bài tập lớn đo lường và cảm biến

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó muôn kĩ thuật vi điều khiển được phát triển mạnh mẽ dựa trên những tiến bộ của công nghệ tích hợp các linh kiện bán dẫn và hệ lập trình có bộ nhớ kết hợp với máy tính điện tử. Từ những thời gian đầu phát triển đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm.Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng trừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.Để góp phần làm sang tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn “ Đo lường và cảm biến” chúng em sau một thời gian học tập được các thầy , các cô trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên ngành đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của cô “ VÕ THỊ CẨM THÙY ” chúng em đã “tìm hiều, phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò xấy nông sản dạng hạt”.

BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VÕ THỊ CẨM THÙY

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

NGUYỄN ĐỨC LÂM BÙI ĐỨC LONG NGUYỄN NHO LUÂN ĐIÊU VĂN MẠNH THÀO A MUA

MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

Đề tài Tìm hiểu phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò sấy nông sản dạng hạt

**************

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ 5

1.1-Tiêu chuẩn sấy các loại hạt 5

1.2- Sơ lược về hệ thống thiết kế 6

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN 7

2.1 Yêu cầu đề tài 7

2.2- Các hướng giải quyết 7

2.3- Lý do lựa chọn thiết kế 11

2.4- Tính chọn thiết bị 11

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 21

3.1-Kết quả đạt được 21

3.2- Những mặt hạn chế 22

3.3- Biện pháp khắc phục 22

CHƯƠNG 4: BÀI DỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN 22

4.1.Bản Tài Liệu Lý Thuyết 22

4.2.Bản Tài Liệu Sử Dụng Cảm Biến 40

L I M Đ U ỜI MỞ ĐẦU Ở ĐẦU ẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người

đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụcông cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Đặc biệt góp phần vào sự pháttriển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng

và phát triển đất nước Trong đó muôn kĩ thuật vi điều khiển được phát triển mạnh

mẽ dựa trên những tiến bộ của công nghệ tích hợp các linh kiện bán dẫn và hệ lậptrình có bộ nhớ kết hợp với máy tính điện tử Từ những thời gian đầu phát triển đãcho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳngđịnh thêm.Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng trừng nhưkhông thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thầncho con người

Để góp phần làm sang tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn “

Đo lường và cảm biến” chúng em sau một thời gian học tập được các thầy , các côtrong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên ngành đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt

tình của cô “ VÕ THỊ CẨM THÙY ” chúng em đã “tìm hiều, phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò xấy nông sản dạng hạt”.

Cũng với sự nỗ lực của cả nhóm nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệmcủa chúng em còn có hạn nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rấtmong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp vàphát triển đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ NG 1: T NG QUAN V H TH NG THI T K ỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ Ề HỆ THỐNG THIẾT KẾ Ệ THỐNG THIẾT KẾ ỐNG THIẾT KẾ ẾT KẾ ẾT KẾ

1.1-Tiêu chu n s y các lo i h t ẩn sấy các loại hạt ấy các loại hạt ại hạt ại hạt

Khi mới thu hoạch, hạt thường có độ ẩm cao, trung bình 20-22% Một số loạihạt thu hoạch vào mùa mưa ở nước ta, đọ ẩm lúc đầu của chúng có thể tới 34-40%>

hỏng hoàn toàn Một số loại hạt như đậu tương, vừng phải sấy tới độ khô nhất địnhmới tách, lấy hạt ra khỏi vỏ thuận lợi Tất cả các loại hạt trước khi đưa vào kho bảoquản, nhất thiết phải qua sấy tới độ ẩm an toàn.

a) Lúa mì

Yêu cầu: phải đảm bảo số lượng và chất lượng của gluten

Đặc điểm: bắt đầu ở nhiệt độ từ 50ºC đã có sự thay đổi nhỏ về số lượng và chất lượngcủa gluten Vì vậy nhiệt độ sấy chỉ cho phép đến 50ºC

b)Lúa, ngô

Nước thoát ra 200kg/tấn, lúa 33% ẩm độ xuống 16% ẩm độ Lúa khô ráo vỏkhoảng 20-22% ẩm độ, có màu vừa chuyển từ màu nâu đen qua màu vàng sáng, hạtlúa cắn bên trong còn mềm Lúa khô có thể xay chà và tồn trử được khoảng 14-16%

1.2- S lơ lược về hệ thống thiết kế ược về hệ thống thiết kế c v h th ng thi t k ề hệ thống thiết kế ệ thống thiết kế ống thiết kế ết kế ết kế

*Với yêu cầu của đề tài nhóm em chọn đối tượng sấy cụ thể là lúa.

