Nghiên cứu về hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt hãng nabtesco

LỜI NÓI ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia nằm ở ven biển, có bờ biển dài 3260 Km, nằ m
ở vị trí rất thuận lợi là nơi có tuyến hàng hải quốc tế đi qua

. Chính vì vậy mà

nhƣ̃ng năm gầ n đây ngành hàng hải nói chung và ngành đóng tàu nói r

iêng ở

nƣớc ta phát triể n ma ̣nh mẽ , đã có nhiề u đơn đă ̣t hàng đóng nhƣ̃ng con tàu lớn
và bạn hàng trên thế giới đã biết đến ngành đóng tàu của Việt Nam .
Là một sinh viên học tập tại khoa Điện - Điện tử của trƣờng Đại Học
Hàng Hải Việt Nam. Sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện, em đó đƣợc trang bị
tƣơng đối đầy đủ các kiến thức cơ bản về những hệ thống điện năng trên tàu
thuỷ và còn đƣợc tiếp cận với những trang thiết bị, công nghệ điều khiển hiện
đại đó và đang đƣợc áp dụng trên nhiều con tàu vận tải hiện nay trên thế giới
cũng nhƣ tại Việt Nam. Với thời gian thƣ̣c tâ ̣p ta ̣i công ty TNHH Vanderlun Viê ̣t
Nam và đƣợc sự nhất trí của ban chủ nhiệm khoa, em đƣợc giao đề tài thiết kế
tốt nghiệp: “Nghiên cứu về hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân viṭ hãng
NABTESCO ”
Qua quá trình tổng hợp, nghiên cứu sơ đồ thu thập đƣợc và sự nỗ lực phấn
đấu của bản thân cùng với sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hƣớng dẫn Th.s
Hứa Xuân Long và các thầy giáo trong khoa Điện - Điện tử trƣờng Đại Học
Hàng Hải Việt Nam, em cố gắng hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt
nhất.Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không thể
tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong đƣợc đƣợc sự chỉ bảo của các thầy, cô để đồ
án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hải Phòng, ngày 25 tháng 11 năm 2015

Sinh viên: Ngô Duy Ma ̣nh

1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đồ án này là của riêng tôi. Các kết quả và số liệu trong
đề tài là trung thực, chƣa đƣợc đăng trên bất kì tài liệu nào. Ngoài ra đề tài còn
tham khảo thêm một số phần trong cuốn bài giảng hệ thống tự động tàu thủy.
Hải Phòng, ngày 25 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Ngô Duy Mạnh

2


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. 2
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................ 5
CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
MÁY CHÍNH .................................................................................................. 6
1.1Khái niệm chung .......................................................................................... 6
1.2. Ƣu nhƣơ ̣c điể m của hê ̣ th ống điều khiển từ xa diesel . ................................. 6
1.2.1. Ƣu điểm ................................................................................................... 6
1.2.2. Nhƣợc điểm: ............................................................................................ 7
1.3. Nhƣ̃ng yêu cầ u cơ bản đố i với hê ̣ thố ng điề u khiể n tƣ̀ xa diesel .................. 7
1.4 Phân loa ̣i hê ̣ thố ng điề u khiể n tƣ̀ xa diesel . .................................................. 9
1.4.1. Phân loại dựa theo phƣơng pháp điều khiển – dựa vào tính chất đối tƣợng
chia thành các loại sau ....................................................................................... 9

1.4.2. Phân loại dựa theo năng lƣợng điều khiển ............................................. 10
1.5. Nhƣ̃ng chƣ́c năng cơ bản của hê ̣ thố ng điề u khiể n tƣ̀ xa diesel . ............... 10
1.5.1. Chức năng hâm máy. ............................................................................ 11
1.5.2. Chức năng khởi động động cơ diesel ..................................................... 12
1.5.3. Chức năng đảo chiều quay. .................................................................... 13
1.5.4. Chức năng điều chỉnh tốc độ ................................................................. 14
1.5.5. Chức năng dừng máy ............................................................................. 15
1.5.6. Chức năng đóng mở ly hợp. ................................................................... 16
1.5.7.Chức năng tự động kiểm tra báo động, bảo vệ diesel và những bộ phận khác. 17
1.5.7.1. Mục đích. ........................................................................................... 17
1.5.7.2 . Các yêu cầu đối với chức năng này. ................................................... 17
1.5.7.3. Chức năng tự động kiểm tra, báo động các thông số máy chính (ALARM ) .. 17
1.5.7.4. Chức năng bảo vệ máy chính (SHUTDOWN). ................................... 18
CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DIESEL LAI
CHÂN VỊT HÃNG NABTESCO .................................................................... 19
2.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa máy chính. ....................... 19
3


2.1.1. Các trạng thái làm việc của động cơ diesel ............................................ 19
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel ........................... 19
2.2. Các cảm biến dùng trong sơ đồ điều khiển diesel lai chân vịt hãng NABTESCO 20
2.2.1. Cảm biến nhiệt độ. ................................................................................. 20
2.2.2. Cảm biến áp suất. .................................................................................. 24
2.2.3. Cảm biến lƣu lƣợng. .............................................................................. 27
CHƢƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DIESEL LAI CHÂN VỊT
HÃNG NABTESCO ....................................................................................... 31
3.1.Giới thiệu chung ........................................................................................ 31
3.1.1. Các thông số chính của diezel. ............................................................... 31
3.1.2. Đặc tính kỹ thuật: .................................................................................. 31

3.2 Hệ thống điều khiển từ xa hãng NABTESCO ............................................ 32
3.2.1 Giới thiệu các phần tử và chức năng các phần tử. ................................... 32
3.2.1.1 Mạch tổng quan hệ thống. .................................................................... 32
3.2.1.2 Giới thiệu phần tử và chức năng các phần tử mạch khí. ....................... 33
3.2.1.3 Mạch nguồn. ....................................................................................... 35
3.2.1.4 Mạch điều khiển . ................................................................................ 35
3.2.1.5 Các đầu vào, đầu ra của PLC . ............................................................. 36
3.2.2 Thuật toán điều khiển diesel lai chân vịt. ................................................ 38
3.2.3 Nguyên lý hoạt động. .............................................................................. 42
3.2.3.1 Chuẩn bị khởi động diesel. .................................................................. 42
3.2.3.3 Chức năng dừng động cơ. ................................................................... 46
3.2.3.4 Chức năng đảo chiều quay Diesel. ...................................................... 47
3.2.3.5 Chức năng điều chỉnh tốc độ Diesel. .................................................. 49
3.2.3.6 Chức năng tự động kiểm tra, báo động và bảo vệ Diesel. .................... 49
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53

4


DANH SÁCH CÁC HÌNH
- Hình 1.1 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bƣớc cố định.
- Hình 1.2 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bƣớc thay đổi.
- Hình 1.3 Thuật toán hâm máy.
- Hình 1.4 Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ.
- Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel tàu thuỷ.
- Hình 2.2 Cảm biến nhiệt độ Pt100.
- Hình 2.3 Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt.
- Hình 2.4 Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ.
- Hình 2.5 Cảm biến nhiệt kiểu cặp nhiệt.

