Quá trình hình thành giáo trình kết cấu mạch điện từ có xung trong quy trình nuôi cấy vi khuẩn p6 ppt

Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
51
Trờng hợp T
2
(-), G(-), các điện tử từ N
3
phóng vào P
2
. Phần lớn bị điện
trờng tiếp xúc E
j1
hút vào khiến cho barier này giảm thấp, gần nh toàn bộ
điện áp ngoài đợc đặt lên J
2
làm cho barier này cao lên. Nếu điện áp ngoài đủ
lớn làm cho barier này cao đến mức hút vào những điện tích thiểu số (các điện
tử của P
1
) và làm động năng của chúng đủ lớn để bẻ gẫy các liên kết của các
nguyên tử Si trong vùng. Kết quả là xảy ra phản ứng dây chuyền và T bắt đầu
mở cho dòng chảy qua.
Đặc tính Volt-Ampe (V-A)
Đặc tính V-A của Triac là mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp
I = f(U) nh hình 2.28 dới đây:

Hình 2.28. Đặc tính V-A của Triac
Đặc tính V-A của Triac gồm có hai phần đối xứng nhau qua điểm 0 hai
phần này giống nhau nh đặc tính V-A của hai SCR mắc ngợc chiều. Khi
dòng điện cổng thay đổi, điện áp thuận khóa dòng cũng thay đổi. Dòng điện

cực cổng tăng lên, điện áp thuận khởi động càng giảm.
Triac có thể mở theo 4 kiểu
+ Mở bằng xung điều khiển u
G
> 0 khi 0
21
>
TT
u
+ Mở bằng xung điều khiển u
G
< 0 khi 0
21
>
TT
u
+ Mở bằng xung điều khiển u
G
< 0 khi
0
21
<
TT
u

+ Mở bằng xung điều khiển u
G
> 0 khi 0
21
<

TT
u
Nh vậy, có hai cách điều khiển Triac có hiệu suất cao là:
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
52
- U
G
> 0 với 0
12
>
TT
u dòng từ T
2
đến T
1
.
- U
G
< 0 với
0
12
<
TT
u
dòng từ T
1
đến T
2

.
Các thông số của Triac
+ Điện áp định mức (U
dm
): là điện áp cực đại cho phép đặt vào Triac
theo chiều thuận hoặc chiều ngợc trong một thời gian dài.
+ Dòng điện hiệu dụng định mức (I
dm
): là dòng điện lớn nhất có thể đi
qua Triac trong một thời gian dài.
+ Dòng điện điều khiển Triac (I
G
): là dòng điện điều khiển I
G
đảm bảo
mở Triac.
+ Điện áp điều khiển Triac (U
G
): là điện áp điều khiển đảm bảo mở
Triac.
+ Dòng điện duy trì (I
h
): là trị số tối thiểu của dòng điện anot đi qua
Triac để duy trì Triac ở trạng thái mở.
+ Điện áp rơi định mức trên Triac (
u

): là điện áp rơi trên Triac khi
Triac dẫn và dòng điện qua Triac bằng dòng điện định mức.
Triac làm việc ở chế độ thông-khoá

Trong điều kiện làm việc chuẩn thì việc khóa một Triac giống nh việc
khóa một Thyrixtor khi giá trị dòng giảm dới giá trị dòng điện duy trì.
Với một phụ tải đợc cấp từ một nguồn xoay chiều hình sin qua bộ biến
đổi dòng điện dùng Triac hoặc dùng hai Thyrixtor mắc song song ngợc chiều
thì có thể có hai chế độ làm việc:
+ Chế độ thông-khóa nh một bộ đóng-cắt không tiếp điểm. Khi đóng,
phụ tải đợc nối với nguồn và tiêu thụ đủ công suất. Khi cắt, phụ tải bị cắt khỏi
nguồn, công suất tiêu thụ bằng không.
+ Chế độ thông với việc điều chỉnh dòng điện xoay chiều qua việc điều
khiển góc mở

.
ứng dụng của Triac
Dùng để điều chỉnh ánh sáng điện, nhiệt độ trong lò, điều chỉnh chiều
quay và tốc độ động cơ một chiều
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
53
2.5. Giới thiệu sơ đồ nguyên lý của một số tủ nuôi cấy vi khuẩn đang đợc
sử dụng
2.5.1. Tủ Galenkamp (Anh)
* Sơ đồ nguyên lý: nh hình 2.29
Trong đó:
- TH: là cảm biến nhiệt điện trở.
- Q
2
là Transistor một mặt ghép (hay UJT).
- LP: là đèn báo.
-VR1,VR2 là các biến trở tinh chỉnh nhiệt độ đặt, T1 là biến áp xung.