Hệ thống sấy gồm: quạt, thiết bị gia nhiệt bằng điện, hệ thống điều khiển nhiệt độ vànhà che

-Nhà che cần rộng có mái che và thông thoáng.

Các thông số về kích thước của buồng sấy:

- Qu t th i khí c a m i lò đủa mỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ược lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van đểc l p đ t trên khung b ch c ch n và có van đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ệ chắc chắn và có van để ắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ể

đi u ch nh l u lư ược lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van đểng cho thích h p Ph n k t n i m i đ u ra và vào c a m iợc lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ần kết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ần kết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ủa mỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để ỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để

qu t

1,5m4m

3m

đ u có ng gi m rung nh m m c đích gi m t i thi u s rung đ ng c a qu t gióối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ảm rung nhằm mục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió ằm mục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió ục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió ảm rung nhằm mục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió ối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ể ự rung động của quạt gió ộng của quạt gió ủa mỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van đểkhi làm vi c v i h th ng.ệ chắc chắn và có van để ới hệ thống ệ chắc chắn và có van để ối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi

- Thi t b gia nhi t là h th ng dây mayso, cung c p nhi t cho lò s y.ết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ị gia nhiệt là hệ thống dây mayso, cung cấp nhiệt cho lò sấy ệ chắc chắn và có van để ệ chắc chắn và có van để ối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ấp nhiệt cho lò sấy ệ chắc chắn và có van để ấp nhiệt cho lò sấy

-Ngoài ra, còn có h th ng c m bi n và vi m ch đi u khi n nhi t đ trongệ chắc chắn và có van để ối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ảm rung nhằm mục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió ết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi ể ệ chắc chắn và có van để ộng của quạt gió ở mỗi đầu ra và vào của mỗi

bu ng s y ồng sấy ấp nhiệt cho lò sấy

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ NG 2: N I DUNG TH C HI N ỘI DUNG THỰC HIỆN ỰC HIỆN Ệ THỐNG THIẾT KẾ

2.1 Yêu c u đ tài ầu đề tài ề hệ thống thiết kế

- Tìm hiểu phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò sấy nông sảndạng hạt

- Lựa chọn các cảm biến cần sử dụng cho hệ thống

- Cách lựa chọn và bố trí các thiết bị khác

- Sơ đồ khối của hệ thống

- Lựa chọn phương án điều khiển

- Đánh giá về sai số của hệ thống

- Hạn chế của bản thiết kế và cách khắc phục

* Giới hạn điều kiện:

- Thể tích lò 10m3 – 20m3

- Dải nhiệt độ làm việc từ 10ºC đến 80ºC

- Sai số của phép đo nhiệt độ là 2ºC

2.2- Các h ướng giải quyết ng gi i quy t ải quyết ết kế

Để thiết kế một hệ thống lò sấy nông sản ta có rất nhiều phương pháp.Dưới đây làmột số phương pháp mà chúng tôi cho là tối ưu nhất

1

2.2.1-Phương pháp sấy kiểu tháp

a) Giới thiệu hệ thống

Hình 2.1-Hệ thống sấy kiểu tháp

Buồng sấy hình trụ hay hình lăng trụ để đứng (tháp) Vật liệu đổ và tháp từphía trên.Khí nóng thổi vào từ phía dưới hoặc cắt ngang chiều chuyển động của vậtliệu Tùy theo dạng vật liệu sấy và trạng thái ẩm của vật liệu mà có thể sử dụng cácphương pháp vận chuyển vật liệu khác nhau trong tháp