- Hình 2.6 Sơ đồ khối cảm biến áp suất.
- Hình 2.7 Cảm biến áp suất sen-3991.
- Hình 2.8 Cảm biến áp suất.
- Hình 2.9 Cấu tạo cảm biến kiểu áp trở.
- Hình 2.10 Cảm biến áp suất kiểu áp trở.
- Hình 2.11 Cấu tạo cảm biến áp suất tụ.
- Hình 2.12: Cảm biến lƣu lƣợng chênh lệch áp suất kiểu lỗ tròn (orifice).
- Hình 2.13: Cảm biến lƣu lƣợng điện từ.

5


CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ
XA MÁ Y CHÍ NH
1.1 Khái niệm chung :
* Hệ thống điều khiển từ xa diesel là hệ thống cho phép ngƣời khai thác
điều khiển tại một vị trí cách xa động cơ (buồng lái hay trung tâm điều khiển) để
thực hiện quá trình: khởi động, dừng máy, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, …
của Diesel.
Tuỳ theo mức độ tự động hoá mà ngƣời ta có thể phân ra: Hệ thống điều
khiển từ xa và hệ thống tự động điều khiển từ xa.
- Hệ thống điều khiển từ xa diesel có thể xem nhƣ các chức năng điều
khiển từ xa đƣợc con ngƣời thực hiện rời rạc theo lệnh đơn. Với hệ thống loại
này ngƣời khai thác sẽ phải thao tác tuần tự theo thuật điều khiển gần nhƣ là tại
chỗ.
- Hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel là hệ thống cho phép dùng một
tay điều khiển tích hợp nhiều chức năng ở từ xa (đặt ở buồng lái hay trung tâm
điều khiển ở buồng máy) để thực hiện quá trình: khởi động, dừng máy, điều
chỉnh tốc độ, đảo chiều quay, … của diesel với một thao tác điều khiển duy nhất.
Ở hệ thống này ngƣời thao tác chỉ cần thực hiện lệnh đơn sau đó hệ thống sẽ

thực hiện tuần tự các chức năng điều khiển động cơ một cách tự động.
1.2. Ƣu nhƣơ ̣c điể m của hê ̣ thố ng điều khiể n tƣ̀ xa diesel .
1.2.1. Ƣu điểm
Ƣu điểm chung:
- Cải thiện điều kiện lao động của con ngƣời.
- Tập trung điều khiển tại một trung tâm điều khiển các hệ thống là tiền đề
tiến tới tự động hóa toàn bộ con tàu.
- Sỹ quan lái có thể trực tiếp điều khiển máy chính khi chọn vị trí điều
khiển trên buồng lái
- Đảm bảo quá trình thay đổi tốc độ và đảo chiều không bị nhảy bậc do
thao tác ngƣời điều khiển không chuẩn, tránh đƣợc sự thay đổi tốc độ của diesel
một cách đột ngột, giảm ứng suất xung lực, nâng cao độ tin cậy và tính an toàn.
6


- Giảm thiểu đƣợc số ngƣời phục vụ trên tàu
- Thực hiện lệnh nhanh chóng, chính xác
- Đảm bảo máy chính luôn sẵn sàng hoạt động (khi điều khiển tại chỗ
ngƣời điều khiển máy có thể rời vị trí điều khiển hay mất tập trung).
1.2.2. Nhƣợc điểm:
- Do có kết cấu phức tạp nên giá thành đầu tƣ cao, việc sửa chữa, bảo
dƣỡng khó khăn cần phải có chuyên gia
- Cũng từ nhƣợc điểm trên mà ngƣời vận hành cũng cần phải có trình độ
chuyên môn về hệ thống này để có thể giải quyết các sự cố nếu xẩy ra
1.3. Nhƣ̃ng yêu cầ u cơ bản đố i với hê ̣ thố ng điều khiể n tƣ̀ xa diesel
* Yêu cầ u chung đố i với hê ̣ thố ng điề u khiể n tƣ̀ xa :
- Các cơ cấu điều khiển đối với đối tƣợng phải điều khiển từ xa đƣợc: Ví
dụ phải có secvo motor, hay thiết bị đẩy kéo đóng mở nhiên liệu thì mới điều
khiên tốc độ từ xa đƣợc; muốn mở gió khởi động thì phải có van điện từ điều
khiển mở gió khởi động.

- Với hệ điều khiển từ xa tại buồng lái thì phải thiết đƣợc thiết kế hợp lý
nhằm có thể giảm tới mức tối thiểu số lƣợng các thao tác điều khiển để tránh
nhầm lẫn, việc vận hành các thiết bị phải thật đơn giản không đòi hỏi sự tập
trung cao độ khi thao tác điều khiển.
- Hệ thống dừng sự cố (Emergency stop) phải hoạt động độc lập với hệ
thống dừng bình thƣờng.
- Ngoài hệ thống điều khiển từ xa phải có hệ thống điều khiển trực tiếp tại
máy để dự phòng khi hệ thống điều khiênt từ xa bị sự cố. Hệ thống trực tiếp này
phải độc lập hoàn toàn với hệ thống ĐKTX.
- Tại mỗi vị trí điều khiển phải có phƣơng tiện liên lạc trực tiếp với buồng
lái nhƣ điện thoại, tay chuông truyền lệnh … thƣờng trực ngay cả khi mất điện
nguồn chính.
- Cần sử dụng bộ điều tốc nhiều chế độ vì ngoài ổn định tốc độ nó cần
phải có các chức năng khác nhƣ hạn chế quá tải động cơ, hạn chế đƣa nhiên liệu
vào máy khi áp lực Turbin tăng áp giảm. Có khả năng giảm tốc độ động cơ khi
7


các thông số chính vƣợt quá giá trị cho phép, có thể ngắt nhanh nhiên liệu khi
dừng hay thực hiện đảo chiều động cơ.
- Việc lựa chọn vị trí điều khiển chỉ thực hiện tại 1 vị trí nhất định (thƣờng
là từ buồng máy E/R hay buồng điều khiển máy C/R) và phải có khoá liên động
để khoá lẫn nhau khi đã chọn xong vị trí điều khiển.
- Hệ thống phải có các thiết bị báo động và bảo vệ sự cố cho diesel và mỗi
một vị trí điều khiển phải có các thiết bị chỉ báo vòng quay và bƣớc chân vịt (với
hệ thống chân vịt biển bƣớc).
- Trụ điều khiển từ xa chỉ nên đặt tối thiểu các đèn báo nhƣ báo có nguồn,
báo động cơ quá tải và một số thông số chính về sự cố động cơ. Mục đích là
tránh rƣờm rà, phức tạp hoá quá trình điều khiển của ngƣời điều khiển tạo nên
tâm lý ổn định.

- Hệ thống đƣợc xây dựng trên các thiết bị thống nhất, tiêu chuẩn hoá ít
chủng loại để có thể dễ dàng thay thế, lắp lẫn nhau (có thể trang bị thêm hệ điều
khiển dự phòng để tăng tăng độ tin cậy hệ thống).
* Ngoài ra đối với các hệ thống tự động điều khiển từ xa:
- Việc thực hiện điều khiển máy chính bằng một tay điều khiển, có thể
đƣa tay điều khiển từ một vị trí bất kỳ nào đó đến vị trí cần thiết mà không cần
dừng lại ở vị trí trung gian, nhƣng các thao tác trung gian đó đều do máy thực
hiện khi đó các thao tác hoàn thành lệnh vẫn đảm bảo theo 1 trình tự cho trƣớc.
- Tự động điều khiển từ xa phải thay đổi đƣợc tốc độ theo yêu cầu khai
thác động cơ, tránh thay đổi đột ngột tốc độ làm ảnh hƣởng xấu đến động cơ, trừ
trƣờng hợp điều khiển sự cố.
- Khi tay điều khiển đƣa đến vị trí nhƣ ý muốn thì phải đƣợc giữ cố định
tại vị trí đó. Vị trí tay điều khiển từ xa ở buồng lái hay trung tâm điều khiển máy
phải trùng nhau và trùng với tay chuông tuyền lệnh để khi điều khiển máy sĩ
quan điều khiển không cần thực hiện thêm một thao tác phụ nào.
- Ngoài trung tâm điều khiển chính ở buồng lái hay buồng điều khiển, nên
đặt trạm điều khiển phụ ở hai bên cánh gà buồng lái, trạm điều khiển chính hoạt

8


động thì các trạm điều khiển phụ cũng hoạt động theo và có thể thực hiện điều
khiển ngay mà không cần chọn vị trí điều khiển khi đã điều khiển tại buồng lái.
- Khi mất nguồn chính hệ thống phải tự động đóng vào nguồn sự cố đồng
thời báo mất nguồn chính.
- Có thể điều khiển tốc độ động cơ theo chƣơng trình:
* Thƣờng có 3 loại chƣơng trình
+ Chƣơng trình bình thƣờng
+ Chƣơng trình chậm: áp dụng khi máy có tốc độ thấp để tránh ứng suất
toả nhiệt cục bộ cho máy

+ Chƣơng trình sự cố: chỉ thực hiện điều khiển khi máy (hoặc tàu) có sự cố.
- Phải đảm bảo diesel vƣợt nhanh qua vùng tốc độ cộng hƣởng. Nếu tay
điều khiển vô tình đặt vào vùng cộng hƣởng thì hệ thống phải từ động làm việc
ở chế độ “dƣới hoặc trên” vùng tốc độ cộng hƣởng (tăng hoặc giảm nhiên liệu
để động cơ vƣợt nhanh qua vùng cộng hƣởng).
- Cần có máy ghi lệnh và hoàn thành lệnh theo tốc độ động cơ và kết nối
với hộp đen.
- Hệ thống có thể khởi động lại khi lần khởi động trƣớc không thành công,
số lần khởi động lại thƣờng từ 3 - 5 lần (hay 5 – 7 lần) và đến lần khởi động cuối
không thành công hệ thống sẽ không cho phép hoạt động nữa và có rơle thời
gian khống chế thời gian giữa các lần khởi động cũng nhƣ thời gian khởi động
(bảo đảm phục hồi nguồn ắc qui hay thời gian nạp gió…)
- Cần ngắt gió khởi động khi đã đạt tốc độ nổ thành công để đảm bảo cho
Diesel khởi động lần sau
1.4 Phân loa ̣i hê ̣ thố ng điều khiể n tƣ̀ xa diesel .
1.4.1. Phân loại dựa theo phƣơng pháp điều khiển – dựa vào tính chất đối
tƣợng chia thành các loại sau:
- Hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt có bƣớc cố định với:
+ Loại diesel không đảo chiều quay, muốn đảo chiều quay chân vịt thì
đảo chiều ly hợp (ly hợp tiến và ly hợp lùi)

9


+ Dùng diesel có khả năng đảo chiều (việc đảo chiều đƣợc thực hiện bằng
bộ dịch chuyển cam).
h=const
Đ

LH

HS

CV

Hình 1.1 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước cố định.
- Hệ thống điều khiển từ xa diesel lai chân vịt có bƣớc thay đổi (chân vịt
biến bƣớc). Hệ thống này diesel không cần đảo chiều quay.Khi muốn đảo chiều
quay chân vịt thì điều khiển hƣớng chân vịt.
h=var
Đ

LH

HS

CV

Hình 1.2 Cấu trúc diesel lai chân vịt có bước thay đổi.
- Hệ thống điều khiển từ xa động cơ điện lai chân vịt. Hệ thống này động
cơ diesel chỉ có nhiệm vụ lai máy phát điện việc điều khiển chân vịt là điều
khiển động cơ điện. Nếu hệ thống là 1 chiều thì chỉ cần khởi động diesel còn hệ
xoay chiều thì có thêm điều chỉnh U/f = const.
1.4.2. Phân loại dựa theo năng lƣợng điều khiển
Chia thành các loại sau:
- Hệ thống điều khiển bằng điện
- Hệ thống điều khiển bằng điện – khí
- Hệ thống điều khiển bằng điện – khí – thuỷ lực
Xu thế hiện nay là dùng năng lƣợng hỗn hợp điện, khí và thuỷ lực.
1.5. Nhƣ̃ng chƣ́c năng cơ bản của h ệ thống điều khiển từ xa diesel .

Thông thƣờng một hệ thống điều khiển từ xa diesel có 7 chức năng cơ bản sau:
- Chức năng hâm máy.
- Chức năng khởi động máy (có khả năng khởi động lại).
- Chức năng đảo chiều quay.
- Chức năng thay đổi tốc độ.
- Chức năng dừng máy.
10


- Chức năng đóng mở ly hợp.
- Chƣc năng tự động kiểm tra và bảo vệ.
1.5.1. Chức năng hâm máy.
* Mục đích:
- Chế độ khởi động là chế độ nặng nề nhất đối với các diesel, vì nó
chuyển từ trạng thái đứng yên sang quay nên các chi tiết bị mài mòn mạnh và
chịu những ứng suất lớn.
Do vậy việc khởi động lần 1 thành công có ý nghĩa rất lớn trong việc
nâng cao tuổi thọ của các diesel.
- Việc khởi động lần 1 thành công còn giải quyết kịp thời nhu cầu cấp tải
liên tục cho các diesel.
Do đó bắt buộc phải hâm nóng máy trƣớc khi khởi động.
* Các phƣơng pháp hâm máy.
+ Dùng năng lƣợng điện (điện trở sấy).
+ Tận dụng hơi nóng từ nồi hơi
+ Năng lƣợng khí xả máy đèn.
+ Nƣớc làm mát máy đèn.
*Thuật toán logic của quá trình hâm máy.
Nếu ta gọi Hm là lệnh hâm máy.
t0min là nhiệt độ thấp mà máy cần hâm lại.
t0maxlà nhiệt độ lớn nhất cần ngắt hâm máy.

Hm (t-1) là lệnh hâm trƣớc đó nhớ lại.
Thì ta có phƣơng trình mô tả quá trình hâm máy nhƣ sau:

H m (t )  t

0

min


0

 H m (t  1).t

max

Theo phƣơng trình: Khi t0t0min thì Hm = 1+ 0.1 =1

hâm máy

Khi t0min
hâm máy.

Khi t0 = t0max thì Hm = 0 +1.0 = 0

ngừng hâm.

Khi t0< t0max thì Hm = 0 + 0.1 = 0

vẫn ngừng hâm.

11


tmax

Hình 1.3: Thuật toán hâm máy
1.5.2. Chức năng khởi động động cơ diesel
Đây là chức năng chính của hệ thống điều khiển từ xa diesel. Để khởi
động thành công với diesel cần thực hiện các bƣớc sau:
* Bƣớc 1: Chuẩn bị khởi động
- Via máy: Nhằm tránh sức ì, chọn thời điểm khởi động thích hợp, kiểm
tra máy có bị kẹt không, bôi trơn một số chi tiết chuyển động. Có tiếp điểm hành
trình via máy để khống chế mạch khởi động, không cho phép khởi động khi máy
đang via và có đèn báo máy đang via
- Khởi động bơm dầu bôi trơn nếu bơm dầu bôi trơn hoạt động độc lập.
Còn nếu bơm dầu bôi trơn gắn đồng trục với động cơ thì mạch báo động và bảo
vệ áp lực dầu thấp đƣợc ngắt ra khi khởi động.
- Bơm nƣớc làm mát
- Chuẩn bị mạch điện: Bật các công tắc cấp nguồn
- Chuẩn bị mạch gió khởi động và điều khiển
- Chọn trạm điều khiển
*Bƣớc 2: Khởi động máy
+ Nếu diesel đảo chiều thì ta bẻ tay điều khiển theo chiều chuyển động
cần thiết, tiếp điểm hành trình của tay điều khiển sẽ cấp điện cho van đảo cam:
- Dịch trục cam theo chiều tiến
- Dịch trục cam theo chiều lùi

12

Khi cam nằm đúng vị trí chuyển động cần thiết (tiến hoặc lùi) thì tiếp
điểm hành trình của trục cam đóng lại để ngắt gió dịch trục cam và báo bằng
đèn, trạng thái của vị trí cam nó.
+ Mở gió khởi động đƣa gió khởi động (20 - 30 kg/cm2) từ chai gió vào
đĩa chia gió rồi tới xi lanh của động cơ để tiến hành khởi động.
+ Mở khoá bộ điều tốc đƣa tham số của máy về vị trí ứng với tốc độ min
(0,2 nđm), hạn chế nhiên liệu đƣa vào động cơ lúc khởi động.
+ Kết hợp giữa gió và nhiên liệu dẫn tới quá trình cháy nổ và động cơ
khởi động. Lúc này xẩy ra hai trƣờng hợp là máy khởi động thành công hoặc
không thành công:
- Nếu diesel khởi động thành công, xuất hiện tín hiệu tốc độ, qua rơle tốc
độ phản hồi về ngắt gió khởi động, ngắt thiết bị điều khiển hạn chế nhiên liệu và
đƣa tín hiệu bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp vào hoạt động đồng thời báo khởi
động thành công bằng đèn.
- Nếu diesel khởi động không thành công cũng ngắt gió khởi động và báo
trạng thái bằng đèn: Dùng rơle thời gian, khống chế thời gian khởi động
+ Sau đó tiến hành khởi động lại một số lần 3,4 lần
- Nếu khởi động không thành công báo động bằng đèn.
- Cũng có hệ khởi động không thành công có mạch khống chế thời gian
giữa các lần khởi động để nạp gió.
1.5.3. Chức năng đảo chiều quay.
*Đối với diesel lai chân vịt có bƣớc cố định.
Diesel lai có đảo chiều, thuật toán đảo chiều quay diesel là sự kết hợp hai
quá trình dừng và khởi động động cơ theo chiều ngƣợc lại. Cụ thể, khi ta đƣa tay
điều khiển từ vị trí tiến hoặc lùi (hoặc ngựơc lại), thì hệ thống sẽ hoạt động nhƣ
sau: Hệ thống sẽ điều khiển ngắt nhiên liệu vào động cơ, làm cho tốc độ động cơ
từ từ giảm xuống, khi tốc độ động cơ còn khoảng (2÷5)%nđm thì hệ thống có tín
hiệu dịch trục cam theo chiều ngƣợc lại. Khi cam đã dịch xong, thì sẽ có tín hiệu

cấp gió khởi động khi động cơ chƣa dừng hẳn. Mục đích là để hãm nhanh động
cơ dừng và bắt đầu khởi động theo chiều ngƣợc lại. Khi đảo chiều xong bộ điều
13


chỉnh tốc độ lại hoạt động theo chiều rời bỏ vị trí 0 và quá trình diễn ra nhƣ khi
khởi động ban đầu theo chiều cũ.
*Đối với diesel không đảo chiều ( đảo chiều bằng ly hợp).
Với loại này việc đảo chiều quay chân vịt của con tàu hoàn toàn nhờ vào
hệ thống ly hợp và hộp số, tiến hành qua các bƣớc nhƣ sau: Khi có tín hiệu đảo
chiều vào tay điều khiển thì hệ thống sẽ điều khiển đƣa bộ điều tốc về vị trí
tƣơng ứng với vòng quay đảo chiều. Khi tốc độ của diesel giảm tới tốc độ cho
phép đảo chiều, thì hệ thống đảo chiều sẽ ngắt ly hợp theo chiều quay cũ và
đóng ly hợp theo chiều quay mới. Khi ly hợp của chiều quay mới đã đóng xong,
thì hệ thống lại tác động vào động cơ secvo của bộ điều tốc để đƣa nhiên liệu
vào động cơ, điều khiển tốc độ động cơ tăng tới vị trí điều khiển tƣơng ứng theo
chiều quay mới.
1.5.4. Chức năng điều chỉnh tốc độ
* Yêu cầu:
- Có thể đƣa tố c đô ̣ của diesel từ bất kỳ chiều quay và tốc độ nào tới tốc
độ theo yêu cầu.
- Có thểđiều chỉnh tốc độ n theo chƣơng trình.
- Ổn định tốc độ với mọi chế độ tải của diesel.
* Cấ u trúc mạch điều chỉnh tốc độ : Gồm 2 khối: Mạch lặp - Bộ điều tốc




X

KĐ

THTG

C
T

X

KĐ

TH

TR
M

Đ

n

PH

PH
BĐ

S
V

Đ0

Mạch lặp

BĐ

Đ0

Bộ điều tốc

Hình 1.4 Cấu trúc mạch điều chỉnh tốc độ.
- Để thực hiện quá trình điều khiển tốc độ từ xa diezel ta thực hiện thay
đổi góc quay của tay điều khiển đó. Nếu góc bé tay điều khiển càng lớn tức là
tốc độ của diezel càng cao.
14


- Mạch lặp:
+ Chƣ́c năng của ma ̣ch lă ̣p thay đổ i tham số cho trƣớc (n0) của bộ điều tốc
khi góc của tay điề u khiể n (0) thay đổ i
+ Khi đặt 0: Lệnh phát tín hiệu thì mạch lặp điều khiển tốc độ Diezel
thông qua khâu khuếch đại, khâu thực hiện trung gian đƣa tín hiệu đến SV Secvo motor. Giả sử bẻ tay điều khiển từ 00 (lúc đầu SV = 0 và  = 0) thì ta
có  = 0 -  đạt giá trị max. Coi > 0 bẻ chiều tăng, động cơ secvo quay
theo chiều tăng nhiên liệu. Tức là đặt một tín hiệu 0 tƣơng ứng với một tốc độ
nào đó cho điều tốc, bộ điều tốc cũng là một bộ điều khiển theo độ lệch nhằm tự
động điều chỉnh nhiên liệu qua hệ thống thanh răng nhiên liệu tăng giảm tốc độ
cho động cơ. Nếu có cơ cấu chƣơng trình thì đi qua cơ cấu chƣơng trình và tín
hiệu đặt tốc độ cho bộ điều tốc thay đổi theo chƣơng trình.
Chỉ khi = 0 thì SV = O và lúc này điều tốc sẽ hoạt động ở tốc độ đó.
Nhìn chung hệ thống điêu khiển lặp điện nói riêng và hệ thống lặp nói
chung đƣợc ứng dụng rất nhiều, ngƣời ta gọi hệ thống đó là hệ tuỳ động hay truy
theo.

- Bô ̣ điề u tố c:
+ Chƣ́c năng của bô ̣ điề u tố c : giƣ̃ cho tố c đô ̣ (n) của động cơ diesel không
đổ i bằ ng với tố c đô ̣ cho trƣớc (n = n0)
+ Giả sử tải của động cơ diesel tăng làm cho tốc độ động cơ

(n) giảm

xuố ng, qua khối (Đo) và khối biến đổi (BĐ) tố c đô ̣ của đô ̣ng cơ đƣơ ̣c so sánh
với tố c đô ̣ cho trƣớc (n0) ,tín hiệu sai lệch n = n0 – n tăng lên, qua khố i khuế ch
đa ̣i(KĐ), qua khố i thƣ̣c hiê ̣n

(TH), làm cho độ mở của thanh răng nhiên

liê ̣u(TRNL) tăng lên , nhiên liê ̣u vào máy tăng lên , tố c đô ̣ của đô ̣ng cơ tăng lên
bằ ng tố c đô ̣ cho trƣớc n 0. Nế u tải đô ̣ng cơ diesel giảm làm cho tố c đô ̣ đô ̣ng cơ
tăng thì quá trình xảy ra ngƣơ ̣c la ̣i .
1.5.5. Chức năng dừng máy
*Dừng bình thƣờng
Bẻ tay điều khiển từ vị trí tới bất kỳ về vị trí stop quá trình xả y ra:

15


+ Giảm dần tốc độ động cơ đến khi n = 0,2ndm bằng cách giảm dần nhiên
liệu vào động cơ do bộ điều chỉnh khống chế tốc độ tác động vào bộ điều tốc.
Thời gian giảm nhiên liệu vào động cơ trong t = (15- 60) s
+ Tự động nhả li hợp khi tốc độ động cơ n = ncp (nếu có li hợp)
+ Cắt toàn bộ nhiên liệu vào động cơ để cho quá trình dừng đƣợc thực
hiện
+ Tự động đƣa hệ thống về trạng thái đầu, để sẵn sàng cho các lần khởi

động tiếp theo
* Dừng sự cố: Có 2 khả năng
+ Dừng sự cố bằng tay do ngƣời điều khiển thực hiện bằng nút ấn
“Emergency Stop – E/S) trên buồng lái hay tại buồng điều khiển máy
+ Tự động dừng khi một số thông số vƣợt quá giới hạn cho phép nhƣ:
- Áp lực dầu bôi trơn quá thấp
- Nhiệt độ nƣớc làm mát quá cao
- Quá tốc ( n ≥ 1,1 nđm )
Quá trình dừng: Khi dừng sự cố phải dừng bằng cách dùng cơ cấu kéo
thanh răng nhiên liệu về “0” ngay tức thì
- Cấp điện cho van điện từ tác động kéo thanh răng nhiên liệu bằng kết
cấu cơ hay gió tức thì về vị trí O
1.5.6. Chức năng đóng mở ly hợp.
Đối với các diesel lai chân vịt qua hệ thống li hợp thì có thêm chức năng
này. Điều kiện để đóng mở ly hợp:
- Tốc độ quay nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ cho phép n ≤ ncp
- Nếu hai diesel làm việc song song với nhau thì điều kiện để đóng ly hợp là:
n1 = n2 ≤ ncp
n1: Tốc độ quay của diesel 1.
n2: Tốc độ quay của diesel2.
ncp: Tốc độ quay trung bình nào đó theo quy định đối với từng diesel.
- Trƣờng hợp là loại ly hợp ma sát thì áp lực gió hoặc áp lực dầu phải đạt
giá trị cho phép.
16


Điều kiện để nhả ly hợp (mở ly hợp):
- Tốc độ của diesel phải thoả mãn n ≤ ncp.
- Phải ấn nút nhả ly hợp.
- Hoặc khi đƣa tay điều khiển từ vị trí bất kỳ nào đó về vị trí 0 thì cũng tự

động nhả ly hợp .
Thƣờng có các ly hợp sau:
- Ly hợp kiểu thuỷ lực: Thƣờng dùng ở dạng ly hợp trƣợt.
- Ly hợp kiểu khí: Thƣờng dùng ở dạng ma sát.
- Ly hợp kiểu điện: Dùng cả hai dạng là kiểu trƣợt và kiểu ma sát.
1.5.7. Chức năng tự động kiểm tra báo động, bảo vệ diesel và những bộ
phận khác.
1.5.7.1. Mục đích.
- Nhằm đảm bảo kiểm tra các thông số của diesel một cách tin cậy.
- Nâng cao tính an toàn trong khai thác.
- Giúp ngƣời vận hành nhanh chóng phát hiện hƣ hỏng để loại trừ sự cố.
- Bảo vệ diesel với các thông số cần thiết.
1.5.7.2. Các yêu cầu đối với chức năng này.
- Số lƣợng thông số kiểm tra phải đạt giá trị tối thiểu để hệ thống đơn
giản, mặt khác số lƣợng thông số đó phải đủ để đánh giá trạng thái của đối
tƣợng (diesel).
- Hoạt động phải chính xác, không nhầm lẫn, không bỏ sót.
- Hệ thống cần phải phát ra tín hiệu bằng âm thanh và ánh sáng khi thông
số đƣợc kiểm tra vƣợt ra ngoài giới hạn cho phép khi hệ thống hoạt động bảo vệ,
khi hệ thống mất nguồn và chuyển sang nguồn sự cố.
- Tuỳ theo thiết kế tín hiệu ánh sáng phải chỉ rõ nguyên nhân sự cố. Khi
chƣa nhận biết thì ánh sáng nhấp nháy, khi con ngƣời “nhận biết” sự cố thì ánh
sáng chuyển sang sáng bình thƣờng và tắt chỉ khi loại trừ sự cố và ấn nút reset
hay hệ thống tự động reset.
1.5.7.3. Chức năng tự động kiểm tra, báo động các thông số máy chính
(ALARM )
17


- Khi một thông số của máy chính vƣợt ra ngoài giá trị cho phép, có tín

hiệu âm thanh (chuông, còi) và tín hiệu hiển thị (đèn, màn hình) sáng nhấp nháy
báo cho ngƣời đi ca biết.
- Nếu đây là thông số quan trọng có thể ảnh hƣởng tới sự hoạt động an
toàn của máy chính, sẽ có tín hiệu giảm tốc độ máy chính, hoặc giảm bƣớc chân
vịt đối với chân vịt biến bƣớc (SLOWDOWN).
- Để tắt tín hiệu âm thanh, ngƣời đi ca cần ấn nút tắt chuông (còi)
(BUZZER STOP), tín hiệu âm thanh tắt, nhƣng tín hiệu hiển thị vẫn sáng nhấp
nháy.
- Ấn nút khẳng định sự cố (ACKNOWLEDGE ) tín hiệu hiển thị sáng liên
tục nếu thông số báo động vẫn không đảm bảo, tín hiệu hiển thị sẽ mất nếu
thông số báo động đã trở lại bình thƣờng.
- Trong trƣờng hợp khẩn cấp, nếu tốc độ máy chính hoặc bƣớc chân vịt
giảm xuống ảnh hƣởng đến sự an toàn của tàu, ngƣời đi ca có thể loại bỏ tín hiệu
SLOWDOWN bằng cách ấn nút SLOWDOWN OVERRIDE.
1.5.7.4. Chức năng bảo vệ máy chính (SHUTDOWN).
- Khi một thông số quan trọng của máy chính không đảm bảo, có tín hiệu
(SHUTDOWN), cơ cấu dừng sự cố sẽ tác động đƣa thanh răng nhiên liệu
máy chính về không, máy chính dừng.
- Đồng thời có tín hiệu âm thanh (chuông, còi) và tín hiệu hiển thị (đèn,
màn hình) sáng nhấp nháy báo cho ngƣời đi ca biết.
- Để tắt tín hiệu âm thanh, ngƣời đi ca cần ấn nút tắt chuông(còi) (tín hiệu
âm thanh tắt, nhƣng tín hiệu hiển thị vẫn sáng nhấp nháy.
- Ấn nút khẳng định sự cố tín hiệu hiển thị sáng liên tục.
- Trong trƣờng hợp khẩn cấp, nếu tốc độ máy chính hoặc bƣớc chân vịt
giảm xuống ảnh hƣởng đến sự an toàn của tàu, ngƣời đi ca có thể loại bỏ tín hiệu
SHUTDOWN bằng cách ấn nút SHUTDOWN OVERRIDE.
- Sau khi kiểm tra và khắc phục sự cố, cần phải hoàn nguyên hệ thống
(RESET) để đƣa hệ thống về trạng thái sẵn sàng hoạt động.

18

CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DIESEL
LAI CHÂN VỊT HÃNG NABTESCO
2.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa máy chính.
2.1.1. Các trạng thái làm việc của động cơ diesel
Bản chất của quá trình điều khiển động cơ diesel chính tàu thuỷ là quá
trình chuyển đổi trạng thái làm việc của động cơ. Một động cơ diesel có thể chia
ra 4 trạng thái làm việc nhƣ sau:
- Trạng thái làm việc bình thƣờng: Là trạng thái mà các thông số hoạt
động của động cơ nằm trong giới hạn cho phép hoạt động
- Dừng bình thƣờng là trạng thái dừng động cơ mà không có sự cố
- Trạng thái làm việc sự cố: Khi động cơ đang hoạt động mà có 1 hoặc
nhiều hơn các thông số của diesel (nhƣ áp suất khí điều khiển, nhiệt độ nƣớc làm
mát, độ chênh lệch nhiệt độ khí xả giữa các xylanh, độ chênh áp suất cháy cực
đại giữa các xy lanh…) vƣợt qua giới hạn cho phép nhƣng chƣa làm hƣ hỏng
đến động cơ, hay một vài thiết bị, bộ phận phục vụ động cơ bị hƣ hỏng mà chƣa
thể khắc phục đƣợc ngay.
- Trạng thái dừng sự cố: Là trạng thái động cơ dừng khi có sự cố (thƣờng
là các sự cố nghiêm trọng có thể phá hỏng động cơ và các chi tiết) thì hệ thống
sẽ tự động dừng hay con ngƣời ấn dừng sự cố nhằm bảo vệ động cơ.
+ Nếu các thao tác để chuyển trạng thái làm việc của động cơ thực hiện
tuần tự do con ngƣời thông qua các thiết bị điều khiển thì đó là quá trình điều
khiển không tự động
+ Nếu các thao tác để chuyển trạng thái làm việc của động cơ thực hiện
tuần tự một cách tự động nhờ hệ thống điều khiển thì đó là quá trình điều khiển
tự động.
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel
Một hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel có cấu trúc bao gồm:
- Nhóm thiết bị điều khiển: Chức năng của nhóm này là thực hiện các lệnh

điều khiển nhƣ khởi động, đảo chiều, thay đổi tốc độ động cơ, ra vào li hợp,
dừng …
19


- Nhóm thiết bị đo để điều khiển và bảo vệ chức năng là xác định thông
tin về trạng thái kỹ thuật và trạng thái làm việc hiện tại của đối tƣợng để thông
tin về trung tâm xử lý từ đó ra lệnh điều khiển, báo động, bảo vệ
- Nhóm các thiết bị chỉ báo, dự báo hỏng hóc (tự động kiểm tra, giám sát)
nhóm này làm nhiệm vụ xử lý tín hiệu đo đƣợc về các thông số từ đối tƣợng, hệ
thống để phân tích, chỉ báo - nếu vƣợt qua các thông số chuẩn thì báo động cho
ngƣời vận hành biết để sửa chữa hoặc ngăn ngừa hạn chế hỏng hóc và khai thác
tốt hệ thống điều khiển và đối tƣợng.
Thiết bị
hiển thị

Thiết bị nhận
tín hiệu vào

Thiết bị dự
báo hƣ hỏng

Thiết bị ghi nhật
ký tự động

Trung tân xử lý
tín hiệu và điều
khiển

Thiết bị

thực hiện

Động cơ
Diesel

Thiết bị báo
động và bảo vệ

Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel tàu thuỷ
2.2. Các cảm biến dùng trong sơ đồ điều khiển diesel lai chân vịt hãng
NABTESCO
2.2.1. Cảm biến nhiệt độ.
- Cảm biến nhiệt độ là thiết bị đo, đếm, cảm nhận… các tín hiệu nhiệt
thành các tín hiệu điện. Tín hiệu nhiệt qua cảm biến nó sẽ trở thành 1 dạng tín
hiệu khác (điện áp, điện trở…). Sau đó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận
dạng tín hiệu điện trở hay điện áp đó để xử lí.
- Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến
độ chính xác đó là “Nhiệt độ môi trƣờng cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của
cảm biến”. Điều đó nghĩa là việc truyền nhiệt từ môi trƣờng vào đầu đo của

20


cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác. Điều này phụ
thuộc lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến (cảm biến nhiệt đắt hay rẻ
cũng do nguyên nhân này quyết định). Đồng thời ta cũng rút ra 1 nguyên tắc khi
sử dụng cảm biến nhiệt đó là: Phải luôn đảm bảo sự trao đổi nhiệt giữa môi
trƣờng cần đo với phần tử cảm biến.
-Xét về cấu tạo thì cảm biến nhiệt độ có nhiều dạng :
* Cảm biến nhiệt độ PT100 :

Hình 2.2: Cảm biến nhiệt độ Pt100
- Cấu tạo: Pt (Platinum resistance thermometers) có nghĩa là nhiệt điện trở
bạch kim. Vì bạch kim có tính chất thay đổi điện trở theo nhiệt độ tốt hơn các
loại kim loại khác nên chúng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các nhiệt điện trở.
Pt100 là một đầu dò cảm biến nhiệt bên trong có các lõi đƣợc làm bằng bạch
kim. Bên ngoài có bọc một số lớp bảo vệ cho phần lõi bên trong nhƣng vẫn
truyền nhiệt tốt cho phần lõi. Cấu tạo cảm biến nhiệt độ Pt-100 không phải hoàn
toàn bằng bạch kim. Việc chế tạo bằng bạch kim là khá tốn kém cho một thiết
bị đo thông dụng. Vì thế chỉ có thành phần cảm biến nhiệt mới thật sự là bạch
kim.
- Nguyên lý hoạt động của Pt-100: Nguyên lý hoạt động của Pt100 đơn
giản dựa trên mối quan hệ mật thiết giữa kim loại và nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng,
điện trở của kim loại cũng tăng. Bạch kim cũng tƣơng tự nhƣ vậy. Theo tiêu
chuẩn thì khi nhiệt độ là 00C điện trở của Pt-100 sẽ là 100Ω. Bạch kim đƣợc sử
dụng rộng rãi là do các yếu tố sau trơ về mặt hóa học có nghĩa là nó rất ít hoặc
21


không tác dụng với những chất ăn mòn hay phá hủy. Điện trở có quan hệ gần
nhƣ tuyến tính với nhiệt độ. Hệ số tăng nhiệt độ của điện trở đủ lớn để cho việc
lấy kết quả đo dễ dàng. Có độ ổn định cao. Độ tuyến tính của điện trở Bạch kim
theo nhiệt độ Kết nối và sử dụng. Vì Pt-100 chỉ là một loại điện trở biến đổi theo
nhiệt độ nên ta không thể đọc nhiệt độ trực tiếp trên chúng. Do vậy muốn đọc
nhiệt độ ta phải thông qua các bộ chuyển đổi tín hiệu. Pt-100 thƣờng kết nối với
các bộ chuyền đổi tín hiệu qua 2, 3 hoặc 4 sợi dây dẫn. Nhƣng vì dây dẫn đƣợc
làm bằng đồng, và chúng cũng có điện trở riêng nên dây càng dài thì kết quả đo
càng không chính xác. Vì thế các bộ chuyền đổi tín hiệu thƣờng kết nối với cảm
biến sao cho khoảng cách giữa chúng càng ngắn càng tốt.

Hình 2.3: Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt.
Các Pt-100 thƣờng đƣợc tích hợp các bộ chuyển đổi tín hiệu để hiệu suất
của chúng là cao nhất và đơng giản hơn trong việc lắp đặt, vận hành. Các ngõ ra
của bộ chuyển đồi theo tiêu chuẩn công nghiệp là 4mA-20mA và 0V-10V. vì
vậy ta thƣờng dùng Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt-100 sang 4-20ma. Ở đây
mình ví dụ bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Pt-100-Muesen (Đức) loại gắn ở đầu
cảm biến Pt-100, ngoài ra còn có loại gắn tủ điện nhƣng chi phí cao hơn nhiều.

Hình 2.4: Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

22


* Cảm biến nhiệt kiểu cặp nhiệt TC.

Hình 2.5: Cảm biến nhiệt kiểu cặp nhiệt.
- Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu.
- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi ( mV).
- Ƣu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.
- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hƣởng làm sai số. Độ nhạy không cao.
- Thƣờng dùng: Lò nhiệt, môi trƣờng khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…
- Dải đo: 100~18000C
- Ứng dụng: Sản xuất công nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công vật
liệu…
Trên thị trƣờng hiện nay có nhiều loại cặp nhiệt điện khác nhau (E, J, K, R, S,
T, B…) đó là vì mỗi loại cặp nhiệt điện đó đƣợc cấu tạo bởi 1 chất liệu khác
nhau, từ đó sức điện động tạo ra cũng khác nhau dẫn đến dải đo cũng khác nhau.
Ngƣời sử dụng cần chú ý điều này để có thể lựa chọn loại cặp nhiệt phù hợp với
yêu cầu của mình.
- Đồng thời khi lắp đặt sử dụng loại Cặp nhiệt điện thì cần chú ý tới

những điểm sau đây.
+ Dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu
truyền đi dƣới dạng điện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn đến sai số nhiều).
+ Thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt (Offset) để bù lại tổn thất mất mát
trên đƣờng dây . Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ dài, chất liệu dây và
môi trƣờng lắp đặt.
+ Không để các đầu dây nối của cặp nhiệt tiếp xúc với môi trƣờng cần đo.
+ Đấu nối đúng chiều âm, dƣơng cho cặp nhiệt điện.
23


2.2.2. Cảm biến áp suất.
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín
hiệu điện, thƣờng đƣợc dùng để đo áp suất hoặc dùng trong các ứng dụng có liên
quan đến áp suất. Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suấtcũng gần giống nhƣ các
loại cảm biến khác là cần nguồn tác động (nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn
cần đo của cảm biến loại đó) tác động lên cảm biến, cảm biến đƣa giá trị về vi
xử lý, vi xử lý tín hiệu rồi đƣa tín hiệu ra.

Hình 2.6. Sơ đồ khối cảm biến áp suất
+ Áp suất: nguồn áp suất cần kiểm tra có thể là áp suất khí, hơi, chất
lỏng …
+ Cảm biến: là bộ phận nhận tín hiệu từ áp suất và truyền tín hiệu về khối
xử lý. Tùy thuộc vào loại cảm biến mà nó chuyển từ tín hiệu cơ của áp suất sang
dạng tín hiệu điện trở, điện dung, điện cảm, dòng điện … về khối xử lý.
+ Khối xử lý: có chức năng nhận các tính hiệu từ khối cảm biến thực hiện
các xử lý để chuyển đổi các tín hiệu đó sang dạng tín hiệu tiêu chuẩn trong lĩnh
vực đo áp suất nhƣ tín hiệu ngõ ra điện áp 4 ~ 20 mA(tín hiệu thƣờng đƣợc sử
dụng nhất) , 0 ~ 5 VDC, 0 ~ 10 VDC, 1 ~ 5 VDC …

Hình 2.7. Cảm biến áp suất sen-3991
Tùy vào từng loại cảm biến là cách thức hoạt động cũng khác nhau có đến
hàng chục loại cảm biến, có loại hoạt động dựa trên sự biến dạng vật liệu để làm
24


sự thay đổi điện trở, loại thì thay đổi điện dung, loại thì sử dụng vật liệu áp điện,
… dạng phổ biến là dạng áp điện trở và kiểu điện dung
* Cảm biến áp suất kiểu áp điện trở.

Hình 2.8 Cảm biến áp suất
Nguyên lý làm việc của cảm biến loại này dựa trên sự biến dạng của cấu
trúc màng (khi có áp suất tác động đến) đƣợc chuyển thành tín hiệu điện nhờ cấy
trên đó các phần tử áp điện trở.
Khi lớp màng bị biến dạng uốn cong, các áp điện trở sẽ thay đổi giá trị.
Độ nhạy và tầm đo của cảm biến phụ thuộc rất nhiều vào màng và kích thƣớc,
cấu trúc, vị trí các áp điện trở trên màng.

Hình 2.9 Cấu tạo cảm biến kiểu áp trở
Màng sử dụng trong cảm biến là màng rất nhạy với tác động của áp suất.
Bốn điện trở đƣợc đặt tại 4 trung diểm của các cạnh màng, 2 cặp điện trở song
song với màng và 2 cặp điện trở vuông góc với màng ( để khi màng bị biến đổi
thì 2 cặp điện trở này có chiều biến dạng trái ngƣợc nhau ). Bốn điện trở trên
đƣợc ghép lại tạo thành cầu Wheatsone.
25