Khảo sát sensor nhiệt độ LM35
Do các sensor được chế tạo không đồng nhất hoàn toàn cũng như giá trị điện áp so sánh của các bộ biến đổi ADC không giống nhau nên ta cần khảo sát sensor trên bộ thu thập dữ liệu thực tế. Kết quả thu được càng sát với thực tế sẽ giúp cho các bộ điều khiển phản ứng tốt nhất với trạng thái hiện tại của hệ thống.
Tiến hành đưa sensor và một nhiệt kế (sinh kề) vào một cốc nước nóng, để nước nguội từ từ rồi tiến hành ghi lại số chỉ của nhiệt kế và tín hiệu điện áp sau khi biến đổi ADC trong vi điều khiển vào phần mềm Microsoft Excel. Khi nước nguội đến nhiệt độ phòng ta sử dụng kết quả đo vẽ đồ thị hàm đáp ứng giữa nhiệt độ thực và giá trị điện áp ra của sensor nhiệt độ như sau:
y = 0.1305x - 2.1326 R2 = 0.9899 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 250 260 270 280 290 300 310 320 ADC N hi ệt độ
Hình 3.18. Đồ thị phụ thuộc của nhiệt độ và điện áp ra của sensor
Ta thấy hàm phụ thuộc của nhiệt độ thực tế và giá trị ADC là một hàm số tương đối tuyến tính. Giá trị này sẽ được vi điều khiển sử dụng để tính toán các đáp ứng đầu ra cho hệ thống PCR.
Do chuông phản ứng PCR được đặt giữa hai lớp thủy tinh hữu cơ nên có thể nhiệt độ giữa buồng gia nhiệt và kênh dẫn sẽ có sự chênh lệch. Nếu sự chênh lệch này lớn thì cho dù nhiệt độ của buồng gia nhiệt có ổn định đến đâu thì đó cũng chưa phản ánh đúng nhiệt độ của kênh dẫn. Do đó, cần tiến hành thêm một phép khảo sát độ
chênh lệch nhiệt độ giữa buồng gia nhiệt và nhiệt độ của kênh dẫn. Ta thực hiện phép khảo sát này bằng cách gắn thêm một sensor đo nhiệt độ trực tiếp trong buồng gia nhiệt và so sánh nó với sensor đo nhiệt độ được tích hợp trong kênh. Kết quả thu được cho thấy nhiệt độ chênh lệch được tính toán vào khoảng 0.1-0.2oC. Để chắc chắn về phép khảo sát này, tôi đã sử dụng phần mềm mô phỏng COMSOL để mô phỏng quá trình truyền nhiệt độ từ buồng gia nhiệt vào chuông phản ứng.
Mô phỏng quá trình truyền nhiệt trong hệ vi lưu, với các tấm truyền nhiệt bằng nhôm Al và PMMA là vật liệu tạo kênh. Kết quả mô phỏng quá trình truyền nhiệt cho thấy: nhiệt độ thu được từ cảm biến sai lệch khoảng 0,1oC so với nhiệt độ trong buồng phản ứng. Điều này đảm bảo hệ gia nhiệt có thể điều khiển chính xác nhiệt độ trong buồng phản ứng, để phản ứng PCR diễn ra đúng quy trình.
Hình 3.19. Mô phỏng quá trình truyền nhiệt của hệ thống PCR