Hệ thống điều khiển thông minh có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ sấy mộtcách tối ưu nhất đối với nhiên liệu đốt.Người vận hành có thể dễ dàng chọn lựa chế

độ sấy cho phù hợp với mỗi loại nguyên liệu bằng cách nhấn nút chọn các chế

độ

-Hệ thống được điều khiển tự động sấy với trữ lượng nông sản lớn

b) Ưu nhược điểm của hệ thống

*Ưu điểm

- Thiết kế vững chắc, độ bền vật liệu cao,dễ vận hành

- Có thể sấy một trữ lượng nông sản lớn phù hợp với quy mô công nghiệp

- Tỷ lệ hao hụt thấp, tỷ lệ hạt gãy thấp, độ đồng đều cao, sản phẩm đầu ra đạt chất

- Hệ thống gầu tải, trục tải thiết kế tối ưu, đảm bảo hiệu quả hoạt động cao

- Các động cơ điện vận hành hợp lý, giảm tối đa chi phí điện năng

- Lò đốt thiết kế hiện đại, được điều khiển tự động đảm bảo hiệu suất cao, tiết kiệmtối đa chất đốt

*Nhược điểm

- Thiết kế cồng kềnh, khó chuyển dịch đi nơi khác

- Vì sử dụng chất đốt nên không thân thiện với môi trường

-Phụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu than, củi, chấu…

2.2.2-Phương pháp sấy kiểu vỉ ngang

a) Giới thiệu hệ thống

Hình 2.2-Hệ thống sấy vỉ ngang

Hệ thống thiết kết được trang bị cảm biến đo nhiệt độ kết hợp với vi sử lí để điềukhiển nhiệt độ và tốc độ quạt gió trong lò, cũng thông qua bảng điều khiển tự độngtoàn bộ hoạt động của lò được giám sát trực quan bằng hệ thống đèn báo

b) Ưu nhược điểm của hệ thống

*Ưu điểm

- Lò sấy được thiết kế dựa theo nguyên lí sấy đối lưu cưỡng bức thiết bị có kết cấuđơn giản dễ lắp đặt được ứng dụng rộng rãi để sấy các loại nông sản dạng hạt nhưngô, lúa, đậu…

- Có hệ thống còi cảnh báo khi quá thời gian sấy

- Chi phí lắp đặt thấp,dễ vận hành và bảo trì

- Dễ thao tác phù hợp với trình độ lao động của các địa phương

- Tỉ lệ hao hụt thấp, sản phầm đầu ra chất lượng tốt

- Thân thiện với môi trường

*Nhược điểm

- Độ đồng đều về độ ẩm không cao nếu trong quá trình sấy không đảo

- Thời gian sấy lâu

2.3- Lý do l a ch n thi t k ựa chọn thiết kế ọn thiết kế ết kế ết kế

Với chỉ tiêu “dễ lắp đặt-hiệu suất cao–giá thành rẻ” để phù hợp với người nông dânnghèo nhóm em quyết định chọn thiết kế bằng phương pháp sấy kiểu vỉ ngang

Thiết kế có ưu điểm là cấu tạo đơn giản với mức đầu tư thấp so với các loại lò sấy cócùng công suất, có thể sấy được nhiều loại nông sản dạng hạt hoặc các loại vật liệukhác

Ngoài việc chi phí lắp đặt thấp thiết kế cũng có một số ưu điểm vượt trội như:

Hình 2.3- Quạt hướng trụcĐặc tính nổi trội của loai quạt này là: Lưu lượng lớn, cột áp cao, rất phù hợp cho húthoặc thổi không khí trong đường ống Cánh quạt của quạt hướng trục được thiết kếgóc nghiêng, số cánh phù hợp và được cân bằng động 2 mặt nên chạy rất êm, khôngrung hay kêu to

2.4.2- Động cơ

Động cơ kéo quạt công suất phải lớn hơn 16kw mã lực, có thể dùng động cơ 2 phahoặc 3 pha quay với tốc độ cao nhằm đẩy nhiệt đi khắp buống sấy và xuyên qua lớplúa dày

