Температура көзөмөлүндөгү вакцина жана инсулин муздатуучу: 9 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Салкын кармоо өмүрдү сактап калат

Өнүгүп келе жаткан өлкөлөрдө вакциналар эбола, сасык тумоо, холера, кургак учук жана денге сыяктуу коркунучтуу оорулардан коргонуунун алдыңкы чеги болуп саналат. Инсулин жана кан сыяктуу вакциналарды жана башка өмүрдү сактап калуучу материалдарды ташуу температуранын кылдат көзөмөлүн талап кылат.

Биринчи дүйнөлүк логистика чектелген ресурстарга ээ болгон аймактарга жеткирилгенде бузулат. Көптөгөн айылдык медициналык клиникаларда кадимки муздаткыч системасы үчүн каражат же энергия жок.

Инсулин, адамдын каны жана көптөгөн жалпы вакциналар 2-8 ˚C температурада сакталууга тийиш. Талаада муну сактоо кыйын болушу мүмкүн, анткени электр муздатуучу өтө көп энергияны талап кылат, ал эми пассивдүү муз муздаткычтарда термостатты башкаруу жок.

Ардуино куткаруу үчүн

Бул долбоор кургак муздун (катуу көмүр кычкыл газы) компакт-муздатуучу күчүн санарип температурасын башкаруунун тактыгы менен айкалыштырат. Өз алдынча колдонулганда, кургак муз вакцинаны, инсулинди же канды ташууга өтө суук, анткени ал тоңууга алып келиши мүмкүн. Бул долбоордун муздаткыч дизайны кургак музду жүк салкындатуучу бөлүктүн астындагы өзүнчө камерага коюу менен тоңдуруу көйгөйүн чечет. Чачсыз PC күйөрманы керектүү учурда жүк бөлүмү аркылуу өтө муздаган абанын кичине дозаларын жүгүртүү үчүн колдонулат. Бул күйөрман так Arduino микроконтроллери тарабынан башкарылат, тактык (PID) температурасын көзөмөлдөө укуругу. Arduino системасы өтө аз электр кубаты менен иштегендиктен, бул система муз сандыгындай кыймылдуу болушу мүмкүн, бирок муздаткыч сыяктуу температурасы жөнгө салынат.

Бул долбоор ким үчүн?

Бул системаны бекер жана ачык булак кылып, гуманитардык инженерлерди жана гуманитардык жардамды керектүү жерге жакын пайдалуу технологияларды чыгаруунун жолдорун издөөгө шыктандырат деп үмүттөнөм.

Бул долбоор студенттер, инженерлер жана гуманитардык көйгөйлөргө туш болгон аймактардагы гуманитардык жардамчылар тарабынан курулган. Материалдар, тетиктер жана материалдар көбүнчө эң жакыр өлкөлөрдөгү дүйнөнүн көпчүлүк шаарларында бар. Instructables аркылуу пландарды бекер кылуу менен, биз технологияны наркы жана масштабдуулугу жагынан ийкемдүүлүк менен камсыздап жатабыз. Бул ардуино-муз муздаткычтарынын борбордон ажыратылган өндүрүшү адамдардын өмүрүн сактап калуу үчүн маанилүү вариантта болушу мүмкүн.

Даяр болгон муздаткычтын өзгөчөлүктөрү:

• Жүктүн көлөмү: максималдуу 6.6 галлон (25L), буфер бөтөлкөлөрү менен 5 галлон (19L) сунушталат.
• Максималдуу жүк көлөмү өлчөмдөрү: = 14 14 x 14 in x 8 in (35.6 cm x 35.6 x 20.3 cm)

Муздатуу сыйымдуулугу: 5 ° Cны 10-7 күн бою 20-30 ° C чөйрө чөйрөсүндө сактайт

Электр булагы: кургак муз жана суу каптаган 12 вольттуу деңиз клеткасынын батареясы

Бардык өлчөмдөр боюнча: 24in x 24 in x 32 in tall (61 см x 61 cm x 66.6 см бийик)

