BTL đo lường cảm biến: Tìm hiểu phân tích, xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ trong lò sấy nông sản dạng hạt

Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

BỘ CÔNG THƯƠNG

aa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
--------

BÀI TẬP LỚN
MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI
Tìm hiểu phân tích, xây dựng hệ thống đo và điều khiển
nhiệt độ trong lò sấy nông sản dạng hạt
Giảng viên hướng dẫn

:

NGUYỄN ĐĂNG HẢI

Sinh viên thực hiện

:

Ngô Hoài Nam - 1041040262
Nguyễn Văn Bình - 1041040307
Phạm Thị Hồng Như - 1041040288
Nguyễn Minh Nghĩa - 1041040300
Nguyễn Văn Sơn - 1041040268

Phan Xuân Trường - 1041040237

1


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................ 4
CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ................................5
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN.............................................................8
2.1-Yêu cầu đề tài .......................................................................................8
2.2- Các hướng giải quyết ............................................................................8
2.3- Lý do lựa chọn cho thiết kế ..................................................................12
2.4- Tính chọn thiết bị..................................................................................12
CHƯƠNG 3: KẾTLUẬN.....................................................................................32
3.1- Các kết quả đạt được.............................................................................32
3.2- Các hạn chế khi thực hiện ....................................................................32
3.3- Biện pháp khắc phục.............................................................................32
CHƯƠNG 4 : BẢN DỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN............................................33
4.1-Bản dịch tài liệu lý thuyết........................................................................33
4.2-Bản tài liệu sủ dụng cảm biến...................................................................33
Tài liệu tham khảo...................................................................................................33

2


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

ĐỀ TÀI:

Hãy tìm hiểu, phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò sấy
nông sản dạng hạt

Giới hạn điều kiện:
1. Thể tích lò: 10m3 – 20m3.
2. Dải nhiệt độ làm việc từ 100C đến 800C.
3. Sai số của phép đo nhiệt độ là 20C.
Yêu cầu
1. Tìm hiểu tổng quan về lò sấy nông sản dạng hạt
2. Lựa chọn các cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lý do lựa chọn cảm
biến, số lượng và vị trí lắp đặt cảm biến?)
3. Cách lựa chọn và bố trí các thiết bị khác (Sơ đồ khối)
4. Sơ đồ khối của hệ thống
5. Lựa chon phương án điều khiển (Mô tả cụ thể)

3


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

6. Đánh giá về sai số của hệ thống (Giới hạn, nguyên nhân, biện pháp khắc
phục )
7. Hạn chế của bản thiết kế và cách khắc phục?
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại
phục vụ công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Trước đây các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt sau khi thu hoạch về đều được
làm khô bằng phương pháp phơi nắng. Nhưng phương pháp đó chỉ hiệu quả khi
mùa thu hoạch là mùa khô, còn khi thu hoạch về vào mùa mưa hoặc thời tiết mưa

liên tục, kéo dài thì sản phẩm sẽ không được phơi khô dẫn đến nảy mầm và ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy, có một phương pháp khác đã ra
đời để làm khô sản phẩm kịp thời trong mọi tình hình thời tiết đó là phương pháp
sấy. Hiện nay trên thế giới cũng như trong các khu công nghiệp đã có rất nhiều loại
thiết bị sấy hiện đại, có công suất lớn nhưng giá thành lại quá cao và đòi hỏi kỹ
thuật vận hành phức tạp nên không thể đưa các loại máy đó vào cho sản xuất nông
nghiệp nước ta.
Do vậy, sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu nhóm chúng em đã xây dựng đề
tài này nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên còn nhiều thiếu sót.
Chúng em rất mong được sự giúp đỡ, tham khảo ý kiến của thầy và các bạn nhằm
đóng góp và phát triển đề tài .

4


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
1.1-Tiêu chuẩn sấy các loại hạt
Khi mới thu hoạch, hạt thường có độ ẩm cao, trung bình 20-22%. Một số
loại hạt thu hoạch vào mùa mưa ở nước ta, độ ẩm lúc đầu của chúng có thể tới 3440%. Những hạt ẩm nếu không sấy kịp thời có thể bị thâm, chua, thối thậm chí có
thể hư hỏng hoàn toàn. Một số loại hạt như đậu tương, vừng... phải sấy tới độ khô
nhất định mới tách, lấy hạt ra khỏi vỏ thuận lợi. Tất cả các loại hạt trước khi đưa
vào kho bảo quản, nhất thiết phải qua sấy tới độ ẩm an toàn.
a) Lúa mì
- Yêu cầu: phải đảm bảo số lượng và chất lượng của gluten.
- Đặc điểm: bắt đầu ở nhiệt độ từ 50ºC đã có sự thay đổi nhỏ về số lượng và
chất lượng của gluten . Vì vậy nhiệt độ sấy chỉ cho phép đến 50ºC .

b) Lúa, ngô
Nước thoát ra 200kg/tấn, lúa 33% ẩm độ xuống 16% ẩm độ. Lúa khô ráo vỏ
khoảng 20-22% ẩm độ, có màu vừa chuyển từ màu nâu đen qua màu vàng sáng,
hạt lúa cắn bên trong còn mềm. Lúa khô có thể xay chà và tồn trử được khoảng 1416% ẩm độ, hạt cắn kêu, dòn.
Lúa ướt từ 33% ẩm độ giảm xuống 20-22% ẩm độ có thể giảm nhanh trong
vòng 5 đến 8 phút nên có thể dùng nhiệt độ đến 80ºC để sấy.
Lúa ướt từ 20-22% ẩm độ giảm xuống 14-16% ẩm độ phải có thời gian nhất
định, thường giảm không quá 1,5% ẩm độ/1giờ, nếu giảm nhanh hơn hạt gạo bên
5


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

trong bị nứt. Nên trong thời gian này nhiệt độ sấy không quá 42ºC cho lúa giống,
từ 45ºC trở xuống cho lúa ăn. Vận tốc gió xuyên qua lớp lúa sấy trung bình 10m/1
phút.Nếu ta biết được đặc tính của quạt, lò đốt, sinh lý của hạt lúa, ta có thể yên
tâm sấy ra được chất lượng cao, không bị tro, khói và nứt hạt lúa.
c) Các hạt họ đậu
Các hạt học đậu thường chứa một lượng khá lớn protein, phần lớn là tinh bột từ
46-52% và lipit từ 2-3%. Các hạt họ đậu rất nhạy cảm với sự tăng nhiệt độ nên
thường phải thực hiện nhiều giai đoạn sấy để giữ chất cho sản phẩm và nâng cao
năng suất máy sấy.
1.2- Sơ lược về hệ thống thiết kế
*Với yêu cầu của đề tài nhóm em chọn đối tượng sấy cụ thể là lúa.
- Hệ thống sấy gồm: quạt, thiết bị gia nhiệt bằng điện, hệ thống điều khiển nhiệt
độ và nhà che.
- Nhà che cần rộng có mái che và thông thoáng.
Các thông số về kích thước của buồng sấy:
*Buồng sấy:
- Chiều rộng: 3m

- Chiều dài: 4m
- Chiều cao: 1,5m
- Gồm sàn đổ lúa sấy 18m2 dung tích 18m3 và buồng chứa khí nóng khô do quạt
thổi vào.

