Bài tập lớn đo lường và cảm biến chiết rót chất lỏng vào thùng rỗng

khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuấtHệ thống gồm : Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa hàng, Van 2 đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa.

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khoa Điện -o0o -

Báo Cáo Bài Tập Lớn Môn Đo Lường Và Cảm Biến

Đề Tài 2 : Xét khâu chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất

Nhóm gồm các thành viên: Phạm văn Kiên

Tô Văn Huy Phạm Đức Trung Nguyễn Văn Bảo Lương Văn Thành

Giáo Viên Hướng Dẫn : Nguyễn Đăng Hải

chứa hàng, Van 2 đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều

khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa

Các thông số cần giám sát là mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất

lỏng rót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải Đối tượng điều khiển là

động cơ kéo băng tải, Van 1, Van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống

băng tải Bồn chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót có tính

dẫn điện, không có tính chất ăn mòn hóa học.

Yêu cầu :

1 Trình bày tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rótchất lỏng

2 Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống?

3 Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống

4 Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống?

5 Trình bày về loại cảm biến lựa chọn?

6 Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến va tính toán xử lý tín hiệu đầu ra của cảmbiến để tác động đến các đối tượng điều khiển?

7 Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân và biện pháp

khắc phục)

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong thời kì phát triển của sự nghiệp công hóa-hiện đại hóa,

vì thế việc áp dụng các thành tựu của khoa học kĩ thuật vào trong đời sống vàsản xuất là điều không thể thiếu để phát triển đất nước Một trong những ngànhcông nghiệp phát triển có tính thực tiễn cao vào trong đời sống sản xuất làngành Điện và Tự Động Hóa ,xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó,nhóm chúng em

đã tìm hiểu đề tài:Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản

xuất,nhằm phục vụ cho việc chiết rót sản phẩm cho các ngành sản xuất có nhu

cầu

Việc thực hiện bài tập lớn này rất là bổ ích cho các sinh viên, nó sẽ giúpcác sinh viên tự tìm tòi học hỏi, và hiểu ra nhiều quy trình chiết rót và cách vậnhành của nó, từ đó sẽ làm nền tảng và nguồn kiến thức dồi dào cho các sinh viênkhi hoạt động trong các công tác chuyên ngành của mình vàcác hoạt động trongđời sống về lĩnh vực thiết kế, thi công, quản lý hệ thốngchiết rót Các hệ chiếtrót chất lỏng được ứng dụng rất rộng rãi

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng trong quá trình làm đề tài không tránh khỏinhững sai sót trong cách trình bày cũng như phần thể hiện đề tài của mình.Mong cácthầy,cô và các bạn góp ý và bổ sung thêm để đề tài của em có thể hoàn thiện hơnnữa

Em xin chân thành cảm ơn

Mục lục

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ 7

I Khái quát chung về đề tài 7

1 Tổng quan về hệ thống băng tải 9

2 Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót 12

3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống 25

CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN 26

I.Yêu cầu của đề tài 26

II.các hướng giải quyết 26

2.1 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống 26

2.2 Chi tiết về các loại cảm biến 26

2.3 Lý do lựa chọn cho thiết kế 49

2.4 Tính chọn thiết bị 49

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 54

3.1 Kết quả đạt được 54

3.2 Các hạn chế khi thực hiện 54

3.3 Biện pháp khắc phục 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ

I Khái quát chung về đề tài.

Ngày nay việc ứng dụng khoa học-công nghệ vào lao động sản xuất là mộtnhu cầu không thể thiếu Nó quyết định việc tăng năng suất lao động, hạ giáthành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quảkinh tế, chất lượng sản phẩm Và hệ thống sản xuất chất lỏng, mà cụ thể là hệthống chiết rót chất lỏng là một trong trong những ví dụ điển hình cho việc ápdụng khoa học-công nghệ một cách thành công và hiệu quả

Hình 1.1: Dây chuyền sản xuất nước ngọt

Về công nghệ, hệ thống chiết rót chất lỏng sử dụng các cảm biến, các động

cơ, các bộ điều khiển để điều khiển cho hệ thống hoạt động chính xác, nhanhchóng, hiệu quả

Hệ thống chiết rót chất lỏng vào thùng được ứng dụng rất phổ biến trongcác nhà máy, xí nghiệp Nó giúp cho việc định mức định lượng trở nên chínhxác, đảm bảo vệ sinh

Trong thực tế yêu cầu về đo mức và lưu lượng chất lỏng xuất hiện trongnhiều lĩnh vực:

 Sản xuất nông nghiệp: đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho câytrồng, đảm bảo lượng nước trong các bể, hồ nuôi thủy hải sản.

