Đang tải... (xem toàn văn)
TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở BỆNH VIỆN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ --------- [\ --------- LÊ KIM TUYẾN TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở BỆNH VIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG HÀ NỘI 2005 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ --------- [\ --------- Lê Kim Tuyến TÌM HIỂU HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM TRONG CÁC LỒNG ẤP Ở BỆNH VIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Nghành: Điện tử - Viễn thông Cán bộ hướng dẫn: TS Ngô Diên Tập HÀ NỘI 2005 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản luận văn này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS Ngô Diên Tập đã tận tình giảng dậy, hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình làm khoá luận tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia HN đã tận tình giảng dạy giúp đỡ em trong những năm vừa qua. Xin cảm ơn các cán bộ của bệnh viện Phụ sản Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em thực hiện bản khoá luận tốt nghiệp. Tôi xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người thân đã động viên giúp tôi hoàn thành bản khoá luận này. Lê Kim Tuyến TÓM TẮT KHOÁ LUẬN Lồng ấp trẻ sơ sinh là thiết bị chăm sóc trẻ sơ sinh thiếu tháng hoặc trẻ sơ sinh bị bệnh. Vì vậy lồng ấp được chế tạo tinh vi và phức tạp. Điều quan trọng nhất là phải khống chế và điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm. Khoá luận trình bày các vấn đề về nhiệt độ, độ ẩ m và giới thiệu một số lồng ấp. Trong phần về nhiệt độ, khoá luận nêu một số cảm biến đo nhiệt độ và cách đo nhiệt độ trong lồng ấp. Về phần độ ẩm, khoá luận giới thiệu cảm biến đo độ ẩm và cách đo độ ẩm trong lồng ấp. Còn về phần giới thiệu một số lồng ấp, khoá luận nêu chi tiết các đặc điểm kĩ thuật, cấu tạo của lồng ấp V- 85, và giới thiệu qua các thông số kĩ thuật của các lồng ấp AGA, AR300- 2750, và H- 1000. MỤC LỤC Mở đầu ……………………………………………………………………………………….1 Chương 1: Đo nhiệt độ trong lồng ấp………………………………………………………… 2 1.1 Cảm biến nhiệt độ…………………………………………………………………… .… 2 1.1.1 Giới thiệu chung………………………………………………………… .…… .2 1.1.2 Đo nhiệt độ dùng điốt và tranzitor……………………………………………… ……3 1.1.3 Cảm biến đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở………………………………………………4 1.1.4 Cảm biến dưới dạng IC ……………………………………………………………… .7 1.1.5 Đo nhiệt độ bằng cặp nhi ệt điện……………………………………………… 8 1.2 Đo nhiệt độ trong lồng ấp……………………………………………………………… .10 1.2.1 Giới thiệu chung………………………………………………………………………10 1.2.2 Giải thích sơ đồ khối……………………………………………………… .11 1.2.2.1 Khối chuyển đổi………………………………………………………………………11 1.2.2.2 Khối định dạng tín hiệu……………………………………………………………….11 1.2.2.3 Khối chấp hành…………………………………………………………… .11 1.2.2.4 Khối đối tượng……………………………………………………………… 11 1.2.2.5 Khối hiển thị…………………………………………………………… . .11 1.2.2.6 Khối nguồn nuôi…………………………………………………………………… .11 1.3 Đặc điểm của hệ thống đo và đi ều khiển nhiệt độ…………………………………… .12 Chương 2: Đo độ ẩm trong lồng ấp….