Vaksina e kontrolluar nga temperatura dhe ftohësi i insulinës: 9 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Mbajtja e ftohtë shpëton jetë

Në botën në zhvillim, vaksinat janë vija e parë e mbrojtjes kundër sëmundjeve të rrezikshme si Ebola, Gripi, Kolera, Tuberkulozi dhe Dengue për të përmendur disa. Transportimi i vaksinave dhe materialeve të tjera shpëtuese të jetës, si insulina dhe gjaku, kërkojnë kontroll të kujdesshëm të temperaturës.

Logjistika e botës së parë ka tendencë të prishet kur furnizimet transportohen në rajone me burime të kufizuara. Shumë klinika mjekësore rurale nuk kanë fonde ose energji për sistemet e zakonshme të ftohjes.

Insulina, gjaku i njeriut dhe shumë vaksina të zakonshme duhet të mbahen në intervalin e temperaturës prej 2-8 ˚C. Në terren, kjo mund të jetë e vështirë të mbahet sepse ftohja elektrike kërkon shumë energji, dhe ftohësit pasivë të akullit nuk kanë kontroll termostati.

Arduino në shpëtim

Ky projekt kombinon fuqinë ftohëse kompakte të akullit të thatë (dioksidit të karbonit të ngurtë) me saktësinë e kontrollit dixhital të temperaturës. Kur përdoret në vetvete, akulli i thatë shumë i ftohtë për të transportuar vaksinë, insulinë ose gjak, sepse lehtë mund të çojë në ngrirje. Dizajni më i ftohtë i këtij projekti zgjidh problemin e ngrirjes duke vendosur akullin e thatë në një dhomë të veçantë nën ftohësin e ngarkesave. Një tifoz PC pa furça përdoret për të qarkulluar doza të vogla të ajrit super të ftohur përmes seksionit të ngarkesave sipas nevojës. Ky ventilator kontrollohet nga një mikrokontrollues i fortë Arduino, duke drejtuar një lak kontrolli të temperaturës me saktësi (PID). Për shkak se sistemi Arduino funksionon me shumë pak energji elektrike, ky sistem mund të jetë i lëvizshëm si një kuti akulli, por i rregulluar nga temperatura si një frigorifer me prizë.

Për kë është ky projekt?

Shpresoj që, duke e bërë këtë sistem të lirë dhe me burim të hapur, do të frymëzojë inxhinierët humanitarë dhe punëtorët e ndihmës që të kërkojnë mënyra për të prodhuar teknologji të dobishme pranë pikës së nevojës.

Ky projekt është projektuar për t'u ndërtuar nga studentët, inxhinierët dhe punonjësit e ndihmës në ose pranë zonave që përballen me sfida humanitare. Materialet, pjesët dhe furnizimet janë përgjithësisht të disponueshme në shumicën e qyteteve të botës edhe në vendet më të varfra. Duke i bërë planet në dispozicion falas përmes Instructables, ne po ofrojmë teknologji me fleksibilitet në aspektin e kostos dhe shkallëzueshmërisë. Prodhimi i decentralizuar i këtyre ftohësve arduino-akull mund të jetë në opsion të rëndësishëm me potencialin për të shpëtuar jetë.

Specifikimet e ftohësit të përfunduar:

• Vëllimi i ngarkesës: maksimum 6.6 gallon (25L), rekomandohet 5 gallon (19L) me shishe tampon.
• Dimensionet maksimale të vëllimit të ngarkesës: = ~ 14 në x 14 në x 8 inç (35.6 cm x 35.6 x 20.3 cm)

Kapaciteti Ftohës: Mban 5 ° C për 10-7 ditë në 20-30 ° C mjedis respektivisht

Burimi i energjisë: akulli i thatë dhe bateria e përmbytur 12 volt e qelizave detare

Mbi të gjitha dimensionet: 24 inç x 24 në x 32 të gjatë (61 cm x 61 cm x 66.6 cm i gjatë)

Mbi të gjithë peshën: 33.3 lb (15.1 kg) bosh pa akull / 63 lb (28.6 kg) me akull dhe ngarkesë të plotë

Rregullimi i temperaturës: Kontrolli PID mban 5 ° C +-0.5 ° C

Materialet: shkuma e qelisë së mbyllur të shkallës së ndërtimit dhe ngjitësit e ndërtimit me xhaketë izoluese reflektuese IR

Hapi 1: Konfigurimi për Projektin

Hapësira e punës:

Ky projekt kërkon një prerje dhe ngjitje të izolimit të shkumës së stirenit. Kjo mund të prodhojë pak pluhur, veçanërisht nëse vendosni të përdorni sharrë dhe jo thikë. Sigurohuni që të përdorni një maskë pluhuri. Gjithashtu, është shumë e dobishme të keni një dyqan bosh në dorë për të pastruar pluhurin ndërsa shkoni

Ngjitësja e ndërtimit mund të lëshojë tym irritues kur thahet. Sigurohuni që të përfundoni hapat e ngjitjes dhe mbylljes në një zonë të ajrosur mirë

Montimi i përbërësve shtesë të arduino kërkon përdorimin e një hekuri bashkues. Përdorni saldim pa plumb kur është e mundur, dhe sigurohuni që të punoni në një hapësirë të ndriçuar mirë, të ajrosur mirë

Të gjitha mjetet:

• Sharrë rrethore ose thikë shënimi
• Stërvitje pa kabllo me vrimë sharre prej 1.75 inç
• Hekur bashkues dhe saldues
• Armë më e lehtë ose e nxehtë
• Buzë e drejtë 4 këmbë
• Shënues Sharpie
• Rripa me shirita
• Masë kasetë
• Shpërndarës tubash mbyllës
• Prerës i telave/zhveshës
• Kaçavida të mëdha dhe të vogla phillips & të rregullta

Të gjitha furnizimet:

Furnizime Elektronike

• Tkurret tubi 1/8 dhe 1/4 inç
• Kokat e kunjave të bordit të qarkut (bazat femra dhe kunjat meshkuj)
• Kuti elektrike plastike ABS me mbulesë të qartë, madhësia 7.9 "x4.7" x2.94 "(200mmx120mmx75mm)
• Bateri e mbyllur e mbyllur me acid plumbi, 12V 20AH. NP HR1280W ose të ngjashme.
• Bordi i mikrokontrolluesit Arduino Uno R3 ose i ngjashëm
• Arduino bordi prototip i grumbulluar: Alloet mini mburojë prototipi V.5 ose e ngjashme.
• Moduli i drejtuesit MOSFET IRF520 ose i ngjashëm
• Sensori dixhital i temperaturës DFRobot DS18B20 në paketën e kabllove të papërshkueshëm nga uji
• Tifoz ftohës pa furça 12V PC: 40mm x 10mm 12V 0.12A
• Lexuesi i kartave Micro SD: Adafruit ADA254
• Ora në kohë reale: DIYmore DS3231, bazuar në DS1307 RTC
• Bateria për orën në kohë reale: qeliza e monedhës LIR2032)
• 4.7 Rezistencë K-ohm
• 26 bobina të lidhura me tela të lidhura (e kuqe, e zezë, e verdhë)
• Gjatësia e telit me 2 përçues (3 këmbë ose 1 m) 12 matës i bllokuar (tela për lidhjen e baterisë)
• Mbajtës i siguresave të tehut të automobilave dhe siguresë me tehe 3 amp (për përdorim me bateri)
• Kabllo USB e printerit (shkruani një mashkull në një mashkull b)
• Arrë me tela (12 matës)

Shirita & Furnizime Ngjitëse

• Shirit përdorues me ngjitje të lartë 2 inç i gjerë x 50 rrotull (Shirit Gorilla ose i ngjashëm)
• Mbulesa silikoni, një tub
• Ngjitës ndërtimi, 2 tuba. (Thonj të lëngshëm ose të ngjashëm)
• Shirit furre alumini, 2 inç i gjerë x 50 ft.
• Shirita fiksues dhe lidhës (nevojiten 1 inç i gjerë x 12 inç gjithsej)

Furnizime me Materiale Ndërtimi

• 2 x 4 këmbë x 8 këmbë x 2 inç të trasha (1200 mm x 2400 mm x 150 mm) fletë izolimi shkumë
• 2 ft x 25 ft rrotull i izolimit të furrës me ajër të dyfishtë reflektues, flluskë argjendi.
• 2 x tuba PVC të shkurtër, 1 1/2 inç diametër të brendshëm x Sch 40. të prera në gjatësi 13 inç.

Furnizime të specializuara

• Termometri i vaksinës: 'Thermometër Thomas Traceable Frigorifer/Frigorifer Plus me sondë shisheje vaksine' dhe certifikatë kalibrimi të gjurmueshme ose të ngjashme.
• 2 x shishe me lule-rrjedhin për ruajtjen e lëngshme të sondave të temperaturës së papërshkueshme nga uji DS18B20.

Hapi 2: Pritini Pjesët e Shkumës

Shtypni modelin e prerë, i cili tregon një numër drejtkëndëshe për të prerë nga dy fletë 4 ft x 8 ft x 2 in (1200 mm x 2400 mm x 150 mm) të izolimit të ngurtë të shkumës me qeliza të mbyllura.

Përdorni një skaj të drejtë dhe shënues për të tërhequr me kujdes linjat për prerjen e fletëve të shkumës. Shkuma mund të pritet duke e shënuar me një thikë, por është më e lehtë të përdorni një sharrë rrethore për të kryer punën. Prerja e shkumës me një sharrë, megjithatë, prodhon pluhur që nuk duhet të thithet. Masat paraprake të rëndësishme duhet të ndiqen:

• Vishni një maskë pluhuri.
• Për grumbullimin e pluhurit përdorni një zorrë vakumi të bashkangjitur në sharrë.
• Bëni prerjen jashtë nëse është e mundur.

Hapi 3: Mblidhni Ftohësin nga Fletët e Shkumës

Rrëshqitjet e përfshira detajojnë se si të montoni ftohësin e plotë nga fletët e shkumës dhe izolimit të mbështjelljes me flluska argjendi. Importantshtë e rëndësishme të lini ngjitësin e ndërtimit të thahet midis disa hapave të ndryshëm, kështu që duhet të planifikoni të shpenzoni 3 ose më shumë ditë për të përfunduar të gjitha këto hapa.

Hapi 4: Mblidhni sistemin e kontrolluesit

Imazhet e mëposhtme tregojnë se si të montoni përbërësit elektronikë në bordin prototip për të krijuar sistemin e kontrollit të temperaturës për ftohësin. Imazhi i fundit i përfshirë është një skemë e plotë e sistemit për referencën tuaj.

Hapi 5: Konfigurimi dhe Testimi i Softuerit

Së pari provoni këtë skicë të konfigurimit

Skica e konfigurimit bën dy gjëra. Së pari, ju lejon të vendosni kohën dhe datën në Ora e Kohës Reale (RTC). Së dyti, ai teston të gjithë përbërësit periferikë të kontrolluesit të ftohësit dhe ju jep një raport të vogël përmes monitorit serik.

Shkarkoni skicën më aktuale të konfigurimit këtu: CoolerSetupSketch nga GitHub

Hapni skicën në Arduino IDE. Shkoni poshtë në bllokun e kodit të komentuar si "Vendosni kohën dhe datën këtu". Plotësoni kohën dhe datën aktuale. Tani, kontrolloni dy herë që pajisjet periferike të mëposhtme janë të konfiguruara dhe gati para se të ngarkoni skicën (shiko imazhin skematik elektrik të përfshirë):

• Sonda e Temperaturës e lidhur në njërën nga prizat e kokës me 3 kunja
• Karta Micro SD e futur në modulin e lexuesit
• Bateria e qelizës së monedhës e futur në modulin e orës në kohë reale (RTC)
• Lidhni telat e lidhur me tifozin e kompjuterit
• Siguresa në mbajtësen e siguresave të telit të baterisë.
• Arduino i lidhur me baterinë (duke qenë i SIGURT nuk është i lidhur prapa! + Në VIN, - në GND!)

