BÀI tập lớn đo lường cảm biến Hệ thống chiết rót chất lỏng vào chai đại học công nghiệp hà nội khoa điện

Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BÀI TẬP LỚN
Đề tài 6: Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất
Bộ môn: Đo lường và cảm biến
Giáo viên hướng dẫn: MAI THẾ THẮNG
Danh sách SV trong nhóm (Nhóm 6):
Phạm Xuân Sang
Lê Quốc Sĩ
Đoàn Ngọc Sơn
Lê Ngọc Sơn
Nguyễn Văn Sơn
Nguyễn Đức Tâm
Lê Văn Tân
Trương Nhật Tân
Tạ Hoàng Tấn
1
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Chương 1: Tổng quan về hệ thống thiết kế
1-Tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết rót chất lỏng
Ngày nay việc ứng dụng khoa học-công nghệ vào lao động sản xuất là một
nhu cầu không thể thiếu. Nó quyết định việc tăng năng suất lao động, hạ giá
thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quả
kinh tế, chất lượng sản phẩm.
2
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
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, nhanh
chóng, hiệu quả. Hệ thống gồm có:
+Kho: chứa các thùng rỗng

+thùng: chứa chất lỏng cần 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
Hệ thống chiết rót chất lỏng vào thùng được ứng dụng rất phổ biến trong các
nhà máy, xí nghiệp.Nó giúp cho việc định mức định lượng trở nên chính xác,
đảm bảo vệ sinh.
Trong thực tế yêu cầu về đo mức và lưu lượng chất lỏng xuất hiện trong nhiều
lĩnh vực:
- Sản xuất nông nghiệp: đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho cây trồng, 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 phố
3
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Tùy theo yêu cầu độ chính xác về mức và lưu lượng chất lỏng trong từng ứng
dụng mà lựa chọn các loại cảm biến khác nhau.
2-Nguyên lý vận hành của hệ thống
- Ấn Start, động cơ hoạt động kéo băng tải, các thùng được đặt trên băng tải.
Khi thùng đến vị trí rót cảm biến quang thay đổi trạng thái làm dừng động cơ,
mở van 2 đồng thời làm mở khóa kho đẩy thùng rỗng từ kho chứa thùng xuống
băng tải.
-Khi lượng chất lỏng được rót đủ vào thùng, cảm biến lưu lượng tác động làm
khóa van 2 đồng thời khởi động động cơ.
-Van 1 được điều khiển bởi cảm biến mức, khi mức chất lỏng xuống thấp quá

giới hạn cảm biến mức tác động mở van 1 đưa chất lỏng vào bồn chứa, khi mức
chất lỏng lên cao quá giới hạn, cảm biến mức phát hiện và tác động khóa van 1.
- Có thể dừng hệ thống bất kỳ lúc nào bằng nút Stop.
4
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Chương 2: Nội dung thực hiện
2.1- Yêu cầu của đề tài
1. Trình bày tổng quan về công nghệ và ứng dụng của hệ thống chiết
rót chất 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 và tính toán xử lý tín hiệu đầu ra cửa
cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển?
7. Đánh giá về sai số của hệ thống.
2.2- Các hướng giải quyết
Đối với hệ thống chiết rót chất lỏng này, chúng em sử dụng cảm biến mức
điều khiển van 1 đưa chất lỏng vào bồn chứa, cảm biến lưu lượng điều khiển van
2 rót chất lỏng vào thùng, cảm biến quang điều khiển vị trí thùng.
2.2.1-Phương pháp đo mức chất lưu
Mục đích và phương pháp đo
Mục đích việc đo và phất hiện mức chất lưu là xác định mức độ hoặc khối
lượng chất lưu trong bình chứa.
Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng.
5
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu
còn lại trong bình chứa. Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu
dạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay

không.
Phương pháp đo: có nhiều phương pháp đo mức : thổi bọt khí, chênh áp, đo
lực căng, phao nổi, công tắc khoảng hở, loadcell, độ dẫn điện, hạt nhân, radar,
RF Admittance, siêu âm, …
Độ dẫn điện: rẻ, đơn giản hơn loại trên, không có bộ phận di chuyển, đo
điểm, dùng cho chất lỏng dẫn điện, dễ bị ảnh hưởng bởi lớp vật liệu bám dính
trên điện cực.
Chênh áp: thông dụng, đo liên tục, giá hợp lý, dễ lắp đặt nhưng thị phần càng
ngày cànggiảm. Dễ bị ảnh hưởng bởi tỷ trọng của vật liệu, không phù hợp khi đo
các chất lỏng códạng hột, khoảng đo nhỏ rất khó sử dụng, đặc biệt lưu ý đến sự
ăn mòn của hoá chất.
Phao: Phương pháp này không giới hạn về mức cao của bồn, độ chính xác
không cao, phí đầu tư thấp nếu không có phần hiển thị từ xa, giới hạn về mức
áp suất làm việc. Chokết quả đo liên tục & đo điểm. Khi đo điểm có thể đo được
cả mặt cách ly. Đối với chất lỏng sệt +hột là không phù hợp, cánh khuấy cũng
ảnh hưởng đến độ chính xác.
RF Admittance: kỹ thuật mới cho việc đo điểm cũng như liên tục, dải áp suất
nhiệt độlàm việc rộng, đo được mọi chất liệu. Khi hằng số điện môi của vật liệu
thay đổi dẫn đếnviệc thay đổi cảm biến và bộ truyền phù hợp. Không bị ảnh
hưởng bởi sự bám dính trêncảm biến.
Siêu âm:Kỹ thuật đo liên tục không tiếp xúc, không có phần tử dịch chuyển.
Nhạy cảm về vị trí hơn các kỹ thuật khác. Ảnh hưởng bởi hơi nước, bọt khí, dải
nhiệt độ và áp suất làm việc không cao cũng như cấu trúc bên trong bồn bể.
Không thể hoạt động trong môi trường chân không.
Radar: đo mức liên tục với độ chính xác cao, bỏ qua hơi nước. Điều kiện làm
việc giới hạn bởi dải áp suất làm việc thấp. Có thể đo được mức mặt cách ly.
6
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Sau đây là một số phương pháp:
Phương pháp thuỷ tĩnh

Phương pháp thuỷ tĩnh dùng để đo mức chất lưu trong bình chứa. Trên hình 1
giới thiệu một số sơ đồ đo mức bằng phương pháp thuỷ tĩnh.
Hình 1: 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 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 trục
quay của ròng rọc sẽ cho tín hiệu tỉ lệ với mức chất lưu.
Trong sơ đồ hình 1, phao hình trụ (1) nhúng chìm trong chất lưu, phía trên
được treo bởi một cảm biến đo lực (2). Trong quá trình đo, cảm biến chịu tác
động của một lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu:
Trong đó:
P - trọng lượng phao.
7
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
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 1c, sử dụng một cảm biến áp suất vi sai dạng màng (1) đặt sát
đáy bình chứa. Một mặt của màng cảm biến chịu áp suất chất lưu gây ra:
Mặt khác của màng cảm biến chịu tác động của áp suất p0 bằng áp suất ở đỉnh
bình chứa. Chênh lệch áp suất p - p0sinh ra lực tác dụng lên màng của cảm biến
làm nó biến dạng. Biến dạng của màng tỉ lệ với chiều cao h của chất lưu trong
bình chứa được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ các bộ biến đổi điện thích
hợp.
Phương pháp điện
Các cảm biến đo mức bằng phương pháp điện hoạt động theo nguyên tắc
chuyển đổi trực tiếp biến thiên mức chất lỏng thành tín hiệu điện dựa vào tính
chất điện của chất lưu. Các cảm biến thường dùng là cảm biến độ dẫn và cảm

biến điện dung.
* Cảm biến độ dẫn
Các cảm biến loại này dùng để đo mức các chất lưu có tính dẫn điện (độ dẫn
điện ~ 50μScm-1). Trên hình 2 giới thiệu một số cảm biến độ dẫn đo mức thông
dụng.
8
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Hình2: Cảm biến độ dẫn
a) Cảm biến hai điện cực b) Cảm biến một điện cực
c) Cảm biến phát hiện mức
Sơ đồ cảm biến hình 2a gồm hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng dẫn
điện. Trong chế độ đo liên tục, các điện cực được nối với nguồn nuôi xoay chiều
~ 10V (để tránh hiện tượng phân cực của các điện cực). Dòng điện chạy qua các
điện cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài của phần điện cực nhúng chìm trong chất
lỏng.
Sơ đồ cảm biến hình 2b chỉ sử dụng một điện cực, điện cực thứ hai là bình
chứa bằng kim loại.
Sơ đồ cảm biến hình 2c dùng để phát hiện ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt
theo phương ngang, điện cực còn lại nối với thành bình kim loại,vị trí mỗi điện
cực ngắn ứng với một mức ngưỡng. Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng
điện trong mạch thay đổi mạnh về biên độ.
* Cảm biến tụ điện
Khi chất lỏng là chất cách điện, có thể tạo tụ điện bằng hai điện cực hình trụ
nhúng trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ hai là thành
bình chứa nếu thành bình làm bằng kim loại. Chất điện môi giữa hai điện cực
9
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
chính là chất lỏng ở phần điện cực bị ngập và không khí ở phần không có chất
lỏng. Việc đo mức chất lưu được chuyển thành đo điện dung của tụ điện, điện
dung này thay đổi theo mức chất lỏng trong bình chứa. Điều kiện để áp dụng

phương pháp này hằng số điện môi của chất lỏng phải lớn hơn đáng kể hằng số
điện môi của không khí (thường là gấp đôi).
Trong trường hợp chất lưu là chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng một
điện cực kim loại bên ngoài có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất điện
môi còn chất lưu đóng vai trò điện cực thứ hai.
Phương pháp bức xạ
Cảm biến bức xạ cho phép đo mức chất lưu mà không cần tiếp xúc với môi
trường đo, ưu điểm này rất thích hợp khi đo mức ở điều kiện môi trường đo có
nhiệt 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, bộ
thu là một buồng ion hoá. Ở chế độ phát hiện mức ngưỡng (3a), nguồn phát và
bộ thu đặt đối diện nhau ở vị trí ngang mức ngưỡng cần phát hiện, chùm tia của
nguồn phát mảnh và gần như song song. Tuỳ thuộc vào mức chất lưu (3) cao
hơn hay thấp hơn mức ngưỡng mà chùm tia đến bộ thu sẽ bị suy giảm hoặc
không, bộ thu sẽ phát ra tín hiệu tương ứng với các trạng thái so với mức
ngưỡng.
Ở chế độ đo mức liên tục (3b), nguồn phát (1) phát ra chùm tia với một góc
mở rộng quét lên toàn bộ chiều cao của mức chất lưu cần kiểm tra và bộ thu.
10
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Hình 3: Cảm biến đo mức bằng tia bức xạ
a) Cảm biến phát hiện ngưỡng b) Cảm biến đo mức liên tục
1) Nguồn phát tia bức xạ 2) Bộ thu 3) Chất lưu
Khi 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
của chùm tia bức xạ tỉ lệ với mức chất lưu trong bình chứa.
Cảm biến mức sóng siêu âm
Cảm biến mức sóng siêu âm xác định mức bằng cách đo khoảng thời gian từ
lúc truyền sóng tới lúc nhận được sóng phản hồi. Khác với cảm biến từ giảo,

cảm biến mức sóng siêu âm sử dụng sóng ở dải tần số 10 KHz. Tốc độ truyền
của sóng (340m/giâytrong không khí ở 15 độ C) phụ thuộc vào loại khí và nhiệt
độ của khí bên trong bình chứa.
S = v . t/2
v= 340 m/s
t = thời gian từ khi phát đến khi nhận sóng
11
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
2.2.2 Phương pháp đo lưu lượng
Có rất nhiều phương pháp đo lưu lượng và hầu hết các phương pháp đo điều
cho kết quả khá chính xác. Sau đây là một số phương pháp đo cơ bản và khá phổ
biến có thể dùng cho đề tài:
- Lưu lượng kế điện từ
Cảm biến lưu lượng điện từ hoạt động dựa vào định luật điện từ Faraday và
được dùng để đo dòng chảy của chất lỏng có tính dẫn điện. Hai cuộn dây điện từ
để tạo ra từ trường (B) đủ mạnh cắt ngang mặt ống dẫn chất lỏng (hình 2). Theo
định luật Faraday, khi chất lỏng chảy qua đường ống sẽ sinh ra một điện áp cảm
ứng. Điện áp này được lấy ra bởi hai điện cực đặt ngang đường ống. Tốc độ của
dòng chảy tỷ lệ trực tiếp với biên độ điện áp cảm ứng đo được.
Cuộn dây tạo ra từ trường B có thể được kích hoạt bằng nguồn AC hoặc DC.
Khi kích hoạt bằng nguồn AC - 50Hz, cuộn dây sẽ được kích thích bằng tín hiệu
xoay chiều. Điều này có thuận lợi là dòng tiêu thụ nhỏ hơn so với việc kích hoạt
bằng nguồn DC. Tuy nhiên phương pháp kích hoạt bằng nguồn AC nhạy cảm
với nhiễu. Do đó, nó có thể gây ra sai số tín hiệu đo. Hơn nữa, sự trôi lệch điểm
“không” thường là vấn đề lớn đối với hệ đo được cấp nguồn AC và không thể
căn chỉnh được. Bởi vậy, phương pháp kích hoạt bằng nguồn xung DC cho cuộn
12
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
dây từ trường là giải pháp mang lại hiệu quả cao. Nó giúp giảm dòng tiêu thụ và
giảm nhẹ các vấn đề bất lợi gặp phải với nguồn AC.

Hình 4: Cảm biến lưu lượng điện từ: điến áp cảm ứng E=KDBv, B - từ
trường, D - chiều dài chất dẫn điện (khoảng cách 2 điện cực đo điện áp cảm
ứng), v - vận tốc dòng chảy, K - hệ số.
Đối với hệ thống lắp đặt cảm biến lưu lượng điện từ cần lưu ý đến các điểm
sau:
- chỉ có thể đo chất lỏng có khả năng dẫn điện;
- sự chọn lựa các điện cực thay đổi tùy thuộc vào độ dẫn điện, cấu tạo đường
ống và cách lắp đặt;
- không có tổn hao trong hệ áp suất, nên cần lưu ý đến dải đo lưu lượng thấp;
- độ chính xác cao, sai số ±1% dải chỉ thị lưu lượng;
- Phương pháp đo lưu lượng dựa trên nguyên tắc sự chênh lệch áp suất,
Lưu lượng kế loại này hoạt động dựa vào nguyên lý Bernoulli. Tức là sự
chênh lệch áp suất xảy ra tại chỗ thắt ngẫu nhiên nào đó trên đường chảy, dựa
13
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
vào sự chênh áp suất này để tính toán ra vận tốc dòng chảy. Cảm biến lưu lượng
loại này thường có dạng lỗ orifice, ống pitot và ống venture. Hình 1 thể hiện loại
cảm biến tâm lỗ orifice, lỗ này tạo ra nút thắt trên dòng chảy. Khi chất lỏng chảy
qua lỗ này, theo định luật bảo toàn khối lượng, vận tốc của chất lỏng ra khỏi lỗ
tròn lớn hơn vận tốc của chất lỏng đến lỗ đó. Theo nguyên lý Bernoulli, điều này
có nghĩ là áp suất ở phía mặt vào cao hơn áp suất mặt ra. Tiến hành đo sự chênh
lệch áp suất này cho phép xác định trực tiếp vận tốc dòng chảy. Dựa vào vận tốc
dòng chảy sẽ tính được lưu lượng thể tích dòng chảy.
Hình 5: Cảm biến lưu lượng chênh lệch áp suất kiểu lỗ tròn (orifice)
Khi chọn lựa, lắp đặt thiết bị đo lưu lượng loại này trong ứng dụng công
nghiệp cần lưu ý các điểm sau:
- cảm biến được chế tạo dựa trên công nghệ cổ điển, hoạt động ổn định-bền
vững, dễ bảo trì-bảo dưỡng;
- phù hợp cho dòng chảy hỗn hợp;
- độ chính xác thấp ở dải lưu lượng nhỏ;

- sử dụng kỹ thuật đo lưu lượng chiết tách trong một đoạn ống dẫn, vì vậy đỏi
hỏi phải tiêu hao thêm năng lượng khi chạy bơm;
14
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
- yêu cầu chính xác vị trí lắp đặt tấm lỗ orifice, điểm trích lỗ đo áp suất đầu
nguồn và điểm trích lỗ đo áp suất phía hạ nguồn dòng chảy.
2.2.3 Cảm biến quang
Cảm biến quang loại thu phát độc lập
Là loại cảm biến có phần phát và phần thu ở trong 2 bộ phận độc lập nhau và
đặt đối diện nhau
Hình 6:cảm biến quang thu phát độc lập
Khi không có đối tượng xuất hiện ở vị trí trên đường đi của tia sáng thì bộ
phận nhận ở mức thấp, khi đối tượng xuất hiện thì bộ phận nhận sẽ ở mức cao.
Đặc điểm
-Độ tin cậy cao
-Thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, không trong
suốt hay các đối tượng có tính phản chiếu.
-Không thích hợp để phát hiện các đối tượng trong suốt.
15
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
-Tầm hoạt động xa nhất so với 2 loại còn lại, 1 số có thể hoạt động đến cự li
274m.
-Khoảng cách phát hiện xa.
-Không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt đối tượng.
Cảm biến quang loại phản xạ
Cảm biến quang loại phản xạ có bộ phát và nhận tích hợp chung trong 1 vỏ
hay còn gọi là 2 trong 1. Vị trí 2 bộ phận này song song nhau:
Hình 7: Cảm biến quang loại phản xạ
Ánh sáng được chiếu đến bộ phận phản xạ và quay trở lại bộ phận tiếp nhận.
Khi có đối tượng chặn ánh sáng, ngõ ra của cảm biến thay đổi trạng thái. Các

đối tượng được nhận biết khi ánh sáng bị ngắt không phản xạ lại.
Đặc điểm
-Độ tin cậy cao
-Giảm bớt dây dẫn
-Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng loáng.
2.3 Lựa chọn cho thiết kế
16
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
2.3.1 Lựa chọn cảm biến mức
Chọn cảm biến siêu âm vì cảm biến loại này có độ chính xác cao, không tiếp
xúc, không có phần tử dịch chuyển. Nhạy cảm về vị trí hơn các kỹ thuật khác.
Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt cũng như bảo dưỡng, sửa chữa.
2.3.2 Lựa chọn cảm biến lưu lượng
Đối với hệ thống này, chất lỏng cần rót có tính dẫn điện, không có tính ăn
mòn hóa học nên nhóm chúng em chọn cảm biến lưu lượng loại điện từ.
2.3.3 Lựa chon cảm biến quang
Chọn cảm biến quang loại phản xạ vì loại này có độ chính xác cao, giảm bớt
được dây dẫn so với cảm biến quang loại thu phát độc lập,có thể phát hiện thùng
trong suốt, mờ, bóng loáng,dễ dàng lắp đặt.
2.4-Tính chọn thiết bị
2.4.1- Tính chọn cảm biến siêu âm
17
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Chọn cảm biến siêu âm SR04
+ Nguồn làm việc: 5V (một số mạch điện tử có thể cấp nguồn 3.3V vẫn hoạt
động bình thường nhưng cảm biến siêu âm cần hoạt động ở mức 5V)
+ Dòng tiêu thụ : nhỏ hơn 2mA
+ Tín hiệu đầu ra: xung HIGH (5V) và LOW (0V)
+ Khoảng cách đo: 2cm - 300cm (3 mét)
+ Độ chính xác: 0.5cm

Cảm biến gồm có 4 chân
+Vcc -> nguồn 5V
+Trig -> nối vi điều khiển (ngõ phát)
+Echo -> nối vi điều khiển (ngõ thu)
+Gnd -> nối âm
2.4.2-Tính chọn cảm biến lưu lượng điện từ
18
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
Chọn cảm biến lưu lượng điện từ loại Mag5100W là dòng sản phẩm được
Siemens chế tạo chủ yếu cho các ứng dụng đo lưu lượng của nước và nước thải,
hoặc các chất lỏng dẫn điện không ăn mòn như nước mía, nước trái cây không
yêu cầu kiểu lắp đặt theo chuẩn vệ sinh với nhiệt độ cho phép của chất lỏng cần
đo lên tới 70 độ C.
Hình 8: Cảm biến lưu lượng Mag 5100W
Kết hợp sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu Mag 6000. Mag 6000 có độ chính xác
cao 0.25% và nó có dầy đủ các tính năng như định mẻ, có thể giao tiếp truyền
thông theo chuẩn Hart, Modbus, Profibus…
+ Độ chính xác 0.25%.
+ Có chức năng định mẻ.
19
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
+ Hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng, có thể hiển thị lưu lượng tổng
theo chiều thuận, ngược của dòng chảy và lưu lượng tuyệt đối. Có thể tuỳ chọn
không có màn hình hiển thị.
Hình 9: Bộ chuyển đổi tín hiệu Mag 6000
Vị trí lắp cảm biến: Trước van 2
+ Tín hiệu ra: Một tín hiệu ra tương tự 4-20 mA, một tín hiệu ra xung, một tín
hiệu ra Relay.
+ Nguồn cung cấp: Có thể chọn DC 11…30V, AC 11 … 24V hoặc AC 115…
230 V.

2.4.3-Tính chọn cảm biến quang phản xạ
Chọn loại phản xạ gương 4m E3Z-R61 2M
20
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
+Vị trí lắp đặt: Bên dưới van 2 sao cho cảm biến bắt thùng dừng lại để van 2
chính giữa miệng thùng.
+Nguồn cấp: 12~24VDC
+Ngõ ra: NPN ,26.4VDC max, 100mA max.
+Chọn ngõ ra Light-ON/ Dark-ON
+Nguồn sáng: Red LEG(660 nm)
+Thời gian đáp ứng: 1ms max.
+Biến trở điều chỉnh độ nhạy.
+Ổn định với ánh sáng của môi trường: đèn huỳnh quang: 3000 lx max; ánh
sáng mặt trời : tối đa 10.000 lx
+Tiêu chuẩn: IEC, IP67
Chương 3: Kết luận
3.1-Các kết quả đạt được
21
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
-Hiểu rõ hơn về khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất.
-Tích lũy thêm được nhiều kiến thức bổ ích.
-Nâng cao khả năng làm việc nhóm.
3.2-Các hạn chế khi thực hiện
-Do không có kinh nghiệm thực tế nên bài làm còn nhiều sai sót.
-Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm bài có nhiều sơ sài
3.3-Biện pháp khắc phục
-Tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau.
-Đi tìm hiểu thực tế.
Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến
4.1-Bản tài liệu lý thuyết

CHƯƠNG 10
Cảm biến lưu lượng và cảm biến mức
William Hennessy, BMT Scientific Marine Services, Inc.
Cảm biến lưu lượng được sử dụng trong nhiều ứng dụng giám sát và kiểm
soát, đo lường cả không khí và dòng chảy chất lỏng . Có rất nhiều cách để xác
định dòng chảy ( lưu lượng , lưu lượng dòng chảy , dòng chảy tầng , dòng chảy
hỗn loạn ) . Thường là lượng chất chảy ( lưu lượng ) là quan trọng nhất , và nếu
mật độ của chất lỏng là không đổi, một phép đo lưu lượng là một thay thế hữu
22
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
ích , nói chung là dễ dàng hơn để thực hiện . Có rất nhiều công nghệ đáng tin
cậy và các loại cảm biến được sử dụng cho mục đích này. Một số công nghệ đã
được áp dụng cho cả không khí và đo lưu lượng chất lỏng , như nguyên tắc hoạt
động của mình giữ đúng trong từng ứng dụng . Các công nghệ khác cho vay
mình để được luồng không khí hay cụ thể lưu lượng chất lỏng . Trong chương
này, chúng tôi sẽ thảo luận về một số trong những kỹ thuật thường được sử dụng
để đo cả hai luồng không khí và dòng chảy chất lỏng . Bổ sung cho dòng chảy
đo lường là đo lường mức độ . Sử dụng cùng nhau , cảm biến lưu lượng và mức
độ trả lời những câu hỏi cơ bản "bao nhiêu " trong phòng thí nghiệm và các
ngành công nghiệp trên toàn thế giới . Cả hai quá trình đo lường cũng chia sẻ
phân biệt được khá phức tạp .
10.1 Các phương pháp đo lưu lượng
Tốc độ dòng chảy thường thu được bằng cách đầu tiên đo vận tốc của một
chất lỏng trong một đường ống, ống dẫn, hoặc cấu trúc khác và sau đó nhân với
diện tích mặt cắt ngang được biết đến ở điểm đo. Phương pháp để đo luồng
không khí bao gồm anemometers nhiệt, hệ thống đo lường áp lực khác biệt, và
xoáy đổ bộ cảm biến. phương pháp được sử dụng để đo lưu lượng chất lỏng bao
gồm hệ thống đo lường áp lực khác biệt, xoáy đổ bộ cảm biến, cảm biến lưu
lượng chuyển tích cực, cảm biến lưu lượng tuabin dựa, cảm biến lưu lượng từ,
và cảm biến lưu lượng siêu âm.

