Khóa luận Tìm hiểu hệ thống ổn định nhiệt độ - Độ ẩm trong các lồng ấp ở bệnh viện

Lồng ấp nuôi dưỡng trẻsơsinhlàmột hệthống máy móc hết sức tinh vi và được thiết kếkhá đặc biệt, với đối tượng phục vụlà trẻsơsinh nên yêu cầu về độtin cậy vàchính xác vềkĩthuật phải rất cao. Đặc điểm của trẻsơsinh là yếu ớt, mà đa phần là trẻbịbệnh hoặc sinh thiếu tháng mới phải nằmtrong lồng ấp. Do đó môi trường trong lồng ấp phải gần với môi trường của trẻkhi chưa lọt lòng mẹ. Với yêu cầu đó, hệthống điều khiển nhiệt độvà độ ẩm của lồng ấp phải làm việc rất chính xác và có độtin cậy cao. Hiện nay, tại nhiều bệnh viện ởnước ta đã sửdụng lồng ấp để chăm sóc các trẻsơsinh. Docần độtin cậy và chính xác cao của lồng ấp nên giá thành của nó khá cao và chỉcó một sốnước có nền khoa học kĩthuật tiên tiến mới sản xuất được lồng ấp. Với đềtài “Tìm hiểu hệthống ổn định nhiệt độvà độ ẩm bên trong lồng ấp ởbệnh viện” tôi muốn giới thiệu các nội dung sau: ¾ Chương 1: Đo nhiệt độtrong lồng ấp Trình bày các cảm biến đo nhiệt độvà phương pháp đo nhiệt độtrong lồng ấp. ¾ Chương 2: Đo độ ẩm trong lồng ấp Trình bày phương pháp đo độ ẩm và đo độ ẩmtrong lồng ấp. ¾ Chương 3: Một sốlồng ấp hiện đang dược sửdụng Giới thiệu các loại lồng ấp hiện đang dược sửdụng tại các bệnh viện như AGA của Italia, AR300 – 2750 của Pháp, H-1000 của Nhật Bản và đặc biệt tìm hiểu kĩ vềloại lồng ấp V – 85 cũng do Nhật Bản sản xuất.

pdf47 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 15/05/2013 | Lượt xem: 1989 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khóa luận Tìm hiểu hệ thống ổn định nhiệt độ - Độ ẩm trong các lồng ấp ở bệnh viện, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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 ẩm 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 nhiệt 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 điều 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 cảm 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 lồng 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 chăm 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 nhiệt 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 ấp 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 hiện 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 tượng 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 đo 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 nhiệt 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 trường 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 : - Điốt - 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 V1 V2 Vd a) b) c) I1 I2 - 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 N iệt 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,.. Nhi N nhiệt độ: R dụng mà v ™ Đ độ theo hà Trường Đh , ệt điện trở thích hợp đo nhiệt độ trong khoảng -50˚C đến 300˚C. guyên lý làm việc của nhiệt điện trở là dựa vào sự thay đổi điện trở theo = f(t). Cuộn dây điện trở thường nằm trong ống bảo vệ và tuỳ theo công ỏ ngoài có thể là kim loại, thuỷ tinh hoặc gốm. ối với hầu hết các vật liệu dẫn điện thì giá trị điện trở R phụ thuộc vào nhiệt m số sau : R(T) = R0 * f(T – T0) Với : ại học Công Nghệ - 4 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến - Ro là điện trở ở nhiệt độ T0. - f(T – T0) là hàm phụ thuộc đặc tính của vật liệu. - f(T – T0) = 1 khi T = T0. ™ Đối với điện trở bằng kim loại : R(T) = R0 * ( 1 + aT + bT² + cT³) Trong đó : - T tính bằng độ ˚C - T0 = T(0˚C) ™ Đối với điện trở bằng oxit bán dẫn : R(T) = R0 * exp[ β ( T 1 - 0 1 T )] Trong đó : - T là nhiệt độ tuyệt đối (˚K). - T0 = 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 nó biến đổi rất lớn theo nhiệt độ. Thành phần chính là oxit kim loại như Mangan, Nikel, Sắt,… hoặc hỗn hợp tinh thể Aluminate Mangan (MnAl2O), Titante kẽm (Zn2TiO4). Nhiệt kế thermistor được chế tạo bằng cách ép định hình, sau đó nung nóng đón 100˚C trong môi trường oxy hoá. Việc lựa chọn tỷ lệ hỗn hợp giữa các oxit hoặc hỗn hợp tinh thể và môi trường nung đóng vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng của thermistor. Trong những năm gần đây, các nhiệt kế thermistor được sử dụng nhiều vì có ưu điểm: độ nhạy cao, đặc tính nhiệt ổn định, kích thước nhỏ, hình dáng dễ thay đổi khi chế tạo. Nhiệt điện trở bán dẫn chia làm hai loại : ™ Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt dương PT (Positive Thermistor): Trường Đại học Công Nghệ - 5 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến Loại này làm việc trên nguyên tắc: Khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng và thường được cấu tạo từ các hợp chất như Ceramic, Sắt, Titan, Bari. ™ Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm NT (Negative Thermistor) Loại này làm việc trên nguyên tắc: khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm. Loại này được cấu tạo từ bột oxit kim loại Mangan, Sắt, Nikel hoặc các hỗn hợp tinh thể Aluminate Mangan (MnAl2O), Titante Kẽm (ZnAl2O4). 