… …………………….…………………… .13 2.1 Cảm biến độ ẩm…………………………………………………………………………13 2.2 Đo độ ẩm trong lồng ấp………………………………………………………………….18 Chương 3 Một số lồng ấp hiện đang được sử dụng………………………………… 19 3.1 Lồng ấp V – 85…………………………………………………………………………20 3.1.1 Đặc điểm kĩ thuật…………………………………………………………… …….20 3.1.2 Cấu tạo của lồng ấp V – 85…………………………………………………………21 3.1.2.1 Chức năng của các c ảm biến……………………………………………… 21 3.1.2.2 Chức năng chủ yếu của các bo mạch……………………………………………… 21 3.1.2.3 Các bộ phận khác………………………………………………………………… .22 3.1.2.4 Miêu tả chi tiết cách vận hành lồng ấp………………………………………… .23 3.1.2.4.1 Điện áp vào chuẩn……………………………………………………… .23 3.1.2.4.2 Dòng điện báo tăng quá nhiệt độ………………………………………………….24 3.1.2.4.3 Mạch chuyển đổi AD…………………………………………………… 25 3.1.2.4.4 Mạch khoá lối vào………………………………………………………. ……….26 3.1.2 4.5 Dòng nạp điện…………………………………………………………………….26 3.1.2.4.6 Mạch báo CPU ngừng hoạt động……………………………………………… 27 3.1.2.4.7 Bộ phận hiển thị………………………………………………………………… 27 3.1.2.4.8 Sao lưu dữ liệu với EEPROM…………………………………………………….27 3.1.2.4.9 Mạch điện điều khiển lò sưỡi…………………………………………………… 28 3.1.2.4.10 Khởi động quá trình lưu thông không khí……………………………………… .29 3.1.2.4.11 Điều chỉnh sự tăng nhiệt độ………………………………………… .30 3.2 Lồng ấp AGA………………………………………………………………… .31 3.3 Lồng ấp AR300-2750………………………………………………………… .32 3.4 Lồng ấp H-1000……………………………………………………………… 32 Kết luận .…………………………………………………………………………………… 36 Phụ lục… .………………………………………………………………………… .38 Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến MỞ ĐẦU Lồng ấp nuôi dưỡng trẻ sơ sinh là một hệ thống máy móc hết sức tinh vi và được thiết kế khá đặc biệt, với đối tượng phục vụ là trẻ sơ sinh nên yêu cầu về độ tin cậy và chính xác về kĩ thuật phải rất cao. Đặc điểm của trẻ sơ sinh là yếu ớt, mà đa phần là trẻ bị bệnh hoặc sinh thiếu tháng mới phải nằm trong l ồng ấp. Do đó môi trường trong lồng ấp phải gần với môi trường của trẻ khi chưa lọt lòng mẹ. Với yêu cầu đó, hệ thống điều khiển nhiệt độ và độ ẩm của lồng ấp phải làm việc rất chính xác và có độ tin cậy cao. Hiện nay, tại nhiều bệnh viện ở nước ta đã sử dụng lồng ấp để chă m sóc các trẻ sơ sinh. Do cần độ tin cậy và chính xác cao của lồng ấp nên giá thành của nó khá cao và chỉ có một số nước có nền khoa học kĩ thuật tiên tiến mới sản xuất được lồng ấp. Với đề tài “Tìm hiểu hệ thống ổn định nhiệt độ và độ ẩm bên trong lồng ấp ở bệnh viện” tôi muốn giới thiệu các nội dung sau: ¾ Chương 1: Đo nhiệ t độ trong lồng ấp Trình bày các cảm biến đo nhiệt độ và phương pháp đo nhiệt độ trong lồng ấp. ¾ Chương 2: Đo độ ẩm trong lồng ấp Trình bày phương pháp đo độ ẩm và đo độ ẩm trong lồng ấp. ¾ Chương 3: Một số lồng ấp hiện đang dược sử dụng Giới thiệu các loại lồng ấ p hiện đang dược sử dụng tại các bệnh viện như AGA của Italia, AR300 – 2750 của Pháp, H-1000 của Nhật Bản và đặc biệt tìm hiểu kĩ về loại lồng ấp V – 85 cũng do Nhật Bản sản xuất. Trường Đại học Công Nghệ 1 Khoa Điện Tử - Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến CHƯƠNG 1 ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG LỒNG ẤP 1.