Hình 2.4-Động cơ công suất lớn

2.4.3- Thiết bị gia nhiệt

Thường được sử dụng dây mayso.Dây may so là dây điện trở để biến nănglượng điện thành nhiệt Đây là loại dây có điện trở suất (rô) lớn, có độ bền nhiệt cao

và cứng về cơ học Thường làm từ vonfram hoặc hợp kim của vonfram Người ta cóthể cán dẹp, hoặc kéo thành sợi với các đường kính khác nhau tùy theo yêu cầu chếtạo.Dây được sản xuất theo công nghệ nóng chảy rồi kéo như cán thép hoặc đúctheokhuôn khi dây điện trở có kích thước lớn Sử dụng điện trở đốt nóng công suấtlớn tạo nhiệt để dưa vào lò sấy

Hình 2.5-Dây mayso

2.4.4- Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ trong buồng sấy, trên thị trường hiện nay córất nhiều loại cảm biến nhiệt độ dưới đây là một số loại thông dụng:

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện

áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng cũngkhông yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh

- Đặc điểm của cảm biến LM35

+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V

+Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/0C

+Độ chính xác cao ở 250Clà 0.50C

+Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải

Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -550C- 1500Cvới các mức điện áp ra khác nhau Xét một số mức điện áp sau:

Nhiệt độ -550Cđiện áp đầu ra -550mV

Nhiệt độ 250Cđiện áp đầu ra 250mV

Nhiệt độ 1500Cđiện áp đầu ra 1500mV

Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống này thì đo từ 00Cđến 1500C

-Sai số của LM35:

+Tại 00C thì điện áp của LM35 là 10mV

+Tại 1500C thì điện áp của LM35 là 1.5V

Sai số của LM35là :± 20C

Cảm biến PT100 hay còn gọi là nhiệt điện trở kim loại ( RTD) PT100 được cấu tạo

từ kim loại Platinum được quấn tùy theo hình dáng của đầu dò nhiệt có giá trị điện trởkhi ở 00C là 100 Ω Đây là loại cảm biến thụ động nên khi sử dụng cần phải cấp mộtnguồn ngoài ổn định

-Đặc điểm:

+ có thể chịu được nhiệt độ cao

+ không bị oxy hóa khí nóng chảy

+ độ bền hóa học cao, tính dẻo tốt

-Dải nhiệt độ của PT từ 00C -200 0C Trong thực tế người ta chế tạo và sử dụng dạngchuẩn PT100 dải nhiệt độ từ 00C - 1000C

-Sai số của PT100 là: ± 10C

Cảm biến AD 590 được thiết kế làm cảm biến nhiệt độ có tổng trở ngõ khá

lớn(10mΩ) Vi mạch đã được cân bằng bởi nhà sản xuất, khiến cho dòng mA ratương ứng với chuẩn nhiệt độ tuyệt đối K Điện áp làm việc càng nhỏ càng tốt đểtránh hiện tượng tự gia nhiệt Khi cấp điện áp thay đổi, dòng thay đổi ít

Dải nhiệt độ của AD 590 từ -550C tới 1500C

Điện áp hoạt động: 4-30 VDC

Dòng điện ra tỉ lệ: 1µA

Sai số của AD 590 là: ±0.50C

*Quạt: Quạt hướng trục là loại đặc biệt với sức ép cao để gió xuyên qua lớp lúa dầy30-40cm Thường dùng 2 quạt mỗi quạt lưu lượng 4m3/giây, đường kính quạt

*Động cơ: Động cơ kéo quạt công suất phải lớn *Gia nhiệt: Dùng thiết bị làm nóng bằng dây may so

Theo yêu cầu của đề tài thì chúng em sử dụng cảm biến PT100, loại này đang

sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp hiện nay.Và chúng em lựa chọn đặt 1 cảmbiến nhiệt độ PT100, cảm biến được đặt như trong hình 2.2

2.4.5 Hệ thống hẹn giờ và điều khiển nhiệt độ trong lò

Chúng ta sẽ ứng dụng vi sử lí để điều khiển nhiệt độ cụ thể ở mạch điều khiển

này ta dùng ATMEGA16L.