 Công nghiệp sản xuất rượu, bia

 Đo mức xăng, dầu trong khai thác dầu khí

 Khống chế mức nước trong thủy điện, nhiệt điện

 Đo mức chất lỏng trong các phòng thí nghiệm, xét nghiệm

 Xử lý nước thải trong các nhà máy, thành phốTùy theo yêu cầu độ chính xác về mức và lưu lượng chất lỏng trong từngứng dụng mà lựa chọn các loại cảm biến khác nhau

Cụ thể, với đề tài được giao, chúng em sẽ tìm hiểu và xây dựng hệ thốngchiết rót chất lỏng với những yêu cầu sau:

 Các thông số cần giám sát: là mức chất lỏng trong bồn chứa vàmức chất lỏng rót vào các thùng , vị trí các thùng trên băng tải

 Đối tượng điều khiển: là động cơ kéo băng tải, Van1, Van2 và thiết

bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải

 Bồn chứa cao 2m và các thùng cao 0.5m

 Chất lỏng cần rót: không có tính dẫn điện, không có tính chất ănmòn hóa học

Hệ thống gồm có :

 Kho: chứa các thùng rỗng

 Thùng: chứa chất lỏng được rót

 Động cơ: kéo băng tải

 Hai nút khởi động và dừng hệ thống: Start, Stop

 Bồn chứa: chứa chất lỏng cần rót

 Van 1: được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa

 Van 2: được điều khiển để rót chất lỏng vào thùng

 Chất lỏng cần rót mà chúng e hướng tới là nước tinh khiết – lavie

Như đã biết, nhiều gia đình bây giờ chỉ dụng nước tinh khiết bởi nó tiện,

và với những ý nghĩ rằng đây là loại nước đã được lọc hết các chất bẩn, uốngnước này vừa đảm bảo vệ sinh lại đảm bảo an toàn sức khỏe Có thể nói, nướctính khiết là nước đã qua quá trình xử lí các khoáng chất và nguyên tố vi lượng

có trong nước tự nhiên, chẳng còn gì ngoài O2 và H2

1 Tổng quan về hệ thống băng tải

1.1 Băng tải.

Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặcmáy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi ,…) hoặc số lượnglớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B

Hình1.1.1 Dây chuyền băng tải

Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu

trong sản xuất với mọi khoảng cách

Vậy Băng chuyền, băng chuyền công nghiệp, hệ thống băng chuyền, băng tải làmột trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của cácdoanh nghiệp, nhà máy trong cả nước Góp phần tạo nên một môi trường sảnxuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tếcao

1.2 Cấu tạo băng tải

Hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứngdụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách.Thành phần cấu tạo:

 Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ

 Bộ con lăn, chuyền lực chủ động

 Hệ thống khung đỡ con lăn

 Hệ thống dây băng hoặc con lăn

Hình 1.2 Cấu tạo băng tải

Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những trường hợp nhất định, cần tìm hiểu

để có thể sử dụng đúng và đạt hiệu quả cao

 Các bước để lựa chọn động cơ cho băng tải:

Bước 1: Phân tích tải trọng

Tổng tải trọng khối hàng trên băng chuyền: W=300kg

Tỉ số truyền bằng tỉ số vòng quay pully/bánh răng hộp số

Tốc độ vòng quay pully: N1= tốc độ gói hàng/ Dxπ (D: Đường kínhpully)

Tốc độ vòng quay hộp số: N2=N1x(Tốc độ pully/ số rănghộp số)

