Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Nghiên cứu và thiết kế mô
hình điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi
cấy vi khuẩn Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
1
Mở đầu
1. Đặt vấn đề
2
mới để có thể khống chế đợc chúng, sử dụng chúng vào những việc có lợi cho
con ngời. Khi đó, tủ nuôi cấy vi khuẩn có sử dụng mạch điện tử vào điều
khiển đã ra đời nhằm duy trì sự sống cho vi khuẩn và nuôi cấy chúng ở nhiệt
độ và thời gian nhất định nào đó.
Mặc dù trên thế giới hiện nay có khá nhiều chủng loại thiết bị nuôi cấy
hiện đại, công suất lớn. Song một phần nào đó không hoàn toàn phù hợp với
điều kiện ở Việt Nam.
Do đó, để đáp ứng phần nào đó những nhu cầu trên cùng với sự nắm bắt
đợc những tiến bộ của khoa học kỹ thuật đặc biệt là điện tử đã và đang đợc
ứng dụng mạnh mẽ vào cuộc sống và sản xuất chúng tôi tiến hành đề tài:
Nghiên cứu và thiết kế mạch tự động điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi
cấy vi khuẩn. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi tiến hành nghiên
cứu và khảo sát các loại tủ nuôi cấy trong bệnh viện Bạch Mai, khảo sát sự
biến đổi của nhiệt độ và thời gian trong quá trình nuôi cấy. Từ kết quả đó
chúng tôi tiến hành xây dựng mô hình và lắp ráp trên thực tế. Với những kết
quả đã đạt đợc, khẳng định hệ thống điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy do
chúng tôi thiết kế là hoàn toàn có tính khả thi trong điều kiện nớc ta hiện nay.
2. Mục đích của đề tài
Trên cơ sở những kiến thức đã học đợc trong nhà trờng và những kiến
thức thực tế tiếp thu đợc trong quá trình thực tập chúng tôi mạnh dạn đề xuất,
thiết kế mạch tự động điều chỉnh nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn và lắp ráp
mạnh tự động điều chỉnh nhiệt độ. Mạch này có thể dùng để thay thế các mạch
điều chỉnh nhiệt độ trong các tủ gặp sự cố cần sửa chữa để không làm gián
đoạn thời gian nghiên cứu của các nhà vi sinh vật. Đặc biệt, mạch này cũng có
thể dùng để lắp mới.
3. Nội dung của đề tài
Tìm hiểu khái quát về đặc điểm và các điều kiện sống của vi khuẩn, các
tác động của môi trờng đối với điều kiện phát triển của vi khuẩn.
Trình bày nguyên tắc chung của mạch điều khiển nhiệt độ tủ nuôi cấy.
Chơng 1
Tìm hiểu đặc điểm, điều kiện sinh sống của vi khuẩn và tác động của môi trờng đối
với sự phát triển của vi khuẩn
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
4
1.1. Khái niệm chung
Xung quanh ta ngoài các sinh vật lớn mà chúng ta có thể nhìn thấy đợc
còn có vô vàn các sinh vật nhỏ bé, muốn nhìn thấy chúng phải dùng kính hiển
vi. Ngời ta gọi chúng là vi khuẩn.
Vi khuẩn sống ở khắp mọi nơi trên Trái Đất: từ đỉnh núi cao cho đến tận
đáy biển sâu, trong không khí, trong đất, trong hầm mỏ, trong sông ngòi, ao
hồ, trên da, trong từng bộ phận của cơ thể ngời, động vật, thực vật, trong các
sản phẩm lơng thực, thực phẩm, vật liệu, hàng hóa ngay cả ở trong những
nơi mà điều kiện sống tởng chừng nh hết sức phức tạp và khắc nhiệt nhất mà
vẫn thấy có sự phát triển của vi khuẩn.
Chẳng hạn nh vi khuẩn Pseudomonas bathycetes chúng có thể sống
đợc dới đáy đại dơng, nơi mà có áp suất lên tới 1000 atm và nhiệt độ
thờng xuyên chỉ vào khoảng 3
0
C. Vi khuẩn Sulfolobus acidorcaldrius phát
triển một cách bình thờng trong nhiệt độ khoảng từ 85 90
0
C. Vi khuẩn
Thiobacillus ferroxidans phát triển trong các dung dịch ở mỏ sắt có độ pH = 1 - 2.
