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
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
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.
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:
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
Đối với điện trở bằng kim loại :
R(T) = R
0
* ( 1 + aT + bT² + cT³)
Trong đó :
- T tính bằng độ ˚C
- T
0
= T(0˚C)
Đối với điện trở bằng oxit bán dẫn :
R(T) = R
0
* exp[
β
(
T
1
-
0
1
T
)]
Trong đó :
- T là nhiệt độ tuyệt đối (˚K).
- T
0
= 273,15˚K
Đây là loại cảm biến nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ, được chế tạo
bằng chất bán dẫn và được gọi là thermistor. Đặc điểm của thermistor là điện trở của
ể
Aluminate Mangan (MnAl
2
O), Titante Kẽm (ZnAl
2
O
4
).
Nguyên lý và đặc tuyến làm việc:
Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại PT:
Đặc tuyến này được giải thích như sau: Vùng A là vùng có hệ số nhiệt âm; B
là vùng có hệ số nhiệt dương rất lớn; C là vùng có hệ số nhiệt âm sâu. Vùng này rất
nguy hiểm và nhiệt điện trở dễ bị phá huỷ. Điểm M: là điểm làm việc của nhiệt điện
trở. Đ
áp 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*exp
B/T
ra các dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối với độ tuyến tính cao. Ưu
điểm của nó là vận hành đơn giản, tuy nhiên phạm vi hoạt động chỉ giới hạn trong
khoảng 50˚C
150˚C.
÷
Nguyên lý chung của IC đo nhiệt độ
IC đo nhiệt độ là mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu
dưới dạng điện áp hoặc dòng điện. Dựa vào tính chất rất nhạy của bán dẫn với nhiệt
độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Khi đó tín hi
ệu sẽ
biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.
Khi nhiệt độ thay đổi sẽ xảy ra hiện tượng ion hoá các nguyên tử nút mạng và
tạo ra các cặp hạt dẫn tự do: điện tích và lỗ trống. Các electron bứt ra khỏi các liên kết
Trường Đại học Công Nghệ
- 7 -
Khoa Điện tử – Viễn thông
Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến
ghép đôi thành điện tích tự do di chuyển qua các mạng cấu trúc tinh thể, tạo ra sự xuất
hiện các lỗ trống tăng theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ. Kết quả của hiện tượng này
là khi phân cực thuận, dòng thuận của tiếp giáp P – N sẽ tăng theo theo hàm mũ của
nhiệt độ.
Một số IC đo nhiệt độ thường dùng
- AD 590 : Phạm vi sử dụng - 55˚
C
÷
150˚C
- LX 5400 : Phạm vi sử dụng - 55˚C
÷
A/B
. Thông thường nhiệt độ của một trong hai mối hàn cố định và được dùng làm
chuẩn (T = T
ref
). T
2
là nhiệt độ của mối hàn thứ hai, khi được đặt trong môi trường
nghiên cứu nó sẽ đặt tới giá trị T
C
chưa biết.Nhiệt độ T
C
là hàm của nhiệt độ T
X
(T
X:
T
2
) và của các quá trình trao đổi nhiệt khác.
Cặp nhiệt điện được cấu tạo với kích thước rất bé cho phép việc đo nhiệt
độvới cấp chính xác cao, cho phép một vận tốc đáp ứng nhanh do điện dung nhỏ.
Ngoài ra, nó còn có ưu điểm khác nữa là tín hiệu được tạo ra chính là sức điện
động mà không cần tạo ra một dòng điện chạy qua cảm biến. Như vậy sẽ tránh
được
hiện tượng đốt nóng cảm biến.
Trường Đại học Công Nghệ
- 8 -
Khoa Điện tử – Viễn thông
Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến
(600 ÷ 1500˚C):±0,4%
Platin-Rodi(10%)/Platin
mm51,0=Φ
-50 ÷ 1500 -2,226 ÷ 17,445 (0 ÷ 538˚C):±1,4%
(538 ÷1500)˚C:±0,2%
Platin-Rodi(30%)/Platin-
Rodi(6%)
mm510=Φ
0 ÷ 1700 0 ÷ 12,426 (870 ÷ 1700˚C):± 0,5%
Wonfram-Reni(5%)
Wonfram-Reni(26%)
0 ÷ 2700 0 ÷ 38,45
Chromel/Alumel
mm25,3=Φ
-270 ÷ 1250 -5,354 ÷ 50,633 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400 ÷ 1250˚C):± 0,7%
Chromel/Constantan
mm25,3=Φ
-270 ÷ 870 -9,835 ÷ 66,473 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400 ÷ 1250˚C):± 0,7%
Sắt/Constantan
mm25,3=Φ
-210 ÷ 800 -8,096 ÷ 45,498 (0 ÷ 400˚C):± 3%
(400÷ 800˚C):± 0,7%
Trường Đại học Công Nghệ
CHUYỂN
ĐỔI
t˚
CHẤP
HÀNHt˚
ĐỐI
T
ƯỢNG HIỂN THỊ
ĐỊNH DẠNG
TÍN HIỆU
U
T
Y
T NGUỒN
NUÔI
U
T
là tín hiệu điện. Nếu U
T
là dịch chuyển cơ học thì khối này đơn thuần là một hệ đòn
bẫy.
1.2.2.3 Khối chấp hành
Khối này có nhiệm vụ làm thay đổi trạng thái làm việc của đối tượng. Thực
chất là đóng và ngắt công suất cho tải. Khối này có thể là role, thyristor.
1.2.2.4 Khối đối tượng
Đối tượng ở đây là các dây điện trở công suất từ vài trăm đến vài nghìn oát.
Cung cấp cho nó th
ường là nguồn điện lưới 220V-50Hz.
1.2.2.5 Khối hiển thị
Khối hiển thị đưa ra số liệu về nhiệt độ đo được nhờ góc quay của kim, đeng
chỉ thị, đèn decactron, LED 7 thanh hay màn hình hiển thị. Trường Đại học Công Nghệ
- 11 -
Khoa Điện tử – Viễn thông
Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến
1.2.2.6 Khối nguồn nuôi
Khối này có chức năng duy trì và ổn định chế độ làm việc của các khối và
cung cấp công suất cho tải.
1.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
Luôn xảy ra quá trình thông tin đầy đủ (2 chiều) với sự tham gia của một hoặc
nhiều vòng phản hồi để luôn theo dõi đối tượng, ổn định một vài thông số củ
Copyright: Tài liệu đại học ©