Температураны бақылайтын вакцина мен инсулинді салқындатқыш: 9 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Салқын ұстау өмірді сақтайды

Дамушы елдерде вакциналар Эбола, тұмау, тырысқақ, туберкулез және Денге сияқты қауіпті аурулардан қорғанудың алдыңғы шегі болып табылады. Инсулин мен қан сияқты вакциналарды және басқа да өмірді құтқаратын материалдарды тасымалдау температураны мұқият бақылауды қажет етеді.

Бірінші дүниежүзілік логистика ресурстар шектеулі аймақтарға жеткізілген кезде бұзылады. Көптеген ауылдық емханаларда қарапайым тоңазытқыш жүйелерін қаржыландыру немесе энергия жетіспейді.

Инсулин, адам қаны және көптеген қарапайым вакциналар 2-8 ˚С температуралық диапазонда сақталуы керек. Далада мұны күту қиын болуы мүмкін, себебі электр тоңазытқыш тым көп қуатты қажет етеді, ал пассивті мұз салқындатқыштарда термостатты басқару жоқ.

Ардуино құтқару үшін

Бұл жоба құрғақ мұздың (қатты көмірқышқыл газы) ықшам салқындату қуатын сандық температураны бақылау дәлдігімен біріктіреді. Өздігінен қолданған кезде құрғақ мұз вакцинаны, инсулинді немесе қанды тасымалдау үшін тым суық, себебі ол мұздауға әкелуі мүмкін. Бұл жобаның салқындатқыш дизайны құрғақ мұзды жүк салқындатқыштың астындағы бөлек камераға қою арқылы қатып қалу мәселесін шешеді. Қылқаламсыз ДК желдеткіші қажет болған жағдайда жүк бөлімі арқылы өте салқындатылған ауаның аз мөлшерін айналдыру үшін қолданылады. Бұл желдеткіш дәл Arduino микроконтроллерімен басқарылады, ол дәл температуралық бақылау циклін басқарады. Arduino жүйесі өте аз электр қуатымен жұмыс істейтіндіктен, бұл жүйе мұзды кеуде тәрізді мобильді болуы мүмкін, бірақ қосылатын тоңазытқыш сияқты температураны реттейді.

Бұл жоба кімге арналған?

Менің ойымша, бұл жүйені ақысыз және ашық көзі бола отырып, ол гуманитарлық инженерлер мен көмекшілерді қажеттілікке жақын жерде пайдалы технологияларды шығару жолдарын іздеуге шабыттандырады.

Бұл жобаны студенттер, инженерлер мен гуманитарлық қиындықтарға тап болған аймақтардағы көмекші қызметкерлер салуға арналған. Материалдар, бөлшектер мен керек -жарақтар әлемнің көптеген қалаларында, тіпті ең кедей елдерде де бар. Жоспарларды Instructables арқылы ақысыз қол жетімді ету арқылы біз технологияға шығындар мен ауқымдылық бойынша икемділікті ұсынамыз. Бұл ардуино-мұзды салқындатқыштардың орталықтандырылмаған өндірісі өмірді құтқару мүмкіндігі бар маңызды нұсқа болуы мүмкін.

Аяқталған салқындатқыштың техникалық сипаттамалары:

• Жүк көлемі: максималды 6,6 галлон (25л), буферлік бөтелкелері бар 5 галлон (19л) ұсынылады.
• Жүк көлемінің максималды өлшемдері: = 14 дюйм x 14 дюйм 8 дюйм (35,6 см х 35,6 х 20,3 см)

Салқындату сыйымдылығы: 20-30 ° C қоршаған ортада тиісінше 5 ° C температураны 10-7 күн сақтайды

Қуат көзі: құрғақ мұз және су басқан 12 вольтты теңіз батареясы

Барлық өлшемдер бойынша: 24 дюйм x 24 д х 32 биіктікте (61 см x 61 см x 66,6 см)

Барлық салмағы бойынша: 33,3 фунт (15,1 кг) мұзсыз / 63 фунт (28,6 кг) толық мұзбен және жүкпен

