CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ
2.4. Các phần phụ khác trong hệ thống điện lạn hô tô:
2.4.1. Ống dẫn môi chất lạnh:
Những thiết bị khác nhau trong hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ phải đƣợc nối liền với nhau, để mơi chất lạnh lƣu thơng tuần hồn trong hệ thống. Cả hai loại ống mềm và ống cứng đƣợc sử dụng để nối các thiết bị lại với nhau. Khi nối hệ thống với máy nén phải sử dụng ống mềm, điều này cho phép máy nén và động cơ có thể chuyển động tƣơng đối với nhau. Các loại ống mềm đƣợc sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí hiện nay đƣợc chế tạo bằng cao su có thêm một ho c hai lớp khơng thấm ở bên trong và bên ngồi cịn gia cố thêm một lớp nilon không thấm tạo ra một lớp màng chắn khơng bị rị rỉ.
Các loại ống làm bằng kim loại đƣợc sử dụng nhiều trong hệ thống làm lạnh, để nối những thiết bị cố định nhƣ từ giàn ngƣng tụ đến van tiết lƣu, từ van đến bộ bốc hơi. M c dù ống kim loại không bị thấm qua nhƣng nƣớc ho c dung dịch trong ắc quy tràn ra có thể ăn mịn và làm thủng ống và gây ra rò rỉ. Đƣờng ống dẫn trong hệ thống điều hịa khơng khí đƣợc đ t tên theo công việc của chúng ho c theo trạng thái của chất làm lạnh chứa bên trong. Đƣờng ống thoát nối từ máy nén đến bộ ngƣng tụ đƣợc gọi là ống ga nóng. Đƣờng ống dẫn chứa dung dịch chất làm lạnh nối từ bộ ngƣng tụ đến phin sấy lọc và đến thiết bị giãn nở. Đƣờng ống hút nối bộ
23 Đồ án tốt nghiệp
bốc hơi đến máy nén thƣờng có đƣờng kính lớn nhất vì nó truyền dẫn hơi mơi chất lạnh ở áp suất thấp.
2.4.2. Cửa sổ kính (mắt ga):
Hình 2.16: Hình dạng của cửa sổ kính.
Cấu tạo của kính xem ga bao gồm phần thân hình trụ trịn, phía trên có lắp một kính trịn có khả năng chịu áp lực tốt và trong suốt để quan sát lỏng. Kính đƣợc áp ch t lên phía trên nhờ một lị xo đ t bên trong. Trên đƣờng ống cấp môi chất của hệ thống lạnh có lắp đ t kính xem ga, mục đích là báo hiệu lƣu lƣợng lỏng và chất lƣợng của nó một cách định tính. Cụ thể nhƣ sau:
+ Báo hiệu lƣợng ga chảy qua đƣờng ống có đủ khơng. Trong trƣờng hợp lỏng chảy điền đầy đƣờng ống, hầu nhƣ không nhận thấy sự chuyển động của dịng mơi chất lỏng, ngƣợc lại nếu thiếu mơi chất, trên mắt kính sẽ thấy sủi bọt. Khi thiếu ga trầm trọng trên mắt kính sẽ có các vệt dầu chảy qua hình gợn sóng.
+ Báo hiệu độ ẩm của môi chất. Khi trong mơi chất lỏng có lẫn ẩm thì màu sắc của nó bị biến đổi. Màu xanh: Khơ; Màu vàng: Có lọt ẩm cần thận trọng; Màu nâu: Lọt ẩm nhiều, cần sử lý. Để tiện so sánh, trên vịng trịn chu vi của mắt kính ngƣời ta có in sẵn các màu đ c trƣng để có thể kiểm tra và so sánh.
+ Ngồi ra khi trong lỏng có lẫn các tạp chất cũng có thể nhận biết qua mắt kính. trong trƣờng hợp các hạt hút ẩm bị hỏng, xỉ hàn trên đƣờng ống.