*ATMEGA16L

+ Điện áp hoạt động: 2,7-5,5VDC

+ Sơ đồ chân:

- VCC: là cấp nguồn +

- GND: nối đất

- AVCC: là chân cấp điện cho cổng A(Port A) và bộ biến đổi A/D, PC3, PC0,ADC7, ADC6 Nó được nối nội bộ đến VCC ngay cả trong trường hợp ADCkhông được sử dụng Nếu ADC không được sử dụng, nó phải được nối vớiVCC thông qua bộ lọc thông thấp Cả PC6 và PC4 cũng xử dụng được điện ápAVCC

- AREF: là chân tín hiệu tham chiếu Analog (tương tự) nối vào bộ biến đổi A/D

- PORT A: đầu ra của bộ biến đổi A/D

- XTAL 1 và XTAL 2: chân vào ra của thạch anh tạo dao động

- Thạch anh 8MHz

- Cầu diod dùng để biến nguồn xoay chiều từ biến áp thành 1chiều

Hình 2.6-Hệ thống hẹn giờ và còi hú khi quá thời gian sấy

- Hệ thống hẹn giờ và cảnh báo thời gian sấy, có thể cài đặt theo ý người sử dụng

* Sơ đồ nguyên lí

Sơ đồ nguyên lý trên cấp nguồn cho mạch là nguồn AC từ 7 đến 24 V.

+3 chân cấp nguồn cho Chíp ATMEGA16L là những chân 10,11,31 không vẽ trên

sơ đồ (chân 10 được nối chân 30, chân 11 được nối với chân 31)

+Điện trở PULLUP có giá trị 4,7K

+Tụ C3 có thể thay bằng tụ hóa 10uf

+Có thể dung thạch anh 4MHz thay cho loại 8MHz

- Tác dụng của các linh kiện:

+ pt100 cảm biến nhiệt độ từ buồng sấy để lấy tín hiệu nhiệt độ đưa vào vi xử lý.+LCD giải mã và hiển thị nhiệt độ

+ ATMEGA16L điều khiển tắt mở thiết bị theo nhiệt độ đã mặc định, điều khiển hiểnthị LCD

+ Mạch ổn áp, tạo điện áp 5VDC cấp cho vi mạch

+ Led đỏ gỉa lập máy làm tăng nhiệt độ

+ Let xanh giả lập máy làm giảm nhiệt độ

- Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu nhiệt độ đọc được qua chân DQ(2) vào chân 34của ATMEGA16L (ADC6) chân này là 1 trong 8 đầu vào của hệ thống biến đổi A/Dcủa ATMEGA16L, nhưng không cần biến đổi mà đưa thẳng vào khối xử lí trung tâm(vì tín hiệu truyền của cảm biến nhiệt độ ở chân DQ là tín hiệu số), tín hiệu khi đưavào đây sẽ được CPU xử lí với điều kiên đã được lập trình sẵn Sau đó tín hiệu saukhi được xử lí tiếp tục đưa ra chân 26 (TDO-Test Data Out-kiểm tra dữ liệu ra), 27(TDI-kiểm tra dữ liệu vào), 28 (TOSC1-Test ocsolltor-kiểm tra đầu vào của bộ tạodao động 2) vào D4, D5, D6, D7 của LCD để giải mã

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ NG 3: K T LU N ẾT KẾ ẬN

3.1-K t qu đ t đ ết kế ải quyết ại hạt ược về hệ thống thiết kế c

- Từ những phân tích và tính toán chi tiết ở trên chúng tối đã xây dựng được một lòsấy nông sản dạng hạt với thể tích 15m3 có thể sấy tối đa 3 tấn/ lần Với ưu điểm dễ

vận hành và lắp đặt, giảm thiểu sức người trong quá trình sấy, tốc độ sấy nhanh, đảmbảo chất lượng nông sản.