6


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Hình 1.2. Mô hình dàn sấy lúa
- Miệng lò rộng ở phía trên để hơi nước dễ dàng thoát ra trong quá trình sấy
đồng thời thuận tiện cho việc đổ nông sản vào sấy.
- Thành lò được làm bằng vật liệu cách nhiệt để đảm bảo cho nhiệt độ sấy được
ổn định
- Quạt thổi khí của mỗi lò được lắp đặt trên khung bệ chắc chắn và có van để
điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp. Phần kết nối ở mỗi đầu ra và vào của mỗi quạt
đều có ống giảm rung nhằm mục đích giảm tối thiểu sự rung động của quạt gió
khi làm việc với hệ thống.
- Thiết bị gia nhiệt là hệ thống dây mayso, cung cấp nhiệt cho lò sấy.
-Ngoài ra, còn có hệ thống cảm biến và vi mạch điều khiển nhiệt độ ở trong
buồng sấy.

7


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN
2.1 Yêu cầu đề tài

- Tìm hiểu tổng quan về lò sấy nông sản dạng hạt
- Lựa chọn các cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lý do lựa chọn cảm
biến, số lượng và vị trí lắp đặt cảm biến?)
- Cách lựa chọn và bố trí các thiết bị khác (Sơ đồ khối)
- Sơ đồ khối của hệ thống
- Lựa chon phương án điều khiển (Mô tả cụ thể)
- Đánh giá về sai số của hệ thống (Giới hạn, nguyên nhân, biện pháp khắc phục )
- Hạn chế của bản thiết kế và cách khắc phục?
* Giới hạn điều kiện:
- Thể tích lò 10m3 – 20m3
- Dải nhiệt độ làm việc từ 10ºC đến 80ºC
- Sai số của phép đo nhiệt độ là 2ºC
2.2- Các hướng giải quyết
Để thiết kế một hệ thống lò sấy nông sản ta có rất nhiều phương pháp. Dưới đây
là một số phương hướng để chúng em chọn ra phương án tối ưu nhất.
2.2.1-Phương pháp sấy kiểu tháp
a) Giới thiệu hệ thống

8


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Hình 2.1- Hệ thống sấy kiểu tháp
- Buồng sấy hình trụ hay hình lăng trụ để đứng (tháp). Vật liệu đổ và tháp từ
phía trên. Khí nóng thổi vào từ phía dưới hoặc cắt ngang chiều chuyển động của
vật liệu. Tùy theo dạng vật liệu sấy và trạng thái ẩm của vật liệu mà có thể sử
dụng các phương pháp vận chuyển vật liệu khác nhau trong tháp.
- Hệ thống điều khiển thông minh có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ sấy
một cách tối ưu nhất đối với nhiên liệu đốt.

- Hệ thống được điều khiển tự động sấy với trữ lượng nông sản lớn.
b) Vị trí lắp đặt
Đối với hệ thống sấy kiểu tháp cần phải có một nhà xưởng sấy quy mô lớn, hiện
đại. Điện tích mặt bằng khá lớn. do hệ thống có nhiều công đoạn, nhiều thiết bị
được liên kết thành một dây truyền.

9


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

c) Ưu nhược điểm của hệ thống
-Ưu điểm:
 Thiết kế vững chắc, độ bền vật liệu cao, dễ vận hành.
 Có thể sấy một trữ lượng nông sản lớn phù hợp với quy mô công nghiệp.
 Tiết kiệm nhân công.
 Tỷ lệ hao hụt thấp, độ đồng đều cao, sản phẩm đầu ra đạt chất lượng tốt.
- Nhược điểm:
 Thiết kế cồng kềnh, khó chuyển dịch đi nơi khác
 Vì sử dụng chất đốt nên không thân thiện với môi trường
 -Phụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu than, củi, chấu….
2.2.2-Phương pháp sấy kiểu vỉ ngang
a) Giới thiệu hệ thống

Hình 2.2- Hệ thống sấy vỉ ngang

10


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

- Hệ thống hoạt động dựa trên sự đối lưu cưỡng bức của nhiệt độ được đưa vào
lò sấy thông qua hệ thống quạt gió công suất lớn.
- Kết hợp cảm biến đo nhiệt độ với vi sử lí để điều khiển nhiệt độ và tốc độ quạt
gió trong lò, cũng thông qua bảng điều khiển tự động toàn bộ hoạt động của lò
được giám sát trực quan bằng hệ thống đèn báo, còi báo khi nhiệt độ tăng quá mức
cho phép.
b) Vị trí lắp đặt
Hệ thống cần được lắp đặt ở nơi thoáng khí, có diện tích mặt bằng không cần
quá lớn, đủ cho hệ thống thiết kế kết hợp với nhà sấy cần có mái che để tránh
trường hợp thay đổi thời tiết.
c) Ưu nhược điểm của hệ thống
- Ưu điểm:
 Sấy được nhiều loaiij nông sản
 Chi phí lắp đặt thấp,dễ vận hành và bảo trì
 Dễ thao tác, phù hợp với trình độ lao động của nông dân
 Tỉ lệ hao hụt thấp, sản phầm đầu ra chất lượng tốt
 Thân thiện với môi trường
- Nhược điểm:
 Độ đồng đều về độ ẩm không cao nếu trong quá trình sấy không đảo
 Thời gian sấy lâu

11


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

2.2.3- Sơ đồ khối của hệ thống

Thóc sau khi thu

hoạch

Kho chứa

Lò sấy

Vận hành hệ
thống sấy

Đóng bao

Hạt sấy thành
phẩm

Cài đặt thời gian và
nhiệt độ

Đảo hạt sấy

Hình 2.3- Sơ đồ khối của hệ thống
2.3- Lý do lựa chọn thiết kế
- Với mục tiêu: “dễ lắp đặt-hiệu suất cao–giá thành rẻ” để phù hợp với người
nông dân nhóm em quyết định chọn thiết kế bằng phương pháp sấy kiểu vỉ ngang.
- Thiết kế có ưu điểm là cấu tạo đơn giản với mức đầu tư thấp so với các loại lò
sấy có cùng công suất, có thể sấy được nhiều loại nông sản dạng hạt hoặc các loại
vật liệu khác.
- Ngoài việc chi phí lắp đặt thấp, thiết kế cũng có một số ưu điểm vượt trội
như:
 Lắp đặt đơn giản.
 Vận hành dễ dàng.

 Đặc biệt là không gây ô nhiễm môi trường.
2.4- Tính chọn thiết bị

12


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Sau khi phân tích và tìm ra hướng thiết kế, chúng ta tiến hành tìm hiểu và lựa
chọn các thiết bị trong hệ thống thiết kế.
2.4.1-Quạt gió
 Nguyên lý hoạt động
Được ghép đồng trục với động cơ không đồng bộ 3 pha hoặc 1 pha để làm quay
quạt gió. Tạo áp lực ép nhiệt và lưu thông gió lên giàn sấy lúa.
 Thông số ký thuật
Ta sử dụng loại quạt hướng trục là loại đặc biệt với sức ép cao để gió xuyên
qua lớp lúa dầy 30-40cm. Thường dùng 2 quạt mỗi quạt lưu lượng 4m3/giây,
đường kính quạt 750mm, quay 1.600 vòng /phút.

Hình 2.4- Quạt hướng trục
 Vị trí lắp đặt

13


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Bên dưới sàn sấy, để có thể đưa lượng nhiệt và gió tối đa lên tiếp xúc với lúa
sấy.
 Ưu nhược điểm

- Ưu điểm:
 Lưu lượng lớn, cột áp cao
 Cánh quạt của quạt hướng trục được thiết kế góc nghiêng, tối ưu hóa
chức năng đẩy gió.
 Chạy rất êm, không rung hay kêu to.
- Nhược điểm:
 Có tiết diện lớn
 Cồng kềnh khó di chuyển
2.4.2- Động cơ
 Nguyên lý hoạt động
Sử dụng điện áp làm thay đổi sức điện động bên trong động cơ. Cấp nguồn cho
stato tạo dòng điện cảm ứng làm thay đổi từ thông trên roto làm cho trục động cơ
quay. Trục động cơ được nối đồng trục với quạy gió, làm quay quạy gió.
Thông số kỹ thuật
Động cơ kéo quạt công suất phải lớn hơn 16kw , có thể dùng động cơ 2 pha
hoặc 3 pha quay với tốc độ cao nhằm đẩy nhiệt đi khắp buống sấy và xuyên qua
lớp lúa dày.

14


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Hình 2.5- Động cơ không đồng bộ
 Vị trí lắp đặt
Phía sau động cơ. Để có thể ghép đồng trục được với động cơ. Làm quay trục
động cơ.
 Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
 Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ.

 Vận hành dể dàng, sửa chữa, bảo dưỡng thuận tiện.


Sử dụng rộng dãi phổ biến.

- Nhược điểm:
 Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới
điện.
 Khó điều chỉnh tốc độ.
 Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định
mức).

15


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

 Momen mở máy nhỏ.
2.4.3- Thiết bị gia nhiệt
Thường được sử dụng dây mayso. Dây may so là dây điện trở để biến năng
lượng điện thành nhiệt.Người ta có thể cán dẹp, hoặc kéo thành sợi với các đường
kính khác nhau tùy theo yêu cầu chế tạo.
Nguyên lý hoạt đông
Khi cấp điện cho dây mayso. Điện trở đốt nóng công suất lớn sẽ tạo nhiệt
để đưa vào lò sấy.

Hình 2.6- Dây mayso
 Thông số ký thuật
Đây là loại dây có điện trở suất (rô) lớn, có độ bền nhiệt cao và cứng về cơ
học. Thường làm từ vonfram hoặc hợp kim của vonfram.

16


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

 Vị trí lắp đặt
Phía dưới của dàn sấy hay chính là bên trong lò xông nhiệt (hơi).
 Ưu nhược điểm
-Ưu điểm:
 Có thể chuyển đổi thành lượng nhiệt cao
 Có độ bền nhiệt tốt
 Có độ cứng về cơ học
- Nhược điểm:
 Dây mayso đốt cháy oxy trong quá trình hoạt động không tốt cho môi
trường.
 Mất nhiều thời gian sau khi tắt để trở về trạng thái nhiệt độ cân bằng.
2.4.4- Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt độ trong buồng sấy, trên thị trường hiện nay
có rất nhiều loại cảm biến nhiệt độ dưới đây là một số loại thông dụng:
a) Cảm biến LM35
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt, mạch tích hợp chính xác cao mà điện
áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh.
 Nguyên lý hoạt động
Đầu cảm biến thu và cảm nhận nhiệt độ ở môi trường lắp đặt. Sau đó đưa
vào bộ phận biến đổi: biến đổi từ tín hiệu không điện ( nhiệt độ) thành tín hiệu điện
( vol).
Cấp điện áp cho mạch điều khiển: mạch cảnh báo, mạch hiển thị, mạch chuẩn hóa.

17


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Hình 2.7- Cảm biến LM35

Hình 2.8- Sơ đồ chân LM35
 Thông số kỹ thuật
 Đặc điểm của cảm biến LM35:
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/0C
+ Độ chính xác cao ở 250C là 0.50C
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 Ω cho 1mA tải

18


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

+ Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -550C -> 1500Cvới các mức điện áp ra
khác nhau.
 Xét một số mức điện áp sau:
+ Nhiệt độ -550Cđiện áp đầu ra -550mV
+ Nhiệt độ 250Cđiện áp đầu ra 250mV
+ Nhiệt độ 1500Cđiện áp đầu ra 1500mV
+ Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ
thống này thì đo từ 00Cđến 1500C
 Sai số của LM35:
+Tại 00C thì điện áp của LM35 là 10mV