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. 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 thuộc vào điện trở suất của chất bán dẫn. Trường Đại học Công Nghệ - 6 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến B: Hệ số nhiệt phụ thuộc vào tính chất vật lý của vật liệu làm chất bán dẫn và loại thermistor; B (3000 5000) : Thermistor đo nhiệt độ thấp. ÷ B (6000 13000) : Thermistor đo nhiệt độ cao. ÷ Khi nhiệt độ càng giảm thì độ nhạy càng tăng. Đó là ưu điểm của nhiệt kế này. Phạm vi sử dụng của thermistor là từ -50˚C đến 300˚C. Hình 3:Đặc tuyến nhiệt độ của nhiệt điện trở bán dẫn loại NT R 0 T 1.1.4 Cảm biến dưới dạng IC Kĩ thuật vi cơ điện tử cho phép chế tạo được những mạch kết nối gồm nhiều transistor giống nhau được sử dụng để làm cảm biến hoàn hảo. Việc đo nhiệt độ dựa vào việc đo sự khác biệt điện áp Vbc dưới tác dụng của nhiệt độ. Các cảm biến này tạo 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 hiệu 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 ÷ 150˚C - LM 135 : Phạm vi sử dụng - 55˚C ÷ 200˚C - LM 235 : Phạm vi sử dụng - 55˚C ÷ 140˚C - LM 335 : Phạm vi sử dụng -10˚C ÷ 125˚C - LM 134 - 3; LM 134 - 6 : Phạm vi 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 T2 sẽ tạo ra một sức điện động ET1T2A/B. Thông thường nhiệt độ của một trong hai mối hàn cố định và được dùng làm chuẩn (T = Tref). T2 là nhiệt độ của mối hàn thứ hai, khi được đặt trong môi trường nghiên cứu nó sẽ đặt tới giá trị TC chưa biết.Nhiệt độ TC là hàm của nhiệt độ TX (TX: T2) 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 Tuy nhiên nhược điểm của cặp nhiệt điện là trong quá trình đo nhiệt độ thì nhiệt độ của đầu nối chuẩn (Tref) phải biết rõ. Độ chính xác của Tref quyết định độ chính xác của TC. • Nguyên lý làm việc: Nhằm tránh những tiếp xúc khác ngoài mối nối, hai dây dẫn được đặt trong vỏ cách điện bằng sứ. Cặp nhiệt điện với vỏ cách điện thường được che bằng lớp vỏ để chống sự xâm phạm của các khí cũng như đột biến nhiệt lớp vỏ bằng sứ hoặc thép. Trong trường hợp lớp vỏ bằng thép, mối nối có thể được cách với vỏ hay tiếp xúc với vỏ. Điều này có lợi là vận tốc đáp ứng nhanh nhưng nguy hiểm hơn. Phương pháp hàn đầu mối nối của cặp nhiệt điện thông thường là hàn điện, hàn hồ quang hay hàn hoá chất. Bảng 2: Một số cặp nhiệt điện thông dụng Cặp nhiệt điện Nhiệt độ làm việc (T˚) Sức điện động E (mV) Độ chính xác Platin-Rodi(10%)/Platin mm51,0=Φ -50 ÷ 1500 -0,236÷15,576 (0 ÷ 600˚C ):± 2,5% (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 - 9 - Khoa Điện tử – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến 1.2 ĐO NHIỆT ĐỘ TRONG LỒNG ẤP 1.2.1 Giới thiệu chung Lồng ấp trẻ sơ sinh là một thiết bị y tế hiện đại, có độ tin cậy và chính xác cao. Thiết bị này dùng để nuôi dưỡng những trẻ sơ sinh có sức khoẻ yếu hoặc là những trẻ sơ sinh non tháng. Do phải chăm sóc một đối tượng bệnh nhân đặc biệt như vậy nên lồng ấp đòi hỏi hoạt động phải tuyệt đối an toàn. Nhiệt độ của lồng ấp khi hoạt động phải gần với nhiệt độ trong bụng của mẹ đứa 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 việc đo và điều khiể hiệt độ trong lồng ấp là một công việc khó khăn, đòi hỏi có hính xác cao. Hiện nay, tại các bệnh viện t hệ thống y tế nước ó rất n iều loại lồng ấp được sử dụng. Nhưng nhìn chung, nguyên tắc đo và điều khiển nhiệ độ có chung một sơ đồ khối như sau: CHUYỂN ĐỔI t˚ CH HÀ HIỂN THỊ ĐỊNH TÍN UT NGUỒN NUÔI Hinh 4: Trường Đại học Công Nghệ ẤP NH Đ TƯ DẠNG HIỆU YT Sơ đồ khối - 10 - Khon n ta cvậy sự c rong ỐI ỢNG a Điện tử h t t˚ – Viễn thông Khoá luận tốt nghiệp Lê Kim Tuyến 1.2.2 Giải thích sơ đồ khối 1.2.2.1 Khối chuyển đổi Có nhiệm vụ chuyển đổi đại lượng nhiệt độ sang tín hiệu điện hoặc dịch chuyển cơ học. • Để chuyển đổi từ nhiệt độ sang tín hiệu điện có thể dùng các loại cảm biến đo nhiệt độ như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt điện (thermocouple), đo nhiệt độ dùng diode và transistor, cảm biến dưới dạng v