Температураны реттеу: PID бақылауы 5 ° C +-0.5 ° C құрайды

Материалдар: конструкциялық сортты жабық ұялы көбік және ИҚ шағылысатын оқшаулағыш қаптамасы бар құрылыс желімдері

1 -қадам: Жобаны орнату

Жұмыс кеңістігі:

Бұл жоба стирол көбік оқшаулағышын біраз кесу мен желімдеуді қажет етеді. Бұл шаң шығаруы мүмкін, әсіресе егер сіз пышақтан гөрі араны қолдансаңыз. Шаң маскасын қолдануды ұмытпаңыз. Сондай-ақ, шаңды тазалау үшін дүкенде вакуумның болуы өте пайдалы

Құрылыс желімі кептіру кезінде тітіркендіргіш түтін шығаруы мүмкін. Жақсы желдетілетін жерде желімдеу мен жабу қадамдарын орындауды ұмытпаңыз

Arduino қондырмасының компоненттерін жинау үшін дәнекерлеуішті қолдану қажет. Мүмкіндігінше қорғасынсыз дәнекерлеуді қолданыңыз және жақсы жарықтандырылған, жақсы желдетілетін жерде жұмыс жасаңыз

Барлық құралдар:

• Дөңгелек аралау немесе пышақ
• 1,75 дюймдік саңылаулы аралық ұшы бар сымсыз бұрғылау
• Дәнекерлеуіш пен дәнекерлеуіш
• Жеңіл немесе ыстық мылтық
• 4 футтық түзу шеті
• Sharpie маркері
• Ритчет баулары
• Таспа өлшемі
• Құюға арналған түтік диспенсері
• Сым кескіш/стрипстер
• Үлкен және кіші филлипс бұрағыштары

Барлық жабдықтар:

Электроника жабдықтары

• Түтікшені 1/8 және 1/4 дюймге қысқартыңыз
• Электр тізбегінің түйіспелі тақырыпшалары (аналық розеткалар мен еркек түйреуіштер)
• Таза қақпағы бар ABS пластикалық электр қорабы, өлшемі 7,9 «x4,7» x2,94 «(200мм x 120 мм x 75 мм)
• Қайта зарядталатын тығыздалған қорғасын қышқылды аккумулятор, 12V 20AH. АЭС HR1280W немесе ұқсас.
• Arduino Uno R3 микроконтроллер тақтасы немесе ұқсас
• Arduino жиналмалы прототип тақтасы: Alloet мини тақтасының прототипі V.5 немесе ұқсас.
• IRF520 немесе оған ұқсас MOSFET драйвер модулі
• Сандық температура датчигі DFRobot DS18B20 су өткізбейтін кабель қаптамасында
• Қылқаламсыз 12В ДК салқындату желдеткіші: 40мм х 10мм 12В 0.12А
• Micro SD картасын оқу құралы: Adafruit ADA254
• Нақты уақыт сағаты: DIYmore DS3231, DS1307 RTC негізінде
• Нақты уақыттағы батарея: LIR2032 монета ұяшығы)
• 4.7 К-Ом резисторы
• 26 калибрлі бұрандалы сым катушкалар (Қызыл, Қара, Сары)
• 2 өткізгіш сымның ұзындығы (3 фут немесе 1 м) 12 калибрлі (батареяға қосылатын сым)
• Автомобиль қалақшасының сақтандырғыш ұстағышы мен 3 амперлік сақтандырғыш сақтандырғышы (аккумулятормен пайдалану үшін)
• USB принтер кабелі (еркектен еркекке еркекше деп жазыңыз)
• Сым гайкасы (12 калибрлі)

Таспалар мен жабысқақ материалдар

• Ені 2 дюйм х 50 фут болатын жоғары адгезиялық қызметтік таспа (Gorilla таспасы немесе соған ұқсас)
• Силиконнан жасалған тығыздағыш, бір түтік
• Құрылыс желімі, 2 түтік. (Сұйық шегелер немесе ұқсас)
• Алюминий пешінің таспасы, ені 2 дюйм х 50 фут.
• Өздігінен жабысатын ілмекті жолақтар (ені 1 дюйм х 12 дюйм қажет)

