Temperatura Nəzarətli Aşı və İnsülin Soyuducu: 9 Adım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Soyuq saxlamaq həyatını xilas edir

İnkişaf etməkdə olan dünyada aşılar Ebola, Qrip, Vabo, Tüberküloz və Denge kimi təhlükəli xəstəliklərə qarşı müdafiə cəbhəsidir. Vaksinlərin və insulin və qan kimi həyat qurtaran digər materialların daşınması temperaturun diqqətlə tənzimlənməsini tələb edir.

Təchizat məhdud mənbələrə malik bölgələrə nəql edildikdə birinci dünya logistikası dağılmağa meyllidir. Bir çox kənd tibb klinikasında adi soyuducu sistemlərin maliyyəsi və enerjisi yoxdur.

İnsülin, insan qanı və bir çox ümumi peyvənd 2-8 ˚C temperatur aralığında saxlanılmalıdır. Sahədə bunu təmin etmək çətin ola bilər, çünki elektrik soyuducusu çox güc tələb edir və passiv buz soyuducuların termostat idarəsi yoxdur.

Arduino xilas oldu

Bu layihə quru buzun (bərk karbon qazı) kompakt soyutma gücünü rəqəmsal temperatur nəzarətinin dəqiqliyi ilə birləşdirir. Quru buz vaksin, insulin və ya qanı daşımaq üçün çox soyuq olduğu üçün istifadə edildikdə asanlıqla donmağa səbəb ola bilər. Bu layihənin soyuducu dizaynı quru buzları yük soyuducusunun altından ayrı bir kameraya yerləşdirərək donma problemini həll edir. Fırçasız bir kompüter fanatı, lazım olduqda yük bölməsindən kiçik dozalarda çox soyudulmuş havanı dövr etmək üçün istifadə olunur. Bu fan, dəqiq (PID) temperatur nəzarət döngəsi işləyən möhkəm bir Arduino mikro nəzarətçisi tərəfindən idarə olunur. Arduino sistemi çox az elektrik enerjisi ilə işlədiyindən, bu sistem buz sandığı kimi mobil ola bilər, ancaq soyuducu kimi temperaturla tənzimlənir.

Bu layihə kim üçündür?

Ümid edirəm ki, bu sistemi pulsuz və açıq mənbə halına gətirməklə humanitar mühəndislərə və yardım işçilərinə ehtiyac nöqtəsinə yaxın faydalı texnologiyaların istehsal yollarını axtarmağa ilham verəcəkdir.

Bu layihə, humanitar problemlərlə üzləşən və ya yaxın ərazilərdə tələbələr, mühəndislər və yardım işçiləri tərəfindən hazırlanacaq. Materiallar, hissələr və təchizatlar ümumiyyətlə dünyanın ən kasıb ölkələrində belə mövcuddur. Planları Instructables vasitəsi ilə pulsuz olaraq təqdim edərək, texnologiyaya xərc və ölçeklenebilirlik baxımından rahatlıq təmin edirik. Bu arduino-buz soyuducularının mərkəzləşdirilməmiş istehsalı, insanların həyatını xilas etmək potensialı ilə əhəmiyyətli bir seçim ola bilər.

Bitmiş soyuducu xüsusiyyətləri:

• Yük həcmi: maksimum 6.6 galon (25L), tampon şüşə ilə birlikdə 5 galon (19L) tövsiyə olunur.
• Maksimum yük həcmi ölçüləri: = ~ 14 in x 14 in x 8 in (35.6 cm x 35.6 x 20.3 cm)

Soğutma qabiliyyəti: 20-30 ° C ətraf mühitdə 10-7 gün ərzində 5 ° C saxlayır

Enerji mənbəyi: quru buz və su altında qalan 12 voltlu dəniz batareyası

Bütün ölçülərdə: 24in x 24 x 32 x uzunluqda (61 sm x 61 sm x 66.6 sm uzunluqda)

Bütün çəki üzərində: 33.3 lb (15.1 Kg) boş buz / 63 lb (28.6 kq) dolu buz və yüklə

Temperatur tənzimlənməsi: PID nəzarəti 5 ° C +-0.5 ° C tutur

Materiallar: inşaat dərəcəli qapalı hüceyrəli köpük və İQ əks etdirən izolyasiya örtüklü tikinti yapışdırıcıları

Addım 1: Layihə üçün quraşdırma

İş sahəsi:

Bu layihə, stirol köpük izolyasiyasının bir qədər kəsilməsini və yapışdırılmasını tələb edir. Xüsusilə də bıçaqdan daha çox mişardan istifadə etməyi seçsəniz, bu toz əmələ gətirə bilər. Toz maskasından istifadə etməyinizə əmin olun. Ayrıca, gedərkən tozları təmizləmək üçün əlinizdə bir mağaza boşluğu olması çox faydalıdır

Tikinti yapışdırıcısı qurudanda qıcıqlandırıcı tüstü buraxa bilər. Yaxşı havalandırılan bir ərazidə yapışdırma və doldurma addımlarını tamamladığınızdan əmin olun

Arduino əlavə komponentlərinin yığılması bir lehimləmə dəmiri istifadə etməyi tələb edir. Mümkünsə qurğusuz lehim istifadə edin və yaxşı işıqlandırılmış, yaxşı havalandırılan bir yerdə işlədiyinizə əmin olun

Bütün vasitələr:

• Dairəvi mişar və ya bıçaq
• 1.75 düymlük delikli mişar ucu olan simsiz matkap
• Lehimləmə dəmir və lehim
• Çakmak və ya istilik silahı
• 4 ayaqlı düz kənar
• Sharpie marker
• Cırtdan kəmərlər
• Şerit ölçüsü
• Doldurma borusu dispenseri
• Tel kəsici/soyucu
• Tornavidalar böyük və kiçik phillips & müntəzəm

Bütün təchizatlar:

Elektronika Təchizatı

• Boruları 1/8 və 1/4 düym büzün
• Dövrə lövhəsi pin başlıqları (dişi prizlər və kişi pinləri)
• Şəffaf qapaqlı ABS plastik elektrik qutusu, ölçüsü 7.9 "x4.7" x2.94 "(200mmx120mmx75mm)
• Şarj edilə bilən mühürlü qurğuşun turşusu batareyası, 12V 20AH. NPP HR1280W və ya buna bənzər.
• Arduino Uno R3 mikrokontroller lövhəsi və ya bənzəri
• Arduino yığılabilir prototip lövhəsi: Alloet mini çörək taxtası prototip qalxan V.5 və ya bənzəri.
• IRF520 və ya buna bənzər MOSFET sürücü modulu
• Su keçirməyən kabel paketində rəqəmsal temperatur sensoru DFRobot DS18B20
• Fırçasız 12V PC soyutma fanı: 40mm x 10mm 12V 0.12A
• Micro SD kart oxuyucusu: Adafruit ADA254
• Real vaxt: DS1307 RTC əsasında DIYmore DS3231
• Real vaxt saatı üçün batareya: LIR2032 sikkə hüceyrəsi)
• 4.7 K-ohm müqavimət
• 26 ölçülü qapalı tel bağlayıcılar (Qırmızı, Qara, Sarı)
• 2 keçiricili telin uzunluğu (3 ft və ya 1 m) 12 ölçülü qapalı (batareyanı bağlayan tel)
• Avtomobil bıçağı qoruyucu tutacağı və 3 amp bıçaqlı qoruyucu (batareya ilə istifadə üçün)
• USB printer kabeli (kişidən kişiyə kişiyə yazın)
• Tel qoz (12 ölçü)

Bantlar və Yapışqan Təchizatları

• Yüksək yapışan faydalı bant 2 düym enində x 50 fut rulon (Gorilla Bant və ya bənzəri)
• Silikon dolgu, bir boru
• Yapışqan, 2 boru. (Maye Nails və ya bənzəri)
• Alüminium soba lenti, 2 düym enində x 50 fut rulon.
• Öz-özünə yapışan çəngəl və döngə zolaqları (1 düym genişlikdə x 12 düym tələb olunur)

Tikinti Materialları Təchizatı

• 2 x 4 fut x 8 feet x 2 inch qalınlığında (1200 mm x 2400 mm x 150 mm) köpük izolyasiya təbəqələri
• 2 fut x 25 ft ikiqat yansıtıcı hava rulonlu soba izolyasiyası, gümüş köpük.
• 2 x qısa PVC Borular, 1 1/2 düym daxili diametri x Sch 40. 13 düym uzunluğunda kəsilmişdir.

Xüsusi Təchizatlar

• Vaksin termometri: 'Thomas İzlenebilir Soyuducu/Dondurucu Plus Vaksin Şüşə Probu ilə Termometr' və izlənilə bilən kalibrləmə sertifikatı və ya bənzəri.
• DS18B20 suya davamlı temperatur problarını maye tamponlama üçün 2 x Çiçək köklü şüşə.

Addım 2: Köpük hissələrini kəsin

1200 mm x 2400 mm x 150 mm sərt qapalı hüceyrəli köpük izolyasiyasından iki ədəd 4 ft x 8 ft x 2 ölçüdə kəsmək üçün bir çox düzbucaqlı göstərən kəsmə nümunəsini çap edin.

Köpük təbəqələrini kəsmək üçün xətləri diqqətlə çəkmək üçün düz bir kənar və marker istifadə edin. Köpük, bıçaqla vurularaq kəsilə bilər, ancaq işi görmək üçün dairəvi mişardan istifadə etmək daha asandır. Testere ilə köpük kəsərkən, nəfəs almamaq lazım olan toz əmələ gəlir. Əhəmiyyətli ehtiyat tədbirlərinə riayət edilməlidir:

• Toz maskası taxın.
• Toz yığmaq üçün mişara əlavə edilmiş vakuum hortumu istifadə edin.
• Mümkünsə kənarda kəsin.

Addım 3: Köpük vərəqlərindən soyuducunu yığın

Daxil edilmiş slaydlar köpük və gümüş qabarcıq izolyasiya təbəqələrindən tam soyuducunun necə yığılacağını ətraflı şəkildə izah edir. Tikinti yapışqanının bir neçə fərqli addım arasında qurumasına icazə vermək vacibdir, buna görə də bütün bu addımları tamamlamaq üçün 3 günə yaxın vaxt keçirməyi planlaşdırmalısınız.

Addım 4: İdarəetmə Sistemini yığın

Aşağıdakı şəkillər, soyuducu üçün temperatur nəzarət sistemi yaratmaq üçün elektron komponentlərin prototip lövhəsinə necə yığılacağını göstərir. Daxil olan son şəkil, istinadınız üçün tam bir sistem sxemidir.

Addım 5: Proqram Quraşdırma və Test

Əvvəlcə bu quraşdırma eskizini sınayın

Quraşdırma eskizi iki şeyi edir. Birincisi, Real Time Clock -da (RTC) vaxtı və tarixi təyin etməyə imkan verir. İkincisi, soyuducu nəzarətçinin bütün periferik komponentlərini sınayır və serial monitor vasitəsilə sizə kiçik bir hesabat verir.

Ən son quraşdırma eskizini buradan yükləyin: GitHub -dan CoolerSetupSketch

Eskizi Arduino IDE -də açın. "Saat və Tarixi Buradan Ayarlayın" olaraq yazılan kod blokuna aşağı diyirləyin. Cari vaxtı və tarixi daxil edin. Eskizi yükləməzdən əvvəl aşağıdakı ətraf qurğuların qurulduğunu və hazır olub olmadığını iki dəfə yoxlayın (daxil olan elektrik sxematik görüntüyə baxın):

• Temperatur Probu 3 pinli başlıq yuvalarından birinə qoşulur
• Micro SD kart oxucu moduluna daxil edilmişdir
• Sikkə hüceyrə batareyası real vaxt saatı (RTC) moduluna daxil edilmişdir
• PC fanına qoşulmuş telləri bağlayın
• Batareya telinin qoruyucu tutucusundakı sigorta.
• Arduino batareyaya qoşulmuşdur (Əmin olun ki, geriyə bağlanmır! + VIN -ə, GND -ə!)

Arduino IDE -də, lövhələr siyahısından Arduino UNO seçin və yükləyin. Yükləmə tamamlandıqdan sonra yuxarıdakı açılan menyudan Alətlər / Serial Monitor seçin. Bu kiçik bir sistem hesabatı göstərməlidir. İdeal olaraq, belə bir şey oxumalıdır:

Soyuducu Quraşdırma Sketch-versiya 190504 SİSTEM TESTİNİN BAŞLANMASI ---------------------- REAL-ZAMAN SAATININ TESTİ: vaxt [20:38] tarix [1/6/2019] TEST TEMP. SENSOR: 22.25 C SD KARTININ TESTİ: başlanğıc dataLog.txt -ə yazılır… dataLog.txt: Bunu oxuya bilsəniz, SD Kartınız işləyir! TEST FANI: Fan açılır və sönür? SİSTEM TESTİNİN SONU ----------------------

Sistemdəki problemləri həll edin

Adətən mənim üçün işlər heç vaxt planlaşdırdığım kimi getmir. Bəzi sistemlər yəqin ki, düzgün işləməyib. Quraşdırma eskizi inşallah bir ipucu verəcəkdir - saat? SD kart? Hər hansı bir mikrokontrolör layihəsində ən çox görülən problemlər ümumiyyətlə bunlardan biri ilə əlaqədardır:

• Batareya telinə bir sigorta qoymağı unutdunuz, buna görə güc yoxdur
• oxuyucusuna mikro SD kart qoymağı unutmusunuz, buna görə sistem asılır
• Batareyanı real vaxt saatına (RTC) qoymağı unutmusunuz ki, sistem asılsın
• bağlı sensorlar boş, ayrılmış və ya əksinə bağlanmışdır
• komponentlər üçün tellər ayrılır və ya səhv Arduino pinlərinə bağlanır
• yanlış komponent səhv sancaqlara bağlanır və ya geriyə bağlanır
• hər şeyi qısaldan düzgün olmayan bir tel var

Nəzarətçi eskizini quraşdırın

CoolerSetupSketch ilə uğurlu bir sınaq keçirdikdən sonra tam nəzarətçi eskizini qurmağın vaxtı gəldi.

Ən yeni nəzarətçi eskizini buradan yükləyin: CoolerControllerSketch

Arduino -nu USB kabeli ilə kompüterinizə qoşun və eskizi Arduino IDE ilə yükləyin. İndi bütün sistemi soyuducunun gövdəsinə fiziki olaraq quraşdırmağa hazırsınız.

Addım 6: Arduino Sistemini Qurun

Aşağıdakı addımlar yoxlama siyahısı və ya bütün elektronikanın quraşdırılması kimi qəbul edilə bilər. Aşağıdakı addımlar üçün tamamlanmış layihənin fotoşəkillərinə baxın. Şəkillər kömək edir!

1. Arduino UNO moduluna bir cüt fan tel bağlayın.
2. Arduino UNO moduluna bir cüt 12 volt elektrik naqili bağlayın.
3. DS18B20 temperatur sensorlarını Arduino UNO moduluna qoşun. Sensoru prototip lövhəsinə quraşdırdığımız 3 pinli rozetkalardan birinə qoşmaq kifayətdir. Tel rənglərinə diqqət yetirin, qırmızı pozitivə, qara mənfiyə, sarı və ya ağ üçüncü məlumat pininə gedir.
4. USB printer kabelini Arduino'nun USB konnektoruna qoşun.
5. Elektron qutunun altındakı böyük yuvarlaq bir delik açmaq üçün 1.75 "çuxur mişardan istifadə edin.
6. Arduino UNO modulunu, özünü yapışan çəngəl və döngə bantlarından istifadə edərək elektron qutunun altına bağlayın.
7. Kalibrlənmiş peyvənd termometrini çəngəl və döngə bağlama zolaqları olan qutunun şəffaf qapağının altına bərkidin. Kiçik maye tamponlu şüşə prob telini bağlayın.

8. Aşağıdakı telləri qutunun altındakı yuvarlaq delikdən keçirin:

   • 12 volt güc telləri (12-18 ölçülü qapalı mis 2 keçirici dinamik tel)
   • Arduino temperatur sensör (lər) i (hər birində kişi 3 pinli başlıq konnektoru olan DS18B20)
   • USB printer kabeli (A Tipi Kişi - B Tipi Kişi)
   • Vaksin Termometr probu (Kalibrlənmiş termometrlə birlikdə verilir)
   • Fan telləri (bükülmüş cüt qapalı 26 kalibrli tel)
9. Soyuducunun qapağını açın və arxa künclərdən birinin yaxınlığındakı qapağın içindən 3/4 düym (2 sm) delik açmaq üçün bıçaq və ya qazma istifadə edin. (Daxil olan şəkillərə baxın) Mylar bubble wrap örtükdən keçirin.
10. USB telindən başqa hamısını nəzarət qutusundan yuxarıdan qapaqdan aşağıya keçirin. Qutunu USB kabelinin bağlı olduğu qapağın üzərinə qoyun ki, daha sonra əldə olunsun. Qutunu yüksək yapışan bantla bağlayın.
11. Elektron qutunun şəffaf qapağını qutuya vidalayın.
12. Qutunu örtmək və birbaşa günəş işığından qorumaq üçün əlavə gümüş mylar bubble wrap izolyasiya qapağı yaradın. (Daxil olan şəkillərə baxın.)
13. Soyuducunun içərisində 12 voltluq 20AH batareyanı bölmənin arxasına yaxın qoyun. Batareya yükün yanında kameranın içində qalacaq. 5 ° C -də belə yaxşı işləyəcək və su şüşəsinə bənzər bir termal tampon kimi xidmət edəcək.
14. Yüksək yapışan bant istifadə edərək hər iki temperatur probunu (termometrin şüşə probu və Arduino zondu) mərkəzi borunun əsasına yapışdırın.
15. Soyuducunun içərisində, alüminium lentdən istifadə edərək fanı künc borusuna uçur. Kabellərini nəzarətçidən olan tellərə qoşun. Fan, künc borusunu yerə endirir və super soyudulmuş su, mərkəzi borudan yük otağına axacaq.

Addım 7: Soyuducunun işə salınması və istismarı

1. Micro SD kartı formatlaşdırın - temperatur bu çipə daxil ediləcək
2. 12 voltluq batareyanı yenidən doldurun
3. 8 x 8 x 5 in (20 sm x 20 sm x 13 sm) ölçülərində kəsilmiş 25 lb (11.34 kq) quru buz bloku alın.
4. Buz blokunu əvvəlcə bir masanın üstünə dəsmalın üstünə qoyaraq quraşdırın. Gümüşü Mylar layneri blokun üzərinə sürüşdürün ki, yalnız alt səth açıq olsun. İndi bütün bloku qaldırın, çılpaq buz yuxarıya doğru çevrilsin və bütün bloku sərin zəminin altındakı quru buz otağına sürüşdürün.
5. Soyuducu zəmini dəyişdirin. Döşəmənin xarici kənarına yapışdırmaq üçün alüminium bant istifadə edin.
6. 12 voltluq batareyanı soyuducunun gövdəsinə yerləşdirin. Yüksək yapışan bant zolaqları ilə soyuducu divara bərkitmək istəyə bilərsiniz.
7. Kontrol cihazının elektrik telini batareyaya qoşun.
8. Temperatur problarının etibarlı bir şəkildə yapışdırıldığını yoxlayın.
9. Demək olar ki, bütün yerləri doldurmaq üçün su şüşələrini yük bölməsinə yükləyin. Bunlar temperaturu tamponlayacaq.
10. Soyuducunu birbaşa günəş işığından uzaq bir yerə qoyun və temperaturun 5C-də sabitləşməsinə 3-5 saat icazə verin.
11. Temperatur sabitləşdikdən sonra su qablarını çıxarıb həmin həcmi yüklə dolduraraq istiliyə həssas maddələr əlavə edilə bilər.
12. Təzə bir buz və gücə sahib olan bu soyuducu, heç bir əlavə güc və ya buz olmadan 10 günə qədər idarə olunan 5C -ni saxlayacaq. Soyuducu birbaşa günəş işığından qorunursa, performans daha yaxşıdır. Soyuducu hərəkət etdirilə bilər və əksər hallarda zərbəyə davamlıdır; buna baxmayaraq dik vəziyyətdə saxlanılmalıdır. Çevrilirsə, geri çəkin, heç bir zərər yoxdur.
13. Batareyada qalan elektrik enerjisi birbaşa kiçik bir volt sayğacı ilə ölçülə bilər. Sistemin düzgün işləməsi üçün minimum 9 volt tələb olunur.
14. Qalan buz, boru kəmərinin mərkəzi çuxurundan aşağıya doğru PVC borunun yuxarı kənarına qədər ölçülməklə birbaşa metal lent ölçüsü ilə ölçülə bilər. Qalan buz çəkisini ölçmək üçün əlavə edilmiş cədvələ baxın.
15. USB kabelini Arduino IDE ilə işləyən bir noutbuka bağlayaraq temperatur qeyd məlumatlarını yükləyə bilərsiniz. Bağlayın və Serial Monitoru açın. Arduino avtomatik olaraq yenidən başlayacaq və tam çıxışı serial monitor vasitəsilə oxuyacaq. Soyuducu fasiləsiz işləməyə davam edəcək.
16. Məlumatlar əlavə edilmiş MicroSD Kartdan yüklənə bilər, ancaq kiçik çipi çıxarmazdan əvvəl sistemin enerjisi kəsilməlidir!

Addım 8: Qeydlər və Məlumatlar

Bu soyuducu, ölçü, çəki, tutum və soyutma müddətinin layiqli bir tarazlığı üçün hazırlanmışdır. Planlarda təsvir olunan dəqiq ölçülər standart bir başlanğıc nöqtəsi hesab edilə bilər. Ehtiyaclarınıza uyğun olaraq dəyişdirilə bilər. Məsələn, daha uzun bir soyutma müddətinə ehtiyacınız varsa, quru buz otağı daha çox buz üçün daha yüksək bir həcmlə inşa edilə bilər. Eyni şəkildə, yük otağı daha geniş və ya hündür tikilə bilər. Bununla birlikdə, etdiyiniz dizayn dəyişikliklərini eksperimental olaraq sübut etmək üçün diqqətli olmalısınız. Kiçik dəyişikliklər ümumi sistem performansına böyük təsir göstərə bilər.

Əlavə edilmiş sənədlərə soyuducunun inkişafı ilə qeydə alınan eksperimental məlumatlar daxildir. Bütün təchizatların satın alınması üçün hərtərəfli bir hissə siyahısı da daxildir. Əlavə olaraq, Arduino eskizlərinin iş versiyalarını əlavə etdim, baxmayaraq ki, yuxarıdakı GitHub yükləmələri daha çox aktual olacaq.

Addım 9: Onlayn mənbələrə bağlantılar

Bu təlimat kitabının bir PDF versiyası tam olaraq yüklənə bilər, bu hissəyə daxil olan fayla baxın.

Bu layihə üçün GitHub deposunu ziyarət edin:

github.com/IdeaPropulsionSystems/VaccineCoolerProject

Arduino 2019 yarışmasında ikinci mükafat