4. Ph−ơng pháp nghiên cứu
2.2.5.1. Khống chế nhiệt độ bằng nhiệt kế
Để khống chế nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn hiện nay mà dùng bằng nhiệt kế thì ng−ời ta sử dụng một số dụng cụ nh−:
+ Nhiệt kế dãn nở chất lỏng trong ống thuỷ tinh: dụng cụ này đ−ợc dùng để khống chế nhiệt độ trong khoảng từ -2000C đến 7500C, nguyên lý hoạt động của loại nhiệt kế này là dựa trên sự dãn nở vì nhiệt của chất lỏng trong nhiệt kế. Mà tiêu biểu cho dụng cụ này mà có một số tủ nuôi cấy vi khuẩn do Liên
Xô và Trung Quốc sản xuất tr−ớc đây vẫn đang đ−ợc sử dụng là nhiệt kế công tắc nguyên lý và cấu tạo của nó nh− sau:
• Cấu tạo của nhiệt kế công tắc :
Nhiệt kế công tắc có dạng nh− hình 2.12 sau:
Hình 2.12. Sơ đồ cấu tạo của nhiệt kế công tắc
Trong đó: 1- Bầu thủy ngân; 2- Cột cho thủy ngân dâng lên; 3- Dây bạch kim; 4- Gối vít vô tận và cầu nối tiếp điểm động; 5-Trục vít vô tận; 6- Bảng đặt nhiệt độ trên; 7- Vỏ ngoài; 8- Lõi sắt non; 9- Nam châm vĩnh cửu; 10-Vít định vị nhiệt độ; 11- ổ cắm nhiệt kế; 12- Nhựa gá lõi nhiệt kế; 13- Êcu đặt nhiệt độ và gắn tiếp điểm động; 14- Bảng đặt nhiệt độ trên; 15- Bảng xem nhiệt độ.
• Nguyên tắc hoạt động của nhiệt kế công tắc:
Khi xoay nam châm vĩnh cửu (9) thì lõi sắt non (8) cũng chuyển động theo làm cho êcu đặt nhiệt độ và gắn tiếp điểm (13) chạy trên trục vít (5), đồng thời thay đổi khoảng cách cặp tiếp điểm mà một má của tiếp điểm chịu sự điều khiển của cột thủy ngân, còn một má của tiếp điểm là dây bạc nhỏ nh− sợi tóc và cũng có thể dao động lên xuống đ−ợc. D−ới tác động của nhiệt độ làm cho
cột thủy ngân dâng lên làm cho tiếp điểm chạm vào dây bạc, tác động ra bên ngoài và đóng mạch điều khiển. Phần phía d−ới của nhiệt kế công tắc là phần chỉ thị chính xác nhiệt độ của tủ.
+ Nhiệt kế dãn nở chất rắn: loại nhiệt kế này hoạt động dựa trên nguyên lý kích th−ớc của các chất rắn thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Nhiệt độ đo đ−ợc phụ thuộc vào bản chất của vật liệu rắn. Ví dụ nh− ở một số tủ nuôi cấy vi khuẩn tr−ớc đây có sử dụng dụng cụ này trong mạch điều khiển nhiệt độ đó là thanh dãn nở do Liên Xô và Trung Quốc chế tạo, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thanh dãn nở nh− sau:
• Nguyên lý cấu tạo của thanh dãn nở: nh− hình 2.13 d−ới đây
Hình 2.13. Nguyên lý cấu tạo thanh dãn nở
Trong đó:
1-Thanh dãn nở, th−ờng làm bằng hợp kim có độ dãn nở lớn, hình dáng có dạng xoắn ruột hoặc thẳng…
2- ống bảo vệ thanh dãn nở. 3- Vít điều chỉnh nhiệt độ.
4- Cần tiếp điểm thuộc thanh dãn nở.
5- Cần tiếp điểm thuộc núm điều chỉnh nhiệt độ. 6- Lò xo giữ thanh 5.
7- Lò so giữ thanh 6.
• Nguyên lý làm việc của thanh dãn nở: sự dãn nở của kim loại đ−ợc xác định theo công thức về hệ số dãn nở kim loại sau:
( t)
l
lt = 0 1+α (2-8)
Trong đó:
lt: là độ dài thanh dãn nở ở t0C
l0: là độ dài thanh dãn nở ở nhiệt độ tiêu chuẩn 00C
α: là hệ số dãn nở kim loại t: là nhiệt độ ở thời điểm tức thời
Nh− vậy, việc chọn hợp kim để làm thanh dãn nở là hệ số dãn nở α lớn và chịu ăn mòn điện hoá cao. Nh−ợc điểm của loại này là khi ở nhiệt độ thấp thì độ dãn nở nhỏ do đó việc điều chỉnh là không chính xác.
Hoạt động của thanh dãn nở trong tủ nuôi cấy vi khuẩn và quá trình đóng các tiếp điểm cho mạch điều khiển nhiệt độ thể hiện trên hình 2.14 d−ới đây.
Hình 2.14. Mô tả bộ điều khiển nhiệt độ bằng thanh dãn nở
Trong đó:
1a- Thanh dãn nở. 1b- Trục truyền động. 2- ống bảo vệ cách điện. 3- Vít điều chỉnh nhiệt độ đặt.
4- Cầu tiếp điểm thuộc thanh dãn nở. 5- Cầu tiếp điểm điều chỉnh nhiệt độ. 6- Lò so giữ cần 5.
7- Lò so giữ cần 4. 8- Cặp tiếp điểm Platin. 9- Vít bắt dây tiếp điểm 8. 10- Núm chỉ nhiệt độ. 11- Chốt chặt vít vô tận. 12- Mặt bích để bắt vào vỏ tủ.
Trên hình vẽ thấy, do có cặp lò so 6 và 7 nên tiếp điểm 8 th−ờng đóng. Khi tủ làm việc thì nhiệt độ trong tủ dù tăng lên nh−ng ch−a đến nhiệt độ khống chế, thanh dãn nở có dãn ra nh−ng ch−a đủ lực để tách cặp tiếp điểm 8 ra. Khi nhiệt độ trong tủ tiếp tục tăng lên tới nhiệt độ đặt, khi đó khoảng cách giữa vế phải trục 4 và 5 bằng không, tại đó cặp lò so 6 và 7 vẫn giữ cho cặp tiếp điểm 8 dính vào nhau. Khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ đặt, khi đó vế phải cần 6 tiếp tục đi lên còn vế trái cần 5 đứng yên, tách cặp tiếp điểm 8 ra cắt nguồn điện cho kháng đốt. Khi nhiệt độ giảm xuống, thanh dãn nở co lại, vế phải cần 6 đi xuống đóng tiếp điểm 8 lại và đóng nguồn điện cho kháng đốt.