- Nhờ việc ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất giúp giải quyết vấn đềbảo quản nông sản sau khi thu hoạch

- Đáp ứng được sự ổn định về nhiệt độ trong quá trình sấy, góp phần tiết kiệm điệnnăng và bảo vệ môi trường

- Tỉ lệ hao hụt thấp

3.2- Nh ng m t h n ch ững mặt hạn chế ặt hạn chế ại hạt ết kế

- Độ đồng đều của hạt sấy không cao nếu trong quá trình sấy không đảo

- Thiết kế tốn nhiều diện tích

- Khó cơ giới hóa

3.3- Bi n pháp kh c ph c ệ thống thiết kế ắc phục ục

- Nên đảo hạt sấy từ 10-20 phút một lận để đảm bảo độ đồng đều của hạt sấy

- Tăng kích thước và quy mô của lò để có thể sấy được nhiều nông sản hơn

- Xây dựng thêm hệ thống đảo chiều gió để giảm chi phí cho lao động

CH ƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ NG 4: BÀI D CH TÀI LI U C M BI N ỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN Ệ THỐNG THIẾT KẾ ẢM BIẾN ẾT KẾ

4.1.B n Tài Li u Lý Thuy t ải quyết ệ thống thiết kế ết kế

Cảm biến nhiệt độ

John Fontes,kĩ sư ứng dụng cao cấp,Honeywell cảm biến và kiểm soát

Bởi vì nhiệt độ có thể tác động đáng kể lên các vật liệu và quy trình ở mức độphân tử, đó là cảm nhận rộng rãi của tất cả các biến số Nhiệt độ được định nghĩa

là một mức độ cụ thể của sự nóng hay lạnh như tham chiếu đến một qui mô cụ thể

Nó cũng có thể được định nghĩa là lượng năng lượng nhiệt( rung động, ma sát vàdao động của các hạt trong một phân tử): cao hơn năng lượng nhiệt, năng lượngphân tử càng lớn

Cảm biến nhiệt độ phát hiện một sự thay đổi trong một tham số vật lí như điện

áp hoặc đầu ra khá tương ứng với một sự thay đổi nhiệt độ, có 2 loại cơ bản củanhiệt độ cảm biến:

 Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc yêu cầu các bộ cảm biến tiếp xúc vật lí trực tiếpvới các phương tiện truyền thông hoặc đối tượng được cảm nhận, nó có thể

được sự dụng để theo dõi nhiệt độ của các chất rắn, chất lỏng và chất khítrên một phạm vi nhiệt độ rất rộng

 Không cảm biến nhiệt độ tiếp xúc không diễn giải các năng lượng bức xạcủa một nguồn nhiệt trong từ năng lượng phát ra trong phần hồng ngoại củaspec-trum điện từ Phương pháp này có thể được sử dụng để theo dõi trêncác chất rắn phản xạ và các chất lỏng nhưng không có hiệu quả với các loạikhí do tính minh bạch tự nhiên của chúng

4.1.1- Loại cảm biến và công nghệ kĩ thuật

Cảm biến nhiệt gồm 3 loại: cơ điện, điện tử và điện trở Các phần sau đây thảoluận về làm thế nào mỗi loại cảm ứng được xây dựng và sử dụng để đo nhiệt độ và

độ ẩm

Cơ điện

Nhiệt lưỡng kim là chính xác nhưng gì tên của nó: hai loại kim loại khác nhauliên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất để tạo thành một dải duy nhất của vậtchất Bằng cách sử dụng tỷ lệ mở rộng khác nhau của hai vật liệu, năng lượng nhiệt

có thể chuyển đổi thành chuyển động cơ điện

Có hai loại công nghệ lưỡng kim cơ bản:

Thiết bị tác dụng tức thời sử dụng một đĩa lưỡng kim được thiết lập để cungcấp một sự thay đổi tức thời của trạng thái ( mở để đóng và đóng để mở) Kiểuthanh vít sử dụng một dải lưỡng kim từ từ mở và đóng các tiếp điểm Tốc độ mởcửa được xác định bởi kim loại được lựa chọn và tốc độ thay đổi nhiệt độ của ứngdụng Nhiệt lưỡng kim cũng có sẵn trong các phiên bản điều chỉnh bằng cáchchuyển ốc vít, một sự thay đổi trong hình học nội bộ diễn ra những thay đổi điểmđặt nhiệt độ