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 1.1.1 Giới thiệu chung Từ thời xưa, người ta đã biết đến tính chất của vật chất là có quan hệ mật thiết với mức độ nóng lạnh của vật chất đó. Nóng hay lạnh là thể hiện mức độ giữ nhiệt của vật. Mức độ nóng lạnh đó gọi là nhiệt độ. Khái niệm này dựa vào quan niệm về hi ện tượng truyền nhiệt và cân bằng nhiệt (các vật có nhiệt độ như nhau thì không có hiện tượng truyền nhiệt cho nhau và lúc đó thì nó đã đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt). Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ là tham số vật lý biểu thị động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của các phân tử tạo thành vật thể. Khi hai vật tiếp xúc với nhau thì giữa chúng có hiện t ượng trao đổi năng lượng giữa các phân tử cho đến khi động năng của các phân tử trong hai vật bằng nhau mới thôi. Đó chính là hiện tượng truyền nhiệt giữa hai vật có nhiệt độ khác nhau, hiện tượng đó diễn ra cho tới khi xảy ra sự cân bằng nhiệt. Tham số nhiệt độ thể hiện khả năng giữ nhiệt và có mối quan hệ với các tính chất khác của vật. Việc đ o nhiệt độ được tiến hành nhờ các đầu đo hay còn gọi là các cảm biến đo nhiệt độ. Các cảm biến làm nhiệm vụ chuyển đổi thông tin nhiệt độ của đối tượng thành tín hiệu điện (dòng điện hoặc điện áp) thuận lợi cho việc xử lý. các cảm biến đo nhiệt độ có thể kể ra như: nhiệt điện trở, cặp nhi ệt điện, IC cảm biến nhiệt độ, điốt và tranzitor… Tuỳ theo từng khoảng nhiệt độ cần đo có thể dùng các phương pháp khác nhau. Thông thường nhiệt độ cần đo được chia thành ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ trung bình và thấp thì phương pháp đo là phương pháp tiếp xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay môi trườ ng cần đo. Đối với nhiệt độ cao thì đo bằng phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở ngoài môi trường đo. Căn cứ vào khoảng nhiệt độ cần đo và sai số của phép đo mà ta quyết định lựa chọn cảm biến và phương pháp đo thích hợp. Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cặp nhiệt là từ -270˚C đến 2500 ˚C, độ chính xác có thể đặt tới ± 1% đến 0,1%. Khoảng đo nhiệt độ bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cảm biến có tiếp xúc P-N (nhiệt điện trở, điốt và tranzitor, IC) là từ -200˚C đến 200˚C, sai số đến ± 1%. Trường Đại học Công Nghệ - 2 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến Phương pháp đo không tiếp xúc như bức xạ quang phổ… có khoảng đo từ 1000˚C đến vài nghìn ˚C với sai số ± 1% đến 0,1%. Trên thực tế có nhiều loại thang được sử dụng để đo nhiệt độ. Các thang đo nhiệt độ gồm: thang đo Celeius (˚C), thang đo Kelvin (˚K), thang đo Fahrenheit (˚F), thang đo Rankine (˚R). Sau đây là công thức chuyển đổi giữa các thang đo: T(˚C) = T(˚ K) – 273,15 T(˚F) = T(˚R) – 459,67 