Vi khuẩn Streptococcus faecalis lại có thể phát triển tốt ở môi trờng có độ
PH = 10 - 11. Vi khuẩn a mặn thuộc các chi Halobacterium, Halococcus
phát triển đợc trong các dung dịch bão hòa muối (32% NaCl). Có cả những vi
1.2.2. Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh
Vi khuẩn tuy có kích thớc nhỏ bé nhất trong sinh giới nhng năng
lợng hấp thu và chuyển hóa của chúng có thể vợt xa các sinh vật bậc cao.
Chẳng hạn nh vi khuẩn Lactic trong 1 giờ có thể phân giải một lợng đờng
Lactozơ nặng hơn 1000 - 10000 lần khối lợng của chúng. Nếu tính số
l
O
2
mà mỗi mg chất khô của cơ thể vi khuẩn tiêu hao trong một giờ thì ở mô lá
hoặc mô rễ thực vật là 0.5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, ở vi
khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở vi khuẩn thuộc chi Azotobacter là
2000. Năng lực chuyển hóa sinh hóa mạnh mẽ của vi sinh vật dẫn đến những
tác dụng lớn lao của chúng trong thiên nhiên cũng nh trong các hoạt động
sống của con ngời.
1.2.3. Sinh trởng nhanh, phát triển mạnh
So với các sinh vật khác thì vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng
có tốc độ sinh trởng và sinh sôi nảy nở cực lớn. Chẳng hạn nh vi khuẩn
Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp thì cứ khoảng 12 - 20 phút lại
phân chia một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân chia 3
lần, 24 giờ phân chia 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra 5
ì
10
21
tế bào
tơng đơng với khoảng 4722 tấn. Tuy nhiên trong thực tế không thể tạo ra
đợc các điều kiện sinh trởng lý tởng nh vậy đợc cho nên số lợng vi
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
dị thờng là 10
- 5
- 10
-10
.
1.2.5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều
Vi khuẩn phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất. Chúng có mặt trên cơ
thể ngời, động vật, thực vật, trong đất, trong nớc, trong không khí, trên mọi
đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi cho đến núi cao, từ nớc ngầm cho đến nớc
biển
Trong đờng ruột của ngời số lợng vi khuẩn Bacteroides fragilis cao
nhất chúng đạt tới số lợng 10
10
- 10
11
/g phân, gấp 100 - 1000 lần số lợng vi
khuẩn Escherichia coli.
ở độ sâu 10000m của Đông Thái Bình Dơng nơi hoàn toàn tối tăm,
lạnh lẽo và có áp suất rất cao ngời ta phát hiện thấy có khoảng 1 triệu đến 10
tỉ vi khuẩn/ml chủ yếu là vi khuẩn lu huỳnh.
1.3. Điều kiện sinh sống của vi khuẩn
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
7
Điều kiện sinh sống của vi khuẩn ở đây là các chất dinh dỡng và nguồn
thức ăn của chúng.
1.3.1. Thành phần tế bào và các chất dinh dỡng của vi khuẩn
Các chất dinh dỡng đối với vi khuẩn là bất kỳ chất nào đợc vi khuẩn
hấp thụ từ môi trờng xung quanh và đợc chúng sử dụng làm nguyên liệu để
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
8
0
p
p
a
w
=
Trong đó p là áp lực hơi của dung dịch, p
0
là áp lực hơi nớc. Chẳng
hạn nh nớc nguyên chất có a
w
= 1, nớc biển có a
w
= 0.980, máu ngời
có a
w
= 0.995.
Phần nớc có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất của vi khuẩn
đợc gọi là nớc tự do. Đa phần nớc trong tế bào vi khuẩn tồn tại ở dạng nớc
tự do. Nớc kết hợp là phần nớc liên kết với các hợp chất hữu cơ cao phân tử
trong tế bào (protein, lipit, hidrat cacbon ). Nớc liên kết mất khả năng hòa
tan và lu động.