Tỉ số truyền động cơ = tốc độ vòng quay hộp số / tốc độ vòng quaypully

Bước 3: Tính mômen động cơ

Momen đầu pully: T1=(µ x W x D/2)/η1

Momen đầu hộp số: T2=(T1 x tỉ số truyền) x η2

Bước 4: Tính công suất động cơ

Trong các cơ sở sản xuất qui mô vừa và nhỏ, các công trình thi công vĩ mô, việc

sử dụng các loại băng tải sẽ giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, nhân lực, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những

trường hợp nhất định, cần tìm hiểu để có thể sử dụng đúng và đạt hiệu quả cao

2 Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót

2.1 Tổng quan về các phương pháp chiết rót

Để có thể rót chính xác mức chất lỏng vào thùng, chai… Hiện nay các xínghiệp và nhà máy sử dụng Phương pháp định lượng

QUÁ TRÌNH ĐỊNH LUỢNG - CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG

Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng vàrót vào trong chai, bình, lọ, v.v Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sửdụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng bằng máythì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượngsản phẩm một cách chính xác.

Máy định lượng chiết rót sản phẩm lỏng thường được áp dụng cho nhữngtrường hợp yêu cầu năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinhthực phẩm Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ khác nhau ởcác bộ phận làm việc chính, các cơ cấu rót

Trong công nghiệp thực phẩm, máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng đựơc ápdụng cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga, sữa,mứt, các loại dung dịch thực phẩm cô đặc, v.v

Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:

 Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác

nhờ bình định mức trước khi rót vào chai

 Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố

định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ rakhỏi chai; khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhaubất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không Ngoài ra còn sửdụng ống thông hơi, chất lỏng đựoc chiết tới khi ngập miệng ống thônghơi sẽ dứng lại Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc

độ đồng đều của chai

 Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai

trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy làkhông đổi phương pháp nầy chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp,không yêu cầu độ chính xác định lượng

Trong ba phương pháp định lượng cơ bản: theo bình định mức, định lượng theomức và định lượng theo thời gian chảy thì phổ biến nhất đối với sản phẩm lỏng

là hai phương pháp đầu

Có 3 phương pháp chiết sản phẩm:

 Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do

chênh lệch về độ cao thủy tĩnh Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp vớicác chất lỏng ít nhớt

 Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không,

chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suấttrong chai Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được ápdụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai

 Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản

phẩm có gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn

áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chấtlỏng Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khíCO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trongbình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờchênh lệch độ cao

CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY CHIẾT RÓT

 Cơ cấu rót kiểu van

Cơ cấu rót kiểu van là một trong các cơ cấu đơn giản nhất, nó gồm có bìnhlường có chia vạch, van ba ngã, ống thông hơi có thể dịch chuyển lên xuốngđược, ống nối để nạp đầy bình lường và ống để rót thể tích đã đinh lượng vàobao bì chứa

Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới củaống thông

Hình 2.1: Cơ cấu rót kiểu van

Ở vị trí nạp, nút van ba ngã xoay nối ống dẫn chất lỏng trong bình chứa chảyvào bình lường, đẩy không khí trong bình ra qua ống thông hơi Khi đầu dướicủa ống ngập dưới mực chất lỏng thì không khí không thoát ra được nữa, chấtlỏng dâng lên cao hơn miệng ống một đoạn nhỏ, rồi dừng lại Khoảng dâng caohơn miệng ống thông hơi phụ thuộc vào mực chất lỏng ở trong thùng chứa Khi

đó áp suất không khí trong bình bị nén tới áp suất bằng với áp suất chất lỏng có

độ sâu tính từ mặt thoáng trong thùng chứa và mặt thoáng trong bình lường,chất lỏng không chảy vào bình lường được nũa Chất lỏng trong ống thông hơi

sẽ dâng lên và theo quy tắc bình thông nhau đến bằng mực chất lỏng ở trongthùng chứa

Ðể tháo chất lỏng vào bao bì chứa, xoay van ba ngã tới vị trí tháo Chất lỏngtrong bình định lượng sẽ theo ống dẫn chảy xuống bao bì chứa bên dưới

Thể tích chất lỏng trong bình có thể điều chỉnh bằng cách nâng hoặc hạ ốngthông hơi xuống.Tùy theo cách quay van mà những máy dùng cơ cấu rót nàythuộc loại quay tay, bán tự động và tự động Chất lỏng chảy ra càng nhanh thìnăng suất máy càng lớn