Бардык салмактын үстүндө: 33.3 фунт (15.1 Kg) музсуз бош / 63.6 фунт (28.6 кг) толук муз жана жүк менен

Температураны жөнгө салуу: PID контролдоо 5 ° C +-0.5 ° C кармап турат

Материалдар: конструкциялык класстагы жабык клеткалуу көбүк жана IR чагылтуучу жылуулоочу курткалары бар курулуш клейлери

1 -кадам: Долбоорду орнотуу

Иштөө аймагы:

Бул долбоор стирол көбүк изоляциясын бир аз кесүүнү жана жабыштырууну талап кылат. Бул кээ бир чаңды пайда кылышы мүмкүн, айрыкча бычак эмес, араа колдонууну тандасаңыз. Чаң маскасын колдонууну унутпаңыз. Ошондой эле, бара жатканда чаңды тазалоо үчүн колуңузда дүкөндүн болушу абдан пайдалуу

Курулуш клейи кургатканда дүүлүктүрүүчү түтүндү бөлүп чыгарышы мүмкүн. Жакшы желдетилген жерде желимдөө жана каптоо кадамдарын аткарууну унутпаңыз

Arduino кошумча компоненттерин чогултуу үчүн ширетүүчү темирди колдонуу талап кылынат. Мүмкүн болгондо коргошунсуз ширетүүнү колдонуңуз, жана жакшы жарыктандырылган, жакшы желдетилген жерде иштөөңүздү унутпаңыз

Бардык куралдар:

• Тегерек араа же бычак
• 1.75 дюймдук тешик менен зымсыз бургулоо
• Лампочка жана ширетүүчү
• Жеңил же жылытуучу курал
• 4-фут түз кыры
• Sharpie маркер
• Ратчет боолор
• Рулетка
• Каптоочу түтүк диспенсери
• Зым кескич/стриптиз
• Бурагычтар чоң жана кичине филлипс жана кадимки

Бардык жабдуулар:

Электрондук жабдуулар

• Түтүктү 1/8 жана 1/4 дюймга кичирейтүү
• Райондук платанын пин баштары (аял розеткалар жана эркек казыктары)
• Таза капкагы бар ABS пластикалык электр кутуча, өлчөмү 7.9 "x4.7" x2.94 "(200mmx120mmx75mm)
• Заряддалуучу коргошун кислотасы бар батарея, 12V 20AH. АЭС HR1280W же ушуга окшош.
• Arduino Uno R3 микроконтроллер тактасы же ушуга окшош
• Arduino чогултула турган прототип тактасы: Alloet мини панелдин калкан V.5 же окшош.
• IRF520 же ушуга окшош MOSFET айдоочу модулу
• Санарип температура сенсору DFRobot DS18B20 суу өткөргүс кабелдик пакетте
• Brushless 12V PC муздатуу күйөрманы: 40mm x 10mm 12V 0.12A
• Micro SD карта окугуч: Adafruit ADA254
• Чыныгы убакыт: DIYmore DS3231, DS1307 RTCге негизделген
• Батарея реалдуу убакытта: LIR2032 монета клеткасы)
• 4.7 K-ohm каршылыгы
• 26 калибрлүү зым катушкалар (Кызыл, Кара, Сары)
• 2 өткөргүч зымдын узундугу (3 фут же 1м) 12 калибрлүү (батарейкага илгич зым)
• Автомобиль лезвасынын сактандыргыч кармагычы жана 3 ампердик бычак сактандыргычы (батарея менен колдонуу үчүн)
• USB принтер кабели (эркекче эркекче жазыңыз)
• Зым гайкасы (12 өлчөөчү)

Тасмалар жана жабыштыруучу материалдар

• Жогорку адгезиялык пайдалуу тасма 2 дюйм туурасы x 50 фут ролл (Gorilla тасмасы же окшош)
• Силикон капкагы, бир түтүк
• Курулуш клей, 2 түтүк. (Суюк тырмак же ушуга окшош)
• Алюминий меши скотч, 2 дюйм туурасы х 50 фут ролл.
• Өз алдынча жабышкак илмек-илмек тилкелери (1 дюйм туурасы x 12 дюйм керек)

Курулуш материалдары менен камсыздоо

• 2 х 4 фут х 8 фут х 2 дюйм калың (1200 мм х 2400 мм х 150 мм) көбүк изоляциялоочу барактар
• 2 фут х 25 фут кош чагылтуучу аба ролл меши изоляциясы, күмүш көбүк.
• 2 х кыска ПВХ түтүктөрү, 1 1/2 дюймдук ички диаметри х Sch 40. 13 дюймдук узундукка чейин кесип.