Muối khoáng chiếm khoảng 2 - 5% khối lợng khô của tế bào. Chúng
thờng tồn tại dới dạng các muối sunphat, photphat, cacbonat, clorua Trong
tế bào chúng thờng ở dạng các ion. Dạng cation chẳng hạn nh Mg
2+
, Ca
Bảng 1.1
Phân tử % Khối lợng Số phân tử/ tế bào Số loại phân tử
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
9
khô (1)
Nớc - 1
Tổng số các đại phân tử 96 24.609.802 khoảng 2500
Protein 55 2.350.000 khoảng 1850
Polisaccarit 5 4.300 2 (2)
Lipit 9.1 22.000.000 4 (3)
AND 3.1 2.1 1
ARN 20.5 255.500 khoảng 660
Tổng số các đơn phân tử 3.5 khoảng 350
Axit amin và tiền thể 0.5 khoảng 100
Đờng và tiền thể 2 khoảng 50
Nucleotit và tiền thể 0.5 khoảng 200
Các ion vô vơ 1 18
Tổng cộng 100
Trong đó: (1) là khối lợng khô của 1 tế bào vi khuẩn E.coli đang
sinh trởng mạnh là
13
108.2
ì g; (2) là Pepidoglican và glicogen; (3) là 4
loại photpholipit, mỗi loại có nhiều nhóm khác nhau phụ thuộc vào thành
phần axit béo.
0
C sau đó đun sôi rồi mới đa đi khử trùng ở nồi hấp áp lực
Xenlulozơ đợc đa vào các môi trờng nuôi cấy, vi khuẩn phân giải
Xenlulozơ dới dạng giấy lọc, bông hoặc các loại bột Xenlulozơ.
Khi sử dụng lipit, parafin, dầu mỏ Để làm nguồn cacbon nuôi cấy một
số loại vi khuẩn phải thông khí mạnh để cho từng giọt nhỏ có thể tiếp xúc đợc
với thành tế bào từng vi khuẩn.
Để nuôi cấy các loại vi khuẩn ngời ta thờng dùng nồng độ đờng là
0.5 - 0.2%. Hầu hết các vi khuẩn chỉ đồng hóa đợc các loại đờng ở dạng
đồng phân D.
Các chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nớc thịt, nớc chiết ngô, nớc
chiết đại mạch, nớc chiết giá đậu ) có thể sử dụng vừa làm nguồn C vừa làm
nguồn N đối với vi khuẩn.
Phạm vi đồng hóa các nguồn thức ăn cacbon của từng loài vi khuẩn cụ
thể rất khác nhau: có thực nghiệm cho thấy loài vi khuẩn Pseudomonas cepacia
có thể đồng hóa trên 90 loại nguồn thức ăn cacbon khác nhau, trong khi đó các
vi khuẩn sinh metan chỉ có thể đồng hóa đợc CO
2
và vài loại hợp chất chứa
1C hoặc 2C.
Với vi khuẩn dị dỡng nguồn thức ăn cacbon làm cả hai chức năng:
nguồn dinh dỡng và nguồn năng lợng. Nhất là các vi khuẩn gây bệnh sống
trong máu, trong các tổ chức hoặc trong ruột của ngời và động vật muốn sinh
trởng đợc ngoài nguồn cacbon hữu cơ còn cần phải đợc cung cấp một
lợng nhỏ CO
2
thì mới phát triển đợc.
1.3.3. Nguồn thức ăn nitơ của vi khuẩn
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Ngợc lại khi làm các môi trờng tổng hợp (dùng nguyên liệu hóa chất) bắt
buộc phải bổ sung đủ các nguyên tố khoáng cần thiết. Những nguyên tố mà vi
khuẩn đòi hỏi phải đợc cung cấp với liều lợng lớn gọi là các nguyên tố đa
lợng. Còn các nguyên tố khoáng mà vi khuẩn chỉ đòi hỏi với những liều
lợng rất nhỏ gọi là các nguyên tố vi lợng.
