Lựa chọn nồi áp suất: Sử dụng nồi áp suất có bán sẵn trên thị trường có thể dễ dàng lựa chọn, đảm bảo an toàn về chất liệu của nồi áp suất, khả năng chịu được áp suất tốt hơn so với tự thiết kế, đồng thời trên nồi có các van xả an tồn.
Các thơng số của nồi áp suất:
• Chất liệu: Hợp kim nhơm • Dung tích: 6 lít.
• Màu sắc: Trắng. • Kích thước: 22cm.
Tính năng:
• Chất liệu hợp kim nhơm quốc tế 3003.
• Vỏ nồi được xử lý oxy hóa cứng có độ bền cao, chống trầy xước, khơng bị biến đổi khi tiếp xúc nhiệt độ cao trong thời gian dài, đồng thời thân thiện với môi trường và khơng gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dùng.
• Nắp nồi đóng mở dễ dàng.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33
3.3 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ TOÀN MẠCH
Sau khi thiết kế trên phần mềm Proteus sơ đồ các khối: khối điều khiển, khối cảnh báo, khối nút nhấn, khối cảm biến, khối hiển thị. Đây là hình ảnh thiết kế tồn bộ mạch của phần mạch điện hệ thống.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 GIỚI THIỆU
Sau khi tính tốn thiết kế và mơ phỏng hoạt động của thiết bị, nhóm quyết định tiến hành thi cơng thiết bị. Đầu tiên nhóm thi cơng phần mạch điện của thiết bị và sau đó thi cơng lắp ráp phần mơ hình hệ thống.
• Thiết kế phần mạch điện nhóm lựa chọn các linh kiện phù hợp như phần thiết kế. Yêu cầu thi công là mạch chạy ổn định, thẩm mỹ, đạt yêu cầu đặt ra.
• Thiết kế phần mơ hình hệ thống, u cầu đặt ra là kích thước, hình dáng giống với phần thiết kế để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định như thiết kế và dự đốn. • Phần mềm: Nhóm lựa chọn phần mềm CCS và Pickit2 sử dụng viết code và nạp
code cho vi điều khiển.
4.2 THI CÔNG BOARD MẠCH
Trước khi tiến hành thi công, cần thiết kế board mạch, thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch qua phần mềm mô phỏng Proteus. Mạch được thiết kế trên phần mềm Proteus 8.6, mạch thiết kế là mạch một lớp, thủ công.
a) Các bước trước khi thi cơng mạch:
• Bước 1: Thiết kế, vẽ mạch nguyên lý, đi dây cho mạch hợp lý và kích thước mạch phù hợp, nhỏ gọn.
• Bước 2: Chuyển sang phần PCB layout để tiến hành đi dây cho board mạch.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35
• Bước 3: Bật hình ảnh 3D trong phần mềm, xem hình ảnh mơ phỏng, các thứ tự linh kiện được sắp xếp hợp lý, thẩm mỹ. Hình ảnh 3D giúp chúng ta xem các linh kiện bị chồng lên nhau vì một số linh kiện có kích thước thực tế và mơ phỏng khác nhau.
• Bước 4: Xuất phần mạch PCB sang giấy A4 để in và ủi mạch lên miếng đồng.
Hình 4.2: Ảnh mơ phỏng 3D trên phần
mềm proteus
Hình 4.3: Ảnh mặt sau sau khi xuất ra trên
giấy A4
b) Các bước thi công board mạch
• Bước 1: Rửa board đồng sạch sẽ bằng nước rửa mạch sau khi ủi mạch, tiến hành khoan lỗ.
• Bước 2: Dùng đồng hồ chỉnh kiểm tra ngắn mạch xem ngõ vào 5V thông với các cảm biến và module chưa. Kiểm tra GND có nối nhau chưa.
• Bước 3: Tiến hành khoan lỗ và tiếp tục kiểm tra.
• Bước 4: Hàn tất cả các linh kiện bao gồm vi điều khiển PIC, LCD, led, buzzer, module cảm biến nhiệt độ, dây nối nút nhấn, ngõ domino điện áp vào.
