(Tiểu luận) môn điều khiển quá trình hệ thống sản xuất tương ớt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.7 MB, 54 trang )
TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO 20% MÔN ĐIỀU KHIỂN Q
TRÌNH
HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT
NHĨM:
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022
i
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 1/ 55
MỤC LỤC
NHĨM:................................................................................................................... i
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......................................................................4
1.1. Giới thiệu đề tài:............................................................................................. 4
1.2. Mô tả chức năng:............................................................................................4
1.2.1.Rửa:.............................................................................................................. 4
1.2.2.Chần:............................................................................................................. 5
1.2.1.
Nghiền:................................................................................................... 6
1.2.4.Nấu :............................................................................................................. 6
1.2.5. Làm nguội:................................................................................................... 7
1.2.6.Đóng chai:.....................................................................................................7
1.3. Đối tượng nghiên cứu:....................................................................................7
1.4. Hoạt động :...................................................................................................... 8
1.5. Ứng dụng :......................................................................................................8
1.6 .
Mục đích nghiên cứu:.................................................................................... 8
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.............................................................................9
2.1. Cảm biến mức:.................................................................................................... 9
Nguyên lý hoạt động:.....................................................................................10
Ưu nhược điểm và ứng dụng:............................................................................12
Ứng dụng:....................................................................................................... 13
Hình 2.1.8: Ứng dụng cảm biến đo mức chất rắn.................................................14
Thông số kỹ thuật:.............................................................................................14
HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT
ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 2/ 55
Các hãng sản xuất:.............................................................................................15
2.2. Cảm biến nhiệt độ:............................................................................................ 15
2.3.Cảm biến vị trí :................................................................................................. 27
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG...............................................................31
3.1.Cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm có hiển thị ULM-70................................31
3.1.1:Cảm biến nhiệt độ RTD Pt100.................................................................33
3.1.2:Cảm biến quang.......................................................................................... 37
3.1.3:Hệ thống chà rửa và chần trái cây...........................................................40
3.1.4:Máy nghiền tương ớt công nghiệp JML40..................................................41
3.1.5:Máy chiết rót tương ớt................................................................................42
3.1.6:Bộ điều khiển PLC S7-1200.......................................................................44
CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG.......................................................................................... 44
4.1.Sơ đồ công nghệ của hệ thống:..........................................................................45
4.2.Sơ đồ khối:......................................................................................................... 46
4.1.1.Các biến quá trình trong hệ thống:..............................................................46
4.3.Phương pháp điều khiển của hệ thống...............................................................46
4.4.Sơ đô cấu trúc điều khiển:..................................................................................47
CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN......................................................49
4.1. Hoạt động hệ thống:.....................................................................................49
4.2. Lưu đồ giải thuật..........................................................................................49
DANH MỤC HÌNH ẢN
2
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 3/ 55
Hình 1.Máy rửa.............................................................................................................. 7
Hình 2.Máy chần........................................................................................................... 7
Hình 3.Máy Nghiền....................................................................................................... 8
Hình 4.Hệ thống làm nguội............................................................................................9
Hình 5.Đóng chai........................................................................................................... 9
Hình 6.Một số hình ảnh cảm biến mức........................................................................11
Hình 7.Cảm biến đo mức tiếp xúc...............................................................................12