Nồng độ cần thiết của từng nguyên tố vi lợng trong môi trờng thờng
chỉ vào khoảng 10
-6
- 10
-8
M. Hàm lợng các chất khoáng chứa trong nguyên
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
12
sinh chất vi khuẩn thờng thay đổi tùy loại, tùy giai đoạn phát triển và tùy điều
kiện nuôi cấy. Thành phần khoáng của tế bào vi khuẩn khác nhau thờng là
chênh lệch nhau rất nhiều. Chẳng hạn nh theo nghiên cứu của Mesrobiana và
Peunesko năm 1963 cho biết thành phần khoáng ở một số vi khuẩn gây bệnh là
(% chất khoáng):
P
2
O
5
4.93-74. 8 Na
2
O 0.2-28.08
K
2
O 2.4-39.8 Cl 0.03-43.69
mặt chất diệt khuẩn, vi khuẩn ngừng sinh trởng, phát triển và chết nhanh
chóng. Sự chết của tế bào thờng không xảy ra ngay một lúc trong quần thể
mà diễn ra dần dần, có thể biểu diễn bằng đờng cong tử vong logarit dới
đây (Hình 1.4b, 1.4c).
Hình 1.4b Hình 1.4c
Tác dụng ức khuẩn và diệt Tốc độ chết của vi khuẩn tùy theo
khuẩn của yếu tố môi trờng thời gian tác dụng của diệt khuẩn
Một số yếu tố, chủ yếu là các hóa chất, có thể tác dụng ức khuẩn hoặc
diệt khuẩn tùy theo nồng độ.
Tác dụng kháng khuẩn của các yếu tố môi trờng chịu ảnh hởng của
một số điều kiện nh tính chất và cờng độ tác dụng của bản thân yếu tố,
đặc tính của vi khuẩn và tính chất của môi trờng.
1.4.1. Cơ chế tác dụng của các yếu tố môi trờng lên vi khuẩn
Các yếu tố môi trờng bên ngoài tác dụng lên tế bào thuộc ba loại: Yếu tố vật
lý (độ ẩm, nhiệt độ, tia bức xạ ), yếu tố hóa học (pH môi trờng, thể oxi hóa khử,
các chất diệt khuẩn) và các yếu tố sinh học (chất kháng sinh). Dù là yếu tố nào
nhng khi tác dụng bất lợi lên tế bào thì thờng gây tổn hại đến các cấu trúc quan
Sinh trởn
g
bình thờng
ức khuẩn
Diệt khuẩn
Thời gian tác dụng của yếu tố
Lo
g
N
0
510
+ Hủy hoại các quá trình tổng hợp.
1.4.2. Tác động của các yếu tố vật lý
+ Độ ẩm: hầu hết các quá trình sống của vi khuẩn có liên quan đến nớc do
đó độ ẩm là yếu tố quan trọng của môi trờng. Đa số vi khuẩn thuộc các sinh vật a
nớc nghĩa là chúng cần nớc ở dạng tự do, dễ hấp thụ.
+ Nhiệt độ: hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể coi là kết quả của các
phản ứng hóa học. Vì các phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ nên yếu tố
nhiệt độ rõ ràng ảnh hởng sâu sắc đến các quá trình sống của tế bào. Tế bào thu
đợc nhiệt chủ yếu từ môi trờng bên ngoài, một phần cũng do cơ thể thải ra do kết
quả của hoạt động trao đổi chất.
Hoạt động của vi khuẩn bị giới hạn trong môi trờng chứa nớc ở dạng có thể
hấp thụ. Vùng này của nớc nằm ở 2
0
đến khoảng 100
0
gọi là vùng sinh động học.
Hầu hết tế bào sinh dỡng của vi khuẩn chết ở nhiệt độ cao do protein
bị biến tính. Vi khuẩn chết ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của
không hoạt hóa ARN và sự phá hoại màng tế bào chất.
ở nhiệt độ thấp có thể làm ngừng quá trình vận chuyển các chất hòa tan
qua màng tế bào chất do thay đổi hình không gian của một số permeaza chứa
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
15
trong màng hoặc ảnh hởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP cần cho quá
trình vận chuyển chủ động các chất dinh dỡng.
Vi khuẩn thờng chịu đựng đợc nhiệt độ thấp. ở nhiệt độ dới điểm
băng hoặc thấp hơn chúng không thể thực hiện hoạt động trao đổi chất rõ rệt.