Bầu và ống mao dẫn nhiệt độ : tận dụng các hoạt động mao dẫn sự nở rộnghoặc xây dựng để thực hiện hoặc phá vỡ một tập hợp các liên kết điện – chất lỏngđược đóng gói trong một ống chứa có thể đạt vị trí từ 150mm đến 2000mm từ việcchuyển đổi Điều này cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơn một chút so với cácthiết bị cơ điện Do công nghệ liên quan đến các hành động chuyển đổi của cácthiết bị này là chậm hơn so với các thiết bị tác dụng tức thời

Điện tử

Cảm biến Silicon sử dụng các cảm biến điện trở với số lượng lớn của vật liệubán dẫn, chứ không phải là đường giao nhau của hai khu vực khác nhau pha tạp.Đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc một hệ số nhiệt độ dương Thiết bị IC - loại có thểcung cấp trực tiếp nhiệt độ kĩ thuật số, do đó không cần thiết cho một chuyển đổiA/D

Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ) Tất cả các đối tượng phát ra năng lượng hồngngoại cung cấp nhiệt độ của họ là ở trên không độ tuyệt đối.có một sự tương quantrực tiếp giữa năng lượng hồng ngoại phát ra một đối tượng và nhiệt độ của nó.Cảm biến hồng ngoại đo năng lượng hồng ngoại từ một đối tượng trong 4-20

µm bước sóng và chuyển đổi với một điện áp Công nghệ hồng ngoại tiêu biểu sử

dụng một ống kính để tập trung năng lượng bức xạ vào một pin nhiệt điện, sảnlượng điện áp hiệu quả là khuếch đại và có điều kiện để cung cấp nhiệt độ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính xác của hồng ngoại cảm biến Hồng ngoại phản

xạ ( biện pháp khả năng của vật liệu để phản ánh năng lượng hồng ngoại), hệ sốlan truyền ( biện pháp khả năng vật liệu học để truyền tải hoặc vượt qua nănglượng hồng ngoại và phát xạ, tỷ lệ năng lượng bức xạ bởi một đối tượng với nănglượng bức xạ của một bộ tản nhiệt hoàn hảo của bề mặt được đo)

Một đối tượng có một phát xạ của 0.0 là một phát xạ hoàn hảo, trong khi mộtđối tượng với phát xạ của 1.0 phát xạ ra (hoặc hấp thụ) 100% năng lượng hồngngoại áp dụng cho nó (một phát xạ của 1.0 được gọi là một “vật đen” và không tồntại trong thế giới thực

Cặp nhiệt điện được hình thành khi hai dây dẫn điện của kim loại khác nhauhoặc hợp kim được tham gia ở một đầu của một mạch Cặp nhiệt điện không cóyếu tố cảm biến, vì vậy rất ít, hạn chế hơn so với nhiệt độ điện trở thường.chúngđược xây dụng xung quanh dây dẫn trần và cách nhiệt bằng bột gốm hoặc sứ hìnhthành

Tất cả các cặp nhiệt điện có những cái được gọi là một sự phân nhánh “nóng”(hoặc đo lường ) và “lạnh” ( hoặc tham chiếu) giao nhau, một đầu của dây dẫn (sựphân nhánh đo lường) được tiếp xúc với nhiệt độ quá trình, trong khi đầu kia đượcduy trì ở nhiệt độ tham chiếu được biết đến <hình 20.1.1> Sự phân nhánh lạnh cóthể là một sự phân nhánh tham chiếu được duy trì ở mức độ 0ºC ( 32ºF ) hoặc cân

Hình 20.1.1.cặp nhiệt điện

Nguồn: Desmarais, Ron và Jim Breuer “Làm thế nào để lựa chọn và sử dụngđúng cảm biến nhiệt độ.”Cảm biến online.Tháng 1 năm2001.http://www.sensorsmag.com/articles/0101/24/index.htm