Атайын жабдуулар

• Вакциналык термометр: 'Thomas Traceable муздаткыч/тоңдургуч плюс термометр вакцинанын бөтөлкөсү менен' жана текшерилүүчү калибрлөө күбөлүгү же ушуга окшош.
• DS18B20 суу өткөрбөөчү температурасын текшерүүчү суюктукту буферлөө үчүн 2 х гүлдүү бөтөлкө.

2 -кадам: Көбүктүн бөлүктөрүн кесип алыңыз

Катуу жабык клеткалуу көбүк изоляциясынан 4 фут х 8 фут х 2 дюйм (1200 мм х 2400 мм х 150 мм) барактарынан кесүү үчүн көптөгөн тик бурчтуктарды көрсөткөн кесүү моделин басып чыгарыңыз.

Көбүк барактарды кесүү үчүн сызыктарды кылдат чийүү үчүн түз четин жана маркерин колдонуңуз. Көбүктү пайдалуу бычак менен сайып кесип салса болот, бирок жумушту аткаруу үчүн тегерек араны колдонуу эң оңой. Көбүктү араа менен кесүү дем алдырбай турган чаңды пайда кылат. Маанилүү сактык чаралары сакталууга тийиш:

• Чаң маскасын кийиңиз.
• Чаңды чогултуу үчүн арага тиркелген вакуумдук түтүктү колдонуңуз.
• Мүмкүн болсо сыртта кескиле.

3 -кадам: Көбүк барактардан муздаткычты чогултуңуз

Камтылган слайддар көбүктөн жана күмүш көбүктөн жасалган жылуулоо баракчаларынан толук муздаткычты кантип чогултуу керектигин түшүндүрөт. Курулуш чаптамасын бир нече ар кандай кадамдардын аралыгында кургатуу маанилүү, андыктан бул кадамдардын бардыгын аягына чыгаруу үчүн 3 же андан көп күн өткөрүүнү пландаңыз.

4 -кадам: Контроллер системасын чогултуу

Төмөнкү сүрөттөр муздатуучу үчүн температураны башкаруу тутумун түзүү үчүн электроника компоненттерин прототип тактасына кантип чогултуу керек экенин көрсөтөт. Акыркы камтылган сүрөт сиздин маалымдамаңыз үчүн системанын толук схемасы.

5 -кадам: Программаны орнотуу жана тестирлөө

Алгач бул орнотуу эскизин колдонуп көрүңүз

Орнотуу эскизи эки нерсени аткарат. Биринчиден, бул реалдуу убакыт саатынын (RTC) убактысын жана датасын коюуга мүмкүндүк берет. Экинчиден, ал муздаткычтын бардык перифериялык компоненттерин текшерет жана сериялык монитор аркылуу сизге бир аз отчет берет.

Эң акыркы орнотуу эскизин бул жерден жүктөп алыңыз: CoolerSetupSketch GitHubдан

Эскизди Arduino IDEде ачыңыз. "Убакытты жана күндү бул жерге коюңуз" деп жазылган код блогуна ылдый жылыңыз. Учурдагы убакытты жана датаны толтуруңуз. Эми, эскизди жүктөөдөн мурун төмөнкү кошумча жабдуулардын орнотулгандыгын жана даяр экендигин эки жолу текшериңиз (камтылган электр схемасын караңыз):

• Температура зонду 3 төөнүктүү баш розеткалардын бирине туташтырылган
• Micro SD карта окурман модулуна киргизилген
• Реалдуу убакыт сааты (RTC) модулуна киргизилген монета уюлдук батареясы
• PC желдеткичине туташкан зымдарды туташтырыңыз
• Батарея зымынын сактандыргыч кармагычындагы сактандыргыч.
• Батареяга Arduino туташкан (бул артка зым тартылбаганына ишениңиз! + VINге, - GNDге!)