Құрылыс материалдарын жеткізу

• 2 x 4 фут x 8 фут x 2 дюйм қалыңдығы (1200 мм x 2400 мм x 150 мм) көбік оқшаулағыш парақтары
• 2 фут х 25 фут қосарлы шағылысатын ауа орамалы пеш оқшаулағышы, күміс көпіршігі.
• 2 x қысқа ПВХ құбырлары, 1 1/2 дюйм ішкі диаметрі x Sch 40. ұзындығы 13 дюймге дейін кесілген.

Арнайы жабдықтар

• Вакциналық термометр: «Томас бақыланатын тоңазытқыш/мұздатқыш плюс термометрі вакцинасы бар бөтелкесі бар» және бақылауға болатын калибрлеу сертификаты немесе ұқсас.
• DS18B20 су өткізбейтін температура зондтарын сұйықтықпен буферлеуге арналған 2 дана гүлді бөтелке.

2 -қадам: көбік бөліктерін кесіңіз

Қатаң жабық ұялы көбік оқшаулағышының 4 фут х 8 фут х 2 дюймдік (1200 мм x 2400 мм х 150 мм) екі парағынан қиып алу үшін тіктөртбұрыштардың санын көрсететін қиылған үлгіні басып шығарыңыз.

Көбік парақтарын кесуге арналған сызықтарды мұқият салу үшін түзу жиек пен маркерді қолданыңыз. Көбікті қызметтік пышақпен кесу арқылы кесуге болады, бірақ жұмысты орындау үшін дөңгелек араны қолдану оңай. Көбікті арамен кесу нәтижесінде дем алуға болмайтын шаң пайда болады. Маңызды сақтық шараларын сақтау қажет:

• Шаң маскасын киіңіз.
• Шаңды жинау үшін араға бекітілген вакуумды шлангты қолданыңыз.
• Мүмкіндігінше кесуді сыртта жасаңыз.

3 -қадам: Көбік парақтарынан салқындатқышты жинаңыз

Қосылған слайдтар көбік пен күміс көпіршікті орауыштан жасалған салқындатқышты қалай жинау керектігін түсіндіреді. Құрылыс желімін бірнеше қадамның арасында кептіру маңызды, сондықтан сіз осы қадамдардың барлығын аяқтау үшін 3 немесе одан да көп күн жұмсауды жоспарлауыңыз керек.

4 -қадам: Контроллер жүйесін жинаңыз

Келесі суреттер салқындатқыштың температурасын реттеу жүйесін құру үшін электроника компоненттерін прототип тақтасына қалай жинау керектігін көрсетеді. Соңғы суретте сілтеме үшін жүйенің толық схемасы берілген.

5 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз етуді орнату және тестілеу

Алдымен осы орнату эскизін қолданып көріңіз

Орнату нобайы екі нәрсені жасайды. Біріншіден, бұл уақыт пен күнді нақты уақыт сағатында (RTC) орнатуға мүмкіндік береді. Екіншіден, ол салқындатқыштың барлық перифериялық компоненттерін тексереді және сізге сериялық монитор арқылы шағын есеп береді.

Ең соңғы орнату нобайын мына жерден жүктеп алыңыз: CoolerSetupSketch GitHub -тан

Эскизді Arduino IDE -де ашыңыз. «Уақыт пен күнді осында орнатыңыз» деп жазылған код блогына төмен қарай айналдырыңыз. Ағымдағы уақыт пен күнді енгізіңіз. Енді эскизді жүктемес бұрын келесі қосымша құрылғылардың орнатылғанын және дайын екенін екі рет тексеріңіз (берілген электрлік схемалық суретті қараңыз):

• Температуралық зонд 3 істікшелі розеткалардың біріне қосылған
• Оқу модуліне micro SD картасы салынған
• Монеталық ұялы батарея нақты уақыттағы сағат модуліне (RTC) салынған
• ДК желдеткішіне қосылған сымдарды жалғаңыз
• Батарея сымының сақтандырғыш ұстағышындағы сақтандырғыш.
• Arduino аккумуляторға қосылды (міндетті түрде артқа! + VIN -ге, GND -ге!)

