bài tập lớn đo lường và cảm biến

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI


BÀI TẬP LỚN
ĐỀ TÀI 5: Hãy tìm hiểu,phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt
độ lò sấy nông sản dạng hạt
BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VÕ THỊ CẨM THÙY
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
NGUYỄN ĐỨC LÂM
BÙI ĐỨC LONG
NGUYỄN NHO LUÂN
ĐIÊU VĂN MẠNH
THÀO A MUA

2


MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
Đề tài
Tìm hiểu phân tích và xây dựng hệ thống đo và
điều khiển nhiệt độ lò sấy nông sản dạng hạt
**************
Mục lục

Trang

LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ..........................................5
1.1-Tiêu chuẩn sấy các loại hạt.................................................................................5

1.2- Sơ lược về hệ thống thiết kế...............................................................................6
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN......................................................................7
2.1 Yêu cầu đề tài......................................................................................................7
2.2- Các hướng giải quyết........................................................................................7
2.3- Lý do lựa chọn thiết kế.....................................................................................11
2.4- Tính chọn thiết bị.............................................................................................11
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN...........................................................................................21
3.1-Kết quả đạt được...............................................................................................21
3.2- Những mặt hạn chế..........................................................................................22
3.3- Biện pháp khắc phục........................................................................................22
CHƯƠNG 4: BÀI DỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN.......................................................22
4.1.Bản Tài Liệu Lý Thuyết....................................................................................22
4.2.Bản Tài Liệu Sử Dụng Cảm Biến......................................................................40

LỜI MỞ ĐẦU
3


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. Đặc biệt góp phần vào sự phát
triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng
và phát triển đất nước. Trong đó muôn kĩ thuật vi điều khiển được phát triển mạnh mẽ
dựa trên những tiến bộ của công nghệ tích hợp các linh kiện bán dẫn và hệ lập trình
có bộ nhớ kết hợp với máy tính điện tử. Từ những thời gian đầu phát triển đã cho
thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định
thêm.Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng trừng như không
thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con
người.
Để góp phần làm sang tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn “

Đo lường và cảm biến” chúng em sau một thời gian học tập được các thầy , các cô
trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên ngành đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt
tình của cô “ VÕ THỊ CẨM THÙY ” chúng em đã “tìm hiều, phân tích và xây
dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò xấy nông sản dạng hạt”.
Cũng với sự nỗ lực của cả nhóm nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm
của chúng em còn có hạn nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất
mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp và
phát triển đề tài.
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, đọ ẩm lúc đầu của chúng có thể tới 34-40%>
Những hạt ẩm nếu không sấy kịp thời có thể bị thâm, chua, thối thậm chí có thể hư
4


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 14-16%
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
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.
5


-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.

3m

1,5m
4m

- 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 ch ắn và có van đ ể
điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp. Phần kết nối ở m ỗi đ ầu ra và vào c ủa m ỗi
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.
6


-Ngoài ra, còn có hệ thống cảm biến và vi mạch điều khi ển nhi ệt đ ộ ở trong
buồng sấy.

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN
2.1 Yêu cầu đề tài
- Tìm hiểu phân tích và xây dựng hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ lò sấy nông sản
dạng hạt.
- Lựa chọn các cảm biến cần sử dụng cho hệ thống
- Cách lựa chọn và bố trí các thiết bị khác
- Sơ đồ khối của hệ thống
- Lựa chọn phương án điều khiển
- Đánh giá về sai số của hệ thống
- 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 pháp mà chúng tôi cho là tối ưu nhất.

2.2.1-Phương pháp sấy kiểu tháp
a) Giới thiệu hệ thống
1
7


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.Người vận hành có thể dễ dàng chọn lựa chế

8


độ sấy cho phù hợp với mỗi loại nguyên liệu bằng cách nhấn nút chọn các chế

độ.
-Hệ thống được điều khiển tự động sấy với trữ lượng nông sản lớn.
b) 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, tỷ lệ hạt gãy thấp, độ đồng đều cao, sản phẩm đầu ra đạt chất
lượng

tốt.