24 Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.17: Trạng thái mơi chất qua cửa sổ kính. 2.5. Khảo sát đánh giá dung dịch khử khuẩn: 2.5. Khảo sát đánh giá dung dịch khử khuẩn:
2.5.1. Khảo sát và chọn dung dịch khử khuẩn:
Hiện nay, trên thị trƣờng có rất nhiều loại dung dịch khử khuẩn chẳng hạn nhƣ: dung dịch cồn (từ 70 độ trở lên), Cloramin B, ơ xi già,…. Vì các lý do về giá thành và sự phổ biến rộng với mọi ngƣời nên cồn sẽ dễ tiếp cận ngƣời sử dụng hơn so với các loại dung dịch khử khuẩn khác trên thị trƣờng nên nhóm quyết định sử dụng dung dịch cồn làm dung dịch khử khuản cho dự án.
2.5.2. Tại sao lại sử dụng dung dịch cồn để khử khuẩn:
Lý do chọn cồn làm dung dịch khử khuẩn bao gồm: + Vì cồn khá phổ biến đối với mọi ngƣời.
+ Giá thành tƣơng đối rẻ hơn các loại dung dịch khử khuẩn khác. + Đạt đủ tiêu chuẩn về vấn đề khử khuẩn do bộ y tế cấp phép.
Đó là những lý do tiêu biểu nhất tại sai lại sử dụng dung dịch cồn để khử khuẩn cho dự án.
2.5.3. Nên chọn cồn nồng độ nào để sử dụng cho phù hợp:
Trên thị trƣờng hiện nay có rất nhiều loại dung dịch cồn có thể khử khuẩn nhƣng khơng phải loại nào cũng có thể đáp ứng đủ tất cả các tiêu chí đƣa ra nên lựa chọn đƣợc dung dịch cồn có nồng độ phù hợp là việc vơ cùng quan trọng. Vì khi chọn khơng đúng loại sẽ không thể phát huy hết đƣợc khả năng trong việc khử khuẩn.
Theo ý kiến từ Bác sĩ Chen Yiao Dong hiện đang công tác tại bệnh viện Y Dƣợc Học Dân Tộc TP.HCM cho biết: Trong các loại cồn y tế để khử khuẩn thì nên
25 Đồ án tốt nghiệp
chọn Cồn 70 độ vì nó cho tác dụng diệt khuẩn tốt hơn cồn 90 độ. cồn 90 độ vừa thoa lên tay đã bay hơi rất nhanh, không đủ thời gian tồn tại trên tay để diệt vi khuẩn. Cịn những loại cồn dƣới 60 độ lại khơng đảm bảo để sát khuẩn. Cồn 70 độ là độ cồn có tốc độ bốc hơi chậm hơn, vừa đủ thời gian để tiêu diệt vi khuẩn. Tóm lại, khơng dùng cồn ở nồng độ cao 90% vì bốc hơi nhanh, khơng đảm bảo thời gian tiếp xúc và độ an toàn. Tuy nhiên vẫn cẩn trọng không để cồn tiếp xúc với mắt, không đƣợc nuốt và không sử dụng lửa trong quá trình khử khuẩn.
2.5.4. Giới thiệu khái quát về cồn 70 độ:
Cồn y tế 70 độ hay ethanol dƣợc phẩm đƣợc sản xuất bằng cách lên men các sản phẩm nông nghiệp nhƣ sắn, ngô..và rỉ đƣờng với mức độ tinh chất và không bị lẫn tạp chất cao. Đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp dƣợc phẩm để sản xuất các sản phẩm nhƣ thuốc gây mê, thuốc sát trùng, thuốc khử khuẩn.
Hình 2.18: Cồn y tế 70 độ.
Tính chất vật lí:
+ Cồn 70 độ là chất lỏng không màu, trong suốt.
+ Có mùi thơm đ c trƣng dễ chịu, tan vô hạn trong nƣớc.