Nhiệt độ thấp có thể coi là yếu tố ức khuẩn nếu làm lạnh khá nhanh. Trong
vi khuẩn a nóng dao động giữa +75
0
C và +80
0
C.
Các loài Bacillus sống trong đất thờng có nhiệt độ sinh trởng khá rộng
(15 - 40
0
C). Vi khuẩn E.coli có nhiệt độ sinh trởng 10 - 47.5
0
C. Vi khuẩn gây
bệnh lậu (Neisseria gonorrhoeae) phát triển ở nhiệt độ 30 - 40
0
C. Vi khuẩn
Methylococus capsulatus sinh trởng thích hợp ở 37
0
C cũng còn có thể sinh
trởng ở nhiệt độ 55
0
C.
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
16
áp lực, áp suất thẩm thấu và áp suất thủy tĩnh có thể ảnh hởng đến cấu
trúc của tế bào vi khuẩn.
+ Âm thanh: sóng âm thanh, đặc biệt trong vùng siêu âm (trên 20KHz),
có ảnh hởng lớn đến sinh trởng của vi khuẩn. Các tế bào sinh dỡng bị chết
nhanh tróng. Tế bào con mẫn cảm hơn nhiều so với tế bào già.
+ Sức căng bề mặt: khi sinh trởng trong môi trờng dịch thể vi khuẩn
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
17
+ Các chất diệt khuẩn ( sát trùng): thờng dùng nhất là phenol và các
hợp chất của phenol, các ancohol, halogen, kim loại nặng, H
2
O
2
, các thuốc
nhuộm, xà phòng và các chất rửa tổng hợp của muối amon bậc bốn.
1.4.4. Tác động của các yếu tố sinh học
Các yếu tố sinh học tác động có hại lên quá trình sinh sống của vi khuẩn
đó là kháng thể và chất kháng sinh.
1.5. Kết luận
Nh vậy, qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về quy trình nuôi cấy vi
khuẩn, các điều kiện sinh sống của vi khuẩn chúng tôi đa ra một số kết luận
sau:
+ Vi khuẩn có vai trò vô cùng to lớn đối với con ngời, động vật, thực
vật trên trái đất. Chẳng hạn nh chúng tham gia tích cực vào quá trình phân
giải các xác hữu cơ, các phế thải công nghiệp. Đặc biệt là vi khuẩn có vai trò
rất quan trọng trong ngành năng lợng đó là việc chúng đóng góp rất lớn trong
việc tạo ra dầu mỏ, than đá và khí đốt
+ Muốn cho vi khuẩn sinh trởng và phát triển đợc cần phải nuôi cấy
trong các môi trờng thích hợp, môi trờng là những chất dinh dỡng cần thiết
đợc phối hợp theo yêu cầu sinh trởng và phát triển của vi khuẩn đối với điều
kiện và hoàn cảnh sống. Ví dụ nh:
Môi trờng dịch thể hay môi trờng lỏng là môi trờng hợp thành do
sự hoà tan của các chất dinh dỡng cần thiết ở trong nớc, nh môi trờng
nớc thịt, nớc pepton, nớc gan, nớc dạ dầy, nớc các loại thân củ (nh ngô,
đậu nành, cà rốt).
Môi trờng bán cố thể là môi trờng nớc có cho thêm một ít chất
Chơng 2
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
19
Giới thiệu chung về tự động điều khển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi
khuẩn đang đợc sử dụng hiện nay
2.1. Nguyên lý cấu tạo chung
Hình dáng và cấu tạo bên trong của một số tủ nuôi cấy vi khuẩn hiện
nay đang đợc sử dụng đợc thể hiện trên hình 2.1 sau:
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo của tủ nuôi cấy vi khuẩn
Trong đó:
1) Vỏ tủ: thờng làm bằng tôn sắt dày cỡ 1,5mm, ở mặt trong có sơn lớp
sơn chịu nhiệt, mặt ngoài sơn chống rỉ. Có loại làm bằng tôn thép không rỉ.
2) Lớp cách nhiệt: thờng bằng bông thuỷ tinh để cách nhiệt cho tủ với
môi trờng ngoài.