• Bước 5: Kiểm tra các linh kiện đã được hàn, kết nối như trên PCB và 3D của mạch trên phần mềm mô phỏng. Đo kiểm tra từng chân của các thiết bị đã • kết nối hết chưa
• Bước 6: Cuối cùng nạp chương trình và chạy thử mạch. Các linh kiện được sử dụng trong mạch:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36
Bảng 4.1: Liệt kê các linh kiện
STT Tên linh kiện Số
lượng Giá tiền Ghi chú
1 PIC16F887 1 44.000 đồng Module mạch sạc 2 LCD 20x4 1 75.000 đồng 3 Module Max6675 1 70.000 đồng 4 Cảm biến nhiệt độ cặp cực loại K 1 5 Nút nhấn 3 2.400 đồng Nút nhấn nhả 6 Buzzer (loa) 1 3.000 đồng
7 Led (nguồn, cảnh báo) 2 600 đồng
8 Điện trở 300 Ω 3 500 đồng 9 Điện trở 4k7 Ω 2 500 đồng 10 Điện trở 10KΩ 1 500 đồng 11 Domino 2 1 2.500 đồng 12 Công tắc 1 2.500 đồng Công tắc bật – tắt 13 Pin Mặt Trời 1 150.000 đồng 14 Pin sạc dự phòng 2 70.000 đồng 2 Pin 15 Mạch sạc pin 1 15.000 đồng Module mạch sạc
c) Lắp linh kiện và hồn thiện:
Hình ảnh mặt trước của mạch bao gồm các linh kiện được hàn trực tiếp lên miếng đồng như vi điều khiển, lcd, led, trở, tụ, buzzer, module cảm biến…các linh kiện như nút nhấn, công tắc, dây nạp code và cảm biến được nối dây để lắp ráp đưa lên mặt trên mơ hình.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37
Hình 4.4: Hình ảnh mặt sau của mạch điện
4.3 ĐÓNG GÓI PHẦN MẠCH ĐIỆN 4.3.1 Đóng gói mạch điện 4.3.1 Đóng gói mạch điện
Các linh kiện cần được đóng gói bao gồm: một pin năng lượng mặt trời 6V-3W, một mạch sạc xả pin cell 18650, hai pin cell 18650, một mạch chuyển áp có đầu vào 6 - 20 V được chuyển sang 5V - 2A cung cấp cho mạch sạc pin, các linh kiện thể hiện trong hình 4.5.
Hình 4.5: Mạch điện được kết nối với Pin
Phần mạch điện được đóng vào hộp để dây nạp và dây nối cảm biến dẫn ra ngoài để nạp code và đo nhiệt độ thể hiện ở hình 4.6.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38
4.3.2 Hồn thiện mơ hình
Hình 4.7: Mơ hình sau khi đóng gói
4.4 THI CƠNG MƠ HÌNH THIẾT BỊ 4.4.1 Các vật liệu sử dụng 4.4.1 Các vật liệu sử dụng
Bảng 4.2: Các vật liệu sử dụng trong thi công
STT Tên vật liệu Ghi chú
1 Tôn 1mx1.6m
2 Nồi áp suất 22x20
3 Đồng hồ áp suất 0 – 1 kg/cm2
4 Ống đồng Bao quanh xốp
5 Ống năng lượng, bịt cao su 6 Giấy nhôm bọc thực phẩm
7 Gỗ 2 miếng có hình dạng parabol
8 Khung sắt Các thanh riêng rẽ
9 Ốc, tán, bu lông M10, M6
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39
Mơ tả ngun lý hoạt động của mơ hình: Bộ phận phản xạ máng parabol là một bộ thu năng lượng mặt trời được thiết kế để thu được bức xạ mặt trời lên một điểm tập trung. Tại điểm này năng lượng mặt trời được nhận nhiều hơn nhiệt tổng thể trên một mét vng. Hình dạng của các bộ thu năng lượng mặt trời phải được thiết kế sao cho các tia ánh sáng mặt trời phản xạ khỏi bề mặt của bộ thu đến cùng một tiêu điểm với bất kỳ hướng chiếu của ánh sáng mặt trời. Các bộ thu năng lượng mặt trời ứng dụng cho các khu dân cư thường là hình dạng máng parabol tập trung năng lượng mặt trời vào một tiêu điểm.
Hình 4.8: Các dụng cụ trong mơ hình thiết bị
➢ Hình 4.8a là hình dạng của máng parabol được thiết kế bằng miếng tôn lá, bẻ
cong theo hình parabol đã tính tốn, trên miếng tơn được dán một lớp màng nhơm bọc thực phẩm để phản xạ ánh nắng mặt trời hiểu quả hơn. Ống năng lượng gắn dọc theo máng parabol để nhận được ánh sáng mặt trời phản xạ nhiều nhất. Hai miếng gỗ được cắt cong theo đường parabol của máng. Để giữ cho ống năng lượng không bị dịch chuyển.
➢ Hình 4.8b gồm có đồng hồ áp suất và hộp mạch đo, hiển thị nhiệt độ, là hai yếu
tố quan trọng của một thiết bị tiệt trùng
➢ Hình 4.8c là nồi áp suất – nồi tiệt trùng dụng cụ y tế, bên ngoài nồi được bao bọc
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40
nồi có chức năng điều chỉnh áp suất của nồi, giữ cho thiết bị an tồn. Trên nắp nồi có gắn cảm biến và ống dẫn hơi được dẫn hơi từ ống chân không.
Các máng phản xạ parabol được xây dựng như một mặt cắt parabol theo phương thẳng đứng.Thường được phủ một lớp sơn màu bạc, hoặc vật liệu nhơm đánh bóng, hoặc sử dụng sử gương có cùng hình dạng với máng parabol. Một ống nhiệt hấp thụ gọi là ống chân không được đặt dọc theo trục tiêu điểm song song với máng phản xạ. Là ống nhiệt đen kim loại được bọc kín bên trong lớp vỏ thủy tinh có chứa một lượng chất lỏng truyền nhiệt được bơm xung quanh trong lớp vỏ. Chất lỏng thường là hỗn hợp nước và dầu phụ gia hoặc dầu nhiệt khác có thể hấp thụ nhiệt đạt nhiệt độ trên 200 oC. Nhiệt độ bên trong ống năng lượng tăng dần nước sơi tiến hành thu hơi nước nóng đến nồi áp suất. Sử dụng một nút bịch cao su có 2 đường ống: một là ống dẫn nước vào, hai là ống dẫn hơi ra. Ống dẫn nước sử dụng ống nước dẻo bình thường, ống dẫn hơi phải chịu được nhiệt độ, có độ bền. Đồng có tính bền, dẻo, chịu nhiệt cao. Ống đồng được lựa chọn làm ống dẫn hơi.
Nồi áp suất được sử dụng làm nồi hấp tiệt trùng địi hỏi có nhiệt độ cao và áp suất. Nồi hấp được sử dụng trong các ứng dụng y tế dùng để khử trùng, trong ngành hóa chất dùng để xử lý lớp phủ và cao su lưu hóa để tổng hợp thạch anh thủy nhiệt. Nồi áp suất được sử dụng để khử trùng thiết bị và các dụng cụ y tế bằng cách cho mẫu vào nồi có hơi bão hịa có nhiệt độ 121 oC trong khoảng 15 – 20 phút.
4.4.2 Hồn thiện thi cơng mơ hình
Sau phần thiết kế và tính tốn dựa trên một số mơ hình tham khảo ở các tài liệu đã nghiên cứu. Nhóm đã thực hiện vẽ mơ hình mơ phỏng trên phần mềm Solidworks và hệ thống sau khi thi công:
Mơ hình được dựng hồn chỉnh như hình trên có chiều dài 2 mét, chiều rộng 1m20, chiều cao là 1m20. Với kích thước và khơng gian như vậy có thể sử dụng thiết bị dễ dàng, thoải mái, an toàn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41
Hình 4.9: Mơ hình hồn thiện
Hình 4.10: Nắp và bên trong nồi áp suất
Mơ hình được thi cơng dựa trên u cầu đặt ra của đề tài. Để thiết kế được mơ hình, nhóm đã thiết kế mơ phỏng trên phần mềm. Hình dạng, kích thước thi cơng hồn tồn như đã thiết kế thể hiển như hình 4.9.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42
4.5 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
❖ Lưu đồ chương trình code điều khiển
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH 43
❖ Giải thích lưu đồ chương trình code điều khiển
Chương trình bắt đầu vào khởi động LCD, khởi tạo các port sử dụng, Timer0, LCD và các biến cài đặt các giá trị ban đầu cho các biến. Nếu chưa kết nối thì chương trình sẽ dừng đợi đến khi nào có kết nối.
Sau khi đọc nhiệt độ thu được từ cảm biến sẽ so sánh với mức nhiệt độ cần tiệt trùng (120 ⁰C). Nếu nhiệt đo được nhỏ hơn nhiệt độ quy định thì một biến A sẽ lưu lại thời gian lúc đó, khi ngược lại giờ cảnh báo sẽ bằng thời gian cài đặt cộng thêm thời gian của biến A khi nhiệt độ đạt được quy định. Khi mà thời gian tắt bằng thời gian đồng hồ đang chạy thì nó sẽ cảnh báo loa kêu lên và đèn led báo sáng lên.
❖ Lưu đồ đếm thời gian của đồng hồ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44
❖ Giải thích lưu đồ đếm thời gian của đồng hồ
Khi có sự kiện Timer xảy ra thì giá trị của biến DEM sẽ tăng lên một đơn vị. Nếu biến DEM bằng 15 thì số giây sẽ tăng lên một giây và biến Dem quay lại bằng không. Khi số giây lớn hơn 59 thì số phút sẽ tăng lên một đồng thời biến giây trở lại giá trị bằng khơng. Sau đó, giá trị biến phút tăng lên, nếu biến phút lớn hơn 59 thì giá trị giờ tăng lên một và phút bằng khơng. Khi biến giờ lớn hơn 23 thì biến giờ sẽ bằng khơng và quay lại trạng thái ban đầu biến DEM bằng không.
❖ Lưu đồ cài đặt thời gian tiệt trùng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45
❖ Giải thích cài đặt thời gian tiệt trùng.
Giá trị cài ban đầu bằng hai, khi phím UP được nhấn giá trị cài được tăng thêm một đơn vị. Nếu giá trị cài lớn hơn 60 thì giá trị cài bằng 20 và hiển thị giá trị cài lên LCD 20x4. Ngược lại khơng nhấn phím Up mà nhấn phím DW giá trị cài giảm đi một đơn vị, Khi giá trị cài giảm đến -1 thì giá trị cài mặc định bằng 20 và sẽ được hiển thị lên LCD 20x4. Nhưng nếu khơng nhấn phím DW thì sẽ đọc kết quả quả cài ban đầu và hiển thị lên LCD 20x4.
4.6 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG 4.6.1 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 4.6.1 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
a) Giới thiệu
Cùng với sự phát triển của vi điều khiển PIC song với đó là các phần mềm lập trình cũng được mọi người quan tâm đến và sự ra đời các phần mềm là nhu cầu thiết yếu để giúp chúng ta soạn thảo, biên dịch các chương trình cho vi điều khiển. Ví dụ như: Keil C, Mikroc. Nhóm chọn quyết định chọn CCS, CCS là một cơng cụ lập trình C cho vi điều khiển PIC. Sau đây là các ưu, nhược điểm của phần mềm: CCS là trình biên dịch lập trình ngơn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip.
Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dịch riêng biệt cho 3 dịng PIC khác nhau đó là:
• PCB cho dịng PIC 12‐bit opcodes • PCM cho dịng PIC 14‐bit opcodes • PCH cho dịng PIC 16 và 18‐bit
Tất cả 3 trình biên dịch này được tích hợp lại trong một chương trình bao gồm cả trình soạn thảo và biên dịch là CCS và phiên bản PCWH Compiler Ver 3.227. Giống như nhiều trình biên dịch C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng PIC trong các dự án. Các chương trình điều khiển sẽ được thực hiện nhanh chóng và đạt hiệu quả cao thơng qua việc sử dụng ngơn ngữ lập trình cấp cao – Ngơn ngữ C. Tài liệu hướng dẫn sử dụng có rất nhiều, nhưng chi tiết nhất chính là bản Help đi kèm theo phần mềm (tài liệu Tiếng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46
Anh). Trong bản trợ giúp nhà sản xuất đã mô tả rất nhiều về hằng, biến, chỉ thị tiền xử lý, cấu trúc các câu lệnh trong chương trình, các hàm tạo sẵn cho người sử dụng…
b) Cách sử dụng
Cách sử dụng chương trình
Bước 1: Thực hiện mở chương trình, chọn File → New → Source File → Đặt tên
cho thư mục như hình 4.12.
Hình 4.14: Hướng dẫn sử dụng tạo thư mục viết chương trình
→Thực hiện khai báo thư viện rồi bắt đầu viết chương trình như trong hình 4.13.
Bước 2: Sau khi viết chương trình tiến hành biên dịch chương trình, trước hết lưu
chương trình sau đó →Bấm vào tên chương trình chọn Make file project →Chọn Compile theo hình 4.14.
Hình 4.15: Thực hiện các bước biên dịch chương trình
Sau khi biên dịch thành cơng trên màn hình sẽ hiện ra như hình: trong thư mục chứa chương trình sẽ xuấ hiện file.hex như hình 4.15.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH 47
Hình 4.16: Kết quả hiện thị trên màn hình sau khi biên dịch thành công