T(˚C) = (T(˚F) – 32)* 5/9 T(˚F) = T(˚C) * 9/5 + 32 Bảng 1: Các thang nhiệt độ Kelvin(˚K) Celeius(˚C) Rankime(˚R) Fahrenteit(˚F) 0,00 -273,15 0,00 -459,67 273,15 0,00 491,67 32,00 273,16 0,01 491,69 32,02 373,15 100,00 671,67 212,00 1.1.2 Đo nhiệt độ dùng điốt và tranzitor Có thể đo nhiệt độ bằng cách sử dụng kinh kiện nhạy cảm là điốt và tranzitor mắc theo kiểu điốt (nối cực base và colector) phân cực thuận với dòng điện không đổi. Điện áp giữa hai cực sẽ là hàm của nhiệt độ. Các linh kiện được sử dụng làm cảm biến đo nhiệt độ : - Đi ốt - Tranzitor mắc thành điốt - Hai tranzitor giống nhau được mắc như điốt Trường Đại học Công Nghệ - 3 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến Người ta lợi dụng sự thay đổi tuyến tính của chuyển tiếp P-N đối với nhiệt độ để chế tạo ra các điốt và tranzitor chuyên dùng làm cầu cảm biến nhiệt trong đo lường và khống chế nhiệt độ. Các hình dạng cảm biến dùng điốt và tranzitor: V I V V 1 V 2 V d a) b) c) I 1 I 2 - Hình 1: a) Điốt b) Tranzitor mắc thành điốt c) Hai tranzitor mắc thành điốt 1.1.3 Cảm biến đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở Nhiệt điện trở được dùng để đo nhiệt độ của hơi nước, khí than trong các đường ống, các lò phản ứng hoá học, các lò hơi, không khí trong phòng, lồng ấp trẻ sơ sinh, Nhiệt điện trở thích hợp đo nhiệt độ trong khoảng -50˚C đến 300˚C. Nguyên lý làm việc của nhiệt điệ n trở là dựa vào sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ: R= f(t). Cuộn dây điện trở thường nằm trong ống bảo vệ và tuỳ theo công dụng mà vỏ ngoài có thể là kim loại, thuỷ tinh hoặc gốm. Đối với hầu hết các vật liệu dẫn điện thì giá trị điện trở R phụ thuộc vào nhiệt độ theo hàm số sau : R(T) = R 0 * f(T – T 0 ) Với : Trường Đại học Công Nghệ - 4 - Khoa Điện tử – Viễn thông [...]... các cảm biến - Cảm biến nhiệt độ không khí lồng ấp: Chỉ ra nhiệt độ không khí trong lồng ấp - Cảm biến độ ẩm tương đối: Chỉ ra nhiệt độ bị tác động bởi sự bốc hơi nước Cảm biến này được bao bọc bởi một tấm vải dệt ướt - Cảm biến về sự quá nhiệt độ: Chỉ ra sự tăng quá nhiệt độ không khí lồng ấp bằng cách sử dụng một dòng điện độc lập - Cảm biến về lưu thông không khí: Chỉ ra sự thay đổi trong việc lưu... 0,1˚C Điều chỉnh nhiệt độ lồng ấp: 25,0 ÷ 38,0˚C chính xác đến 0,1˚C Chỉ thế nhiệt độ lồng ấp: 20,0 ÷ 42,0˚C chính xác đến 0,1˚C Chỉ thế về độ ẩm : Ấn nút chọn Độ ẩm 20 ÷ 99% chính xác đến 1% Công suất lò sưởi : 0 - full, được chỉ thế bởi 12 cấp độ Báo động: * Báo động về sự quá nhiệt độ: Nếu giá trị hiển thị của nhiệt độ không khí lồng ấp vượt quá 39,0˚C hoặc nhiệt độ của cảm biến nhiệt vượt quá 39,5... báo quá nhiệt độ sẽ phát sáng, còi báo động sẽ kêu và nhiệt lượng sẽ bị ngắt * Báo động về sự lưu thông không khí bên trong: Nếu bất cứ trở ngại nào phát sinh trong hệ thống lưu thông không khí, đèn báo sẽ phát sáng, còi báo động sẽ kêu và nhiệt lượng sẽ bị ngắt * Báo động về nhiệt độ cao thấp: Nếu nhiệt độ không khí lồng ấp vượt quá nhiệt độ chọn trước 1,5˚C