Në Arduino IDE, zgjidhni Arduino UNO nga lista e bordeve dhe ngarkoni. Pasi të përfundojë ngarkimi, nga menyja zbritëse në krye, zgjidhni Veglat / Serial Monitor. Kjo duhet të shfaqë një raport të vogël të sistemit. Në mënyrë ideale, duhet të lexojë diçka si kjo:

Skica e Konfigurimit të Ftohësit-versioni 190504START OF SYSTEM TEST ---------------------- TESTIMI I OROCS S-KOHS S REAL: koha [20:38] data [1/6/2019] TEMP TESTIMI. SENSOR: 22.25 C TESTIMI I KARTS SD: init done Shkrimi në dataLog.txt… dataLog.txt: Nëse mund ta lexoni këtë, atëherë Karta juaj SD po punon! TESTIMI I FANIT: A po pulson ndezja dhe fikja e ventilatorit? FUNDI I TESTIT T S SISTEMIT ----------------------

Problem-xhiruar sistemin

Zakonisht për mua, gjërat nuk shkojnë kurrë ashtu siç ishte planifikuar. Ndoshta një sistem nuk funksionoi siç duhet. Skica e konfigurimit shpresojmë se do të japë një çelës - ora? Karta SD? Problemet më të zakonshme me çdo projekt mikrokontrollues zakonisht kanë të bëjnë me njërën nga këto:

• keni harruar të vendosni një siguresë në telin e baterisë, kështu që nuk ka energji
• keni harruar të vendosni një kartë mikro SD në lexues, kështu që sistemi është i varur
• keni harruar të vendosni një bateri në orën në kohë reale (RTC) kështu që sistemi është i varur
• sensorët e lidhur janë të lirshëm, të shkyçur ose të lidhur në të kundërt
• telat për komponentët lihen të shkyçur, ose të lidhur me kunjat (et) e gabuar Arduino
• komponenti i gabuar lidhet me kunjat e gabuar ose lidhet prapa
• ka një tel të ngjitur në mënyrë jo të duhur që shkurton gjithçka

Instaloni skicën e kontrolluesit

Pasi të keni pasur një test të suksesshëm me CoolerSetupSketch, është koha për të instaluar skicën e plotë të kontrolluesit.

Shkarkoni skicën më aktuale të kontrolluesit këtu: CoolerControllerSketch

Lidheni Arduino me kompjuterin tuaj me një kabllo USB dhe ngarkoni skicën me Arduino IDE. Tani jeni gati të instaloni fizikisht të gjithë sistemin në trupin e ftohësit.

Hapi 6: Instaloni sistemin Arduino

Hapat e mëposhtëm mund të trajtohen si një listë kontrolli ose instalimi i të gjithë pajisjeve elektronike. Për hapat e mëposhtëm, referojuni fotove të përfshira të projektit të përfunduar. Fotografitë ndihmojnë!

1. Bashkangjitni një palë tela tifozësh në modulin Arduino UNO.
2. Bashkangjitni një palë tela të energjisë 12 volt në modulin Arduino UNO.
3. Bashkangjitni sensorët e temperaturës DS18B20 në modulin Arduino UNO. Thjesht lidhni sensorin në njërën nga prizat (et) me 3 kunja që kemi instaluar në bordin prototip. Kushtojini vëmendje ngjyrave të telit, e kuqja shkon në pozitive, e zeza në negative dhe e verdha ose e bardha shkon në pinin e tretë të të dhënave.
4. Lidhni një kabllo të printerit USB në lidhësin USB të Arduino.
5. Përdorni sharrën me vrimë 1.75 "për të shpuar një vrimë të madhe të rrumbullakët në pjesën e poshtme të kutisë elektronike.
6. Bashkangjiteni modulin Arduino UNO në pjesën e poshtme të kutisë elektronike duke përdorur shirita fiksues me grep dhe lak.
7. Bashkangjitni termometrin e kalibruar të vaksinës në pjesën e poshtme të kapakut të qartë të kutisë me shirita fiksues me grep dhe lak. Lidhni telin e tij të vogël të sondës me shishe me buffer të lëngshëm.

8. Kaloni telat e mëposhtëm nga kutia përmes vrimës së rrumbullakët në pjesën e poshtme:

   • Telat e rrymës 12 volt (tela me folës me bakër të matur me 12-18 matësa)
   • Sensorë (et) e temperaturës Arduino (DS18B20 me lidhësin e kokës mashkullore me 3 kunja në secilën)
   • Kabllo USB e printerit (Mashkulli i tipit A tek mashkulli i tipit B)
   • Sonda e termometrit të vaksinës (e përfshirë me termometër të kalibruar)
   • Telat e ventilatorit (palë e përdredhur e telave të lidhura me 26 matës të bllokuar)
9. Hapni kapakun e ftohësit dhe përdorni një thikë ose një stërvitje për të hapur një vrimë 3/4 inç (2 cm) përmes kapakut pranë njërit prej qosheve të pasme. (Shihni fotografitë e përfshira) Hidheni nëpër mbulesën e mbështjellësit të flluskës mylare.
10. Ushqeni të gjithë përveç telave USB nga kutia e kontrollit poshtë përmes kapakut nga lart. Vendoseni kutinë mbi kapak me kabllon USB të varur në mënyrë që të mund të hyni më vonë. Sigurojeni kutinë me shirit ngjitës të lartë.
11. Vidhosni kapakun e qartë të kutisë elektronike në kuti.
12. Krijoni një përplasje izolimi shtesë të mbështjelljes së flluskës mylare argjendi për të mbuluar kutinë dhe për ta mbrojtur atë nga rrezet e diellit direkte. (Shihni fotografitë e përfshira.)
13. Brenda ftohësit, vendosni baterinë 12 volt 20AH pranë pjesës së pasme të ndarjes. Bateria do të mbetet brenda dhomës së bashku me ngarkesën. Do të funksionojë mirë edhe në 5˚C, dhe do të shërbejë si një mbrojtës termik, i ngjashëm me një shishe uji.
14. Lidhni të dy sondat e temperaturës (sonda e shisheve të termometrit dhe sonda Arduino) në bazën e tubit qendror duke përdorur shirit ngjitës të lartë.
15. Brenda ftohësit, përdorni shirit alumini për të bashkuar ventilatorin në mënyrë që të fryjë poshtë në tubin e qoshes. Lidhni telat e tij me telat nga kontrolluesi. Ventilatori bie poshtë tubit të qoshes, dhe super i ftohtë do të burojë deri në dhomën e ngarkesave nga tubi qendror.

Hapi 7: Fillimi dhe funksionimi më i ftohtë

1. Formatoni kartën Micro SD - temperatura do të regjistrohet në këtë çip
2. Rimbushni baterinë 12 volt
3. Blini një bllok akulli të thatë 25 b (11.34kg), të prerë në dimensionet 8 në x 8 në x 5 inç (20 cm x 20 cm x 13 cm).
4. Instaloni bllokun e akullit duke e vendosur së pari bllokun në peshqir në një tavolinë. Rrëshqiteni shtresën argjendi Mylar mbi bllok në mënyrë që të ekspozohet vetëm sipërfaqja e poshtme. Tani ngrini të gjithë bllokun, përmbyseni në mënyrë që akulli i zhveshur të shikojë lart dhe rrëshqisni të gjithë bllokun në dhomën e akullit të thatë nën dyshemenë më të ftohtë.
5. Zëvendësoni dyshemenë e ftohësit. Përdorni shirit alumini për ngjitje rreth skajit të jashtëm të dyshemesë.
6. Vendoseni baterinë 12 volt në trupin e ftohësit. Ju mund të dëshironi ta fiksoni atë në murin më të ftohtë me shirita ngjitës të lartë.
7. Lidhni telin e energjisë së kontrolluesit me baterinë.
8. Kontrolloni për të parë që sondat e temperaturës janë fiksuar mirë.
9. Ngarkoni shishet e ujit në ndarjen e ngarkesave për të mbushur pothuajse të gjithë hapësirën. Këto do të zbusin temperaturën.
10. Vendoseni ftohësin diku jashtë rrezet e diellit direkte dhe lëreni 3-5 orë që temperatura të stabilizohet në 5C.
11. Pasi të jenë stabilizuar temperaturat, artikujt e ndjeshëm ndaj temperaturës mund të shtohen duke hequr shishet e ujit dhe duke e mbushur atë vëllim me ngarkesë.
12. Ky ftohës me një ngarkesë të freskët akulli dhe fuqie do të mbajë një temperaturë 5C të kontrolluar deri në 10 ditë pa ndonjë energji shtesë ose akull. Performanca është më e mirë nëse ftohësi mbahet larg nga rrezet e diellit direkte. Ftohësi mund të zhvendoset dhe është rezistent ndaj goditjes në shumicën e aspekteve; megjithatë, ajo duhet të mbahet drejt. Nëse jepni informacione, thjesht ngrini lart, nuk ka dëm.
13. Fuqia e mbetur elektrike në bateri mund të matet drejtpërdrejt me një voltmetër të vogël. Sistemi kërkon një minimum prej 9 volt për të funksionuar siç duhet.
14. Akulli i mbetur mund të matet drejtpërdrejt me një masë shirit metalik duke matur vrimën e tubit qendror deri në skajin e sipërm të tubit PVC. Shihni tabelën e bashkangjitur për matjet e peshës së mbetur të akullit.
15. Të dhënat e regjistrimit të temperaturës mund të shkarkohen duke bashkangjitur tela USB në një kompjuter portativ që përdor Arduino IDE. Lidhuni dhe hapni Monitorin Serial. Arduino do të riniset automatikisht dhe do të lexojë daljen e plotë përmes monitorit serik. Ftohësi do të vazhdojë të funksionojë pa ndërprerje.
16. Të dhënat mund të shkarkohen nga karta e bashkangjitur MicroSD, por sistemi duhet të fiket para se të nxjerrë çipin e vogël!

Hapi 8: Shënime dhe të dhëna

Ky ftohës u krijua për të qenë një ekuilibër i mirë i madhësisë, peshës, kapacitetit dhe kohës së ftohjes. Dimensionet e sakta të përshkruara në plane mund të konsiderohen si një pikënisje e paracaktuar. Ato mund të modifikohen për t'iu përshtatur më mirë nevojave tuaja. Nëse, për shembull, keni nevojë për një kohë më të gjatë ftohjeje, dhoma e akullit të thatë mund të ndërtohet me një vëllim më të lartë për më shumë akull. Gjithashtu, dhoma e ngarkesave mund të ndërtohet më e gjerë ose më e lartë. Sidoqoftë, duhet pasur kujdes që të vërtetoni në mënyrë eksperimentale çdo ndryshim të projektimit që bëni. Ndryshimet e vogla mund të kenë një ndikim të madh në performancën e përgjithshme të sistemit.

Dokumentet e bashkangjitura përfshijnë të dhëna eksperimentale të regjistruara përmes zhvillimit të ftohësit. Gjithashtu përfshihet një listë gjithëpërfshirëse e pjesëve për blerjen e të gjitha furnizimeve. Për më tepër, unë kam bashkangjitur versionet e punës të skicave Arduino, megjithëse shkarkimet e GitHub më lart ka shumë të ngjarë të jenë më aktuale.

Hapi 9: Lidhje me Burimet Online

Një version PDF i këtij libri udhëzues mund të shkarkohet i plotë, shihni skedarin e përfshirë për këtë seksion.

Vizitoni depon GitHub për këtë projekt:

github.com/IdeaPropulsionSystems/VaccineCoolerProject

Çmimi i dytë në Konkursin Arduino 2019