 Cơ cấu rót tới định mức

Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị, đang rót và hoàn tất rót

Hình 2.2: Cơ cấu rót tới định mức

 Cơ cấu rót có bình lường và van trượt

Cơ cấu rót có bình lường và van trượt được dùng trong ngành sữa, rượu, rượuvang, và trong nhiều lãnh vực công nghiêp thực phẩm khác để rót sản phẩmthực phẩm lỏng ít nhớt

Trong thùng rót có bình lường, đáy bình vặn chặt với van trượt Phần bên trêncủa van trượt rỗng còn phần bên dưới đặc Bên phần rỗng của van trượt có lỗ.Van trượt di chuyển lên xuống được bên trong một ống lót lắp cố định dưới đáythùng Ống lót có lỗ nối với ống dẫn sản phẩm vào bao bì

Một lò xo lắp ở đáy bình chứa luôn luôn giữ cho van trượt ở vị trí thấp nhất Khi

đó miệng của bình lường nằm bên dưới mặt thoáng chât lỏng trong bình chứa.Khi nâng van trượt lên một khoảng (chu kỳ rót) thì bình lường chứa chất lỏngđược đưa lên cao hơn mặt thoáng trong bình chứa, đồng thời xảy ra sự trùng

khít các lỗ của van trượt và ống lót, nhờ đó chất lỏng ở trong bình lường chảyvào vào bao bì chứa Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường được hạ xuống,chất lỏng lại chảy vào đầy bình lường và chu trình làm việc sẽ lặp lại.

Lượng chất lỏng chảy vào trong bao bì bằng thể tích của bình lường, do đó khicần thay đổi định lượng phải thay đổi bình lường khác có thể tích thích hợp

Hình 2.3: Cơ cấu rót chính xác có bình lường-van trượt

 Cơ cấu rót đẳng áp

Hình 2.4: Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí

Ðể tránh tổn thất khi rót chất lỏng có nạp ga CO2 người ta sử dụng loại cơ cấu

rót đẳng áp Chu trình làm việc của cơ cấu rót đẳng áp gồm:

nạp đầy khí vào bao bì, áp suất của khí bằng áp suất của chất lỏng đã nạp khí;

 Cơ cấu rót chân không

Trong cơ cấu rót chân không hiện nay dùng van bi hoặc van trượt Trong thâncủa cơ cấu rót có hai rãnh Một trong hai rãnh đó được nối với bơm chân không,rãnh còn lại nối với bình chứa sản phẩm.

Ở vị trí đóng, van trượt (hoặc van bi) đóng cả hai đường thông với bơm chânkhông và sản phẩm Khi có chai đưa vào, van được nâng lên và quá trình rót bắtđầu Không khí trong chai được bơm chân không hút làm áp suất giảm Khi đósản phẩm từ bình chứa sẽ chảy vào trong chai Quá trình diễn ra liên tục đến khichai được nạp đầy sản phẩm Khi đó đường ống hút khí sẽ bị ngắt khỏi bơmchân không, bên trong chai được thông áp và sản phẩm ngừng chảy vào trongchai Tuy nhiên sẽ có một lượng nhỏ sản phẩm bị hút theo không khí, phần sảnphẩm nầy sẽ được tách ra ờ bình tách lỏng đặt trước máy hút chân không.Thông thường người ta điều chỉnh lượng sản phẩm trong chai bằng cách sửdụng ống thông áp có thể dịch chuyển được hoặc thay đổi thời gian hút chânkhông

Cơ cấu rót chân không được dùng để rót các sản phẩm dễ hư hỏng hoặc giảmchất lượng khi tiếp xúc với không khí, hoặc được sử dụng trong các trường hợpcác sản phẩm dễ rót và yêu cầu năng suất rót lớn, thời gian rót cho một chainhanh

Hình 2.5: Máy chiết dạng băng chuyền thẳng

Hình 2.6: Máy chiết chai kiểu bàn quay

2.2 mục đích và phương pháp đo

a mục đích

Mục đích việc đo và phát hiện mức chất lưu là xác định mức độ hoặc khốilượng chất lưu trong bình chứa

Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng

Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu cònlại trong bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạngnhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không

b phương pháp đo

Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu:

- Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện

- Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu.

