ĐO NHIỆT ĐỘ 3 ĐIỂM PHÒNG XỬ LÝ CHẤT THẢI BỆNH VIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BM KỸ THUẬT ĐIỆN
BM KỸ THUẬT ĐIỆN
BÀI T P ĐO L NGẬ ƯỜ
BÀI T P ĐO L NGẬ ƯỜ
ĐO NHIỆT ĐỘ 3 ĐIỂM TRONG PHÒNG XỬ LÝ
ĐO NHIỆT ĐỘ 3 ĐIỂM TRONG PHÒNG XỬ LÝ
CHẤT THẢI BỆNH VIỆN (MAX 250)
CHẤT THẢI BỆNH VIỆN (MAX 250)
Hà Nội 10 - 2010
Nội dung
Nội dung



Vấn đề xử lý chất thải trong bệnh viện
Vấn đề xử lý chất thải trong bệnh viện

Các phương pháp đo nhiệt độ
Các phương pháp đo nhiệt độ

Chọn thiết bị đo cho bài toán
Chọn thiết bị đo cho bài toán

Vi xử lý Psoc và truyền thông máy tính
Vi xử lý Psoc và truyền thông máy tính

Sơ đồ cấu trúc, mạch nguyên lý

Sơ đồ cấu trúc, mạch nguyên lý

Tính toán nhiệt độ và lưu đồ thuật toán
Tính toán nhiệt độ và lưu đồ thuật toán

Lắp đặt, bố trí thiết bị và Kết quả đạt
Lắp đặt, bố trí thiết bị và Kết quả đạt
được
được
V n đ x lý ch t th i trong b nh ấ ề ử ấ ả ệ
V n đ x lý ch t th i trong b nh ấ ề ử ấ ả ệ
vi nệ
vi nệ

Vấn đề xử lý chất thải bệnh viện là một trong những vấn đề
Vấn đề xử lý chất thải bệnh viện là một trong những vấn đề
đang được đề cập hiện nay. Đa phần các chất thải bệnh viện
đang được đề cập hiện nay. Đa phần các chất thải bệnh viện
là chất thải rắn gồm nhiều thành phần khác nhau như băng,
là chất thải rắn gồm nhiều thành phần khác nhau như băng,
gạt, dụng cụ, mô và cơ quan cơ thể người….Các chất thải
gạt, dụng cụ, mô và cơ quan cơ thể người….Các chất thải
này có ảnh hưởng đến môi trường và gây nguy hiểm nếu ta
này có ảnh hưởng đến môi trường và gây nguy hiểm nếu ta
không có biện pháp xử lý
không có biện pháp xử lý

Phương án :
Phương án :
Xử lý theo phương pháp nhiệt phân

Xử lý theo phương pháp nhiệt phân
Nhiệt phân là quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao trong điều
Nhiệt phân là quá trình phân hủy ở nhiệt độ cao trong điều
kiện thiếu oxi. Tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ,
kiện thiếu oxi. Tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ,
thành phần, cấu trúc chất thải và chế độ cấp khí. Phản ứng
thành phần, cấu trúc chất thải và chế độ cấp khí. Phản ứng
nhiệt phân xảy ra như sau:
nhiệt phân xảy ra như sau:
Chất thải → Các chất bay hơi + Cặn rắn
Chất thải → Các chất bay hơi + Cặn rắn
Trong đó:
Trong đó:
+Các chất bay hơi chủ yếu: CxHy, H2, COx, NOx, SOx và
+Các chất bay hơi chủ yếu: CxHy, H2, COx, NOx, SOx và
cả hơi nước.
cả hơi nước.
+Cặn rắn: cacbon cố định và tro
+Cặn rắn: cacbon cố định và tro
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ

Phương pháp xử lý chất
Phương pháp xử lý chất
thải là phương pháp
thải là phương pháp
nhiệt phân, trong quá
nhiệt phân, trong quá
trình nhiệt phân thì nhiệt
trình nhiệt phân thì nhiệt

độ là yếu tố rất là quan
độ là yếu tố rất là quan
trọng cho quá trình nhiệt
trọng cho quá trình nhiệt
phân. Ở mỗi mức nhiệt
phân. Ở mỗi mức nhiệt
độ khác nhau thì các chất
độ khác nhau thì các chất
thải được phân hủy và
thải được phân hủy và
thành một dạng khác.
thành một dạng khác.

Nhiệt độ không đủ sẽ
Nhiệt độ không đủ sẽ
không phân hủy hết các
không phân hủy hết các
chất dioxin
chất dioxin
Việc kiểm soát và đo nhiệt độ
Việc kiểm soát và đo nhiệt độ
tại lò xử lý là vấn đề rất quan
tại lò xử lý là vấn đề rất quan
trọng
trọng
ảnh
ảnh
hưởng tới việc xử lý
hưởng tới việc xử lý
chất thải

chất thải


Các phương pháp đo nhiệt độ
Các phương pháp đo nhiệt độ

Nhiệt độ được chia làm 3 loại dải nhiệt :
Nhiệt độ được chia làm 3 loại dải nhiệt :
Nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình, nhiệt độ
Nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình, nhiệt độ
cao.
cao.