+Tại 1500C thì điện áp của LM35 là 1.5V
Sai số của LM35là : ± 20C
 Vị trí lắp đặt
Bên dưới lò sấy, trong lò xông hơi lên dàn sấy
 Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
 Dễ dàng tích hợp với các thiết bị khác.
 Gía thành thấp .
 Kích thước gọn nhẹ.
 Ngõ ra có thể là điện áp ,dòng điện hoặc số và tỷ lệ với độ K,F,C.
- Nhược điểm:
 Kém bền khi hoạt động ở nhiệt độ cao

19


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

 Tầm nhiệt độ thấp (-550C÷ 1500C)
 Cần mạch kín
b) Cảm biến PT100
Cảm biến PT100 hay còn gọi là nhiệt điện trở kim loại ( RTD) PT100 được cấu
tạo từ kim loại Platinum được quấn tùy theo hình dáng của đầu dò nhiệt có giá trị
điện trở khi ở 00C là 100 Ω. Đây là loại cảm biến thụ động nên khi sử dụng cần
phải cấp một nguồn ngoài ổn định.

Hình 2.9- Hình dáng cảm biến PT100
 Nguyên lý hoạt động
- Đầu cảm biến thu và cảm nhận nhiệt độ ở môi trường lắp đặt. Sau đó đưa vào
bộ phận biến đổi: biến đổi từ tín hiệu không điện ( nhiệt độ) thành tín hiệu điện

( vol).
Cấp điện áp cho mạch điều khiển: mạch cảnh báo, mạch hiển thị, mạch chuẩn hóa.
 Thông số kỹ thuật
- Ở 10 ºC thì đo được giá trị điện trở R(Pt100) =107,6 Ω . Khi tăng 1ºC thì
R(Pt) tăng sấp xỉ 0,4Ω
- Dải nhiệt độ của PT100 từ -2500C -> 8500C. Trong thực tế người ta chế tạo và
sử dụng dạng chuẩn PT100 dải nhiệt độ từ 00C - 1000C.
- Sai số của PT100 là: ± 10C

20


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

 Vị trí lắp đặt
Bên dưới lò sấy, trong lò xông hơi lên dàn sấy.
 Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
 Dễ sử dụng hơn, chiều dài dây khônghạn chế.
 Có thể chịu được nhiệt độ cao
 Không bị oxy hóa, độ bền hóa học cao, tính dẻo tốt
 Độ chính xác cao.
- Nhược điểm:
 Dải đo bé hơn cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn cặp nhiệt điện
c) Cảm biến AD 590
Được thiết kế làm cảm biến nhiệt độ có tổng trở ngõ khá lớn(10mΩ). Vi mạch
đã được cân bằng bởi nhà sản xuất, khiến cho dòng mA ra tương ứng với chuẩn
nhiệt độ tuyệt đối K. Điện áp làm việc càng nhỏ càng tốt để tránh hiện tượng tự gia
nhiệt. Khi cấp điện áp thay đổi, dòng thay đổi ít.

Hình 2.10- Cảm biến AD590
 Nguyên lý hoạt động

21


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

- Đầu cảm biến thu và cảm nhận nhiệt độ ở môi trường lắp đặt. Sau đó đưa vào
bộ phận biến đổi: biến đổi từ tín hiệu không điện ( nhiệt độ) thành tín hiệu điện
( vol).
Cấp điện áp cho mạch điều khiển: mạch cảnh báo, mạch hiển thị, mạch chuẩn hóa.
 Thông số kỹ thuật
- Dải nhiệt độ của AD 590 từ -550C tới 1500C
- Điện áp hoạt động: 4-30 VDC
- Dòng điện ra tỉ lệ: 1µA
- Sai số của AD 590 là: ±0.50C
 Vị trí lắp đặt
Bên dưới lò sấy, trong lò xông hơi lên dàn sấy.
 Ưu nhược điểm
- Ưu điểm:
 Dải đo nhiệt độ rộng : từ -5500C -> 15000C
- Nhược điểm:
 Độ chính xác kém: ± 40C.
2.4.5- Cảm biến độ ẩm
a) Tổng quan
- Trong ứng dụng hàng ngày, nhu cầu theo dõi nhiệt độ và độ ẩm ngày càng
trở nên phổ biến và thiết thực và sử dụng trong:
 Sản xuất chế biến nông nghiệp
 Hiển thị và thực thi điều khiển (quạt gió, máy sấy, điều hòa,... hay báo động)

 Datalog dữ liệu về môi trường tại một khu vực...

22


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

-Trên thị trường có một số loại cảm biến độ ẩm, nhiệt độ: SHT75, SHT11,
HS1101,....với độ chính xác khác nhau.
b) Lựa chọn cảm biến

Hình 2.11- Cảm biến HS1101

23


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

Hình 2.12- Cảm biến SHT75
Tùy theo yêu cầu mà loại sensor nào được chọn, nếu cần độ chính xác cao thì
SHT75 là sự lựa chọn phù hợp. Để đạt tiêu chí kinh tế và độ chính xác tương đối
thì HS1101 có thể tốt nhất, với độ chính xác về độ ẩm 2%RH, HS1101 không thua
kém gì SHT1x (lên tới ±4.5%RH).
Như vậy HS1101+DS18B20= 77.000 VND, chỉ bằng 1/3 so với SHT10. Vấn đề
của HS1101 là cần mạch phụ và chuẩn hóa lại sau khi lắp mạch.
c) Nguyên lý làm việc

Hình 2.13- Sơ đồ đấu chân HS1101
+ Cảm biến HS1101 là cảm biến điện dung. Khi độ ẩm thay đổi, điện dung của
HS1101 thay đổi. Do vậy, để đo được độ ẩm người ta thiết kế mạch đo điện dung

của HS1101.
+ Trong thực tế, người ta thường ghép nối HS1101 và IC NE555. Khi đó giá trị
điện dung của HS1101 thay đổi thì làm thay đổi tần số đầu ra của IC555. Như vậy
chỉ cần đo tần số đầu ra là có thể đo được điện dung của HS1101.

24


Bài tập lớn Đo Lường và Cảm Biến

 Vậy tổng hợp lại ta sẽ sử dụng:
Đựa vào ưu nhược điểm của các thiết bị và đặc tính của chúng, chúng em
quyết định lựa chọn những thiết bị sau:
*Quạt: Quạt hướng trục là loại đặc biệt với sức ép cao để gió xuyên qua lớp
lúa dầy 30-40cm. Thường dùng 2 quạt mỗi quạt lưu lượng 4m3/giây, đường kính
quạt 750mm, quay 1.600 vòng /phút.
*Động cơ: Động cơ kéo quạt công suất phải lớn
*Gia nhiệt: Dùng thiết bị làm nóng bằng dây mayso
*Cảm biến nhiệt: Dùng cảm biến PT100, loại này đang sử dụng rất phổ biến
trong công nghiệp có giá tương đối rẻ và độ bền cao. Do đó, chúng em lựa chọn
đặt cảm biến nhiệt độ PT100 trong hình 2.2.
*Cảm biến độ ẩm HS1101 do cảm biến này có độ chính xác cao; hoạt động
tốt trong môi trường có nhiệt độ không quá cao, môi trường không khắc nghiệt như
lò sấy lúa. Thêm nữa, giá thành rẻ phù hợp với điều kiện kinh tế của người dân.

2.4.6- Hệ thống hẹn giờ và điều khiển nhiệt độ trong lò
 Sau khi tìm hiểu, kết hợp với môn vi mạch tương tự và vi mạch số để thiết kế
mô phỏng mạch chúng em quết định sử dụng ATMEGA16L vì vi điều khiển này
có thể hiện thị ra LCD vừa dùng để hiện nhiệt độ và cả độ ẩm. Tối ưu hơn khi sử
dụng TC7107 chỉ có thể hiện thị được nhiệt độ

 Dưới đây chúng em xin trình bày cả 2 phương pháp để có thể thấy rõ được sự
tối ưu của lựa chon trên:

25