Luận văn : BƯỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ ĐIỀU (Anacardium occidental L.) TẠI TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU BẰNG KỸ THUẬT RAPD VÀ AFLP part 4 pps

28


3.3.1.2. Thiết kế bộ phận truyền tải nhiệt cho ống plastic (eppendorff)
Dựa vào kích thước của ống eppendorff và tính năng của giếng, giếng thiết kế với
chất liệu nhôm kích thước: 41 x 41 x 12 mm, mặt trên khoang 25 giếng, đường kính
mỗi giếng 6 mm, sâu 11 mm và khoang thêm 16 lỗ phụ có vai trò làm giảm khối
lượng.
Tai ở đáy dày 1 mm, rộng 2 mm có vai trò cố định vào khối luân nhiệt.









3.3.1.3. Thiết kế tấm cố định
Tấm cố định có vai trò giữ giếng đặt ống nghiệm (eppendorff), thermoelectric và
tản nhiệt khít với nhau. Tấm cao su silicon có vai trò chống ẩm cho thermoelectric
trong quá trình hoạt động.

93
93
53
53

Hình 3.3 Tấm cố định
Hình 3.2 Giếng đặt ống eppendorff
11
2
1
12
41
3,5
6
1




29

93
93
53
53

Hình 3.4 Cao su silicon

3.3.1.4. Thiết kế nắp chống ngưng
Nắp chống ngưng thiết kế gồm 2 lớp: lớp ngoài inox, lớp trong là fip cách nhiệt
Thông số của nắp chống ngưng :
Điện áp:16V
Dòng điện: 3A
Kích thước: 90 x 90 x 60 mm
Tốc độ làm nóng :1,5
o
C/s ± 0,3

3.3.2. Chế tạo
3.3.2.1. Gia công bộ phận truyền tải nhiệt cho ống plastic (eppendorff)
Nhôm được gia công có bề dày 12 mm.
Giếng khoan trên chất liệu nhôm, dễ khoan và dẫn nhiệt tốt, thay đổi nhiệt độ
nhanh. Khoan trên máy khoan vi sai của Mỹ.
Yếu tố quan trọng là lỗ khoan và ống eppendorff phải khít với nhau, lỗ khoan phải
nhẵn. Ngoài ra tiến hành khoan thêm một số lỗ phụ mục đích giảm khối lượng, giúp
biến thiên nhiệt độ nhanh.



30

Hình 3.5 Giếng khoan

Ta cố định giếng lên tấm fip cách nhiệt bằng keo chống thấm chịu nhiệt không
cho không khí lọt vào bộ phận chuyển tải nhiệt nằm bên dưới bảo đảm độ bền cho TE.
Muốn nhiệt độ luân chuyển nhanh đòi hỏi tấm tản nhiệt đủ lớn, diện tích tiếp xúc
nhiều và đủ độ dày cho TE. Vì vậy, lót lớp dẫn nhiệt mỏng giữa hai mặt tiếp xúc làm
tăng diện tích tiếp xúc giúp cho quá trình biến thiên nhiệt nhanh. Nếu nhiệt độ tấm tản
nhiệt tăng cao làm cho quá trình chuyển tải nhiệt từ TE sang tấm tản nhiệt bị chậm lại
(trong quá trình làm lạnh) làm cho quá trình làm hạ nhiệt chậm lại. Để khắc phục điều
này ta có hai phương pháp là: dùng tản nhiệt đủ lớn hoặc dùng quạt làm mát cho tản
nhiệt.
Để TE có độ bền cao một yếu tố quan trọng khác là áp lực lên TE trong quá trình
hoạt động, áp lực này phải nhỏ hơn áp lực tối đa mà nhà sản xuất yêu cầu và áp lực
phải đều trên TE, nếu áp lực bị lệch về 1 cạnh, sau một thời gian sử dụng TE sẽ hoạt
động không ổn định, đôi khi có thể gây nứt, biến dạng TE. Dùng ốc vít cố định phải
giống nhau và thêm một số vòng đệm, quá trình cố định phải vặn từ từ từng cặp đối
diện nhau. Tốt nhất nên dùng tua vít có đo momen xoắn
Khi TE chuyển tải nhiệt kích thước của TE, tấm tản nhiệt và khối nhôm sẽ thay
đổi theo bề dày và bề ngang làm tăng hoặc giảm áp lực lên TE tùy theo làm nóng hay
làm lạnh. Dùng nhiều vòng lót giúp khắc phục điều này.





31

3.3.2.2. Khảo sát và chế tạo nắp chống ngưng
Khảo sát và chế tạo nắp chống ngưng có kích thước và công suất nhiệt phù hợp.
Nắp được thiết kế chung cho 2 loại ống eppendorff loại 200 μl đầu tròn và đầu bằng
với bộ phận chống ngưng di động được giúp áp sát vào đầu của ống eppendorff làm
cho nhiệt truyền đồng bộ, chống ngưng tụ tốt. Những máy PCR đời cũ không có nắp
chống ngưng vì vậy làm cho một số chất trong ống eppendorff bay hơi dẫn đến phản
ứng PCR không xảy ra người ta thường dùng thêm dầu propanol cho vào ống
eppendorff để hạn chế điều này.
Nắp có lớp ngoài làm bằng inox dày 1 mm kích thước 90 x 90 x 60 mm, lớp trong
làm bằng fip dày 5mm kích thước 50 x 50 x 40 mm








Hình 3.6 Nắp chống ngưng

3.3.2.3. Làm khung và gò máy
Sau khi đã có những thông số chi tiết, tiến hành gia công với mục tiêu là: kích
thước nhỏ, phù hợp với phòng thí nghiệm, bền và đẹp.
Khung được gia công bằng sắt V2 được phủ sơn, Vỏ được gò bằng Inox, đáy được
làm bằng gỗ.

3.3.2.4. Làm nguồn cung cấp cho bộ khuếch đại và vi xử lý
Muốn máy hoạt động ổn định cần phải có nguồn nuôi phù hợp, công suất đủ lớn,
chống được sụt áp và chống nhiễu.

Từ điện áp xoay chiều(AC) 220V được hạ áp xuống các điện áp: 9-0-9V, 9V AC,
24V AC. Chỉnh lưu sang dòng điện một chiều nhờ diot cầu và tụ thành điện một chiều


32


(DC) ±12V, 12V, 34V. Điện áp một chiều này đưa qua bộ phận ổn áp cho ra điện áp
cần thiết và công suất phù hợp.

3.3.2.5. Làm mạch khuếch đại cho TE
Mạch khuếch đại dùng IRF2807 được thiết kế cho đảo cực và cung cấp những
điện áp khác nhau cho thermoelectric. Bộ phận khuếch đại được cố định trên tấm
mikal cách li các mass với nhau nhằm hạn chế nhiễu.

3.3.2.6. Thiết kế và lắp mạch vi xử lý
Mạch vi xử lý được thiết kế trên phần mềm Orcad cho vi xử lý AT90S8535 các
cổng I/O như sau:
 PortA (A0 đến A7) dùng cho chuyển đổi AD.
 PortB (B0 đến B7) dùng cho hiển thị LCD.
 PortC (C0 đến C7) dùng cho bàn phím ma trận.
 PortD (D0 đến D7) dùng cho điều khiển bộ khuếch đại, quạt và điện trở cung
cấp nhiệt.

Hình 3.7 Board mạch vi xử lý

3.3.2.7. Làm mạch khuếch đại cho Pt100
Mạch khuếch đại dùng OP07, có độ phân giải cao, độ sai số 0,2%. Tín hiệu điện
lấy từ mạch cầu đưa vào mạch khuếch đại, từ biến thiên điện trở theo nhiệt độ được
chuyển sang dạng biến thiên điện áp theo nhiệt độ.

33



Hình 3.8 Nguồn cho khuếch đại và mạch cầu

3.3.3. Viết chương trình và nạp cho vi xử lý
Chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ Bascom, nạp cho chip
AT90S8535 thông qua mạch nạp nối với máy tính.
3.3.4. Chạy phản ứng PCR

34


Phần 4. Kết quả thảo luận
4.1. Về phần cứng
4.1.1. Về bộ phận điều khiển và nhiệt độ
 Điện áp nguồn ổn định, khi điện áp AC 220 V giảm xuống 190 V máy còn
hoạt động bình thường vì nguồn một chiều dùng ổn áp.
 Mạch vi xử lí hoạt động ổn định được thiết kế chống nhiễu trong điều khiển
với optodiac P521.
 Tốc độ thay đổi nhiệt độ của giếng: 1
0
C/s ± 0,3.
 Tốc độ thay đổi nhiệt độ của nắp: 1,5
o
C/s ± 0,4.
 Hệ số tuyến tính nhiệt độ R
2
= 0.9959

4.1.2. Về toàn phần máy
 Vỏ máy khích thước 450 x 255 x 240 mm, khối lượng 14 kg.
 Máy chịu lực nén lớn hơn 57000 N/m
2
.
 Dùng điện áp vào xoay chiều 220 V.
 Công suất tối đa 300 W. Tính trên công suất toàn phần.

4.2. Về phần mềm
 Dễ điều khiển; được thiết kế giao diện rõ ràng bằng ngôn ngữ tiếng Việt.
 Nhập nhiệt độ: 100 giá trị.
 Nhập thời gian: 100 giá trị mỗi giá trị tối đa 64000 giây (17,5 giờ).
 Số vòng lặp: 255.
 Số bước chạy mẫu: 255 bước.
 Độ ổn định cao; phần mềm chưa tìm thấy sự cố trong hoạt động.









35


4.3. Về Nhiệt độ
Kiểm tra trong điều kiện nhiệt độ tấm tản nhiệt khoảng 45
o
C, nhiệt độ môi trường
30,5
0
C
Bảng 4.1 Nhiệt độ tăng từ 30
o
C đến 85

o
C

STT
Thời gian (s)
Nhiệt độ máy (
o
C)
1
0
30
2
5
35,7
3
10
41,1
4
15
45,9
5
20
50,8
6
25
55,3
7
30
59,7
8

35
64,1
9
40
67,3
10
45
70,5
11
50
73,5
12
55
76,5
13
60
79
14
65
81,1
15
70
82,9
16
75
84,7
17
80
86,3

36


Nhiệt độ máy
0
20
40
60
80
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Thời gian
Nhiệt độ
Nhiệt độ máy

Đồ thị 4.1 Nhiệt độ tăng 30
o
C đến 85
o
C

Nhân xét:
Với nhiệt độ cánh tản nhiệt như vậy, khi nhiệt độ máy tăng cao thì tốc độ tăng
nhiệt chậm lại do ΔT tăng. Cần hạ thấp ΔT bằng cách tăng nhiệt độ cánh tản nhiệt