Ở dải nhiệt trung bình và thấp thì phương
Ở dải nhiệt trung bình và thấp thì phương
pháp đo thường là phương pháp đo tiếp
pháp đo thường là phương pháp đo tiếp
xúc. Thiết bị đo được tiếp xúc trực tiếp với
xúc. Thiết bị đo được tiếp xúc trực tiếp với
môi trường cần đo
môi trường cần đo

Ở dải nhiệt độ cao thì phương pháp đo
Ở dải nhiệt độ cao thì phương pháp đo
thường là không tiếp xúc. Thiết bị đo được
thường là không tiếp xúc. Thiết bị đo được
đặt ngoài môi trường cần đo
đặt ngoài môi trường cần đo
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế

1- Phương pháp hỏa quang kế
1- Phương pháp hỏa quang kế
Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của
Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của
vật đen tuyệt đối, tức là vật hấp thụ năng lượng
vật đen tuyệt đối, tức là vật hấp thụ năng lượng
theo mọi hướng với khả năng lớn nhất. Bức xạ
theo mọi hướng với khả năng lớn nhất. Bức xạ
nhiệt của mọi vật thể có thể đặc trưng một một độ
nhiệt của mọi vật thể có thể đặc trưng một một độ
phổ
phổ
λ
E
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế
2- Phương pháp hỏa quang kế
2- Phương pháp hỏa quang kế
Được khắc nhiệt độ theo bức xạ của vật đen tuyệt
Được khắc nhiệt độ theo bức xạ của vật đen tuyệt
đối.
đối.
Đo được nhiệt độ tới 2500 độ C
Đo được nhiệt độ tới 2500 độ C
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo không ti p xúcươ ế
3- Hỏa quang kế mầu sắc
3- Hỏa quang kế mầu sắc
Đây là dụng cụ đo nhiệt độ dựa trên phương pháp đo tỉ số
Đây là dụng cụ đo nhiệt độ dựa trên phương pháp đo tỉ số

cường độ bức xạ của hai ánh sáng có bước sóng khác nhau
cường độ bức xạ của hai ánh sáng có bước sóng khác nhau
Đặc điểm của phương pháp này trong quá trình đo không
Đặc điểm của phương pháp này trong quá trình đo không
phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí đo đến đối tượng đo và
phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí đo đến đối tượng đo và
không phụ thuộc vào bứ xạ của môi trường
không phụ thuộc vào bứ xạ của môi trường
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
1 Nhiệt kế chất lỏng
1 Nhiệt kế chất lỏng
Trong phương pháp này người ta sử dụng sự giãn nở của
Trong phương pháp này người ta sử dụng sự giãn nở của
chất lỏng theo nhiệt độ, đo sự tăng giảm tuyến tính của cột
chất lỏng theo nhiệt độ, đo sự tăng giảm tuyến tính của cột
chất lỏng theo sự tăng giảm của nhiệt độ như nhiệt kế bằng
chất lỏng theo sự tăng giảm của nhiệt độ như nhiệt kế bằng
thủy ngân
thủy ngân
2 Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu
2 Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế cặp nhiệt
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế cặp nhiệt
ngẫu. Gồm 2 dây hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ông 2
ngẫu. Gồm 2 dây hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ông 2
để có thể đo được nhiệt độ.
để có thể đo được nhiệt độ.
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế

3 – Đo bằng nhiệt điện trở
3 – Đo bằng nhiệt điện trở
Nguyên tắc làm việc : Sử
Nguyên tắc làm việc : Sử
dụng tính chất biến thiên
dụng tính chất biến thiên
điện trở
điện trở
suất
suất
của vật chất theo nhiệt độ, từ đó biết được nhiệt
của vật chất theo nhiệt độ, từ đó biết được nhiệt
độ cần đo
độ cần đo
.
.
Hiện nay sử dụng 3 loại điện trở để đo nhiệt độ là :
Hiện nay sử dụng 3 loại điện trở để đo nhiệt độ là :
+ Điện trở kim loại
+ Điện trở kim loại
+ Điện trở silic
+ Điện trở silic
+ Điện trở chế tạo bằng các chất oxit bán dẫn
+ Điện trở chế tạo bằng các chất oxit bán dẫn




Ta xét đến nhiệt điện trở làm bằng kim loại
Ta xét đến nhiệt điện trở làm bằng kim loại

Nhi t đi n tr kim lo iệ ệ ở ạ
Nhi t đi n tr kim lo iệ ệ ở ạ
Bảng thông số một số kim loại
Bảng thông số một số kim loại
dùng làm cảm biến nhiệt trở
dùng làm cảm biến nhiệt trở
Phương pháp chuyển đổi
Phương pháp chuyển đổi
Sử dụng chuyển đổi nhiệt điện trở
Sử dụng chuyển đổi nhiệt điện trở
+ Sử dụng nửa cầu
+ Sử dụng nửa cầu
+ Sử dụng toàn cầu
+ Sử dụng toàn cầu
C m bi n nhi t đi n tr PT100ả ế ệ ệ ở
C m bi n nhi t đi n tr PT100ả ế ệ ệ ở
Cảm biến nhiệt độ PT100 kiểu TF 101
Cảm biến nhiệt độ PT100 kiểu TF 101
Bảng thông số điện trở của Pt100
Bảng thông số điện trở của Pt100
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
4 – Đo nhiệt độ bằng phần tử bán dẫn
4 – Đo nhiệt độ bằng phần tử bán dẫn
Đo nhiệt độ bằng các phần tử bán dẫn cũng được sử dụng
Đo nhiệt độ bằng các phần tử bán dẫn cũng được sử dụng
và cho kết quả chính xác cao. Phương pháp này dựa trên
và cho kết quả chính xác cao. Phương pháp này dựa trên
nguyên tắc là các linh kiện bán dẫn rất nhạy cảm với nhiệt
nguyên tắc là các linh kiện bán dẫn rất nhạy cảm với nhiệt

độ do đó người ta sử dụng 1 số linh kiện bán dẫn như
độ do đó người ta sử dụng 1 số linh kiện bán dẫn như
Transitor và diode được lắp theo sơ đồ sau :
Transitor và diode được lắp theo sơ đồ sau :


Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
Ph ng pháp đo ti p xúcươ ế
4 – Đo nhiệt độ bằng phần tử bán dẫn
4 – Đo nhiệt độ bằng phần tử bán dẫn
Với đặc điểm là:
Với đặc điểm là:
+ Độ nhạy của các loại IC bán dẫn đo nhiệt độ thường có giá trị nhỏ
+ Độ nhạy của các loại IC bán dẫn đo nhiệt độ thường có giá trị nhỏ
+
+
Ưu điểm
Ưu điểm
: Độ tuyến tính cao, sử dụng đơn giản
: Độ tuyến tính cao, sử dụng đơn giản
+ Nhược điểm : Bị giới hạn bởi phạm vi sử dụng trong khoảng từ
+ Nhược điểm : Bị giới hạn bởi phạm vi sử dụng trong khoảng từ
-50oC đến 150oC, do giới hạn chịu nhiệt của phần tử bán dẫn.
-50oC đến 150oC, do giới hạn chịu nhiệt của phần tử bán dẫn.
Loại IC
Loại IC
Độ nhạy
Độ nhạy
Giải đo
Giải đo

Sai số
Sai số
AD592CN
AD592CN
1uA/1oK
1uA/1oK
-25 – 150oC
-25 – 150oC
0.3oC
0.3oC
LM35
LM35
+-10mV/oC
+-10mV/oC
-55 – 150oC
-55 – 150oC
+-0.25oC
+-0.25oC
MMB-TS102
MMB-TS102
-2.25mV/oK
-2.25mV/oK
40 – 150 oC
40 – 150 oC
+-2oC
+-2oC
RÈF-02A
RÈF-02A
2.1mV/oK
2.1mV/oK

-55 – 150oC
-55 – 150oC
-+0.5oC
-+0.5oC
LM335
LM335
10mV/oK
10mV/oK
-40 – 150oC
-40 – 150oC
1oC
1oC
Chọn thiết bị đo cho bài toán
Chọn thiết bị đo cho bài toán

Phương pháp đo
Phương pháp đo
: Chọn phương pháp đo tiếp
: Chọn phương pháp đo tiếp
xúc do có nhiệt độ đo lớn nhất là 250oC
xúc do có nhiệt độ đo lớn nhất là 250oC

Cảm biến
Cảm biến
phù hợp với yêu cầu bài toán là cảm
phù hợp với yêu cầu bài toán là cảm
biến nhiệt điện trở. Với loại cảm biến này ta
biến nhiệt điện trở. Với loại cảm biến này ta
có thể đo được nhiệt độ từ -200oC đến 1000oC
có thể đo được nhiệt độ từ -200oC đến 1000oC


