điện qua UVLED.
5.1.2. Phần điều khiển
Hệ thống cho phép điều khiển qua bàn phím và máy tính:
Bàn phím: khi điều khiển từ bàn phím, các trạng thái và các lựa chọn trên màn hình LCD được thực hiện. Lập trình cho hệ thống có tính linh hoạt cao như
cho phép quay về menu trước đó bằng nút Mode trên bàn phím, hay quay về màn hình khởi động bằng nút Cancel, khi nhập giá trị bằng bàn phím để cài đặt chiếu xạ nếu nhập sai chỉ cần nhấn giá trị mới để xóa giá trị sai và thực hiện.
Trong quá trình chiếu, đểđảm bảo ổn định hệ thống và an toàn cho UVLED, tác giảđã lập trình giám sát hệ thống dựa trên nhiệt độ và điện áp trên UVLED. Nhiệt độ luôn được cập nhật trong quá trình chiếu để tránh vượt quá 600C (nhiệt
độ cao nhất của UVLED là 850C) MCU sẽ dừng cấp dòng; Điện áp trên UVLED
được đo bằng phương pháp đo vi sai và khi vượt quá 4.2V thì ngưng cấp nguồn. Các thông số về thời gian và công suất chiếu được tựđộng lưu vào bộ nhớ
EEPROM và xem hay lưu vào máy tính.
Máy tính: khi chọn chếđộ kết nối với máy tính, ta có thể cài đặt thời gian công suất trên máy tính, thay đổi giá trị tuỳ ý trong quá trình chiếu chỉ cần nhấn lại Apply, dừng hệ thống bằng cách nhấn Stop. Các thông số về nhiệt độ, điện áp, thời gian chiếu còn lại sẽ hiển thị đồng thời trên thiết bị và máy tính. Trong quá trình giao tiếp với máy tính, ta cũng có thể dừng hệ thống hay trở về menu chính bằng cách nhấn bàn phím. Khi muốn đọc lịch sử chiếu xạ người dùng chỉ cần vào tool/History các thông số về lịch sử chiếu xạ từ mới nhất đến 600 lần trước đó. Thiết bịđã hoạt động ổn định và chiếu xạ các mẫu để xét nghiệm.
Việc lấy mẫu thí nghiệm được thực hiện ở một số nguồn nước với số lượng vi khuẩn khác nhau để kiểm tra khả năng diệt vi khuẩn của thiết bị. Mẫu chiếu xạ
và không chiếu xạđược đặt trong cùng điều kiện môi trường, nhưng cách ly với UV để đảm bảo hiệu quả xét nghiệm. Khi thay đổi tham số chiếu xạ (thời gian, cường độ) thì làm lại mẫu mới.
Trong đề tài này, tác giả đã tìm hiểu việc xác định tỉ lệ Ecoli theo phương pháp truyền thống (nuôi cấy xác định E.coli). Tuy nhiên, việc tạo môi trường là rất phức tạp tốn nhiều thời gian, phải phân lập Ecoli trước khi nuôi cấy, khi ủ
E.coli tốn khoảng 2 ngày cho mỗi mẫu.
Phương pháp dùng Petrifilm (hãng 3M) để nuôi cấy Ecoli là kỹ thuật hiện
đại mà các phòng thí nghiệm ở Châu Âu đang áp dụng. Tác giả cho rằng phù hợp với điều kiện và thời gian thực hiện của nhóm vì xác định lượng Ecoli đơn giản và thời gian nuôi cấy, ủ khoảng 18 -- 24giờ. Qui trình được liệt kê như sau:
Bước 1: Chuẩn bị một mẫu sản phẩm thực phẩm pha loãng 1:10 hay hơn. Cân hay hút bằng pipette sản phẩm thực phẩm vào một túi chứa thích hợp như là bao dập mẫu, bình pha loãng, bao Whirl-Pak hay túi vô trùng khác.
Bước 2: Thêm một lượng thích hợp một trong các chất pha loãng vô trùng sau: phosphate đệm Butterfield (phosphate đệm 0,0425g/l KH2SO4 điều chỉnh pH 7,2), 0,1% dung dịch peptone, muối peptone pha loãng, (phương pháp ISO 6887), dung dịch peptone
đệm (phương pháp ISO 6579), dung dịch saline (0,85- 0,9%), dung dịch letheen không có
bisulfite hay nước cất.
Bước 3: Trộn hay đồng nhất mẫu với một dụng thiết bị
Bước 4: Đặt đĩa cốđịnh trên bề mặt phẳng, kéo tấm film bên trên lên
Bước 5: Dùng pipette nhỏ
thẳng 1 ml mẫu xuống đĩa, cốđịnh mẫu ở giữa đĩa.
Bước 6: Cuộn tấm film bên trên xuống thật cẩn thận tránh tạo bọt khí. Không được để tấm film rơi xuống. Bước 7: Dùng dụng cụ có bề mặt phẳng bên dưới, đặt miếng dàn trải mẫu trên tấm màng trong vùng cấy. Bước 8: Dùng một lực nhẹ ấn lên miếng dàn trải mẫu
đều lên vùng cấy trước khi lớp gel hình thành. Tránh xoay hay trượt dụng miếng dàn mẫu.
Bước 9: Lấy dụng cụ dàn trải mẫu ra. Để cho lớp keo đông lại. Bước 10: Đĩa ủ có thể chồng đến 20 đĩa. Nên làm ẩm tủ ấm để độ ẩm mất ít nhất trong suốt quá trình ủ. Bước 11: Đĩa Petrifilm có thểđếm khuẩn lạc trực tiếp bằng mắt hay bằng máy đếm. Bước 12: Các khuẩn lạc có thể lấy ra được đểđịnh danh. Kéo tấm màng phía trên và lấy khuẩn lạc từ lớp gel.
5.1.4. Kết quả xét nghiệm
Do nhu cầu kinh phí đầu tư cho UVLED phải lớn (từ 50-200 USD/ 1 bóng LED312H[43] tùy theo công suất phát xạ; sử dụng từ 10-70 bóng cho thiết bị), hệ
từ 10-15 bóng UVLED để thử nghiệm. Với công suất chiếu xạ này, lượng nước và số vi khuẩn cũng tương ứng trên bề mặt. Tuy nhiên, nhóm nghiêm cứu đã chứng minh được khả năng diệt vi khuẩn E.coli Coliform với tỉ lệ tương ứng với với thời gian chiếu xạ. Kết quả khảo sát ban đầu này sẽ tạo tiền đề để hoàn chỉnh thiết bị trong thời gian tới. Khi có kinh phí đầu tư, thiết bị sẽ hiệu quả hơn khi rút ngắn thời gian chiếu xạ xuống còn dưới 30 phút .
5.2. Khả năng triển khai thực tế
5.2.1. Nguồn linh kiện, yêu cầu kỹ thuật lắp ráp . Nguồn cung cấp linh kiện