thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 18 ppt

Chương 18:
SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN
8.1.1 Giới thiệu cảm biến đo mức 61F-GN
Cảm biến mức 61F-GN hoạt động dựa trên sự tiếp xúc của 3
cực E
1
, E
2
, E
3
. Ta cấp nguồn nuôi cho cảm biến điện thế 220V,
tuỳ theo yêu cầu người sử mà ta cấp nguồn cho các tiếp điểm để
lấy tín hiệu ra theo yêu cầu. Trong loại cảm biến này thì chân E
2
chung, E
1
được nối với cọc dò ở mức cao, E
3
được nối với cọc dò
ở mức thấp. Khi mực nước dân cao qua cọc dò E
1
, tức là có sự
tiếp xúc về điện giữa hai cọc dò E
1
và E
3
thì cảm biến ở trang
thái hoạt động, tức là các công tắc NO, NC (ở đây là các chân
T
a
, T

b
,T
c
) sẽ chuyển đổi trạng thái. Dựa vào nguyên tắc này ta
sẽ truyền tín hiệu từ các công tắc về vi điều khiển 8951 để xử lý
tín hiệu.
E1
E3E2
Hình 8.1 Sơ đồ đo mức chất lỏng bằng cảm biến 61F-GN
8.1.2 Rơ-le 24VDC
Nguyên lý hoạt động Rơ-le như sau: Rơ-le có hai ngõ vào là
chân 9, 12. Có hai cặp tiếp điểm thường đóng và thường hở:
 Cặp tiếp điểm thường đóng NC (9-1, 12-4) luôn đóng cho
đến khi có tín hiệu kích (24VDC) từ chân 14 (dương), 13
(âm) thì tiếp điểm sẽ bò hở.
 Cặp tiếp điểm thường hở NO (9-5, 12-8) luôn hở cho đến
khi có tín hiệu kích (24VDC) từ chân 14 (dương), 13 (âm) thì
tiếp điểm sẽ được đóng lại.
Rơ-le được dùng như một công tắc trung gian để kết nối
giữa tín hiệu điều khiển (5V) bằng vi xử lý với cơ cấu chấp
hành là Rơ-le nhiệt sử dụng điện 220V (Xem sơ đồ điều
khiển hình 8 ).
Nguyên lý hoạt động của Rơ-le 24VDC có thể được mô tả
như sơ đồ sau:
13
9
14
12
1
5

8
4
Hình 8.2 Nguyên lý hoạt động của Rơ-le điện
8.1.3 Cảm biến nhiệt độ MF-904
Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên tắc của cặp nhiệt
điện (xem chương 5) gồm một đầu đo nhiệt độ là cặp nhiệt điện
loại K và một hộp xử lý bao gồm một hệ thống mạch khuếch đại
tín hiệu từ cảm biến đưa về và một bản led để hiển thò nhiệt độ.
8.1.4 Các thông số của các thiết bò
 Cảm biến 61F-GN:
 Nguồn nuôi 220V
 2 bộ tiếp điểm đầu ra
 3 tiếp điểm được nối với các đầu đo (các đầu đo
này là các thanh kim loại hoặc hợp kim dẫn điện)
 Rơ-le 24VDC:
 1 cặp tiếp điểm một đầu vào điện áp tối đa
280V
 2 cặp tiếp điểm đầu ra: thường đóng và thường
hở
 1 cặp kích với điện áp kích là 24VDC
 Cảm biến nhiệt độ MF-904:
 Nguồn nuôi 110V/220V
 Một cặp tiếp điểm cho đầu đo
 Một cặp công tắc NO/NC
 Bơm từ (Magnet pump):
 Lưu lượng 12l/ph
 Chiều cao lớn nhất mà bơm có thể bơm lên
được là 2.4m.
 Nguồn nuôi 24VDC.
 Dòng điện đònh mức 0.45A.

 Công suất tiêu thụ 5W
 Động cơ DC:
 Nguồn 24VDC.
 Công suất tiêu thụ W
 Rơ-le nhiệt:
 Điện áp nguồn 220V
 Công suất 1.2kW.
 Contactor:
 Dòng tối đa cho phép 18A
 Điện áp tối đa 280V với dong 50Hz, 330V với
dòng 60Hz
 Dòng điện kích 220V
 Vi xử lý AT8951:
 Điện áp nguồn 5VDC
 Tương thích với các thiết bò điện tử họ TLL.
 Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động của mô
hình
Khi nhấn nút khởi động bơm A sẽ hút chất lỏng ở bình chứa
A, mức chất lỏng sẽ được xác đònh bởi cảm biến mức 61F-GN.
Ở đây, hệ thống được thiết kế bao gồm hai cảm biến 61F-GN,
cảm biến thứ nhất sẽ dùng để xác đònh mức chất lỏng mà bơm A
hút vào bình chứa, sau đó tín hiệu từ cảm biến truyền về vi xử
lý để điều khiển hệ thống ngắt bơm A và bắt đầu cho bơm B
hoạt động. Tương tự, cảm biến mức thứ hai dùng để xác đònh
mức chất lỏng mà bơm B bơm vào bình khuấy. Kế tiếp hai chất
lỏng A và B trong bình sẽ được khuấy và cấp nhiệt cùng lúc, khi
đó cảm biến nhiệt độMF-904 sẽ hoạt động và báo cho ta biết
tình trạng nhiệt độ của hỗn hợp trong bình khuấy. Khi đến nhiệt
độ cần thiết hệ thống sẽ tự động ngưng cấp nhiệt và cho bơm C
hút hỗn hợp trong bình trộn ra ngoài. Sau đó có thể bắt đầu lại

từ đầu quá trình hoạt động của hệ thống.
Ở đây, ta có thể thực hiện quá trình đònh lượng chất lỏng một
cách gần đúng mặc dù cảm biến mức 61F-GN chỉ là loại cảm
biến đo theo ngưỡng và thực hiện đo bằng phần mềm. Ta đã có
thể xác đònh được ngưỡng của chất lỏng thông qua cảm biến
61F-GN đồng thời cũng đã biết trước lưu lượng của máy bơm
(12 l/ph), do đó ta chỉ cần cho chương trình delay một khoảng
thời gian thích hợp sau khi cảm biến 61F-GN truyền tín hiệu về
để có thể đònh lượng được chất lỏng muốn đo. Tuy nhiên phương
pháp này sẽ có sai số vì gặp một vài khó khăn trong phần cứng
chẳng hạn như quán tính của máy bơm khi ngừng, sai số về lưu
lượng của máy bơm, hoặc như thời gian trể của vi xử lý. Vì vậy,
mô hình chỉ có thể được ứng dụng trong những quá trình đòi hỏi
độ chính xác không cao lắm. Nếu muốn độ chính xác cao hơn ta
phải thay đổi phần cứng cho thích hợp.
Power
Start
Bơm
A
Cảm
biến
mức 1
Off
On
Bơm
B
Cảm
biến
mức 2
Off

Động cơ
khuấy
Rơ-le
nhiệt
On
Cảm
biến
nhiệt
Off
On
Bơm
Hút
Off
Cảm
biến
mức 1+2
On
Hình 8.3 Sơ đồ khối nguyên tắc hoạt động của mô hình.