3) Cửa ngoài bằng tôn thép, xung quanh có một gioăng amiăng.
4) Cửa trong bằng kính chịu nhiệt cho phép nhìn thấy vật sấy và cách
nhiệt ra ngoài.
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
khiển đóng điện cho dây đốt làm nhiệt độ tăng dần lên đến giá trị cần thiết và
quá trình tạo nhiệt lại lặp lại liên tục nh vậy trong suốt khoảng thời gian yêu
cầu của việc nuôi cấy vi khuẩn. Nh vậy, tủ ấm 37
0
C hoạt động theo một chu
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
21
trình khép kín và liên tục trong một thời gian dài mà vẫn đảm bảo đợc sự ổn
định nhiệt độ.
Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển nhiệt độ: đợc thể hiện nh hình 2.2
dới đây: Hình 2.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển nhiệt độ
Trong đó:
U
đặt
: tín hiệu điện áp đặt
t
x
: nhiệt độ thực trong tủ
t: nhiệt độ do dây đốt tạo ra
U
đk
: tín hiệu điện áp điều khiển
Nh vậy, hệ thống điều khiển nhiệt độ ở đây là hệ thống kín và có sự hồi
tiếp tín hiệu. Sự hồi tiếp ở đây có nhiệm vụ làm giảm sai lệch (e) giữa tín hiệu
đặt (U
Q = RI
2
t (J)
Trong đó:
Q- nhiệt lợng toả ra từ dây đốt (J)
R- điện trở của dây đốt (
)
I- dòng điện chạy qua dây đốt (A)
t- thời gian dòng điện chạy qua dây đốt (s)
Giá trị dòng điện chạy qua dây đốt luôn đợc quyết định bởi điện áp đặt
lên dây đốt hay là phụ thuộc vào thời gian dẫn điện của phần phía điều khiển
cung cấp.
2.2.3. Mạch điều khiển
Mạch điều khiển có thể điều khiển bằng các thiết bị cơ khí, có thể điều
khiển bằng các thiết bị bán dẫn.
2.2.3.1. Mạch điều khiển bằng các thiết bị cơ khí
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46
Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
23
Những tủ sử dụng mạch điều khiển loại này tiện dụng cho ngời sử
dụng, tiết kiệm năng lợng nhng chúng sử dụng các bộ đóng cắt trên cơ sở
các tiếp điểm cơ khí nên tủ hay bị trục trặc do bị bẩn tiếp điểm. Mặt khác độ
chính xác không cao, nên loại này hiện nay hầu nh không sản xuất mà chỉ tồn
tại trong các thiết bị cũ mà hiện tại đang đợc sử dụng ở một số cơ sở Y tế,
trạm Thú y, trạm bảo vệ thực vật. Trong trờng hợp này các tủ thờng đợc
điều khiển bằng nhiệt kế công tắc hoặc là thanh dãn nở.
2.2.3.2. Mạch điều khiển bằng các thiết bị bán dẫn
Công nghệ bán dẫn đang là một trong những ngành mũi nhọn và đợc
tAU
AK
sin= của Thyristor (hay Triac) một góc 90
0
. Nên điện áp đa vào sẽ
cho qua bộ tích phân để đợc điện áp đồng bộ U
s
. Sau đó lấy điện áp U
s
so
sánh với điện áp điều khiển. Điện áp điều khiển (U
đk
) là điện áp một chiều, có
thể điều chỉnh biên độ điện áp theo hai chiều (dơng và âm). Do đó nếu đặt U
s
vào cổng đảo và U
đk
vào cổng không đảo của khâu so sánh thì khi U
s
=U
đk
, ta sẽ
nhận đợc một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh, khi khâu này lật
trạng thái:
dk
UtA =
cos . Do đó )arccos(
đk
từ trị U
đk
= +A, đến trị U
đk
= -A, ta có thể
điều chỉnh đợc góc
từ 0 đến
. Nguyên tắc điều khiển trong trờng hợp
này thể hiện trên hình 2.4 sau: Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý tạo tín hiệu đồng bộ
Hình 2.5 dới đây là đồ thị dạng sóng điện áp.
Copyright: Tài liệu đại học ©