Khi kết thúc phải chịu nhiệt độ khác nhau, dòng điện sẽ chảy vào các dây tỉ lệthuận với nhiệt độ khác nhau.sự phân nhánh đo lường nhiệt được xác định bởi sựhiểu biết các loại của cặp nhiệt điện sử dụng, đại lượng điện áp mili-vôn, và nhiệt

độ của các đường giao nhau tham khảo

Cặp nhiệt điện được phân loại chuẩn do hai loại điện áp khác nhau của EMF (lựcđiện) với nhiệt độ sử dụng Điện áp mili-vôn là một sự vận hành của các thành

nhiệt độ cụ thể, cặp nhiệt điện được cho mức tiêu chuẩn hay bao gồm lỗi của mộtphạm vi nhiệt độ.

Thiết bị điện trở

Nhiệt kế điện tử ( hoặc điện trở nhạy cảm) là thiết bị có thể thay đổi điện trởcủa nó liên quan đến nhiệt độ của chúng Chúng thường bao gồm một sự kết hợpcủa hai hoặc ba oxit kim loại được kết dính trong một vật chất gồm sứ và có dâydẫn hàn vào phiến bán dẫn hoặc chì, được bao phủ với epoxy hoặc thủy tinh

Nhiệt kế điện tử có sẵn trong hai loại khác nhau: hệ số nhiệt độ dương (PTC)

và hệ số nhiệt độ âm (NTC) PTC hiện một sự thay đổi dương hay gia tăng độ bềnkhi nhiệt độ tăng và sự thay đổi trong giới hạn của các thiết bị, hệ số nhiệt độ âmthường là khá lớn cung cấp một mức độ cao của sự nhạy cảm chúng cũng cónhững lợi thế là có sẵn trong các cấu hình cực kì nhỏ cho phản ứng nhiệt cực kìnhanh chóng

Ngoài công nghệ oxit kim loại, thiết bị hệ số nhiệt dương cũng có thể được sảnxuất bằng cách sử dụng po-ly-me dẫn điện Các thiết bị sử dụng một giai đoạn thayđổi trong các vật liệu để cung cấp một sự gia tăng nhanh chóng trong điện trở.Điều này cho phép sử dụng trong việc chống lại dòng điện quá mức cũng như nhiệt

độ quá cao

Như các thiết bị nhiệt đọ điện trở kháng với dung sai cộng hoặc trừ đi ở nhiệt

độ cụ thể, nhiệt kế điện tử thường quy định tại 25ºC

Trở kháng nhiệt kế điện tử có thể được thực hiện hầu như tuyến tính sử dụng

hỗ trợ mạch như một yêu cầu Wheatstone Độ bền sau đó có thể được giải thíchbằng cách sử dụng bảng nhìn lên để thực hiện một chức năng chuyển mạch hoặcđiều khiển thước đo, chúng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng cảm biếnchất lỏng

RTDs (Thiết bị nhiệt độ điện trở): như điện trở nhiệt, sử dụng một sự thay đổitrong điện trở để đo hoặc kiểm soát nhiệt độ thiết bị, RTDs bao gồm một phần tửcảm biến, dây kết nối giữa các phần tử và dụng cụ đo lường và một giá đỡ xácđịnh vị trí các bộ phận trong tiến trình Trong quá trình này kim loại cảm biến phân

tử trong một điện trở thay đổi trở kháng với nhiệt độ Các phân tử thường chứamột cuộn dây điện hoặc bộ phận dẫn điện với dây dẫn khác hoặc cắt vào nó.Nóthường đặt trong gốm và đánh dấu bằng xi măng gốm hoặc thủy tinh (xem hình20.1.2)

Các phần tử cảm biến nên có vị trí mà ở đó nó có thể đạt được quá trình xử línhiệt độ một cách nhanh chóng Cơ cấu dây quấn phải được đảm bảo đầy đủ trong

sự rung động cao và các xung sóng của chương trình hệ thống Dây mở rộng giữayếu tố và công cụ cho phép trở kháng được đo từ khoảng cách rất xa