Hình 8.Cảm biến đo mức khơng tiếp xúc.....................................................................12
Hình 9.Ngun lý hoạt động Cảm biến mức dạng phao..............................................13
Hình 10.Nguyên lý hoạt động Cảm biến đo mức dạng điện dung................................14
Hình 11.Nguyên lý hoạt động Cảm biến siêu âm đo mức nước...................................14
Hình 12.Ứng dụng cảm biến đo mức chất lỏng............................................................16
Hình 13.Ứng dụng cảm biến đo mức chất rắn..............................................................16
Hình 14.Một số hình ảnh cảm biến nhiệt độ................................................................18
Hình 15.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ..............................................................................18
Hình 16.Các loại cảm biến nhiệt..................................................................................20
Hình 17.Cặp nhiệt điện................................................................................................ 21
Hình 18.Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)............................24
Hình 19.Cảm biến vị trí...............................................................................................30
Hình 20.Thiết bị cảm biến đo điện thế.........................................................................31
Hình 21.Thiết bị cảm biến quang.................................................................................32
Hình 22.Thiết bị cảm biến dựa trên hiệu ứng Hall.......................................................34
Hình 23.Cảm biến ULM-70.........................................................................................35
Hình 24.Cảm biến nhiệt độ RTD Pt100.......................................................................37
Hình 26.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD Pt100...........................................................38
Hình 27.Bảng thơng số điện trở của Pt100 ứng với nhiệt độ đo...................................39
Hình 28.Cảm biến quang.............................................................................................40
Hình 29.Nguyên lý hoạt động cảm biến xuyên tia.......................................................41
3
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 4/ 55
Hình 32.Ngun lý hoạt động cảm biến phản xạ ngược..............................................42
Hình 34.Nguyên lý hoạt động cảm biến khuếch tán....................................................42
Hình 36.Hệ thống chà rửa và chần trái cây..................................................................43
Hình 37.Máy nghiền tương ớt cơng nghiệp JML40.....................................................44
Hình 39.Máy chiết rót tương ớt...................................................................................45
Hình 42.Thơng số kỹ thuật PLC S7-1200....................................................................47
Hình 40.Sơ đồ nối dây PLC.........................................................................................47
Hình 44.Sơ đồ cơng nghệ của hệ thống.......................................................................48
Hình 45.Sơ đồ khối......................................................................................................49
Hình 46.Sơ đồ cấu trúc điều khiển...............................................................................50
4
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 5/ 55
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo TS. Lê Anh Tuấn giảng viên Trường
Đại học Tôn Đức Thắng và thầy là người trực tiếp giảng dạy tơi mơn Điều khiểu q
trình. Trong q trình thực hiện bài báo cáo này thì nhờ những kiến thức được thầy
truyền đạt trên lớp cùng với những tài liệu đã được thầy giúp đỡ thì tơi mới có thể
hồn thành tốt được bài tiểu luận này.
Sau đó chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến trường đại học Tôn Đức Thắng đã tạo mọi
điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị để giúp đỡ chúng tôi trong bài báo cáo lần
này
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
5
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 6/ 55
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1.
Giới thiệu đề tài:
-
Trong môi trường công nghiệp hiện nay, có rất nhiều hệ thống điều khiển
được áp dụng và cho nhiều tác dụng để tăng chất lượng, năng xuất làm việc
cũng như sản lượng cho nghành nghề đó. Và trong nghành thực phẩm cũng
như vậy, việc cơng nghiệp hóa sự dụng hệ thống làm nâng cao chất lượng,
sản lượng cũng như giảm giá thành vì tiết nghiệm trong quy trình sản xuất.
-
Tương ớt là một loại sản phẩm rất được ưa chuộng trên thế giới. Dùng để
trộn vào các món ăn chế biến sẵn, chế biến các món ăn khác nhau, rất tiện
lợi và đơn giản. Sản phẩm tương ớt đã được nhiều nước trên thế giới sản
xuất từ lâu đời, với quy trình chế biến hồn hảo cho sản phẩm có chất lượng
rất tốt.
-
Ở nước ta, việc sản xuất tương ớt còn rất mới mẻ, chất lượng của sản phẩm
chưa cao. Do chưa được quan tâm nghiên cứu về công nghệ chế biến. Việc
nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ là điều cần thiết. Chính vì vậy đề
tài : " Nghiên cứu hệ thống sản xuất tương ớt gia vị " nhằm tối ưu hóa các
bước làm nhằm tạo ra được sản phẩm một cách đơn giản nhất cũng như là
tối ưu hóa các bước làm nhất.
1.2.
Mô tả chức năng:
Hệ thống sản xuất tương ớt sẽ thực hiện các bước tự động nhờ các thiết bị nhằm”
rửa nguyên liệu, chần, nghiền, nấu, làm nguội để ra thành phẩm cuối là tương ớt
một cách nhanh chóng nhất
6
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 7/ 55
1.2.1.Rửa:
Nhằm loại bỏ tạp, bụi bẩn, chất bám trên nguyên liệu bằng 1 băng truyền nước
và máy xịt khơng khí làm khơ.
7
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 8/ 55
Hình 1.Máy rửa
1.2.2.Chần:
Hình 2.Máy chần.
-
Chần là công đoạn nhằm tiêu diệt một số vi sinh vật, làm giảm hoạt tính
enzyme bằng cách thơng qua một băng truyền khác ở nhiệt độ nước từ 95-100
độ C.
1.2.1. Nghiền:
Nghiền là công đoạn tạo độ mịn sệt cho sản phẩm , và tạo điều kiện để trộn, gia
nhiệt bằng 2 máy xay công suất lớn.
8
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 9/ 55
Hình 3.Máy Nghiền
1.2.4.Nấu :
-
Làm chín nguyên liệu
-
Tạo độ sệt cho sản phẩm
-
Tiêu diệt vi sinh vật
-
Tạo hương vị đặc trưng
-
Tăng giá trị cảm quan
Hình 1.2.4. Nồi nấu.
9
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 10/ 55
1.2.5. Làm nguội:
Làm nguội là công đoạn để tương ớt về nhiệt độ bảo quản và đóng chai được.
Hình 4.Hệ thống làm nguội.
1.2.6.Đóng chai:
Đóng chai là q trình bảo quản và tăng giá trị cảm quan bằng dây chuyền đống chai.
Hình 5.Đóng chai
10
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 11/ 55
1.3.
Đối tượng nghiên cứu:
-
Cảm biến (cảm biến nhiệt độ, độ ẩm vả khối lượng, lưu lương).
-
Van điều khiển.
-
Bộ điều khiển hệ thống PLC.
-
Chương trình PLC và SCADA.
-
Các loại sơ đồ liên quan đến hệ thống (sơ đồ khối, sơ đồ công nghệ, sơ điều
khiển…).
1.4.
Hoạt động :
Hệ thống sản xuất tương ớt sẽ bắt đầu từ :
Băng chuyền thứ 1: nhằm rửa sạch ớt bằng nước sạch và ống thổi khí làm khơ
Băng truyền thứ 2 :trần ớt bằng nước ở nhiệt độ 95-100 độ C
Sau đó 2 máy nghiền sẽ nghiền thơ lần 1 sau đó nghiền mịn lần 2 để cho ra ớt
mịn và đều như yêu cầu
Tiếp theo cho vào một nồi nấu cho thêm nước và các gia vị phụ vào để trộn,
nấu chin và tạo thành phẩm cho tương ớt
cho vào một máy bằng inox để làm lạnh hạ nhiệt độ tương xuống 50 độ C
Cuối cùng là cho vào băng truyền để đóng chai, đóng nắp, và đóng thùng.
1.5.
Ứng dụng :
Hệ thống sản xuất tương ớt sẽ được áp dụng ở rất nhiều nhà máy sản xuất tương ớt
với số lượng lớn nhằm xuất khẩu hoặc bán nhiều cho thị trường. Ở Việt Nam do
tương ớt là một gia vị quen thuộc được sự dụng hàng ngày nên nhu cầu sự dụng
cao nên khả năng sự dụng, ứng dụng hệ thống sản xuất tương ớt này rất lớn. Và do
nhu cầu ngày càng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa các khâu nên hệ thống sản xuất
này ngày càng được phát triển và hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi hơn
1.6 . Mục đích nghiên cứu:
Ở nước ta, việc sản xuất tương ớt còn rất mới mẻ, chất lượng của sản phẩm chưa cao.
Do chưa được quan tâm nghiên cứu về công nghệ chế biến. Việc nghiên cứu xây dựng
11
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 12/ 55
quy trình cơng nghệ là điều cần thiết. Việc tìm hiểu cũng như phát triển được một hệ
thống sản xuất tương ớt sẽ mang lại rất nhiều lợi ích trong việc nâng cao chất lượng,
sản lượng và giảm giá thành sản phẩm. Vì lý do đó nên với việc ứng dụng những kiến
thức đã được học cũng như tìm hiểu thêm từ nhưng nguồn thơng tin khác, nhóm quyết
định thực hiện và tạo ra một hệ thống sản xuất tương ớt.
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Cảm biến mức:
•
Khái niệm:
-
Cảm biến mức là thiết bị để xác định mức hoặc lượng chất lỏng. Chất lỏng
hoặc chất khác chảy trong hệ thống mở hoặc đóng.
Hình 6.Một số hình ảnh cảm biến mức
•
Phân loại và nguyên lý hoạt động:
-
Để đo mức chất lỏng và đo mức chất rắn chúng ta có nhiều phương pháp đo.
Trong đó, có hai loại chính: đo mức khơng tiếp xúc và đo mức tiếp xúc.
-
Đo mức tiếp xúc: Đo mức tiếp xúc là một phương pháp đo mà cảm biến sẽ
báo mức khi tiếp xúc với nước hay các chất lỏng, chất rắn cần đo.
12
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 13/ 55
Hình 7.Cảm biến đo mức tiếp xúc
-
Đo mức không tiếp xúc: Công nghệ đo không tiếp xúc phát triển để giải quyết
các vấn đề khó khăn khi lắp đặt do: khơng gian lắp đặt hạng hẹp, vị trí lắp đặt
khơng phù hợp, mơi chất không cho phép thiết bị đo tiếp xúc với thiết bị
đo. Trong một số trường hợp các điều kiện khơng cho phép lắp trực tiếp thì
bắt buộc phải lắp từ trên xuống và không cho tiếp xúc với chất lỏng.
Hình 8.Cảm biến đo mức khơng tiếp xúc
Ngun lý hoạt động:
-
Cảm biến đo mức dạng phao: Đo mức nước dạng phao ON-OFF dùng để báo
đầy hoặc báo cạn trong giới hạn của phao. Phao báo đầy: khi mức nước tới
giới hạn trên thì sẽ cho ra Relay OFF, khi nước xuống giới hạn dưới thì sẽ cho
ra Relay ON. Phao báo cạn: tương tự khi mức nước ở dưới cùng thì ON và
13
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 14/ 55
khi mức nước lên tới giới hạn trên OFF. Cả hai mức giới hạn ON – OFF này
tương ứng NO/ NC bên trong của cảm biến đo mức nước dạng phao.
Hình 9.Nguyên lý hoạt động Cảm biến mức dạng phao
-
Cảm biến đo mức chất lỏng dạng điện dung: Nguyên lí cảm biến đo mức bằng
điê n‘ dung hoạt đông
‘ dựa trên sự khác biê ‘t hằng số điê n‘ môi chất lưu với khơng
khí. Điều kiê ‘n, điê ‘n mơi của lưu chất phải lớn hơn hằng số điê ‘n mơi của khơng
khí. Theo đó, hằng số của điê ‘n mơi khơng khí rơi vào khoảng 1.0, hằng số điê n‘
môi dầu 1.85 đến 5, cịn nước có điê ‘n mơi lớn từ 50 đến 80. Khi các chấy lưu
thay đổi kéo theo sự thay đổi của hằng số điê ‘n dung môi tương ứng.
Hình 10.Nguyên lý hoạt động Cảm biến đo mức dạng điện dung
-
Cảm biến siêu âm đo mức nước: Đo mức dạng siêu âm sử dụng cơng
nghệ phát sóng từ cảm biến tới chất lỏng cần đo, sóng âm này sẽ bị phản
14
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 15/ 55
hồi lại khi gặp mặt nước. Cảm biến siêu âm vừa phát sóng ra đồng thời
cũng nhận sóng phản hồi lại, dựa vào sự thay đổi tần số mà cảm biến đo
được khoảng cách từ cảm biến tới mặt nước. Cảm biến siêu âm phù hợp
với các ứng dụng đo mức nước yêu cầu khơng được tiếp xúc với chất
lỏng. Tín hiệu ngõ ra tuyến tính dạng analog 4-20mA hoặc 0-10V.
Hình 11.Ngun lý hoạt động Cảm biến siêu âm đo mức nước
Ưu nhược điểm và ứng dụng:
o Ưu - nhược điểm:
-
Cảm biến đo mức nước dạng phao:
Ưu điểm: Giá thành tương đối thấp so với các loại cảm biến đo khác. Dùng
được cho tất cả các loại chất lỏng ngoại trừ các chất kết dính, dạng sệt. Lắp
đặt và sử dụng đơn giản.
Nhược điểm: Công nghệ lỗi thời. Dể hư hỏng sau thời gian ngắn sử dụng do
phao từ dể bị kẹt gây báo sai tín hiệu.
-
Cảm biến đo mức chất lỏng dạng điện dung:
Ưu điểm: Sử dụng được trong các ứng dụng có áp suất và nhiệt độ cao. Giá
thành rẻ. Đo mức chất lỏng khoảng cách ngắn nhất 100mm. Cảm biến sử
15
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 16/ 55
dụng được cho các môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ và áp suất cao. Đo
được xăng, dầu, tích hợp chống cháy nổ. Khoảng cách đo rộng đo mức chất
rắn như: xi măng, hạt nhựa,…
-
Nhược điểm: Khơng dùng cho các bồn chứa có cánh khuấy.
Cảm biến siêu âm đo mức nước:
Ưu điểm: Độ chính xác cao, dùng được cho mơi trường nước, hóa chất, thực
phẩm như: sữa, rượu,…Ngồi ra cảm biến cịn dùng để đo mức dầu các loại
chống cháy nổ.
Nhược điểm: Không dùng cho bồn chứa có nhiệt độ và áp suất cao. Do nguyên
lý đo mức bằng sóng siêu âm. Nên sóng sẽ bị ảnh hưởng bởi mặt nước gợn
sóng như: bồn chứa có cánh khuấy, khu vực mặt hồ gợn sóng.
Ứng dụng:
-
Đo mức chất lỏng: Sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm
(Bia, rượu, nước giải khát, sữa...), nhà máy cấp nước thoát nước, nhà máy xử
lý nước thải…; giám sát nhiên liệu (xăng, dầu…), ...
Hình 12.Ứng dụng cảm biến đo mức chất lỏng
-
Đo mức chất rắn: Ngành thực phẩm (Bột mì, đường,…), xi măng, thức ăn
chăn nuôi, ngành nhựa ...
16
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 17/ 55
Hình 13.Ứng dụng cảm biến đo mức chất rắn
Thông số kỹ thuật:
-
Để chọn cảm biến mức cần chọn một số thông số cơ bản:
-
Ứng dụng đo mức
-
Nguồn cấp
-
Nhiệt độ làm việc
-
Môi trường làm việc
-
Áp suất làm việc
Một số lưu ý khi sử dụng:
-
Tùy vào mục đích sử dụng mà chọn loại cảm biến đo mức phù hợp.
-
Đối với mỗi loại cảm biến đo mức sẽ có những lưu ý riêng.
Ví dụ: Hướng dẫn cách chọn cảm biến báo mức chất lỏng – nước
17
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 18/ 55
o
Xác định đo mức liên tục hay báo đầy – báo cạn
o
Cần phải biết loại chất lỏng cần đo để chọn thiết bị cho phù hợp
o
Đối với báo mức đầy – báo cạn cần chọn độ dài phù hợp vì khơng thay đổi
được độ dài
o
Đối với báo mức liên tục cần xác định loại đo mức, khoảng cách cần đo
o
Nhiệt độ và áp suất (nếu có) là bao nhiêu ?
o
Tín hiệu ngõ ra đối với từng loại, 4-20mA hoặc 0-10V đối với đo mức liên
tục
o
Giá thành của từng loại cảm biến
Các hãng sản xuất:
-
Autonics, xuất xứ: Hàn Quốc
-
Omron, xuất xứ: Nhật Bản
-
Siemens, xuất xứ: Đức
-
Dinel, xuất xứ: Cộng hòa Séc
-
Hawk, xuất xứ: Mỹ
-
UWT, xuất xứ: Đức
2.2. Cảm biến nhiệt độ:
•
Khái niệm:
-
Cảm biến nhiệt là thiết bị được dùng để đo sự biến đổi về nhiệt độ của các
đại lượng cần đo.
-
Theo đó, khi nhiệt độ có sự thay đổi thì các cảm biến sẽ đưa ra một tín hiệu
và từ tín hiệu này các bộ đọc sẽ đọc và quy ra thành nhiệt độ bằng một con số
cụ thể.
18
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 19/ 55
Hình 14.Một số hình ảnh cảm biến nhiệt độ
•
Phân loại và ngun lý hoạt động:
•
Cấu tạo:
Hình 15.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ
Cảm biến đo nhiệt độ có cấu tạo chính là 2 dây kim loại khác nhau được gắn vào đầu
nóng và đầu lạnh.
Ngồi ra, nó cịn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác, cụ thể như sau:
Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết
định đến độ chính xác của tồn bộ thiết bị cảm biến. Bộ phận này được
đặt bên trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
19
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 20/ 55
Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nổi bằng 2,3 hoặc 4
dây kết nổi. Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện
sử dụng đầu đo.
Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất
cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kế nối
với vỏ bảo vệ.
Phụ chất làm đầy: gồm bột alumina mịn, được sấy khô và rung. Phụ
chất này với chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ
cảm biến khỏi các rung động.
Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng đẻ bảo vệ bộ phận
cảm biến và dây kết nối. Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu phù
hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng
vỏ bổ sung.
Đầu kết nối: Bộ phận này được làm bằng vật liệu cách điện (gốm), chứa
các bảng mạch, cho phép kết nối của điện trở. Trong đó, bộ chuyển đổi
4-20mA khi cần thiết có thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối.
•
Nguyên lý hoạt động:
-
Cảm biến nhiệt hoạt động dưa trên cơ sở là sự thay đổi điện trở của kim loại
so với sự thay đổi nhiệt độ vượt trội.
-
Cụ thể, khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ có một
sức điện động V được phát sinh tại đầu lạnh. Nhiệt độ ở đầu lạnh phải ổn định
và đo được và nó phụ thuộc vào chất liệu. Chính vì vậy mà mới có sự xuất
hiện của các loại cặp nhiệt độ và mỗi loại cho ra một sức điện động khác
nhau: E, J, K, R, S, T.
20
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Trang 21/ 55
-
Ngun lí làm việc của cảm biến nhiệt chủ yếu dựa trên mối quan hệ giữa vật
liệu kim loại và nhiệt độ. Cụ thể, khi nhiệt độ là 0 thì điện trở ở mức 100Ω và
điện trở của kim loại tăng lên khi nhiệt độ tăng và ngược lại.
-
Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu giúp nâng cao hiệu suất làm việc của
cảm biến nhiệt và giúp cho việc vận hành, lắp đặt được dễ dàng hơn.
•
Phân loại cảm biến nhiệt
Hình 16.Các loại cảm biến nhiệt
Hiện nay, cảm biến nhiệt độ được chia thành các loại như sau:
Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple). Cặp nhiệt điện loại
K, R,S,.. có dải đo nhiệt độ cao.
Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors). Thơng thường
là cảm biến Pt100, Pt1000, Pt50, CU50,…
•
Điện trở oxit kim loại
Cảm biến nhiệt bán dẫn (Diode, IC…).
Nhiệt kế bức xạ
Một số loại cảm biến nhiệt
21
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 22/ 55
Trong số các loại cảm biến nhiệt thì loại cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện –
Thermocouple) và nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors) là hai loại
được sử dụng phổ biến nhất.
•
Cảm biến nhiệt độ (Cặp nhiệt điện – Thermocouple)
Hình 17.Cặp nhiệt điện
Định nghĩa
Cặp nhiệt điện được hiểu là một thiết bị cảm biến nhiệt điện mạch
kín, gồm 2 dây kim loại khác nhau được nối ở hai đầu.
Dòng điện được tạo ra khi nhiệt độ ở 2 đầu khác nhau. Đây được
xem là hiệu ứng Seebeck và là cơ sở để đo nhiệt độ của loại này.
Cặp nhiệt điện khá bền và đo nhiệt độ cao.
Cấu tạo
22
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 23/ 55
Được cấu tạo từ 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu
Nguyên lí hoạt động
Nguyên lí hoạt động của cặp nhiệt điện là khi nhiệt độ mơi trường
có sự thay đổi (tăng hoặc giảm) thì sẽ tác động lên đầu nóng của
nó. Nhờ vào hiệu ứng Seebeck, điện áp ở đầu lạnh của cặp nhiệt
điện sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ mơi trường (nhiệt độ tăng thì
điện áp tăng và ngược lại).
Chỉ cần đo giá trị của điện áp ở đầu lạnh ta sẽ có được giá trị của
nhiệt độ.
Dải đo: -100 ~ 1800 độ C
Phân loại
Cặp nhiệt điện gồm hai loại chính là loại đầu củ hành K và loại sợi có dây sẵn K.
Loại đầu củ hành K với các thơng số như sau:
Đường kính phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10mm, phi 17mm,
phi 22mm…
Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm,
300mm, 1 mét..
Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc không ren
Nhiệt độ hoạt động: 0-800 độ C, 0~1000 độ C, 0-1200 độ C
(Ceramic K), 0~1500 độ C (loại R).
Loại sợi có dây sẵn K có các thơng số như sau:
Đường kính phi 3mm, phi 4mm, phi 6mm, phi 8mm, phi 10, phi
17…
23
0
0
Tieu luan
BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH
Trang 24/ 55
Chiều dài 50mm, 70mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm,
300mm…
Ren vặn: 9.6mm, 13mm, 17mm, 21mm, 27mm… hoặc không ren.
Nhiệt độ hoạt động: 0-400 độ C. Dây 3 ruột dài 2 mét, 3 mét…
Cặp nhiệt điện được sử dụng trong quá trình đo nhiệt độ tại các
mơi trường như khơng khí, dầu, nước,…
Ứng dụng
•
Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)
Hình 18.Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors)
Định nghĩa
24
0
0
Tieu luan