- Hệ thống gầu tải, trục tải thiết kế tối ưu, đảm bảo hiệu quả hoạt động cao.
- Các động cơ điện vận hành hợp lý, giảm tối đa chi phí điện năng.
- Lò đốt thiết kế hiện đại, được điều khiển tự động đảm bảo hiệu suất cao, tiết kiệm
tối đa chất đốt.
9


*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
Hệ thống thiết kết được trang bị cảm biến đo nhiệt độ kết hợp 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.
b) Ưu nhược điểm của hệ thống

*Ưu điểm
- Lò sấy được thiết kế dựa theo nguyên lí sấy đối lưu cưỡng bức thiết bị có kết cấu
đơn giản dễ lắp đặt được ứng dụng rộng rãi để sấy các loại nông sản dạng hạt như
ngô, lúa, đậu…
- Có hệ thống còi cảnh báo khi quá thời gian sấy
10


- Chi phí lắp đặt thấp,dễ vận hành và bảo trì
- Dễ thao tác phù hợp với trình độ lao động của các địa phương
- 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

2.3- Lý do lựa chọn thiết kế
Với chỉ tiêu “dễ lắp đặt-hiệu suất cao–giá thành rẻ” để phù hợp với người nông dân
nghèo 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
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

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.

11


Hình 2.3- Quạt hướng trục
Đặc tính nổi trội của loai quạt này là: Lưu lượng lớn, cột áp cao, rất phù hợp cho hút
hoặc thổi không khí trong đường ống. Cánh quạt của quạt hướng trục được thiết kế
góc nghiêng, số cánh phù hợp và được cân bằng động 2 mặt nên chạy rất êm, không
rung hay kêu to
2.4.2- Động cơ
Động cơ kéo quạt công suất phải lớn hơn 16kw mã lực, 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.

12


Hình 2.4-Động cơ công suất lớn
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. 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. Người ta có
thể cán dẹp, hoặc kéo thành sợi với các đường kính khác nhau tùy theo yêu cầu chế
tạo.Dây được sản xuất theo công nghệ nóng chảy rồi kéo như cán thép hoặc đúc
theokhuôn khi dây điện trở có kích thước lớn. Sử dụng điện trở đốt nóng công suất
lớn tạo nhiệt để dưa vào lò sấy.

13


14


Hình 2.5-Dây mayso
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:
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.

- 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 250Clà 0.50C
15


+Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
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
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.

-Đặc điểm:
+ có thể chịu được nhiệt độ cao
+ không bị oxy hóa khí nóng chảy
+ độ bền hóa học cao, tính dẻo tốt
-Dải nhiệt độ của PT từ 00C -200 0C. 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
16


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.

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

*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,
*Động

quay
cơ:

Động

1.600
cơ

kéo

quạt

vòng
công

suất

/phút.
phải

lớn

*Gia nhiệt: Dùng thiết bị làm nóng bằng dây may so
Theo yêu cầu của đề tài thì chúng em sử dụng cảm biến PT100, loại này đang
sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp hiện nay.Và chúng em lựa chọn đặt 1 cảm
biến nhiệt độ PT100, cảm biến được đặt như trong hình 2.2.
2.4.5 Hệ thống hẹn giờ và điều khiển nhiệt độ trong lò

Chúng ta sẽ ứng dụng vi sử lí để điều khiển nhiệt độ cụ thể ở mạch điều khiển
này ta dùng ATMEGA16L.
17


*ATMEGA16L

+ Điện áp hoạt động: 2,7-5,5VDC
+ Sơ đồ chân:
- VCC: là cấp nguồn +
- GND: nối đất
- AVCC: là chân cấp điện cho cổng A(Port A) và bộ biến đổi A/D, PC3, PC0,
ADC7, ADC6. Nó được nối nội bộ đến VCC ngay cả trong trường hợp ADC
không được sử dụng. Nếu ADC không được sử dụng, nó phải được nối với
VCC thông qua bộ lọc thông thấp. Cả PC6 và PC4 cũng xử dụng được điện áp
AVCC
- AREF: là chân tín hiệu tham chiếu Analog (tương tự) nối vào bộ biến đổi A/D.
- PORT A: đầu ra của bộ biến đổi A/D
- XTAL 1 và XTAL 2: chân vào ra của thạch anh tạo dao động

*LCD 2 dòng 16 kí tự:

18


+ Điện áp hoạt động từ 2,7-5VDC
+ Tần số hiển thị: 2MHz ở mức điện áp 5V
*Những linh kiện khác:

- 2 Tụ 2200uf 16V để lọc nguồn

- 1 IC ổn áp 5V: tạo điện áp 5V cấp cho mạch

- 1 tụ 47uf 16V: làm mạch reset

19


- 2 Tụ gốm 33pf: ổn định làm việc cho thạch anh

- 1 Tụ gốm 104pf: bảo vệ
mạch tránh những thành phần tần số cao

- 1 Điện trở 4,7K và 1 điện trở 10K: nối chân 2 và chân 3 của DS18B20 và nối
với mạch reset

- Biến áp 20V-0,5A

- Thạch anh 8MHz

20


- Cầu diod dùng để biến nguồn xoay chiều từ biến áp thành 1chiều

21


Hình 2.6-Hệ thống hẹn giờ và còi hú khi quá thời gian sấy
- Hệ thống hẹn giờ và cảnh báo thời gian sấy, có thể cài đặt theo ý người sử dụng.

* Sơ đồ nguyên lí

Sơ đồ nguyên lý trên cấp nguồn cho mạch là nguồn AC từ 7 đến 24 V.
+3 chân cấp nguồn cho Chíp ATMEGA16L là những chân 10,11,31 không vẽ trên
sơ đồ (chân 10 được nối chân 30, chân 11 được nối với chân 31).
+Điện trở PULLUP có giá trị 4,7K.
+Tụ C3 có thể thay bằng tụ hóa 10uf.
+Có thể dung thạch anh 4MHz thay cho loại 8MHz.

- Tác dụng của các linh kiện:
+ pt100 cảm biến nhiệt độ từ buồng sấy để lấy tín hiệu nhiệt độ đưa vào vi xử lý.
+LCD giải mã và hiển thị nhiệt độ.
+ ATMEGA16L điều khiển tắt mở thiết bị theo nhiệt độ đã mặc định, điều khiển hiển
thị LCD.
22


+ Mạch ổn áp, tạo điện áp 5VDC cấp cho vi mạch.
+ Led đỏ gỉa lập máy làm tăng nhiệt độ.
+ Let xanh giả lập máy làm giảm nhiệt độ.
- Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu nhiệt độ đọc được qua chân DQ(2) vào chân 34
của ATMEGA16L (ADC6) chân này là 1 trong 8 đầu vào của hệ thống biến đổi A/D
của ATMEGA16L, nhưng không cần biến đổi mà đưa thẳng vào khối xử lí trung tâm
(vì tín hiệu truyền của cảm biến nhiệt độ ở chân DQ là tín hiệu số), tín hiệu khi đưa
vào đây sẽ được CPU xử lí với điều kiên đã được lập trình sẵn. Sau đó tín hiệu sau
khi được xử lí tiếp tục đưa ra chân 26 (TDO-Test Data Out-kiểm tra dữ liệu ra), 27
(TDI-kiểm tra dữ liệu vào), 28 (TOSC1-Test ocsolltor-kiểm tra đầu vào của bộ tạo
dao động 2) vào D4, D5, D6, D7 của LCD để giải mã
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN
3.1-Kết quả đạt được

- Từ những phân tích và tính toán chi tiết ở trên chúng tối đã xây dựng được một lò
sấy nông sản dạng hạt với thể tích 15m 3 có thể sấy tối đa 3 tấn/ lần. Với ưu điểm dễ
vận hành và lắp đặt, giảm thiểu sức người trong quá trình sấy, tốc độ sấy nhanh, đảm
bảo chất lượng nông sản.
- Nhờ việc ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất giúp giải quyết vấn đề
bảo quản nông sản sau khi thu hoạch.
- Đáp ứng được sự ổn định về nhiệt độ trong quá trình sấy, góp phần tiết kiệm điện
năng và bảo vệ môi trường.
- Tỉ lệ hao hụt thấp
3.2- Những mặt hạn chế
- Độ đồng đều của hạt sấy không cao nếu trong quá trình sấy không đảo
- Thiết kế tốn nhiều diện tích
- Khó cơ giới hóa

23


3.3- Biện pháp khắc phục
- Nên đảo hạt sấy từ 10-20 phút một lận để đảm bảo độ đồng đều của hạt sấy
- Tăng kích thước và quy mô của lò để có thể sấy được nhiều nông sản hơn
- Xây dựng thêm hệ thống đảo chiều gió để giảm chi phí cho lao động.
CHƯƠNG 4: BÀI DỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN
4.1.Bản Tài Liệu Lý Thuyết
Cảm biến nhiệt độ
John Fontes,kĩ sư ứng dụng cao cấp,Honeywell cảm biến và kiểm soát
Bởi vì nhiệt độ có thể tác động đáng kể lên các vật liệu và quy trình ở mức độ
phân tử, đó là cảm nhận rộng rãi của tất cả các biến số. Nhiệt độ được định nghĩa
là một mức độ cụ thể của sự nóng hay lạnh như tham chiếu đến một qui mô cụ thể.
Nó cũng có thể được định nghĩa là lượng năng lượng nhiệt( rung động, ma sát và
dao động của các hạt trong một phân tử): cao hơn năng lượng nhiệt, năng lượng

phân tử càng lớn.
Cảm biến nhiệt độ phát hiện một sự thay đổi trong một tham số vật lí như điện
áp hoặc đầu ra khá tương ứng với một sự thay đổi nhiệt độ, có 2 loại cơ bản của
nhiệt độ cảm biến:
 Cảm biến nhiệt độ tiếp xúc yêu cầu các bộ cảm biến tiếp xúc vật lí trực tiếp
với các phương tiện truyền thông hoặc đối tượng được cảm nhận, nó có thể
được sự dụng để theo dõi nhiệt độ của các chất rắn, chất lỏng và chất khí
trên một phạm vi nhiệt độ rất rộng
 Không cảm biến nhiệt độ tiếp xúc không diễn giải các năng lượng bức xạ
của một nguồn nhiệt trong từ năng lượng phát ra trong phần hồng ngoại của
spec-trum điện từ. Phương pháp này có thể được sử dụng để theo dõi trên
các chất rắn phản xạ và các chất lỏng nhưng không có hiệu quả với các loại
khí do tính minh bạch tự nhiên của chúng.
4.1.1- Loại cảm biến và công nghệ kĩ thuật
Cảm biến nhiệt gồm 3 loại: cơ điện, điện tử và điện trở. Các phần sau đây thảo
luận về làm thế nào mỗi loại cảm ứng được xây dựng và sử dụng để đo nhiệt độ và
độ ẩm
Cơ điện
Nhiệt lưỡng kim là chính xác nhưng gì tên của nó: hai loại kim loại khác nhau
liên kết với nhau dưới nhiệt độ và áp suất để tạo thành một dải duy nhất của vật
chất. Bằng cách sử dụng tỷ lệ mở rộng khác nhau của hai vật liệu, năng lượng nhiệt
có thể chuyển đổi thành chuyển động cơ điện.
Có hai loại công nghệ lưỡng kim cơ bản:
24


Thiết bị tác dụng tức thời sử dụng một đĩa lưỡng kim được thiết lập để cung
cấp một sự thay đổi tức thời của trạng thái ( mở để đóng và đóng để mở). Kiểu
thanh vít sử dụng một dải lưỡng kim từ từ mở và đóng các tiếp điểm. Tốc độ mở
cửa được xác định bởi kim loại được lựa chọn và tốc độ thay đổi nhiệt độ của ứng

dụng. Nhiệt lưỡng kim cũng có sẵn trong các phiên bản điều chỉnh bằng cách
chuyển ốc vít, một sự thay đổi trong hình học nội bộ diễn ra những thay đổi điểm
đặt nhiệt độ.
Bầu và ống mao dẫn nhiệt độ : tận dụng các hoạt động mao dẫn sự nở rộng
hoặc xây dựng để thực hiện hoặc phá vỡ một tập hợp các liên kết điện – chất lỏng
được đóng gói trong một ống chứa có thể đạt vị trí từ 150mm đến 2000mm từ việc
chuyển đổi. Điều này cho phép nhiệt độ hoạt động cao hơn một chút so với các
thiết bị cơ điện. Do công nghệ liên quan đến các hành động chuyển đổi của các
thiết bị này là chậm hơn so với các thiết bị tác dụng tức thời.
Điện tử
Cảm biến Silicon sử dụng các cảm biến điện trở với số lượng lớn của vật liệu
bán dẫn, chứ không phải là đường giao nhau của hai khu vực khác nhau pha tạp.
Đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc một hệ số nhiệt độ dương. Thiết bị IC - loại có thể
cung cấp trực tiếp nhiệt độ kĩ thuật số, do đó không cần thiết cho một chuyển đổi
A/D.
Nhiệt kế Hồng ngoại ( IR ). Tất cả các đối tượng phát ra năng lượng hồng
ngoại cung cấp nhiệt độ của họ là ở trên không độ tuyệt đối.có một sự tương quan
trực tiếp giữa năng lượng hồng ngoại phát ra một đối tượng và nhiệt độ của nó.
Cảm biến hồng ngoại đo năng lượng hồng ngoại từ một đối tượng trong 4-20
µm bước sóng và chuyển đổi với một điện áp. Công nghệ hồng ngoại tiêu biểu sử
dụng một ống kính để tập trung năng lượng bức xạ vào một pin nhiệt điện, sản
lượng điện áp hiệu quả là khuếch đại và có điều kiện để cung cấp nhiệt độ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính xác của hồng ngoại cảm biến. Hồng ngoại phản
xạ ( biện pháp khả năng của vật liệu để phản ánh năng lượng hồng ngoại), hệ số
lan truyền ( biện pháp khả năng vật liệu học để truyền tải hoặc vượt qua năng
lượng hồng ngoại và phát xạ, tỷ lệ năng lượng bức xạ bởi một đối tượng với năng
lượng bức xạ của một bộ tản nhiệt hoàn hảo của bề mặt được đo).
Một đối tượng có một phát xạ của 0.0 là một phát xạ hoàn hảo, trong khi một
đối tượng với phát xạ của 1.0 phát xạ ra (hoặc hấp thụ) 100% năng lượng hồng
ngoại áp dụng cho nó (một phát xạ của 1.0 được gọi là một “vật đen” và không tồn

tại trong thế giới thực.
Cặp nhiệt điện được hình thành khi hai dây dẫn điện của kim loại khác nhau
hoặc hợp kim được tham gia ở một đầu của một mạch. Cặp nhiệt điện không có
yếu tố cảm biến, vì vậy rất ít, hạn chế hơn so với nhiệt độ điện trở thường.chúng
được xây dụng xung quanh dây dẫn trần và cách nhiệt bằng bột gốm hoặc sứ hình
thành.
Tất cả các cặp nhiệt điện có những cái được gọi là một sự phân nhánh “nóng”
(hoặc đo lường ) và “lạnh” ( hoặc tham chiếu) giao nhau, một đầu của dây dẫn (sự
phân nhánh đo lường) được tiếp xúc với nhiệt độ quá trình, trong khi đầu kia được
25


duy trì ở nhiệt độ tham chiếu được biết đến <hình 20.1.1>. Sự phân nhánh lạnh có
thể là một sự phân nhánh tham chiếu được duy trì ở mức độ 0ºC ( 32ºF ) hoặc cân

Hình 20.1.1.cặp nhiệt điện
Nguồn: Desmarais, Ron và Jim Breuer. “Làm thế nào để lựa chọn và sử dụng
đúng
cảm
biến
nhiệt
độ.”Cảm
biến
online.Tháng
1
năm
2001. />Khi kết thúc phải chịu nhiệt độ khác nhau, dòng điện sẽ chảy vào các dây tỉ lệ
thuận với nhiệt độ khác nhau.sự phân nhánh đo lường nhiệt được xác định bởi sự
hiểu biết các loại của cặp nhiệt điện sử dụng, đại lượng điện áp mili-vôn, và nhiệt
độ của các đường giao nhau tham khảo.

Cặp nhiệt điện được phân loại chuẩn do hai loại điện áp khác nhau của EMF (lực
điện) với nhiệt độ sử dụng. Điện áp mili-vôn là một sự vận hành của các thành
phần vật liệu và cấu trúc dây dẫn luyện kim. Thay vì như đã xác định một giá trị ở
nhiệt độ cụ thể, cặp nhiệt điện được cho mức tiêu chuẩn hay bao gồm lỗi của một
phạm vi nhiệt độ.
Thiết bị điện trở
Nhiệt kế điện tử ( hoặc điện trở nhạy cảm) là thiết bị có thể thay đổi điện trở
của nó liên quan đến nhiệt độ của chúng. Chúng thường bao gồm một sự kết hợp
của hai hoặc ba oxit kim loại được kết dính trong một vật chất gồm sứ và có dây
dẫn hàn vào phiến bán dẫn hoặc chì, được bao phủ với epoxy hoặc thủy tinh.
Nhiệt kế điện tử có sẵn trong hai loại khác nhau: hệ số nhiệt độ dương (PTC)
và hệ số nhiệt độ âm (NTC) . PTC hiện một sự thay đổi dương hay gia tăng độ bền
khi nhiệt độ tăng và sự thay đổi trong giới hạn của các thiết bị, hệ số nhiệt độ âm
thường là khá lớn cung cấp một mức độ cao của sự nhạy cảm. chúng cũng có
những lợi thế là có sẵn trong các cấu hình cực kì nhỏ cho phản ứng nhiệt cực kì
nhanh chóng.
Ngoài công nghệ oxit kim loại, thiết bị hệ số nhiệt dương cũng có thể được sản
xuất bằng cách sử dụng po-ly-me dẫn điện. Các thiết bị sử dụng một giai đoạn thay
đổi trong các vật liệu để cung cấp một sự gia tăng nhanh chóng trong điện trở.
Điều này cho phép sử dụng trong việc chống lại dòng điện quá mức cũng như nhiệt
độ quá cao.
26