hoặc giảm xuống thấp hơn nhiệt độ ban đầu... bé đi Các mức đo của cảm biến độ ẩm được đồng bộ với diện tích bề mặt bốc hơi nước Vì thế khi điều chỉnh núm đặt độ ẩm cho lồng ấp thì một hệ cơ sẽ điều chỉnh diện tích bề mặt bốc hơi nước tương ứng Đó chính là cách đặt độ ẩm cho lồng ấp Trường Đại học Công Nghệ - 18 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến CHƯƠNG 3 MỘT SỐ LỒNG ẤP HIỆN ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG Trong các bệnh viện ở nước... Kim Tuyến 2.2 ĐO ĐỘ ẨM TRONG LỒNG ẤP Cảm biến độ ẩm được dùng nhiều nhất trong lồng ấp là loại cảm biến thay đổi điện dung của polyme khi hấp thụ hơi nước Trong lồng ấp, có một ngăn chứa nước Để điều chỉnh độ ẩm trong lồng ấp, người ta điều chỉnh diện tích bề mặt bốc hơi nước của ngăn nước trên Khi cần độ ẩm lớn thì cho diện tích bề mặt bốc hơi nước lớn, còn ngược lại , nếu yêu cầu độ ẩm bé thì ta điều... Đáp ứng nhiệt độ tức thời khi cường độ dòng tăng vọt Hệ số nhiệt và điểm làm việc thay đổi theo thành phần các hợp chất cấu tạo thermistor R A B C M 0 T Hình 2: Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại PT Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại NT: Trị số của điện trở nhiệt giảm rất nhanh khi nhiệt độ tăng Quan hệ này được biểu diễn bởi hàm: R(T) = A*expB/T A: Hệ số điện trở phụ... dừng lại ở mức giới thiệu và tham khảo các thông số kĩ thuật mà thôi Hình 8: Lồng ấp V- 85 Trường Đại học Công Nghệ - 19 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến 3.1 LỒNG ẤP V–85: 3.1.1 Đặc điểm kĩ thuật Yêu cầu về điện: Xác định theo yêu cầu Điều khiển nhiệt bên ngoài và trong lồng ấp: Hệ thống SC/MC Cài đặt nhiệt độ bên ngoài: 34,0 ÷ 38,0˚C chính xác đến 0,1˚C Chỉ thế nhiệt độ bên... trẻ Nhiệt độ của lồng ấp quá cao hoặc quá thấp đều có thể gây ảnh hưởng xấu trực tiếp đến đứa trẻ Nhiều khi có thể nguy hiểm đến tính mạng đứa trẻ Vì vậy việc đo và điều khiển nhiệt độ trong lồng ấp là một công việc khó khăn, đòi hỏi có sự chính xác cao Hiện nay, tại các bệnh viện trong hệ thống y tế nước ta có rất nhiều loại lồng ấp được sử dụng Nhưng nhìn chung, nguyên tắc đo và điều khiển nhiệt độ. .. báo động kêu Cảm biến báo tăng quá nhiệt độ là một bộ phận không phụ thuộc vào dòng điện đo nhiệt độ do CPU điều khiển Cảm biến này làm chuông báo động sự tăng quá nhiệt độ kêu khi nhiệt độ là 39,5 ± 0,5˚C Trong trường hợp này cả báo động nhìn thấy và nghe thấy sẽ được điều chỉnh tự động Khi cảm biến báo rằng nhiệt độ giảm xuống khoảng 2 ÷ 3˚C so với mức nhiệt độ báo động Thông tin về nhiệt độ chứa trong. .. sử dụng - 50˚C ÷ 125˚C - LM 234 - 3; LM 234 - 6 : Phạm vi sử dụng - 25˚C ÷ 100˚C 1.1.5 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện Ở đây nhiệt độ cần đo được cặp nhiệt điện chuyển đổi thành sức điện động để đưa vào các vôn kế chỉ thị bằng kim, bằng vạch sáng hoặc các con số • Cấu tạo: Một cặp nhiệt điện bởi hai dây dẫn A và b làm từ các loại vật liệu khác nhau Tại hai diểm tiếp xúc của chúng có nhiệt độ T1 và