+ Rất dễ cháy, khi cháy khơng sinh khói, ngọn lửa có màu xanh da trời.
Ứng dụng: cồn 70 độ đƣợc sử dụng nhƣ chất tẩy sát trùng. Nó rất hiệu quả trong việc chống lại các loại vi khuẩn, virus, kể cả covid 19… Cồn hoạt động bằng cách làm biến tính protein của vi sinh vật, tiêu diệt nấm, vi khuẩn nhƣng khơng có tác dụng lên bào tử.
26 Đồ án tốt nghiệp
tác hại của cồn 70 độ trên cơ thể ngƣời và những lƣu ý khi sử dụng: - Cồn có thể gây xót, rát da, cần thận trọng khi sử dụng.
-Không để cồn dính vào mắt. Khi dính cồn lên mắt, cần rửa ngay bằng nƣớc sạch.
- Thận trọng khi bôi lên vết thƣơng hở, vết bỏng n ng.
-Có thể gây cháy nổ, tuyệt đối không dùng lửa trên xe trong quá trình khử khuẩn bằng cồn
2.6. Tính tốn, thiết kế mơ hình: 2.6.1. Thiết kế cơ khí: 2.6.1. Thiết kế cơ khí:
2.6.1.1. Thiết kế khung:
Vì đây là nền tảng, nền móng xây dựng lên cả hệ thống đồ án nên việc thiết kế kích thƣớc và bố trí các linh kiện hợp lý hết sức quan trọng.
Đầu tiên, chúng ta sẽ tập trung vào thiết kế phần khung của mơ hình vì đây là phần thể hiện vẻ ngồi cũng nhƣ chịu lực chính cho cả mơ hình nên phải đảm bảo đƣợc sự chăc chắn trong phần thiết kế ban đầu.
Khung mơ hình đƣợc thiết kế với chiều dài 1200mm, chiều rộng 600mm, chiều cao 400mm.
27 Đồ án tốt nghiệp
2.6.1.2. Thiết kế mơ hình hệ thống khử khuẩn:
Hệ thống khử khuẩn là tiêu đề chính của đồ án vì đây là điểm nổi bật nhất của đồ án. Hệ thống khử khuẩn phải đảm bảo đƣợc các tiêu chí cần và đủ để có thể hoạt động một cách trơn tru. Vì thể đó các linh kiện cơ bản cần có trong một hệ thống khử khuẩn bao gồm các bộ phận nhƣ:
+ Bình chứa: nơi đựng dung dịch để khử khuẩn.
Hình 2.20: Bình đựng dung dịch minh họa.
+ Động cơ: giúp điều khiển hoạt động phun dung dịch khử khuẩn.
28 Đồ án tốt nghiệp
+ Vòi phun dụng dịch khử khuẩn.
Hình 2.22: Vịi phun dung dịch khử khuẩn minh họa.
Và linh kiện cuối cùng không thể thiếu để kết nối và dẫn dung dịch khử khuẩn đó chính là đƣờng ống.
2.6.1.3. Thiết kế mơ hình điều hịa:
Sau khi thiết kế mơ hình khử khuẩn thì chúng ta cần thiết kế một hệ thống điều hịa để có thể hồn thiện phần đồ án đúng với tên gọi là hệ thống điều hịa ơ tơ tích hợp khử khuẩn.
Hệ thống điều hịa trên ơ tơ sẽ bao gồm các linh kiện chính bao gồm: lốc lạnh, giàn nóng, giàn lạnh, quạt giàn nóng – lạnh, bình lọc, van tiết lƣu.
Song song đó cũng cần các linh kiện phụ nhƣ là motor, dây curoa và các đƣờng ống dẫn môi chất lạnh.
Đầu tiên ta cần dựng thiết kế mô phổng minh họa các chi tiết của hệ thống điều hịa ơ tơ. Thiết bị linh kiện đầu tiên ta sẽ mô phổng là:
29 Đồ án tốt nghiệp
+ Lốc lạnh (máy nén) ô tô.
Hình 2.23: Lốc lạnh điều hịa.
+ Giàn lạnh:
30 Đồ án tốt nghiệp
+ Giàn nóng:
Hình 2.25: Giàn nóng điều hịa.
+ Bình lọc:
31 Đồ án tốt nghiệp
+ Quạt giàn nóng:
Hình 2.27: Quạt giàn nóng điều hịa. 2.6.2. Thiết kế mạch thủy lực hệ thống khử khuẩn: 2.6.2. Thiết kế mạch thủy lực hệ thống khử khuẩn:
32 Đồ án tốt nghiệp
Mạch thủy lực bao gồm : Bơm thủy lực, bình chứa dung dịch, van điều áp, vòi phun dung dịch.
Lựa chọn Bơm thủy lực có động cơ sử dụng nguồn điện 12V: + Áp lực đầu hút là 0,2 Mpa.
+ Áp lực đầu ra là 0,8 Mpa. + Lƣu lƣợng bơm: 5L/phút.
Dựa vào các thông số của bơm ta đi tìm tiết diện của ống dẫn thông qua công thức sau:
√ pđầu vào: 2 Bar.
pđầu ra: 8 Bar. Q = 5L/phút. Đƣờng kính ống hút: vhút = 0,5 ÷ 1,5 (m/s). Trƣờng hợp đ c biệt có thể lấy <= 3 (m/s) vhút max = 0,5 m/s = 300 dm/h. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dhút = 16mm. Đƣờng kính ống xả: Cũng nhƣ đƣờng ống hút là đƣờng có áp suất thấp nên vxả = 0,5 ÷ 1,5 (m/s). Trƣờng hợp đ c biệt có thể lấy <= 3 (m/s). vxả max = 0,5 m/s = 300 dm/h. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dxả = 16mm.
33 Đồ án tốt nghiệp
Đƣờng kính ống nén:
Tùy theo áp suất làm việc sẽ có các yêu cầu khác nhau. + p < 50 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 3 - 5 (m/s).
+ p = 50 ÷ 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 5 - 6 (m/s). + p > 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 6 - 7 (m/s) Với p < 50 Bar => vđẩy = (m/s)
Chọn vđẩymax = 4 m/s = 2400 dm/ph. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dđẩy= 6 mm.
Chiều dài ống phụ thuộc vào thiết kế lắp đ t hệ thống của từng hãng xe khác nhau.
Trên thị trƣờng hiện nay có rất nhiều loại béc phun khác nhau nhƣng với hệ thống yêu cầu cần phải có hạt phun rất tơi để đảm bảo đƣợc yêu cầu đề ra ban đầu và tránh lãng phí dung dịch. Nên loại béc phun đƣợc lựa chọn là loại béc phun chân cao có kích thƣớc lỗ phun 0.15mm, lƣu lƣợng phun từ 20 – 46 ml/phút.
2.6.3. Thiết kế hệ thống mạch điện:
2.6.3.1. Thiết kế mạch điều khiển động cơ điện:
Để cho lốc lạnh (máy nén) có thể hoạt động đƣợc ta cần một động cơ điện sử dụng trực tiếp điện 220v, động cơ sẽ dẫn động máy nén thông qua dây curoa.
34 Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.29: Mạch điện động cơ điện. 2.6.3.2. Thiết kế mạch arduino 2.6.3.2. Thiết kế mạch arduino
Arduino cung cấp thông tin điều khiển nhiệt độ, tốc độ quạt cho hệ thống điều hịa thơng qua rơ le và nhận thông tin điều khiển nhiệt độ từ hệ thống điều hịa thơng qua cảm biến nhiệt độ.
Arduino đƣợc sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí bao gồm: + Arduino Nano. + Cảm biến nhiệt độ LM35. + Mạch mở rộng chân PCF8574. + Mạch opto PC817. + Relay 12v. Arduino Nano:
Arduino Nano là một bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy đủ. Arduino Nano n ng khoảng 7g với kích thƣớc từ 1,8cm - 4,5cm.
Arduino Nano có chức năng tƣơng tự nhƣ Arduino Duemilanove nhƣng khác nhau về dạng mạch. Nano đƣợc tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống nhƣ Arduino UNO. Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân còn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC nhƣ các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có
35 Đồ án tốt nghiệp
cổng mini-USB. Cổng này đƣợc sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính năng hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn cơng xuất lớn nhất với hiệu điện thế của nó.
Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno R3 sử dụng MCU ATmega328P-AU dán, vì cùng MCU nên mọi tính năng hay chƣơng trình chạy trên Arduino Uno đều có thể sử dụng trên Arduino Nano, một ƣu điểm của Arduino Nano là vì sử dụng phiên bản IC dán nên sẽ có thêm 2 chân Analog A6, A7 so với Arduino Uno.
Hình 2.30: Mạch Arduino Nano.
Thơng số kỹ thuật:
- Thiết kế theo đúng chuẩn chân, kích thƣớc của Arduino Nano chính hãng. - IC chính: ATmega328P-AU.
- IC nạp và giao tiếp UART: CH340.
- Điện áp cấp: 5VDC cổng USB ho c 6-9VDC chân Raw. - Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC.
- Dòng GPIO: 40mA.
- Số chân Digital: 14 chân, trong đó có 6 chân PWM. - Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân).
36 Đồ án tốt nghiệp - Bộ nhớ Flash: 32KB (2KB Bootloader). - SRAM: 2KB. - EEPROM: 1KB. - Tốc độ xung: 16Mhz.
- Tích hợp Led báo nguồn, led chân D13, LED RX, TX. - Tích hợp IC chuyển điện áp 5V LM1117.
- Kích thƣớc: 18.542 x 43.18mm.
Cảm biến nhiệt độ LM35:
Cảm biến nhiệt độ LM35 có điện áp Analog đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ thƣờng đƣợc sử dụng để đo nhiệt độ của môi trƣờng ho c theo dõi nhiệt độ của thiết bị,..., cảm biến có kiểu chân TO-92 với chỉ 3 chân rất dễ giao tiếp và sử dụng.
Hình 2.31: Cảm biến nhiệt độ LM35.
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 4~20VDC. - Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA. - Khoảng đo: -55°C đến 150°C.
37 Đồ án tốt nghiệp
- Sai số: 0.25°C. - Kiểu chân: TO92.
- Kích thƣớc: 4.3 × 4.3mm.
Mạch mở rộng chân PCF8574.
Mạch mở rộng chân I/O Expander PCF8574 đƣợc sử dụng để mở rộng chân giao tiếp I/O của Vi điều khiển qua giao tiếp I2C, mạch có khả năng mở rộng 8 I/O giúp bạn giao tiếp đƣợc với nhiều thiết bị chỉ qua một vài bƣớc thiết đ t đơn giản, mạch tích hợp DIP Switch giúp dễ dàng thay đổi địa chỉ I2C.
Hình 2.32: Mạch mở rộng chân PCF8574.
Thơng số kỹ thuật: - IC chính: PCF8574.
- Điện áp hoạt động : 2.5~6VDC.
- Giao tiếp : I2C, thiết lập địa chỉ bằng DIP Switch. - Số chân giao tiếp mở rộng: 8 I/O.
38 Đồ án tốt nghiệp
- Tần số : 100kHz maximum. - Kích thƣớc : 37.5 x 16.7 mm.
Mạch opto PC817:
PC817 là một opto đƣợc sử dụng rất phổ biến, nó chứa một LED hồng ngoại và một transistor quang trong một gói. Opto hay cịn đƣợc gọi là cách ly quang là