I. Thiết kế Bồn Rửa Siêu Âm tại HCMUTE Tổng quan về đề tài
Đề tài tốt nghiệp Thiết kế và thi công bồn rửa dùng sóng siêu âm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một bồn rửa siêu âm có dung tích 2 lít, sử dụng biến tử phát sóng siêu âm 40kHz, công suất 60W. Đề tài hướng đến giải quyết vấn đề làm sạch chi tiết nhỏ, phức tạp, khó làm sạch bằng phương pháp thủ công truyền thống. Thiết kế bồn rửa siêu âm này nhằm mục đích cải thiện hiệu quả và tốc độ làm sạch, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành công nghiệp và y tế. Công trình nghiên cứu bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu lý thuyết về sóng siêu âm, thiết kế mạch điện tử điều khiển, chế tạo bồn rửa, lập trình và kiểm thử hệ thống. Thiết kế máy rửa siêu âm này đóng góp vào việc ứng dụng công nghệ siêu âm trong làm sạch, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế và thi công bồn rửa siêu âm, bao gồm thiết kế mạch khuếch đại công suất để tạo ra điện áp và tần số phù hợp cho biến tử siêu âm. Đề tài cũng hướng đến thiết kế phần mềm điều khiển hoạt động của bồn rửa, đảm bảo quá trình làm sạch diễn ra hiệu quả và an toàn. Việc chế tạo bồn rửa siêu âm cần đảm bảo tính năng kỹ thuật, độ bền và khả năng ứng dụng thực tiễn cao. Thiết kế thiết bị siêu âm này cần đạt được hiệu quả làm sạch tốt hơn so với các phương pháp truyền thống. Bồn rửa siêu âm công nghiệp là mục tiêu hướng đến, tuy nhiên phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong mô hình bồn rửa 2 lít. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả làm sạch của bồn rửa so với các phương pháp thủ công. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE cần đảm bảo đáp ứng các tiêu chí chất lượng và độ bền.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với lý thuyết. Giai đoạn đầu tập trung vào nghiên cứu cơ sở lý thuyết sóng siêu âm, khảo sát các máy rửa siêu âm hiện có trên thị trường. Tiếp theo là tìm hiểu các loại biến tử siêu âm, mạch công suất, mạch nguồn, và cấu tạo bồn rửa siêu âm. Sau đó, nhóm tiến hành thiết kế mạch tạo xung, mạch công suất, mạch nguồn, và mạch điều khiển. Giai đoạn cuối là thi công mạch, thi công phần khung bồn rửa, lắp ráp, vận hành, kiểm tra, chạy thử, sửa lỗi, cân chỉnh hệ thống và viết báo cáo. Chế tạo bồn rửa siêu âm dựa trên các tính toán và mô phỏng kỹ thuật. Thiết kế bồn rửa siêu âm HCMUTE được thực hiện bài bản, qua các bước cụ thể, chi tiết.
II. Phân tích thiết kế mạch điện và phần cứng
Phần này tập trung vào thiết kế mạch tạo xung, mạch công suất, và mạch nguồn cho bồn rửa siêu âm. Các thông số kỹ thuật của mạch cần đáp ứng được tần số 40kHz và công suất 60W. Thiết kế mạch điều khiển đảm bảo khả năng điều chỉnh thời gian và nhiệt độ làm sạch. Việc lựa chọn linh kiện điện tử phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống. Thiết kế thiệt bị siêu âm này chú trọng đến độ tin cậy và ổn định. Bồn rửa siêu âm chất lượng cao phụ thuộc vào chất lượng thiết kế mạch điện. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE đã tính đến các yếu tố an toàn điện.
2.1. Thiết kế mạch công suất
Thiết kế mạch công suất là phần cốt lõi của hệ thống, đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho biến tử siêu âm hoạt động. Mạch cần có khả năng tạo ra điện áp và tần số chính xác, ổn định. Việc lựa chọn các linh kiện công suất cao, chịu nhiệt tốt là rất quan trọng. Thiết kế máy rửa siêu âm cần tính toán đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng và khả năng tản nhiệt của mạch. Mạch công suất cần được thiết kế tối ưu về kích thước và chi phí. Gia công bồn rửa siêu âm phụ thuộc vào khả năng tích hợp mạch công suất. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE đã đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các linh kiện.
2.2. Thiết kế phần cứng và cơ khí
Thiết kế phần cứng bao gồm việc lựa chọn vật liệu, cấu trúc của bồn rửa. Vật liệu cần có khả năng chịu được sóng siêu âm, hóa chất tẩy rửa và chống ăn mòn. Bồn rửa siêu âm inox hoặc bồn rửa siêu âm thép không gỉ là những lựa chọn phù hợp. Thiết kế bồn rửa siêu âm cân nhắc đến khả năng cách âm, giảm rung và dễ dàng vệ sinh. Thiết kế phần cơ khí của bồn rửa cần đảm bảo độ bền, chắc chắn và tính thẩm mỹ. Bồn rửa siêu âm giá rẻ có thể ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE đã cân nhắc đến tính khả thi và chi phí sản xuất.
III. Kết quả và đánh giá
Đề tài đã thiết kế và thi công thành công bồn rửa siêu âm. Hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng được các yêu cầu về tần số và công suất. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quả làm sạch tốt. Bồn rửa siêu âm chất lượng cao đã được chế tạo. Ứng dụng bồn rửa siêu âm trong các lĩnh vực khác nhau cần được nghiên cứu thêm. Nguyên lý hoạt động bồn rửa siêu âm được chứng minh qua kết quả thực nghiệm. Vật liệu bồn rửa siêu âm đã được lựa chọn phù hợp. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE đạt được mục tiêu đề ra.
3.1. Đánh giá hiệu quả làm sạch
Hiệu quả làm sạch của bồn rửa được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế. Các mẫu vật được làm sạch bằng bồn rửa siêu âm và so sánh với phương pháp làm sạch thủ công. Kết quả cho thấy bồn rửa siêu âm có hiệu quả làm sạch cao hơn, tiết kiệm thời gian và công sức. Lợi ích của bồn rửa siêu âm được thể hiện rõ ràng qua kết quả thử nghiệm. Bồn rửa siêu âm tại TPHCM có thể được sản xuất với công nghệ này. Dự án bồn rửa siêu âm HCMUTE đã chứng minh được hiệu quả. Thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE - chất lượng được đánh giá cao.
3.2. Đánh giá tính khả thi và ứng dụng
Đề tài đã chứng minh tính khả thi của việc thiết kế và chế tạo bồn rửa siêu âm với quy mô nhỏ. Bồn rửa siêu âm phòng thí nghiệm và bồn rửa siêu âm nha khoa là những ứng dụng tiềm năng. Bồn rửa siêu âm giá thành cần được nghiên cứu để mở rộng ứng dụng. Việc sản xuất bồn rửa siêu âm cần được xem xét dựa trên kết quả nghiên cứu. Đặt hàng bồn rửa siêu âm tại HCMUTE là khả thi. Liên hệ thiết kế bồn rửa siêu âm tại HCMUTE để được hỗ trợ. Sinh viên HCMUTE thiết kế bồn rửa siêu âm đã thành công.