* Nguyên lý hoạt động của tủ nh sau: tủ sử dụng bộ cảm biến điện trở
nhiệt (TH) đợc lắp nằm trong mạch cầu đo lờng ABCD.
Ban đầu tủ cha hoạt động, đặt nhiệt độ cho tủ bằng điều chỉnh
biến trở VR3.
Sau đó cấp nguồn điện xoay chiều cho tủ, cầu D1 có điện một chiều và
đợc ổn áp bằng diode zener D2. Khi điện trở của TH còn lớn mà trị số
R
9
+VR1>R
5
và thế ở A dơng hơn B, do thế ở A dơng hơn cực phát của Q
3

làm cho Q
3
khoá, cực phát của Q
4
dơng hơn cực gốc của Q
4
làm cho Q
4
mở,
nạp điện cho C
2
để tạo sờn trớc của dao động, đến khi C
2
nạp đầy thì Q
2
bắt
đầu thông. Kết quả là trên cuộn sơ cấp của biến áp xung có xung và cảm ứng

sang thứ cấp cho ra xung để mở Triac, lúc này góc kích

nhỏ Triac mở cấp
dòng điện cho dây đốt và tủ bắt đầu nóng dần lên, tủ nóng đến trị số đặt thì
cảm biến TH giảm dần trị số làm cho thế ở B dơng lên và thế ở A giảm
xuống đến khi làm cho Q
3
thông còn Q
4
khoá, tụ C
2
không đợc nạp.
Transistor 1 tiếp giáp (hay UJT) khoá, biến áp xung không có xung tác động.
Triac khoá do không có xung kích, ngắt dòng cấp cho dây đốt. sau khoảng
thời gian nào đó tủ nguội dần làm cho cảm biến TH lại tăng trị số, tăng tới
mức cầu lại chuyển trạng thái, và quá trình này cứ lặp đi lại quanh giá trị
nhiệt độ mà ta cần khống chế.

B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46

Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
54

H×nh 2.29. S¬ ®å nguyªn lý tñ Galenkamp
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
55
2.5.2. Tủ Model 101-A1(Trung Quốc)
* Sơ đồ nguyên lý: nh hình 2.30:

Trong đó: TH là cảm biến điện trở nhiệt làm bằng Platin khi nhiệt
độ tăng thì điện trở cũng tăng tuyến tính; P là cuộn dây rơle; VR1,VR2
là các biến trở điều chỉnh để tạo tín hiệu điện áp đặt (hay nhiệt độ đặt).
* Nguyên lý hoạt động của tủ nh sau: khi cấp nguồn điện xoay
chiều 220V, tủ làm việc ngay và lúc này do nhiệt độ trong tủ thấp trị số
của cảm biến nhiệt điện trở TH nhỏ nên đầu ra 1 của U1A(LMA324)
nhỏ, U1B(LMA324) lắp theo kiểu khuếch đại cân bằng vi sai, tín hiệu ra
chân 7 phụ thuộc vào tín hiệu vào ở chân 5, 6, U1C(LMA324) mắc theo
kiểu khuếch đại phản hồi âm có đảo dấu nên tín hiệu ra ở chân 8 có giá
trị dơng, U1D(LMA324) mắc theo kiểu khuếch đại phản hồi âm không
đảo nên ở chân 14 có giá trị điện áp dơng so với mát, điện áp này qua
R14 vào cực bazơ của Q1, làm cho Q1 thông.
Khi đó cuộn dây rơle P có dòng đi qua, hút tiếp điểm cấp điện cho
dây đốt và LED xanh sáng báo hiệu tủ đang làm việc. Sau khoảng thời
gian nhất định nào đó thì tủ nóng lên lớn hơn giá trị nhiệt độ đặt ở
VR1,VR2, giá trị điện trở của cảm biến nhiệt TH tăng lên làm cho tín
hiệu vào chân 2 tăng lên, làm cho tín hiệu vào chân 5 cũng tăng lên
bằng tín hiệu vào chân 6. Khi đó tín hiệu ra ở chân 7 có giá trị là 0V,
đa vào chân 9 kết quả là tín hiệu ra ở chân 8 có giá trị âm đợc khuếch
đại tiếp qua U1D(LMA324) làm cho chân 14 có điện áp âm đa vào cực
bazơ của Q1 làm cho Q1 bị khoá, không cho dòng qua rơle P, không cho
dòng qua dây đốt, LED đỏ sáng, LED xanh tắt và quá trình trên cứ lặp đi
lặp lại theo yêu cầu của ngời sử dụng.

B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46

Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
56

H×nh 2.30. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn tñ Model 101-A1

Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
57
2.5.3. Tủ TC200M (Liên Xô)
* Sơ đồ nguyên lý: nh hình 2.31.
Trong đó: MBA là máy biến áp hạ áp; CC1, CC2 là cầu chì 1A; HE1,
HE2 là dây đốt; KA là nút ấn; P1 là rơle một chiều 24V; P2 là rơle một
chiều 110V; TK là nhiệt kế công tắc; L1, L2 là các đèn báo.
* Nguyên lý hoạt động của tủ: tủ này sử dụng nhiệt kế công tắc để
điều khiển, tủ có thể làm việc ở hai mức công suất:
+ Tủ làm việc ở mắc công suất nhỏ (hai dây đốt đợc mắc nối tiếp
với nhau): ban đầu ta đặt nhiệt kế công tắc ở mức nhiệt độ yêu cầu, cấp
nguồn xoay chiều 220V bằng cách bật công tắc nguồn CT, rơle P1 có điện
hút ngay tiếp điểm P1(5-6) cấp dòng cho dây đốt theo chiều từ CC1-P1(5-
6)-P2(13-14)-HE2-P2(3-4)-HE1-CC2, tủ nóng dần, đèn báo L2 sáng, L1
tắt.
+ Tủ làm việc với chế độ công suất lớn (hai dây đốt làm việc song
song): đặt nhiệt độ bằng nhiệt kế công tắc, đóng nguồn xoay chiều, ấn nút
KA, KA1 tạm thời nhả ra, KA2 đóng, khi đó cuộn dây rơle P2 có điện hút
tiếp điểm P2(9-10) tự duy trì và KA2 nhả ra, KA1 đóng lại, còn P2(13-14),
P2(3-4) nhả ra; P2(7-8), P2(1-2), P2(5-6), P2(11-12) đóng lại. Khi đó HE1,
HE2 làm việc song song với nhau, HE1 đợc cấp dòng theo chiều từ CC2-
P2(7-8)-HE1-P2(5-6)-CC1, còn HE2 đợc cấp dòng theo chiều từ CC2-
KA1-P2(11-12)-P2(1-2)-CC1 đồng thời cả hai đèn báo L1, L2 cùng sáng.
Trong cả hai trờng hợp trên khi nhiệt độ trong tủ đạt đến nhiệt độ
đặt thì thuỷ ngân trong nhiệt kế công tắc nối tiếp điểm TK lại, khi đó cực
gốc của transistor (Q1) dơng lên đột ngột và dơng hơn cực phát làm cho
Q1 khoá lại, cuộn dây rơle P1 mất điện cắt tiếp điểm P1(5-6), khi đó cuộn
dây rơle P2 cũng mất điện, sau khoảng thời gian nhất định tiếp điểm TK

lại mở ra dây đốt lại đợc cấp dòng, quá trình trên cứ lặp đi lặp lại theo
yêu cầu của ngời sử dụng.

B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46

Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
58


H×nh 2.31. S¬ ®å nguyªn lý tñ TC200M(Liªn X«)
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
59
2.6. Kết luận
Qua việc nghiên cứu ở chơng 1 thì ở chơng này đã nêu đợc nguyên
tắc cấu tạo, nguyên tắc làm việc chung của tủ nuôi cấy vi khuẩn. Đặc biệt là đã
giới thiệu một cách tổng quát về quy trình tự động điều khiển nhiệt độ. Giới
thiệu một số sơ đồ và nguyên lý hoạt động của một số loại tủ nuôi cấy vi
khuẩn đang đợc sử dụng tại bệnh viện Bạch Mai Hà Nội.
Từ những kết quả đó tôi tiến hành thiết kế mạch tự động điều khiển
nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn.

Chơng 3
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46

Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội
60
Thiết kế mạch tự động điều khiển Nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn
3.1. nhiệm vụ của thiết kế
Nhiệm vụ cần thực hiện là thiết kế một mạch điều khiển nhiệt độ có giải
nhiệt độ từ 0
0
C đến 90
0
C. Đặc biệt là trong đề tài này để thiết kế mạch điều
khiển nhiệt độ tủ nuôi cấy vi khuẩn. Thờng ta phải khống chế nhiệt độ ở
37

0
C. Vì vậy yêu cầu đặt ra ở đây là:
Thiết kế bộ đo dùng cảm biến đo nhiệt độ.
Thiết kế bộ chuyển đổi tín hiệu tơng tự sang số và đa ra hiển
thị.
Thiết kế mạch tạo tín hiệu điện áp chuẩn.
Thiết kế mạch điều khiển kháng đốt trong tủ.
3.2. Sơ đồ khối và chức năng của từng khối

Hình 3.1. Sơ đồ khối của mạch điều khiển nhiệt độ
Chức năng và nhiệm vụ của từng khối:
Khối cảm biến: có nhiệm vụ đo lờng nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn.
Khối chuyển đổi: có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu thích hợp.
Khối A/D: có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số.
Khối giải mã: có nhiệm vụ giải mã nhị phân sang mã thập phân.
Khối hiển thị: hiển thị tín hiệu đo và tín hiệu chuẩn.