 Phương pháp thuỷ tĩnh

Phương pháp thuỷ tĩnh dùng để đo mức chất lưu trong bình chứa Trên hình20.20 giới thiệu một số sơ đồ đo mức bằng phương pháp thuỷ tĩnh

Hình 2.7: Sơ đồ đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh

a) Dùng phao cầu b) Dùng phao trụ c) Dùng cảm biến áp suất vi sai

Trong sơ đồ hình 1.1a, phao (1) nổi trên mặt chất lưu được nối với đối trọng (5)bằng dây mềm (2) qua các ròng rọc (3), (4) Khi mức chất lưu thay đổi, phao (1)nâng lên hoặc hạ xuống làm quay ròng rọc (4), một cảm biến vị trí gắn với trụcquay của ròng rọc sẽ cho tín hiệu tỉ lệ với mức chất lưu

Trong sơ đồ hình 1.1b, phao hình trụ (1) nhúng chìm trong chất lưu, phía trênđược treo bởi một cảm biến đo lực (2) Trong quá trình đo, cảm biến chịu tácđộng của một lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu:

Trong đó:

P - trọng lượng phao

h - chiều cao phần ngập trong chất lưu của phao

S - tiết diện mặt cắt ngang của phao

ρ - khối lượng riêng của chất lưu

g - gia tốc trọng trường

Trên sơ đồ hình 1.1c, sử dụng một cảm biến áp suất vi sai dạng màng (1) đặt sátđáy bình chứa Một mặt của màng cảm biến chịu áp suất chất lưu gây ra:

suất p0 bằng áp suất ở đỉnh bình chứa Chênh lệch áp suất p - p0sinh ra lực tácdụng lên màng của cảm biến làm nó biến dạng Biến dạng của màng tỉ lệ vớichiều cao h của chất lưu trong bình chứa được chuyển đổi thành tín hiệu điệnnhờ các bộ biến đổi điện thích hợp

 Phương pháp điện

Các cảm biến đo mức bằng phương pháp điện hoạt động theo nguyên tắcchuyển đổi trực tiếp biến thiên mức chất lỏng thành tín hiệu điện dựa vào tínhchất điện của chất lưu Các cảm biến thường dùng là cảm biến dộ dẫn và cảmbiến điện dung

 Phương pháp bức xạ

Cảm biến bức xạ cho phép đo mức chất lưu mà không cần tiếp xúc với môitrường đo, ưu điểm này rất thích hợp khi đo mức ở điều kiện môi trường đo cónhiệt độ, áp suất cao hoặc môi trường có tính ăn mòn mạnh.

Trong phương pháp này cảm biến gồm một nguồn phát tia (1) và bộ thu (2) đặt

ở hai phía của bình chứa Nguồn phát thường là một nguồn bức xạ tia γ(nguồn 60Co hoặc 137Cs), bộ thu là một buồng ion hoá Ở chế độ phát hiện mứcngưỡng (hình 20.21a), nguồn phát và bộ thu đặt đối diện nhau ở vị trí ngangmức ngưỡng cần phát hiện, chùm tia của nguồn phát mảnh và gần như songsong Tuỳ thuộc vào mức chất lưu (3) cao hơn hay thấp hơn mức ngưỡng màchùm tia đến bộ thu sẽ bị suy giảm hoặc không, bộ thu sẽ phát ra tín hiệu tươngứng với các trạng thái so với mức ngưỡng

Ở chế độ đo mức liên tục (hình 1.2b), nguồn phát (1) phát ra chùm tia với mộtgóc mở rộng quét lên toàn bộ chiều cao của mức chất lưu cần kiểm tra và bộthu

a) Cảm biến phát hiện ngưỡng b) Cảm biến đo mức liên tục

Hình 2.8: Cảm biến đo mức bằng tia bức xạ

Chú thích: 1- Nguồn phát tia bức xạ

2- Bộ thu

3- Chất lưuKhi mức chất lưu (3) tăng do sự hấp thụ của chất lưu tăng, chùm tia đến bộ thu(2) sẽ bị suy giảm, do đó tín hiệu ra từ bộ thu giảm theo Mức độ suy giảm củachùm tia bức xạ tỉ lệ với mức chất lưu trong bình chứa.