Giải pháp :
Giải pháp :
Để thuận tiện với quá trình mô
Để thuận tiện với quá trình mô
phỏng và thực hiện bài toán nên chúng em sử
phỏng và thực hiện bài toán nên chúng em sử
dụng cảm biến bán dẫn LM35. Để khảo sát và
dụng cảm biến bán dẫn LM35. Để khảo sát và
mô phỏng quá trình đo nhiệt độ trong phòng
mô phỏng quá trình đo nhiệt độ trong phòng
xử lý chất thải
xử lý chất thải
C m bi n đo nhi t đ LM35ả ế ệ ộ
C m bi n đo nhi t đ LM35ả ế ệ ộ
Cảm biến LM35
Cảm biến LM35
là bộ cảm biến
là bộ cảm biến
nhiệt mạch tích hợp chính xác
nhiệt mạch tích hợp chính xác
cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ
cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ
lệ tuyến tính với nhiệt độ theo
lệ tuyến tính với nhiệt độ theo
thang độ Celsius. Chúng cũng
thang độ Celsius. Chúng cũng
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì
vốn chúng đã được cân chỉnh

vốn chúng đã được cân chỉnh
Đặc điểm chính của cảm biến
Đặc điểm chính của cảm biến
LM35 :
LM35 :
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là
10mV/oC
10mV/oC
+ Độ chính xác cao ở 25C là 0.5C
+ Độ chính xác cao ở 25C là 0.5C
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 ôm
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 ôm
cho 1mA tải
cho 1mA tải
Nhiệt độ
Nhiệt độ
Điện áp ra
Điện áp ra
-55oC
-55oC
-550mV
-550mV
25oC
25oC
250mV
250mV
150oC

150oC
1500mV
1500mV
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là
từ -55C - 150C với các mức điện
áp ra khác nhau
Vi xử lý Psoc
Vi xử lý Psoc
Trong bài toán này để đo
Trong bài toán này để đo
được nhiệt độ chúng em chọn
được nhiệt độ chúng em chọn
và sử dụng dòng vi xử lý Psoc –
và sử dụng dòng vi xử lý Psoc –
Cy8C29466
Cy8C29466
Với ưu điểm có khả năng
Với ưu điểm có khả năng
đặt cấu hình mạnh mẽ, người
đặt cấu hình mạnh mẽ, người
sử dụng sẽ có được những thiết
sử dụng sẽ có được những thiết
bị điều khiển, thiết bị đo có giá
bị điều khiển, thiết bị đo có giá
rẻ, kích thước nhỏ gọn và sản
rẻ, kích thước nhỏ gọn và sản
phẩm PSoC của ho sẽ thay thế
phẩm PSoC của ho sẽ thay thế
được hầu hết các thiết bị dựa
được hầu hết các thiết bị dựa

trên vi xử lý hoặc vi điều khiển
trên vi xử lý hoặc vi điều khiển
đã có từ trước đến nay
đã có từ trước đến nay
Truyền thông máy tính
Truyền thông máy tính
Việc ghép nối truyền thông
Việc ghép nối truyền thông
qua máy tính dùng RS232
qua máy tính dùng RS232
đã khá hữu ích trong việc
đã khá hữu ích trong việc
quan sát thông số của thiết
quan sát thông số của thiết
bị trên máy tính và điều
bị trên máy tính và điều
khiển từ máy tính. Nên vấn
khiển từ máy tính. Nên vấn
đề truyền thông qua RS232
đề truyền thông qua RS232
được sử dụng trong bài
được sử dụng trong bài
toán này
toán này
Ghép nối qua cổng nối tiếp
Ghép nối qua cổng nối tiếp
RS232 là trong những kỹ
RS232 là trong những kỹ
thuật được sử dụng rộng rãi
thuật được sử dụng rộng rãi

nhất để ghép nối các thiết bị
nhất để ghép nối các thiết bị
ngoại vi với máy tính
ngoại vi với máy tính


Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo
Sơ đồ cấu trúc hệ thống đo
CPU- PSoc
CY8C29466
Điểm 1
LM35
Điểm 2
LM35
Điểm 3
LM35
MUX
Cảnh báo LCD
Nguồn 5V
Nút nhấn
RS232
PC
ADC
Sơ đồ nguyên lý hệ thống
Sơ đồ nguyên lý hệ thống
Tính toán nhiệt độ
Ta có : U = t * Kt
Với t là nhiệt độ môi trường
Kt là độ thay đổi nhiệt độ với Kt = 10mV/oC
Như vậy : U = t * 10mV/oC

Chọn ADC 11 bit  n = 5/2048 = 2.44mV
Giá trị ADC_Value đo được từ giá trị điện áp đầu vào
ADC_Value = U/n = (t * 10mV) / 2.44mV
Vậy giá trị nhiệt độ đo được sẽ là :
t = ADC_value * 2.44/10 (oC)
LM35
ADC
)(VU
t
ValueADC _
Ta có sơ đồ hàm truyền
L u đ thu t toán h th ngư ồ ậ ệ ố
L u đ thu t toán h th ngư ồ ậ ệ ố