Arduino IDE тақталар тізімінен Arduino UNO таңдаңыз және жүктеңіз. Жүктеу аяқталғаннан кейін жоғарғы жағындағы ашылмалы мәзірден Құралдар / Сериялық монитор таңдаңыз. Бұл шағын жүйе есебін көрсетуі керек. Ең дұрысы, ол келесідей нәрсені оқуы керек:

Cooler Setup Sketch-190504 нұсқасы ЖҮЙЕ СЫНАҒЫНЫҢ БАСТАУЫ ---------------------- Нақты уақыттағы сағатты тексеру: уақыт [20:38] күні [1/6/2019] СЫНАУ ТЕМПІ. SENSOR: 22.25 C SD КАРТАСЫН СЫНАУ: басталды dataLog.txt файлына жазу… dataLog.txt: Егер сіз мұны оқи алсаңыз, онда сіздің SD картаңыз жұмыс істейді! СЫНАУ ЖЕЛДЕТКІШІ: Желдеткіш қосылады және өшеді ме? ЖҮЙЕ СЫНАУЫНЫҢ СОҢЫ ----------------------

Жүйеден ақаулықтарды жою

Әдетте мен үшін бәрі ойлағандай болмайды. Мүмкін кейбір жүйе дұрыс жұмыс істемеді. Орнату эскизі сағатты береді деп үміттенемін. SD картасы? Кез келген микроконтроллерлік жобаның ең жиі кездесетін мәселелері, әдетте, олардың біреуімен байланысты:

• Сіз батарея сымына сақтандырғыш қоюды ұмытып кеттіңіз, сондықтан қуат жоқ
• Сіз micro SD картасын оқу құрылғысына қоюды ұмытып қалдыңыз, сондықтан жүйе ілулі тұр
• Сіз батареяны нақты уақыттағы сағатқа (RTC) қоюды ұмытып қалдыңыз, сондықтан жүйе ілулі тұр
• қосылған датчиктер бос, ажыратылған немесе кері қосылған
• компоненттерге арналған сымдар ажыратылған немесе дұрыс емес Arduino түйреуіштеріне қосылған
• дұрыс емес компонент дұрыс істікшелерге қосылған немесе артқа сыммен қосылған
• Дұрыс бекітілмеген сым бар, ол бәрін қысқартады

Контроллер эскизін орнатыңыз

CoolerSetupSketch көмегімен сәтті сынақтан өткеннен кейін, толық контроллердің эскизін орнату уақыты келді.

Ең соңғы контроллер эскизін мына жерден жүктеп алыңыз: CoolerControllerSketch

Arduino -ны компьютерге USB кабелі арқылы қосыңыз және эскизді Arduino IDE көмегімен жүктеңіз. Енді сіз бүкіл жүйені салқындатқыш корпусына физикалық түрде орнатуға дайынсыз.

6 -қадам: Arduino жүйесін орнатыңыз

Келесі қадамдарды бақылау парағы немесе барлық электрониканы орнату ретінде қарастыруға болады. Келесі қадамдар үшін дайын жобаның фотосуреттерін қараңыз. Суреттер көмектеседі!

1. Arduino UNO модуліне желдеткіш сымдарын қосыңыз.
2. Arduino UNO модуліне жұп 12 вольтты электр сымдарын жалғаңыз.
3. DS18B20 температура сенсорларын Arduino UNO модуліне бекітіңіз. Сенсорды прототип тақтасына орнатылған 3 істікшелі розеткалардың біріне қосыңыз. Сымның түстеріне назар аударыңыз, қызыл оңға, қара теріске, ал сары немесе ақ 3 -ші түйреуішке өтеді.
4. USB принтер кабелін Arduino USB қосқышына қосыңыз.
5. Электроника қорабының түбінде үлкен дөңгелек тесік бұрғылау үшін 1,75 дюймдік араны қолданыңыз.
6. Arduino UNO модулін өздігінен жабысатын ілгектер мен ілмектердің көмегімен электронды қораптың түбіне бекітіңіз.
7. Калибрленген вакциналық термометрді ілмекті бекіткіш жолақтары бар қораптың мөлдір қақпағының астына бекітіңіз. Кішкене сұйықтық буферлі бөтелке зонд сымын жалғаңыз.

8. Төмендегі дөңгелек тесік арқылы қораптан келесі сымдарды өткізіңіз:

   • 12 вольтты электр сымдары (12-18 калибрлі мыс 2 өткізгіш динамик сымы)
   • Arduino температура датчигі (тер) (DS18B20, әрқайсысында 3 істікшелі еркек қосқышы бар)
   • USB принтер кабелі (A типті еркектен В типті еркек)
   • Вакцина термометрі зонд (калибрленген термометрмен бірге)
   • Желдеткіш сымдары (бұрандалы қос бұрандалы 26 калибрлі сым)
9. Салқындатқыштың қақпағын ашып, пышақпен немесе бұрғымен 2/3 дюйм (2 см) тесікті қақпақ арқылы артқы бұрыштардың біріне қойыңыз. (Қосылған суреттерді қараңыз) Миолярлы көпіршікті қаптаманың ішінен көтеріңіз.
10. Басқару қорабындағы USB сымынан басқаларының барлығын жоғарыдан қақпақ арқылы төмен қарай беріңіз. Қорапты USB кабелі ілулі тұрған кезде қақпаққа қойыңыз, сонда оған кейін кіруге болады. Қорапты жоғары жабысқақ таспамен бекітіңіз.
11. Электроника қорабының мөлдір қақпағын қорапқа бұраңыз.
12. Қорапты жабу және оны тікелей күн сәулесінен қорғау үшін қосымша күміс мярлы көпіршікті оқшаулағыш жапқыш жасаңыз. (Қосылған суреттерді қараңыз.)
13. Салқындатқыштың ішінде 12 вольтты 20Ач батареяны бөлімнің артқы жағына қойыңыз. Аккумулятор жүктің жанында камераның ішінде қалады. Ол тіпті 5˚С температурада жақсы жұмыс істейді және су бөтелкесіне ұқсас термиялық буфер ретінде қызмет етеді.
14. Жоғары жабысқақ таспаны қолдана отырып, температуралық зондтардың екеуін де (термометрдің бөтелкесі мен Arduino зондын) орталық құбырдың түбіне бекітіңіз.
15. Салқындатқыштың ішінде алюминий таспаны қолданып желдеткішті бұрыштық құбырға түсіп кететіндей етіп бекітіңіз. Оның сымдарын контроллерден сымдарға қосыңыз. Желдеткіш бұрыштық құбырды үрлейді, ал супер салқындатылған су орталық құбырдан жүк камерасына түседі.

7 -қадам: салқындатқышты іске қосу және пайдалану

1. Micro SD картасын пішімдеңіз - температура осы чипке жазылады
2. 12 вольтты батареяны қайта зарядтаңыз
3. Өлшемі 8 дюйм х 5 дюйм (20 см х 20 см х 13 см) кесілген 25 фунт (11,34 кг) құрғақ мұзды сатып алыңыз.
4. Мұзды блокты алдымен үстелге сүлгіге тегіс қою арқылы орнатыңыз. Күміс Mylar лайнерін тек үстіңгі беті ашық болатындай етіп блоктың үстіне сырғытыңыз. Енді бүкіл блокты көтеріңіз, жалаңаш мұз жоғары қарайтындай аударыңыз және бүкіл блокты салқын қабаттың астындағы құрғақ мұз камерасына сырғытыңыз.
5. Салқындатқыш еденді ауыстырыңыз. Еденнің сыртқы жиегіне люминий таспасын қолданыңыз.
6. 12 вольтты батареяны салқындатқыш корпусына салыңыз. Сіз оны салқындатқыш қабырғаға жоғары жабысқақ таспамен бекіткіңіз келуі мүмкін.
7. Контроллердің қуат сымын батареяға қосыңыз.
8. Температура өлшегіштерінің сенімді бекітілгенін тексеріңіз.
9. Барлық кеңістікті толтыру үшін су бөтелкелерін жүк бөліміне салыңыз. Бұл температураны тежейді.
10. Салқындатқышты күн сәулесі түспейтін жерге қойыңыз және температураның 5С-та тұрақталуына 3-5 сағат беріңіз.
11. Температура тұрақтанғаннан кейін, температураға сезімтал заттарды су бөтелкелерін алып, сол көлемді жүкпен толтыру арқылы қосуға болады.
12. Мұз бен қуаттың жаңа заряды бар бұл салқындатқыш қосымша қуатсыз немесе мұзсыз 10 күнге дейін бақыланатын 5С температурасын сақтайды. Егер салқындатқышты тікелей күн сәулесінен сақтайтын болсаңыз, өнімділік жақсы болады. Салқындатқышты жылжытуға болады және көп жағдайда соққыға төзімді; алайда оны тік ұстау керек. Егер аударылып кетсе, оны орнынан тұрғызыңыз, ешқандай зиян жоқ.
13. Батареядағы қалған электр қуатын шағын вольт өлшегішпен тікелей өлшеуге болады. Жүйенің дұрыс жұмыс істеуі үшін кемінде 9 вольт қажет.
14. Қалған мұзды ПВХ құбырының жоғарғы жиегіне дейін орталық құбыр саңылауынан төмен қарай өлшеу арқылы металл рулеткамен тікелей өлшеуге болады. Қалған мұздың салмағын өлшеу үшін берілген кестені қараңыз.
15. Температураны тіркеу деректерін Arduino IDE жұмыс істейтін ноутбукке USB сымын жалғау арқылы жүктеуге болады. Қосыңыз және сериялық мониторды ашыңыз. Arduino автоматты түрде қайта іске қосылады және сериялық монитор арқылы толық шығуды оқиды. Салқындатқыш тоқтаусыз жұмысын жалғастырады.
16. Деректерді қоса берілген MicroSD картасынан жүктеуге болады, бірақ ұсақ чипті шығармас бұрын жүйені өшіру керек!

8 -қадам: Ескертпелер мен деректер

Бұл салқындатқыш өлшемі, салмағы, сыйымдылығы мен салқындату уақытының лайықты балансын құруға арналған. Жоспарларда сипатталған нақты өлшемдерді әдепкі бастапқы нүкте деп санауға болады. Оларды сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес өзгертуге болады. Егер, мысалы, сізге ұзақ салқындату уақыты қажет болса, құрғақ мұз камерасы мұзды көбірек алу үшін үлкен көлемде тұрғызылуы мүмкін. Сол сияқты, жүк камерасы неғұрлым кеңірек немесе биік болуы мүмкін. Дизайндағы кез келген өзгерістерді эксперименталды түрде дәлелдеуге тырысу керек. Кішкене өзгерістер жүйенің жалпы жұмысына үлкен әсер етуі мүмкін.

Қосылған құжаттарға салқындатқышты әзірлеу арқылы жазылған эксперименттік деректер кіреді. Сондай -ақ, барлық жабдықтарды сатып алуға арналған бөлшектердің толық тізімі бар. Сонымен қатар, мен Arduino эскиздерінің жұмыс нұсқаларын тіркедім, дегенмен жоғарыдағы GitHub жүктеулері өзекті болады.

9 -қадам: Интернет -ресурстарға сілтемелер

Бұл нұсқаулық кітабының PDF нұсқасын толық жүктеуге болады, осы бөлімнің файлын қараңыз.

Бұл жоба үшін GitHub репозиторийіне кіріңіз:

github.com/IdeaPropulsionSystems/VaccineCoolerProject

2019 жылғы Arduino байқауының екінші жүлдесі