Anemometers nhiệt
Anemometers nhiệt (hoặc "dây nóng") sử dụng nguyên tắc lượng nhiệt loại bỏ
từ một cảm biến nhiệt độ nước nóng bởi một chất lỏng chảy có thể liên quan với
vận tốc chất lỏng của. Những cảm biến này thường sử dụng một, cảm biến nhiệt
độ với nhóm điều khiển thứ hai để bù đắp cho những biến đổi trong nhiệt độ
23
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
không khí. Cảm biến dây nóng có sẵn như công cụ điểm duy nhất cho mục đích
thử nghiệm, hoặc trong mảng đa điểm để lắp đặt cố định. Các cảm biến này là
tốt hơn lúc đo luồng không khí thấp so với các loại áp lực khác biệt, và thường
được áp dụng cho vận tốc không khí từ 50 đến 12.000 feet mỗi phút.
10.5 Cảm biến mức
Các loại cảm biến mức chất lỏng
Như đã nói, mức độ cảm biến có liên quan chặt chẽ với dòng chảy cảm biến.
Phổ biến nhất ứng dụng cho mức độ cảm biến đo lường là xe tăng và các hoạt
động kiểm soát. Một số công nghệ cảm biến cấp độ hiện đang có sẵn, bao gồm
cả thủy tĩnh áp, siêu âm, RF điện dung, magnetorestrictive dựa trên radar và đo
lường hệ thống.
Thủy tĩnh
Đo lường mức độ sử dụng khác biệt áp suất thủy tĩnh được dựa trên nguyên
tắc rằng sự khác biệt áp suất thủy tĩnh giữa trên và dưới của một cột chất lỏng có
liên quan đến mật độ của chất lỏng và chiều cao của cột. áp lực máy phát có
được cấu hình cho các ứng dụng giám sát mức độ. áp lực công cụ này cũng có
thể được đặt từ xa. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi hiệu chuẩn trường của máy phát
để bù đắp cho sự khác biệt độ cao giữa các cảm biến và mức độ được đo.
Loại Bubbler cụ mức thủy tĩnh đã được phát triển để sử dụng với khí quyển
bình chịu áp lực ngầm, hầm chứa nước thải và xe tăng, và các ứng dụng khác
rằng không thể có một máy phát được gắn dưới mức được cảm nhận, hoặc dễ bị
để cắm. Hệ thống Bubbler chảy máu một lượng nhỏ khí nén (hay chất khí khác)
thông qua một ống ngâm trong chất lỏng, với một lối thoát bằng hoặc thấp hơn

theo dõi thấp nhất mức chất lỏng. Tốc độ dòng chảy của không khí được điều
24
Khoa Điện Đo lường & Cảm biến
chỉnh để các tổn thất áp suất của không khí trong ống là không đáng kể và áp lực
kết quả tại bất kỳ điểm trong ống khoảng bằng đầu thủy tĩnh của chất lỏng trong
hồ.
Tính chính xác của dụng cụ mức thủy tĩnh liên quan đến tính chính xác của áp
lực cảm biến được sử dụng.
Cảm biến áp lực (DP) phát có thể được điều chỉnh cho phép đo mức và đang
được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, sản xuất một phổ biến mới về
này công nghệ cảm biến. Máy phát tín hiệu thông minh và 4-20 mA được sử
dụng để giao tiếp đến / từ hệ thống phân phối điều khiển từ xa (DCS), bộ điều
khiển logic lập trình (PLC), và hệ thống điều khiển khác. Thủy tĩnh bể trăc
(HTG) là một trường mới nổi ứng dụng sử dụng kỹ thuật này để đo chính xác
hàng tồn kho chất lỏng và theo dõi chuyển xe tăng. Các phép đo mức độ có thể
được nối mạng kỹ thuật số cho xa truy cập máy tính.
Cảm biến mức siêu âm
Cảm biến mức siêu âm phát ra sóng âm thanh, và bề mặt chất lỏng phản ánh
âm thanh sóng trở lại nguồn. Thời gian vận chuyển là tỷ lệ thuận với khoảng
cách giữa các bề mặt chất lỏng và máy phát. Các cảm biến này là lý tưởng cho
các cấp độ không tiếp xúc cảm dịch của rất nhớt như dầu nặng, cao su, và bùn.
Thực tế, có hạn chế đối với phương pháp này, trong đó bao gồm:
+ bọt trên bề mặt có thể hấp thụ âm thanh
+ tốc độ của âm thanh thay đổi theo nhiệt độ
+ bất ổn có thể gây ra đọc không chính xác.
Máy phát điện dung
25