2.3 Kết luận chung

Công nghệ chiết rót chất lỏng là một khâu quan trọng trong sản xuất,

nó đã thay thế được các phương pháp thủ công thiếu chính xác trong sảnxuất Bằng việc áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật và ứng dụng các cảmbiến vào trong quá trình sản xuất, cùng với sự có mặt của rô bốt, tự độnghóa và mạng máy tính công nghệ chiết rót chất lỏng được áp dụng nhiềutrong các khu công nghiệp, các nhà máy sản xuất thực phẩm, đồ uống…

một cách rộng rãi và hiệu quả.

Nhìn chung công nghệ trong ngành chiết rót là công nghệ hỗ trợ cho rấtnhiều các ngành công nghiệp khác như: ngành công nghiệp chế biến thựcphẩm, ngành công nghiệp dược phẩm hay mỹ phẩm.Trong đó lĩnh vựcchiết rót đẳng áp là cực kỳ quan trọng và khá phức tạp trong các dạng chiếtrót vì nhiều sản phẩm cần vô trùng hay các sản phẩm có gas

3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

Khi nhấn nút Start, hệ thống hoạt động Thùng rỗng được đẩy từ kho xuống băng tải Động cơ kéo băng tải chuyển động Các thùng rỗng đươc

chuyển đến vị trí rót dưới bồn chứa nhờ có cảm biến vị trí được lắp đặt trước ở

đó Khi cảm biến vị trí phát hiện đối tương ở vị trí rót nó sẽ tác động lên động

cơ kéo băng tải làm cho băng tai dừng lại đồng thời tác động đến Van 2 làm Van 2 mở, chất lỏng được rót vào thùng với mức được xác định bằng cảm biến

mức Khi thùng rỗng đầy, cảm

biến mức tác động đến Van 2 lam nó đóng lại đồng thời tác động đến động cơ

làmbăng tải tiếp tục chuyển động đẩy thùng đã rót đi và đẩy thùng rỗng kế tiếptới vị trí rót

Khi bồn chứa gần cạn, cảm biến mức sẽ tác động làm Van 1 mở, Chất lỏng được rót cho đến khi đầy bồn chứa thì Van 1 đóng lại Quá trình trên được lặp

đi lặp lại nhờ một hệ thống điều khiển (vi điều khiển, PLC…) Muốn dừng hệ

thống ta ấn nút Stop.

CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN

I.Yêu cầu của đề tài

 Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống

 Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống

 Trình bày về loại cảm biến chọn lựa

 Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán sử lý tín hiệu đầu ra của cảmbiến để tác động đến các đối tượng được điều khiển?

 Đánh giá về sai số của hệ thống( giới hạn, nguyên nhân, biejn pháp khắcphục)

II.các hướng giải quyết.

2.1 Các loại cảm biến dùng trong hệ thống

Qua tìm hiểu hệ thống trên thì nhóm chúng em đã lựa chọn rõ một số loạicảm biến phù hợp với hệ thống chiết rót chất lỏng như:

- Cảm biến siêu âm

- Cảm biến quang , mức quang

quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cựccatot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.

Hình 2.2.1.1 Một số loại cảm biến quang

Hiện nay, có các loại cảm biến quang như

 Cảm biến quang thu phát

 Cảm biển quang phản xạ gương

 Cảm biến quang khuếch tán

Công dụng và vai trò của cảm biến quang

Công dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng để phát hiện nhiều dạngvật thể khác nhau, từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặckiểm tra xem tay robot đã gắn linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa

Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tựđộng hóa Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa,giống như làm việc mà không nhìn được vậy

Cấu trúc thiết kế

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

Hình 2.2.1.2 Cấu trúc cảm biến

a) Bộ Phát sáng

Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode) Ánh sáng được phát ra theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng) Các loại LED thông dụng nhất làLED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra cũng có LED vàng

b) Bộ Thu sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC

( Application Specific Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC) Bộ phận thu

có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán)

c) Mạch xử lý tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON/ OFF được khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt Mặc dù một số loại cảmbiến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm