Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu và thiết kế mạch tự động điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn
Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 1Mở đầu 1. Đặt vấn đề Đã từ xa xa, mặc dù cha nhận thức đợc sự tồn tại của vi khuẩn, nhng loài ngời cũng đã biết đợc khá nhiều về tác dụng do vi khuẩn gây nên. Đến nay trong quá trình sản xuất và trong cuộc sống, loài ngời đã tích lũy đợc rất nhiều kinh nghiệm quý báu về các biện pháp ứng dụng những vi khuẩn có ích và phòng tránh những vi khuẩn có hại. Vi khuẩn có kích thớc nhỏ bé và có cấu trúc cơ thể tơng đối đơn giản nhng chúng có tốc độ sinh sôi nảy nở rất nhanh chóng và hoạt động trao đổi chất vô cùng mạnh mẽ. Vi khuẩn có khả năng góp phần phân giải hầu hết các loại chất trên Trái Đất, kể cả các chất rất khó phân giải, hoặc các chất thờng gây độc hại đến các nhóm sinh vật khác. Bên cạnh khả năng phân giải vi khuẩn còn có khả năng tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp trong điều kiện nhiệt độ, áp suất bình thờng. Ngoài những tác dụng to lớn của vi khuẩn thì chúng ta cũng không thể không kể đến không ít những vi khuẩn có hại, chúng gây bệnh cho ngời, cho gia súc, gia cầm, tôm cá, cho cây trồng, cây rừng, chúng làm h hại hoặc biến chất lơng thực, thực phẩm, nguyên vật liệu, hàng hóa. Chúng sản sinh ra các độc tố trong đó có những độc tố hết sức độc hại. Trong Y học cũng nh trong chăn nuôi, trồng trọt một trong những vấn đề lớn đó là có thể phòng chống đợc các bệnh truyền nhiễm và các phơng pháp đề phòng dịch bệnh có thể lây nhiễm từ súc vật sang ngời, từ ngời sang ngời . Trong xu thế áp dụng rộng rãi Điện tử, Tin học vào cuộc sống, hầu hết các thiết bị hiện nay có sử dụng Điện tử đã và đang đợc hoàn thiện nhằm nâng cao chất lợng cuộc sống. Đặc biệt là trong Y học và trong chăn nuôi, để có thể nuôi cấy và duy trì sự sống của những vi khuẩn nhằm nghiên cứu phục vụ cho cuộc sống và sản xuất, đặc biệt là phục vụ cho việc nghiên cứu khoa học nhằm phát hiện ra những vi khuẩn có ích khác và những vi khuẩn có hại Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 2mới để có thể khống chế đợc chúng, sử dụng chúng vào những việc có lợi cho con ngời. Khi đó, tủ nuôi cấy vi khuẩn có sử dụng mạch điện tử vào điều khiển đã ra đời nhằm duy trì sự sống cho vi khuẩn và nuôi cấy chúng ở nhiệt độ và thời gian nhất định nào đó. Mặc dù trên thế giới hiện nay có khá nhiều chủng loại thiết bị nuôi cấy hiện đại, công suất lớn. Song một phần nào đó không hoàn toàn phù hợp với điều kiện ở Việt Nam. Do đó, để đáp ứng phần nào đó những nhu cầu trên cùng với sự nắm bắt đợc những tiến bộ của khoa học kỹ thuật đặc biệt là điện tử đã và đang đợc ứng dụng mạnh mẽ vào cuộc sống và sản xuất chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu và thiết kế mạch tự động điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi tiến hành nghiên cứu và khảo sát các loại tủ nuôi cấy trong bệnh viện Bạch Mai, khảo sát sự biến đổi của nhiệt độ và thời gian trong quá trình nuôi cấy. Từ kết quả đó chúng tôi tiến hành xây dựng mô hình và lắp ráp trên thực tế. Với những kết quả đã đạt đợc, khẳng định hệ thống điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy do chúng tôi thiết kế là hoàn toàn có tính khả thi trong điều kiện nớc ta hiện nay. 2. Mục đích của đề tài Trên cơ sở những kiến thức đã học đợc trong nhà trờng và những kiến thức thực tế tiếp thu đợc trong quá trình thực tập chúng tôi mạnh dạn đề xuất, thiết kế mạch tự động điều chỉnh nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn và lắp ráp mạnh tự động điều chỉnh nhiệt độ. Mạch này có thể dùng để thay thế các mạch điều chỉnh nhiệt độ trong các tủ gặp sự cố cần sửa chữa để không làm gián đoạn thời gian nghiên cứu của các nhà vi sinh vật. Đặc biệt, mạch này cũng có thể dùng để lắp mới. 3. Nội dung của đề tài Tìm hiểu khái quát về đặc điểm và các điều kiện sống của vi khuẩn, các tác động của môi trờng đối với điều kiện phát triển của vi khuẩn. Trình bày nguyên tắc chung của mạch điều khiển nhiệt độ tủ nuôi cấy. Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 3Giới thiệu một số sơ đồ điều khiển thực tế đang đợc sử dụng và những phụ kiện quan trọng đối với mạch điều khiển nhiệt độ. Tính toán và thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn. 4. Phơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu theo phơng pháp lý thuyết - Nghiên cứu theo phơng pháp ứng dụng - Nghiên cứu theo phơng pháp chuyên gia Chơng 1 Tìm hiểu đặc điểm, điều kiện sinh sống của vi khuẩn và tác động của môi trờng đối với sự phát triển của vi khuẩn Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 4 1.1. Khái niệm chung Xung quanh ta ngoài các sinh vật lớn mà chúng ta có thể nhìn thấy đợc còn có vô vàn các sinh vật nhỏ bé, muốn nhìn thấy chúng phải dùng kính hiển vi. Ngời ta gọi chúng là vi khuẩn. Vi khuẩn sống ở khắp mọi nơi trên Trái Đất: từ đỉnh núi cao cho đến tận đáy biển sâu, trong không khí, trong đất, trong hầm mỏ, trong sông ngòi, ao hồ, trên da, trong từng bộ phận của cơ thể ngời, động vật, thực vật, trong các sản phẩm lơng thực, thực phẩm, vật liệu, hàng hóa . ngay cả ở trong những nơi mà điều kiện sống tởng chừng nh hết sức phức tạp và khắc nhiệt nhất mà vẫn thấy có sự phát triển của vi khuẩn. Chẳng hạn nh vi khuẩn Pseudomonas bathycetes chúng có thể sống đợc dới đáy đại dơng, nơi mà có áp suất lên tới 1000 atm và nhiệt độ thờng xuyên chỉ vào khoảng 30C. Vi khuẩn Sulfolobus acidorcaldrius phát triển một cách bình thờng trong nhiệt độ khoảng từ 85 900C. Vi khuẩn Thiobacillus ferroxidans phát triển trong các dung dịch ở mỏ sắt có độ pH = 1 - 2. Vi khuẩn Streptococcus faecalis lại có thể phát triển tốt ở môi trờng có độ PH = 10 - 11. Vi khuẩn a mặn thuộc các chi Halobacterium, Halococcus phát triển đợc trong các dung dịch bão hòa muối (32% NaCl). Có cả những vi khuẩn có khả năng đồng hóa dầu mỏ, phenol, khí thiên nhiên . Ngời ta đã làm thí nghiệm và tính toán đợc rằng trong 1gam đất lấy ở tầng canh tác thờng có khoảng từ 1 - 22 tỉ con vi khuẩn, 0.5 - 14 triệu xạ khuẩn, 3 - 50 triệu vi nấm, 10 - 30 nghìn vi tảo . và trong 1m3 không khí ở phía trên chuồng gia súc thờng có từ 1 - 2 triệu vi sinh vật, trên đờng phố có khoảng 5000 vi sinh vật sinh sống, nhng đặc biệt trên mặt biển chỉ có khoảng từ 1 - 2 vi sinh vật sinh sống mà thôi. Đặc biệt là kể từ đầu thập kỷ 70 của thế kỷ XX ngời ta đã bắt đầu thực hiện thành công thao tác di truyền ở vi khuẩn. Đó là việc chuyển một gen hay một nhóm gen từ một vi khuẩn hay một tế bào các vi khuẩn bậc cao (nh Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 5ngời, động vật, thực vật) sang tế bào của vi khuẩn khác. Vi khuẩn mang gen tái tổ hợp nhiều khi đã mang lại những lợi ích rất to lớn bởi vì có thể sản sinh ở quy mô công nghiệp những sản phẩm trớc đây cha đợc tạo thành bởi vi khuẩn. 1.2. Đặc điểm chung của vi khuẩn 1.2.1. Kích thớc nhỏ bé Mắt con ngời khó thấy đợc rõ những vật có kích thớc nhỏ khoảng 1mm. Vậy mà vi khuẩn thờng đợc đo bằng micromet. Chính vì vi khuẩn có kích thớc nhỏ bé cho nên diện tích bề mặt của vi khuẩn hết sức lớn. Chẳng hạn nh số lợng cầu khuẩn chiếm thể tích 1cm3 có diện tích bề mặt là 6m2. 1.2.2. Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh Vi khuẩn tuy có kích thớc nhỏ bé nhất trong sinh giới nhng năng lợng hấp thu và chuyển hóa của chúng có thể vợt xa các sinh vật bậc cao. Chẳng hạn nh vi khuẩn Lactic trong 1 giờ có thể phân giải một lợng đờng Lactozơ nặng hơn 1000 - 10000 lần khối lợng của chúng. Nếu tính số lO2 mà mỗi mg chất khô của cơ thể vi khuẩn tiêu hao trong một giờ thì ở mô lá hoặc mô rễ thực vật là 0.5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở vi khuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000. Năng lực chuyển hóa sinh hóa mạnh mẽ của vi sinh vật dẫn đến những tác dụng lớn lao của chúng trong thiên nhiên cũng nh trong các hoạt động sống của con ngời. 1.2.3. Sinh trởng nhanh, phát triển mạnh So với các sinh vật khác thì vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng có tốc độ sinh trởng và sinh sôi nảy nở cực lớn. Chẳng hạn nh vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp thì cứ khoảng 12 - 20 phút lại phân chia một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân chia 3 lần, 24 giờ phân chia 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra 5ì1021 tế bào tơng đơng với khoảng 4722 tấn. Tuy nhiên trong thực tế không thể tạo ra đợc các điều kiện sinh trởng lý tởng nh vậy đợc cho nên số lợng vi Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 6khuẩn thu đợc trong 1ml dịch nuôi cấy thờng chỉ đạt tới mức độ 108 - 109 tế bào. 1.2.4. Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị Năng lực thích ứng của vi khuẩn vợt rất xa so với động vật và thực vật. Trong quá trình tiến hóa lâu dài vi khuẩn đã tạo cho mình những cơ chế điều hòa trao đổi chất để thích ứng đợc những điều kiện sống rất bất lợi. Sự thích ứng của vi khuẩn nhiều khi vợt xa trí tởng tợng của con ngời. Phần lớn vi khuẩn có thể giữ nguyên sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-1960C), thậm chí ở nhiệt độ của hidrô lỏng (-2530C), một số vi khuẩn có thể sinh trởng ở nhiệt độ 2500C, thậm chí 3000C. Một số vi khuẩn có thể thích nghi với nồng độ 32% NaCl. Vi khuẩn Thiobaccillus thioxidans có thể sinh trởng ở pH = 0.5 trong khi vi khuẩn Thiobacillus denitrificans lại thích hợp với điều kiện phát triển ở pH = 10,7. Vi khuẩn Micrococus radidurans có thể chịu đợc cờng độ bức xạ tới 750.000 rad. Vi khuẩn rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thờng là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lợng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trờng sống. Tần số biến dị thờng là 10- 5- 10-10. 1.2.5. Phân bố rộng, chủng loại nhiều Vi khuẩn phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất. Chúng có mặt trên cơ thể ngời, động vật, thực vật, trong đất, trong nớc, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi cho đến núi cao, từ nớc ngầm cho đến nớc biển . Trong đờng ruột của ngời số lợng vi khuẩn Bacteroides fragilis cao nhất chúng đạt tới số lợng 1010 - 1011/g phân, gấp 100 - 1000 lần số lợng vi khuẩn Escherichia coli. ở độ sâu 10000m của Đông Thái Bình Dơng nơi hoàn toàn tối tăm, lạnh lẽo và có áp suất rất cao ngời ta phát hiện thấy có khoảng 1 triệu đến 10 tỉ vi khuẩn/ml chủ yếu là vi khuẩn lu huỳnh. 1.3. Điều kiện sinh sống của vi khuẩn Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 7 Điều kiện sinh sống của vi khuẩn ở đây là các chất dinh dỡng và nguồn thức ăn của chúng. 1.3.1. Thành phần tế bào và các chất dinh dỡng của vi khuẩn Các chất dinh dỡng đối với vi khuẩn là bất kỳ chất nào đợc vi khuẩn hấp thụ từ môi trờng xung quanh và đợc chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho các quá trình tổng hợp tạo ra các thành phần của tế bào hoặc để cung cấp cho quá trình trao đổi năng lợng. Quá trình hấp thụ các chất dinh dỡng để thỏa mãn mọi nhu cầu sinh trởng và phát triển của vi khuẩn. Không phải mọi thành phần của môi trờng nuôi cấy vi khuẩn đều đợc coi là chất dinh dỡng. Một số chất rắn cần thiết cho vi khuẩn nhng chỉ làm nhiệm vụ bảo đảm các điều kiện thích hợp về thế oxy hóa - khử, về pH, về áp suất thẩm thấu, về cân bằng ion . Chất dinh dỡng phải là những hợp chất có tham gia vào các quá trình trao đổi chất nội bào. Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn quyết định nhu cầu dinh dỡng của chúng. Thành phần hóa học cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, các nguyên tố khoáng đa lợng và các nguyên tố khoáng vi lợng. Chỉ riêng các nguyên tố C, H, O, N, P, S, K, Na đã chiếm đến 98% khối lợng khô của tế bào vi khuẩn E.coli. Lợng chứa các nguyên tố ở các vi khuẩn khác nhau là không giống nhau. ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau, các giai đoạn khác nhau, lợng chứa các nguyên tố cùng loài vi khuẩn cũng không giống nhau. Trong tế bào vi khuẩn các hợp chất đợc chia thành: nớc và các muối khoáng, các chất hữu cơ. + Nớc và muối khoáng Nớc chiếm đến 70 - 90% khối lợng cơ thể của vi khuẩn. Tất cả các phản ứng xảy ra trong tế bào của vi khuẩn đều đòi hỏi có sự tồn tại của nớc. Yêu cầu của vi khuẩn đối với nớc đợc biểu thị một cách định lợng bằng độ hoạt động của nớc (ký hiệu là aw) trong môi trờng. Độ hoạt động của nớc còn đợc gọi là thế năng của nớc (ký hiệu là pw): Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 80ppaw= Trong đó p là áp lực hơi của dung dịch, p0 là áp lực hơi nớc. Chẳng hạn nh nớc nguyên chất có aw = 1, nớc biển có aw = 0.980, máu ngời có aw= 0.995. Phần nớc có thể tham gia vào các quá trình trao đổi chất của vi khuẩn đợc gọi là nớc tự do. Đa phần nớc trong tế bào vi khuẩn tồn tại ở dạng nớc tự do. Nớc kết hợp là phần nớc liên kết với các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong tế bào (protein, lipit, hidrat cacbon .). Nớc liên kết mất khả năng hòa tan và lu động. Muối khoáng chiếm khoảng 2 - 5% khối lợng khô của tế bào. Chúng thờng tồn tại dới dạng các muối sunphat, photphat, cacbonat, clorua . Trong tế bào chúng thờng ở dạng các ion. Dạng cation chẳng hạn nh Mg2+, Ca2+, K+, Na+ . Dạng anion chẳng hạn nh HPO42-, SO42-, HCO3-, Cl- . Các ion trong tế bào vi khuẩn luôn tồn tại ở những tỉ lệ nhất định nhằm duy trì độ pH và lực thẩm thấu thích hợp cho từng loại vi khuẩn. + Chất hữu cơ Chất hữu cơ trong tế bào vi khuẩn chủ yếu cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P, S . Riêng 4 nguyên tố C, H, O, N đã chiếm tới 90 - 97% toàn bộ chất khô của tế bào. Đó là các nguyên tố chủ chốt để cấu tạo nên protein, axit nucleic, lipit, hidrat cacbon. Trong tế bào vi khuẩn các hợp chất đại phân tử thờng chiếm tới 96% khối lợng khô, các chất đơn phân tử chỉ chiếm có 3.5% còn các ion vô cơ chỉ chiếm có 1%. Dới đây là bảng tổng kết thành phần hóa học của một tế bào vi khuẩn do nhà khoa học F.C.Neidhardt tổng kết năm 1987. Bảng 1.1 Phân tử % Khối lợng Số phân tử/ tế bào Số loại phân tử Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 9khô (1) Nớc - 1 Tổng số các đại phân tử 96 24.609.802 khoảng 2500 Protein 55 2.350.000 khoảng 1850 Polisaccarit 5 4.300 2 (2) Lipit 9.1 22.000.000 4 (3) AND 3.1 2.1 1 ARN 20.5 255.500 khoảng 660 Tổng số các đơn phân tử 3.5 khoảng 350 Axit amin và tiền thể 0.5 khoảng 100 Đờng và tiền thể 2 khoảng 50 Nucleotit và tiền thể 0.5 khoảng 200 Các ion vô vơ 1 18 Tổng cộng 100 Trong đó: (1) là khối lợng khô của 1 tế bào vi khuẩn E.coli đang sinh trởng mạnh là 13108.2ìg; (2) là Pepidoglican và glicogen; (3) là 4 loại photpholipit, mỗi loại có nhiều nhóm khác nhau phụ thuộc vào thành phần axit béo. 1.3.2. Nguồn thức ăn cacbon của vi khuẩn Đối với vi khuẩn nguồn cacbon đợc cung cấp có thể là chất vô cơ (CO2, NaHCO3, CaCO3 .) hoặc chất hữu cơ. Giá trị dinh dỡng và khả năng hấp thụ các nguồn thức ăn cacbon khác nhau phụ thuộc vào 2 yếu tố: một là thành phần hóa học và tính chất sinh lí của nguồn thức ăn này, hai là đặc điểm sinh lí của từng loại vi khuẩn. Ngời ta thờng sử dụng đờng để làm thức ăn cacbon khi nuôi cấy phần lớn các vi khuẩn dị dỡng. Cần chú ý đờng đơn ở nhiệt độ cao có thể bị chuyển hóa thành loại hợp chất có màu tối gọi là đờng cháy rất khó hấp thụ. Trong môi trờng kiềm sau khi khử trùng đờng còn dễ bị axit hóa và làm biến đổi pH môi trờng. Để tránh các hiện tợng này khi khử trùng môi trờng chứa đờng ngời ta thờng chỉ hấp ở áp lực 0.5 atm (112.50C) và duy trì trong 30 phút. Với các loại đờng đơn tốt nhất là nên sử dụng phơng pháp hấp gián Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Khoa Cơ điện - - Trờng ĐHNNI-H Nội 10đoạn hoặc lọc riêng dung dịch đờng (thờng dùng nồng độ 20%) bằng nến lọc hoặc màng lọc vi khuẩn sau đó mới dùng thao tác vô trùng để bổ sung vào các môi trờng đã khử trùng. Khi chế tạo các môi trờng chứa tinh bột trớc hết phải hồ hóa tinh bột ở nhiệt độ 60 - 700C sau đó đun sôi rồi mới đa đi khử trùng ở nồi hấp áp lực Xenlulozơ đợc đa vào các môi trờng nuôi cấy, vi khuẩn phân giải Xenlulozơ dới dạng giấy lọc, bông hoặc các loại bột Xenlulozơ. Khi sử dụng lipit, parafin, dầu mỏ . Để làm nguồn cacbon nuôi cấy một số loại vi khuẩn phải thông khí mạnh để cho từng giọt nhỏ có thể tiếp xúc đợc với thành tế bào từng vi khuẩn. Để nuôi cấy các loại vi khuẩn ngời ta thờng dùng nồng độ đờng là 0.5 - 0.2%. Hầu hết các vi khuẩn chỉ đồng hóa đợc các loại đờng ở dạng đồng phân D. Các chất hữu cơ chứa cả C và N (pepton, nớc thịt, nớc chiết ngô, nớc chiết đại mạch, nớc chiết giá đậu . ) có thể sử dụng vừa làm nguồn C vừa làm nguồn N đối với vi khuẩn. Phạm vi đồng hóa các nguồn thức ăn cacbon của từng loài vi khuẩn cụ thể rất khác nhau: có thực nghiệm cho thấy loài vi khuẩn Pseudomonas cepacia có thể đồng hóa trên 90 loại nguồn thức ăn cacbon khác nhau, trong khi đó các vi khuẩn sinh metan chỉ có thể đồng hóa đợc CO2 và vài loại hợp chất chứa 1C hoặc 2C. Với vi khuẩn dị dỡng nguồn thức ăn cacbon làm cả hai chức năng: nguồn dinh dỡng và nguồn năng lợng. Nhất là các vi khuẩn gây bệnh sống trong máu, trong các tổ chức hoặc trong ruột của ngời và động vật muốn sinh trởng đợc ngoài nguồn cacbon hữu cơ còn cần phải đợc cung cấp một lợng nhỏ CO2 thì mới phát triển đợc. 1.3.3. Nguồn thức ăn nitơ của vi khuẩn [...]... 370C) Do đó, trong quá trình làm vi c khi nhiệt độ trong tủ gần bằng nhiệt độ đặt thì hệ thống điều khiển nhiệt độ sẽ tự động cắt để ngừng vi c cấp điện cho dây đốt cho đến khi nhiệt độ trong tủ bằng nhiệt độ đặt, do quán tính nên dây đốt vẫn nóng lên và nhiệt độ trong tủ lớn hơn nhiệt độ đặt đến một thời điểm nào đó nhiệt độ trong tủ lại giảm xuống thấp hơn và dao động quanh giá trị nhiệt độ đặt Sau... chỉ quan tâm đến nhiệt độ Với những kết quả nghiên cứu và tìm hiểu về vi khuẩn, tôi tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu một số tủ nuôi cấy vi khuẩn đang đợc sử dụng trong thực tế, cụ thể là đang đợng sử dụng trong bệnh vi n Bạch Mai Chơng 2 Khoa Cơ điện - 18 - Trờng ĐHNNI-H Nội Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 Giới thiệu chung về tự động điều khển nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn đang đợc sử... giúp cho tủ thoát ẩm 11) Nhiệt kế: dùng để đo nhiệt độ trong tủ 12) Hộp chứa đựng mạch điều khiển và các thiết bị liên quan 13) Khoảng trống phía sau tủ dùng để đa dây chuyền tín hiệu điều khiển vào tủ 14) Cảm biến nhiệt độ 15) Nắp máy có thể tháo ra sửa chữa khi tủ gặp sự cố 16) Quạt dùng để lu thông nhiệt trong tủ 2.2 Nguyên lý làm vi c chung Thông thờng vi khuẩn đợc nuôi cấy ở một nhiệt độ nhất định... chạm vào dây bạc, tác động ra bên ngoài và đóng mạch điều khiển Phần phía dới của nhiệt kế công tắc là phần chỉ thị chính xác nhiệt độ của tủ + Nhiệt kế dãn nở chất rắn: loại nhiệt kế này hoạt động dựa trên nguyên lý kích thớc của các chất rắn thay đổi khi nhiệt độ thay đổi Nhiệt độ đo đợc phụ thuộc vào bản chất của vật liệu rắn Ví dụ nh ở một số tủ nuôi cấy vi khuẩn trớc đây có sử dụng dụng cụ này trong. .. 2.2.5.1 Khống chế nhiệt độ bằng nhiệt kế Để khống chế nhiệt độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn hiện nay mà dùng bằng nhiệt kế thì ngời ta sử dụng một số dụng cụ nh: + Nhiệt kế dãn nở chất lỏng trong ống thuỷ tinh: dụng cụ này đợc dùng để khống chế nhiệt độ trong khoảng từ -2000C đến 7500C, nguyên lý hoạt động của loại nhiệt kế này là dựa trên sự dãn nở vì nhiệt của chất lỏng trong nhiệt kế Mà tiêu biểu cho... Nhiệt độ thực trong tủ ấm đợc cảm biến nhiệt độ nhận biết, qua hệ thống chuyển đổi để chuyển từ nhiệt độ thành tín điện áp (Uđo), sau đó so sánh với tín hiệu đặt Nếu có sai lệch qua bộ so sánh đa tín hiệu sai lệch vào bộ điều khiển cho ra điện áp điều khiển để điều khiển kháng đốt Nhiệt độ trong tủ luôn đợc cảm biến cảm nhận, nếu nhiệt độ trong tủ cha đạt đến nhiệt độ yêu cầu thì bộ điều khiển sẽ tự. .. khiển sẽ tự động điều chỉnh để đa nhiệt độ trong tủ bằng nhiệt độ đặt Quá trình điều khiển nhiệt độ luôn Khoa Cơ điện - 21 - Trờng ĐHNNI-H Nội Báo cáo tốt nghiệp Phạm Tuấn Anh-TĐH46 đợc ổn định do sai lệch giữa nhiệt độ thực và nhiệt độ đặt luôn luôn đợc hiệu chỉnh với tốc độ nhanh nhờ bộ điều khiển Ưu điểm của vi c điều khiển này là có khả năng cung cấp nhiệt cho tủ một cách ổn định, liên tục và hao tổn... độ đặt Sau đó đến một thời điểm nào đó thì nhiệt độ trong tủ lại hạ cho đến khi thấp hơn nhiệt độ đặt thì hệ thống điều khiển nhiệt độ lại điều khiển đóng điện cho dây đốt làm nhiệt độ tăng dần lên đến giá trị cần thiết và quá trình tạo nhiệt lại lặp lại liên tục nh vậy trong suốt khoảng thời gian yêu cầu của vi c nuôi cấy vi khuẩn Nh vậy, tủ ấm 370C hoạt động theo một chu Khoa Cơ điện - 20 - Trờng... tận và cầu nối tiếp điểm động; 5-Trục vít vô tận; 6- Bảng đặt nhiệt độ trên; 7- Vỏ ngoài; 8- Lõi sắt non; 9- Nam châm vĩnh cửu; 10-Vít định vị nhiệt độ; 11- ổ cắm nhiệt kế; 12- Nhựa gá lõi nhiệt kế; 13- Êcu đặt nhiệt độ và gắn tiếp điểm động; 14- Bảng đặt nhiệt độ trên; 15- Bảng xem nhiệt độ Nguyên tắc hoạt động của nhiệt kế công tắc: Khi xoay nam châm vĩnh cửu (9) thì lõi sắt non (8) cũng chuyển động. .. kín và liên tục trong một thời gian dài mà vẫn đảm bảo đợc sự ổn định nhiệt độ Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển nhiệt độ: đợc thể hiện nh hình 2.2 dới đây: Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển nhiệt độ Trong đó: Uđặt: tín hiệu điện áp đặt tx: nhiệt độ thực trong tủ t: nhiệt độ do dây đốt tạo ra Uđk: tín hiệu điện áp điều khiển Nh vậy, hệ thống điều khiển nhiệt độ ở đây là hệ thống kín và có . độ trong tủ nuôi cấy vi khuẩn và lắp ráp mạnh tự động điều chỉnh nhiệt độ. Mạch này có thể dùng để thay thế các mạch điều chỉnh nhiệt độ trong các tủ gặp. đã và đang đợc ứng dụng mạnh mẽ vào cuộc sống và sản xuất chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu và thiết kế mạch tự động điều khiển nhiệt độ trong
