Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động kiểm soát hàm lượng sản phẩm dầu mỏ trong nước thải lacanh tàu cá, chương 10 potx

Chương 10:
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT
ĐỘNG CUẢ CẢM BIẾN
Cảm biến được cấu tạo bởi một quang điện trở CdS thu và
Led hồng ngoại phát IR được đặt song song cạnh nhau trong
cùng một vỏ bọc như hình vẽ.
Hình 2.13. Cấu tạo của bộ cảm biến hồng ngoại
Do cảm biến phải làm việc trong một môi trường đầy
nhiễu do các ánh sáng không cần thiết cho nên để giảm bớt các
khó khăn trên ta thiết kế một màng lọc hồng ngoại rất hữu ích
để chống lại ánh sáng nhiễu.
Bất cứ dầu mỏ nào đặt gần cảm biến đều tạo dòng quang
điện ở quang điện trở CdS. Tức là Led hồng ngoại phát ra ánh
Dầu mỏ
Cảm biến
hồng ngoại
h
sáng chiếu tới dầu mỏ và tia phản xạ tới tạo thành dòng quang
điện ở quang điện trở CdS.
Để xác đònh được nồng độ dầu mỏ trong nước thải la canh
bằng cách xác đònh được điện áp đầu ra của cảm biến.
2.6. YÊU CẦU ĐẦU VÀO CỦA HỆ THỐNG
Trong phạm vi của đề tài tôi chọn các thông số đầu vào để
khảo sát: hàm lượng dầu mỏ C
đ
trong nước thải la canh, thể tích
nước biển Q, thời điểm diễn ra thí nghiệm.
ng với chế độ làm việc ở nhiệt độ 25
0C
tương ứng nhiệt
độ chuẩn và là nhiệt độ của môi trường. Xét ảnh hưởng của các

yếu tố này đến khả năng làm việc của bộ cảm biến. Một trong
những yêu cầu quan trọng nhất đối với khả năng phản xạ của
cảm biến là hàm lượng dầu trong nước thải. Từ đó đưa ra giải
pháp kiểm soát dựa trên MARPOL 73/78 nồng độ dầu trong
chất thải nhỏ hơn 15ppm.
Trong nước thải sản xuất có chứa hạt dầu, mỡ có khối
lượng riêng nhỏ hơn nước nên chúng sẽ tạo thành một lớp màng
mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn.
Vận tốc hạt nổi lên phụ thuộc vào kích thước, khối lượng
riêng và độ nhớt.
2.7. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶT CẢM BIẾN HỒNG
NGOẠI
Có rất nhiều phương án đặt cảm biến hồng ngoại nhưng
tuỳ thuộc vào vò trí cũng như điều kiện làm việc để lựa chọn vò
trí đặt cảm biến. Một trong những phương án mà đề tài đưa ra
là:
2.7.1. Phương án cảm biến đặt đối diện với nguồn phát
Hình 2.14. Cảm biến đặt đối diện với nguồn phát
Đối với phương án này thì đối tượng (dầu mỏ) sẽ cắt chùm
tia. Ưu điểm của cách bố trí này là:
 Cự ly cảm nhận xa.
 Có khả năng thu được tín hiệu mạnh.
 Tỷ số độ tương phản sáng/tối lớn nhất.
 Đối tượng phát hiện có thể lặp lại.
Nguồn phát
Nguồn thu
Bình chứa
nước lacanh
b
a


Hạn chế của cách bố trí này là:
 Đòi hỏi dây nối qua vùng phát hiện giữa nguồn sáng và
cảm biến.
 Khó chỉnh thẳng hàng giữa nguồn sáng và cảm biến.
 Nếu đối tượng có kích thước nhỏ hơn đường kính hiệu dụng
của chùm tia thì cần phải có thấu kính để thu hẹp chùm tia.
 nh hưởng mạnh của ánh sáng tự nhiên nên bò nhiễu.
2.7.2. Phương án cảm biến đặt cùng phía với nguồn phát
Hình 2.15. Cảm biến đặt cùng phía với nguồn phát
Phương án này ánh sáng đi tới gặp dầu mỏ rồi phản xạ trở
về cảm biến. Vì hành trình của tia sáng theo cả hai chiều đi và
về nên cự ly cảm nhận thấp hơn so với phương pháp đặt đối
diện, nhưng không cần dây nối qua khu vực cảm nhận. Hạn chế
chính của cách bố trí này là nguồn sáng khác chiếu vào mặt
phản xạ có thể gây tác động sai. Nhưng được che chắn cẩn thận
Nguồn phát
Nguồn thu

Bình chứa
nước lacanh
b
a
Màng che
thì sẽ khắc phục được là không bò tác động sai, dễ bố trí và căn
chỉnh và chỉ cần nối dây một phía.
Tóm lại:
Trong phương án bố trí cảm biến và nguồn phát như trên ta
căn cứ vào điều kiện làm việc cũng như phụ thuộc vào hàm
lượng dầu mỏ trong nước thải lacanh để chọn một phương án

thoả mãn với điều kiện đề tài. Căn cứ vào những điều kiện của
đề tài và tính ưu việt của mỗi phương án ta chọn phương án 2 là
phương án bố trí cảm biến đặt cùng phía với nguồn phát. Trong
thực tế, hàm lượng dầu trong nước lacanh phụ thuộc rất nhiều
vào các yếu tố, phân bố rất phân tán, theo điều tra của một số
nguồn tài liệu thì nồng độ dầu trong nước lacanh dao động trong
khoảng từ 80 đến 280mg/lít.