Arduino IDEде, такталардын тизмесинен Arduino UNO тандап, жүктөп бериңиз. Жүктөө аяктагандан кийин, жогорудагы ачылуучу менюдан Tools / Serial Monitor тандаңыз. Бул кичинекей система отчетун көрсөтүшү керек. Идеалында, ал мындай нерсени окушу керек:

Cooler Setup Sketch-версия 190504 СИСТЕМА ТЕСТИНИН БАШТАЛУУСУ ---------------------- ЧЫНЫГЫ УБАКЫТТЫ СЫНОО: убакыт [20:38] датасы [1/6/2019] СЫНОО ТЕМПИ. СЕНСОР: 22.25 C ТЕСТТӨӨ КАРТАСЫ: init жасалды dataLog.txtка жазуу… dataLog.txt: Эгерде сиз муну окуй алсаңыз, анда сиздин SD картаңыз иштеп жатат! СЫНОО КҮЙӨРМӨН: Желдеткич пульсту күйгүзүп же өчүрүп жатабы? СИСТЕМА ТЕСТИНИН АЯГЫ ----------------------

Тутумду көйгөйдөн тазалоо

Адатта, мен үчүн эч качан баары пландалгандай болбойт. Кээ бир система, балким, туура иштеген эмес. Орнотуу эскизи үмүттөндүрөт - саат? SD карта? Кандайдыр бир микроконтроллердин проектисинин эң көп таралган көйгөйлөрү, адатта, булардын бири менен байланыштуу:

• Сиз батарейканын зымына сактандыргычты салууну унутуп калдыңыз, андыктан кубат жок
• Сиз микро SD картты окурманга салууну унутуп калдыңыз, ошондуктан система илинип турат
• Сиз реалдуу убакытта батареяны коюуну унутуп калдыңыз (RTC), ошондуктан система илинип турат
• туташкан сенсорлор бош, ажыратылган же тескерисинче туташкан
• компоненттер үчүн зымдар ажыратылган же туура эмес Arduino пин (-дери) менен туташкан
• туура эмес компонент туура эмес казыктарга туташтырылган же артка зымдалган
• туура эмес тиркелген зым бар, ал баарын кыскартып жатат

Контроллердин эскизин орнотуңуз

CoolerSetupSketch менен ийгиликтүү сыноодон өткөндөн кийин, контроллердин толук эскизин орнотууга убакыт келди.

Эң учурдагы контроллердин эскизин бул жерден жүктөп алыңыз: CoolerControllerSketch

USB кабели менен компьютериңизге Arduino туташтырыңыз жана эскизди Arduino IDE менен жүктөңүз. Сиз азыр бүт системаны муздаткычтын корпусуна физикалык түрдө орнотууга даярсыз.

6 -кадам: Arduino системасын орнотуңуз

Төмөнкү кадамдарды текшерүү тизмеси же бардык электрониканы орнотуу катары караса болот. Кийинки кадамдар үчүн даяр долбоордун камтылган сүрөттөрүнө кайрылыңыз. Сүрөттөр жардам берет!

1. Arduino UNO модулуна күйөрман зымдарын кошуңуз.
2. Arduino UNO модулуна 12 вольттуу электр зымдарын кошуңуз.
3. DS18B20 температура сенсорлорун Arduino UNO модулуна тиркеңиз. Жөн эле сенсорду биз прототип тактасына орнотулган 3-пин розеткалардын бирине туташтырыңыз. Зымдын түстөрүнө көңүл буруңуз, кызыл оңго, кара терске, сары же ак 3 -маалымат пинине барат.
4. USB принтер кабелин Arduino USB туташтыргычына сайыңыз.
5. Электрондук кутунун түбүндөгү чоң тегерек тешикти буруш үчүн 1,75 дюймдук араны колдонуңуз.
6. Arduino UNO модулун өз алдынча жабышкак илгич менен бекитүүчү ленталарды колдонуу менен электроника кутусунун түбүнө тиркеңиз.
7. Калибрленген вакцинанын термометрин илгич жана илмек бекитүүчү тилкелери бар кутунун тунук капкагынын астына бекиңиз. Анын кичинекей суюктуктары бар бөтөлкөлөрдүн зымдарын туташтыргыла.

8. Төмөндөгү тегерек тешик аркылуу кутудан төмөнкү зымдарды өткөрүңүз:

   • 12 вольттук электр зымдары (12-18 калибрлүү жез 2 өткөргүч динамик зымы)
   • Arduino температурасы сенсорлору (DS18B20)
   • USB принтер кабели (А типтеги эркектен В түрүнө чейин)
   • Вакциналык термометр иликтөөчү (Калибрленген термометр менен камтылган)
   • Желдеткич зымдары (26 калибрлүү кайчылаш жуп)
9. Муздаткычтын капкагын ачыңыз жана арткы бурчтарынын бирине жакын жайгашкан капкактан 2/3 дюймдук (2 см) тешикти бычак же бургулоо менен алыңыз. (Камтылган сүрөттөрдү караңыз).
10. Башкаруу кутусунан USB зымынан башкасынын бардыгын үстүнөн капкак аркылуу ылдый караңыз. Качан кирүү үчүн кутучаны капкактын үстүнө USB кабели илинип коюңуз. Кутучаны жогорку жабышчаак лента менен бекемдеңиз.
11. Электроника кутусунун тунук капкагын кутуга бурап салыңыз.
12. Кутучаны жабуу жана күндүн түз нурунан коргоо үчүн кошумча күмүш mylar көбүк оролуучу изолятордун жапкычын түзүү. (Камтылган сүрөттөрдү караңыз.)
13. Муздаткычтын ичине 12 вольттуу 20Ач батареяны бөлүмдүн артына жакын жерге коюңуз. Батарея камеранын ичинде жүктүн жанында калат. Ал 5˚Cде да жакшы иштейт жана суу бөтөлкөсүнө окшогон кандайдыр бир термикалык буфер катары кызмат кылат.
14. Температура зондунун экөөнү тең (термометрдин бөтөлкө зондун жана Arduino зондун) жогорку түтүктүн жардамы менен борбордук түтүктүн түбүнө бекиңиз.
15. Муздаткычтын ичинде алюминий лентаны колдонуп, желдеткичти бурчтагы түтүккө түшүп кетет. Анын зымдарын контроллерден зымдарга туташтырыңыз. Желдеткич бурчтагы түтүктү ылдый түшүрөт, жана супер муздатылган борбордук түтүктөн жүк камерасына түшөт.

7 -кадам: Cooler баштоо жана иштетүү

1. Micro SD картаны форматтаңыз - бул чипке температура киргизилет
2. 12 вольттук батареяны кайра толтуруңуз
3. 25 фунт (11.34кг) кургак муздун блокторун сатып алыңыз, өлчөмдөрү 8x8x8x5 дюйм (20 см x 20 см x 13 см).
4. Муз блогун орнотуу үчүн алгач блокту үстөлдүн үстүнө сүлгүгө жалпак коюу керек. Күмүш Mylar лайнерин блоктун үстүнөн жылдырыңыз, ошондо түбү гана ачык болот. Эми бүт блокту көтөрүп, жылаңач музду өйдө каратып, оодарыңыз жана бүт блокту муздак полдун астындагы кургак муз камерасына жылдырыңыз.
5. Муздаткычтын полун алмаштырыңыз. Алюминий лента менен полдун сырткы четине скотч колдонуңуз.
6. 12 вольттук батареяны муздаткычтын корпусуна салыңыз. Сиз аны муздак дубалга жогорку жабышчаак лента менен бекитүүнү каалашыңыз мүмкүн.
7. Батарейкага контролердун электр зымын туташтырыңыз.
8. Температура өлчөгүчтөрү коопсуз жазылып алынганын текшериңиз.
9. Суу бөтөлкөлөрүн дээрлик бардык орунду толтуруу үчүн жүк бөлүгүнө жүктөңүз. Булар температураны коргойт.
10. Муздаткычты күндүн нуру тийбеген жерге коюп, температуранын 5Сте турукташуусуна 3-5 саат убакыт бериңиз.
11. Температура турукташкандан кийин, суу бөтөлкөлөрүн алып салуу жана ошол көлөмдү жүк менен толтуруу аркылуу температурага сезгич нерселерди кошууга болот.
12. Муз менен кубаттуулуктун жаңы заряды бар бул муздаткыч, кошумча кубатсыз же музсуз, 10 күнгө чейин башкарылган 5C режимин сактайт. Муздатуучу түз күн нурунан алыс болсо, аткаруу жакшы болот. Муздаткычты жылдырууга болот жана көпчүлүк жагынан соккуга туруктуу; бирок, ал тик турушу керек. Эгерде оодарылып кетсе, аны кайра туруп, эч кандай зыяны жок.
13. Батареяда калган электр кубатын кичинекей вольт метр менен түз өлчөөгө болот. Тутумдун туура иштеши үчүн эң аз дегенде 9 вольт талап кылынат.
14. Калган музду металл түтүктүн жардамы менен түз эле өлчөп, борбордук түтүк тешигин ПВХ түтүкчөсүнүн үстүңкү четине чейин өлчөп коюуга болот. Калган муздун салмагын өлчөө үчүн тиркелген таблицаны караңыз.
15. Температураны каттоо маалыматтарын USB зымын Arduino IDE менен иштеген ноутбукка тиркөө менен жүктөөгө болот. Туташып, Сериялык Мониторду ачыңыз. Arduino автоматтык түрдө өчүрүлүп, сериалдык монитор аркылуу чыгууну толук окуйт. Муздаткыч үзгүлтүксүз иштей берет.
16. Маалыматты тиркелген MicroSD картасынан көчүрүп алса болот, бирок кичинекей чипти чыгарардан мурун системаны өчүрүү керек!

8 -кадам: Эскертүүлөр жана маалыматтар

Бул муздаткыч өлчөмү, салмагы, сыйымдуулугу жана муздатуу убактысынын татыктуу тең салмактуулугу үчүн иштелип чыккан. Пландарда сүрөттөлгөн так өлчөмдөр демейки баштапкы чекит катары каралышы мүмкүн. Алар сиздин муктаждыктарыңызга ылайыктуу түрдө өзгөртүлүшү мүмкүн. Эгер, мисалы, сиз муздатуунун узак мөөнөтүн талап кылсаңыз, анда муз үчүн муздак камераны бийик көлөм менен курууга болот. Ошо сыяктуу эле, жүк камерасы кененирээк же бийик салынышы мүмкүн. Кандайдыр бир дизайндык өзгөрүүлөрдү эксперименталдык түрдө далилдөө үчүн этият болуу керек. Кичине өзгөртүүлөр жалпы системанын иштешине чоң таасирин тийгизиши мүмкүн.

Тиркелген документтерге муздаткычты иштеп чыгуу аркылуу жазылган эксперименталдык маалыматтар кирет. Ошондой эле бардык жабдууларды сатып алуу үчүн толук тизмеси камтылган. Мындан тышкары, мен Arduino эскиздеринин жумушчу версияларын тиркеп койгом, бирок жогоруда GitHub жүктөөлөрү дагы актуалдуу болот.

9 -кадам: Интернет булактарына шилтемелер

Бул нускаманын PDF версиясын толугу менен жүктөп алууга болот, бул бөлүмдүн файлын караңыз.

Бул долбоордун GitHub репозиторийине баш багыңыз:

github.com/IdeaPropulsionSystems/VaccineCoolerProject

Ардуино сынагынын экинчи сыйлыгы 2019