BÀI tập lớn DO LUONG CAM BIEN

BỘ MÔN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI: TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG SẤY NÔNG SẢN DẠNG
HẠT, MỖI LƯỢT SẤY DUNG LƯỢNG 100KG
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: MAI THẾ THẮNG
LỚP: TỰ ĐỘNG HÓA 1 – K18
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
VŨ TOÀN TRUNG

MSV: 1831240014

NGUYỄN HỮU TUẤN

MSV: 1831240067

VŨ MINH TUẤN

MSV: 1831240003

NGUYỄN ĐÌNH TUẤN

MSV: 1831240053

NGUYỄN VĂN TƯỞNG

MSV: 1831240071

1


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1...................................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG....................................................................................3
TỔNG QUAN CHUNG.................................................................................................3
1.1 - CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY............................................................4
1.2 - TIÊU CHUẨN SẤY CÁC LOẠI HẠT.................................................................7
1.3 - CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY..........................................8
1.4 - THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG SẤY...................................................................9
1.4.1 - Lựa chọn phương pháp sấy.................................................................................9
1.4.2 - Sơ đồ hệ thống..................................................................................................10
CHƯƠNG 2.................................................................................................................12
GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH..................................................................12
2.1 – BỘ GIA NHIỆT SỬ DỤNG ĐIỆN TRỞ SẤY...................................................12
2.2 – HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ ĐỘNG CƠ QUẠT............................................13
2.2.1 – Hệ thống thông gió...........................................................................................13
2.2.2 – Quạt đẩy...........................................................................................................13
2.3 – HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN......................................................14
2.3.1 – Lựa chọn cảm biến...........................................................................................14
2.3.1.1 – Cảm biến nhiệt độ.........................................................................................14
2.3.1.2 – Cảm biến độ ẩm............................................................................................20
2.3.2 – BỘ ĐIỀU KHIỂN.......................................................................................26
2.3.2.1 – PLC S7 – 1200............................................................................................26
2.3.2.2- Arduino UNO R3............................................................................................28
CHƯƠNG 3................................................................................................................. 29
TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN.........................................................................................29
3.1 – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CẢM BIẾN.................................................................29
3.1.1 – Cảm biến nhiệt độ LM35.................................................................................29
3.1.1.1 – Thông số của cảm biến LM35.......................................................................29
3.1.1.2 – Tính toán nhiệt độ đầu ra cho LM35...........................................................30
3.1.1.3 – Sai số của LM35...........................................................................................30
3.1.1.4 – Phương pháp, vị trí lắp đặt cảm biến LM35..................................................30

3.1.2 – Cảm biến độ ẩm HS1101.................................................................................31
3.1.2.1 – Thông số cảm biến HS1101..........................................................................31
3.1.2.2 – Tính toán độ ẳm đầu ra của HS1101.............................................................32
3.1.2.3 – Phương pháp, vị trí lắp đặt HS1101..............................................................33

2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
TỔNG QUAN CHUNG
Ở Việt Nam nông nghiệp vẫn là một ngành có đóng góp đáng kể vào tổng thu
nhập quốc dân. Chính vì vậy mà Đảng và Nhà nước luôn coi trọng công cuộc
công nghiệp hoá, hiện đại hoá sản xuất nông nghiệp nông thôn, nhờ đó mà
ngành nông nghiệp đã có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng thu hoạch
từ các loại nông sản qua các mùa vụ ngày càng được nâng cao. Sản xuất nông
nghiệp tăng, đòi hỏi công nghệ sau thu hoạch phải phát triển mạnh để có thể bảo
quản tốt sản phẩm làm ra.
Hầu hết các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu, vừng sau khi
thu hoạch thì cần sấy khô kịp thời tránh hư hỏng do nấm mốc, mối, mọt đồng
thời đáp ứng yêu cầu cho quá trình chế biến tiếp theo. 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 mà thời tiết cứ 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 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. Trên thị

trường nước ta hiện nay cũng đã xuất hiện các thiết bị sấy, nhưng các thiết bị
này cồng kềnh, nhiệt độ sấy không ổn định đồng thời không thể tự động thay đổi
được nhiệt độ sấy khi cần thiết vì mỗi một loại hạt ta cần chọn nhiệt độ sấy thích
hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng tốt và tiết kiệm năng lượng. Đặc biệt là
nông sản dạng hạt mà làm hạt giống thì yêu cầu về độ ổn định nhiệt độ càng cao
trong suốt quá trình sấy. Mặt khác để dễ dàng cho người sử dụng trong việc theo
dõi nhiệt độ sấy cũng như thay đổi nhiệt độ sấy thì nhiệt độ sấy và nhiệt độ đặt
cần phải được hiển thị. Ngoài ra hệ thống sấy còn phải có giá thành rẻ mới phù
hợp với nền kinh tế nông nghiệp nước ta hiện nay. Theo đó chúng em tiến hành
nghiên cứu và phát triển đề tài: “Thiết kế hệ thống tự động đo, điều khiển và
hiển thị nhiệt độ khí sấy nông sản dạng hạt”.
1.1 - CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY
Sấy là quá trình nước từ vật liệu ẩm khuếch tán, bốc hơi ra
không khí xung quanh nó. Quá trình này được thực hiện do sự
3


chênh lệch áp suất hơi nước ở bề mặt của vật liệu và môi trường
xung quanh. Để làm cho lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bốc
hơi cần có điều kiện:
P m > Pk
Pm – Pk = ΔP
Pm - áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu.
Pk - áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí.
ΔP - động lực của quá trình sấy.
Trị số ΔP càng lớn thì lượng ẩm chuyển sang môi trường xung
quanh càng mạnh và quá trình sấy được thực hiên nhanh hơn.
Như vậy, quá trình bốc hơi nước ra không khí xung quanh phụ
thuộc vào cả Pm và Pk, trong đó Pm phụ thuộc vào nhiệt độ sấy,
độ ẩm ban đầu của vật liệu và tính chất liên kết của nước trong

vật liệu còn Pk phụ thuộc chủ yếu và hơi nước có mặt trong
không khí.
Trong vật liệu ẩm nước tồn tại ở hai trạng thái: liên kết và tự
do. Ở cả hai dạng ẩm đó, nước đều có thể khuếch tán và bốc
hơi ra không khí. Nước liên kết do được giữ bởi lực liên kết hoá
học rất lớn nên rất khó bay hơi. Nước này chỉ bay hơi khi vật
liệu được đốt nóng ở nhiệt độ cao và trong quá trình bay hơi
thường gây nên sự biến đổi cấu trúc phân tử của vật liệu.
Do tính chất hút, nhả ẩm của vật liệu trong không khí nên
giữa độ ẩm trong không khí và trong vật liệu luôn có quá trình
cân bằng động: nếu Pm > Pk thì lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm
bốc hơi vào trong không khí làm cho áp suất hơi trên bề mặt vật
liệu Pm giảm xuống. Từ trong vật liệu nước sẽ được khuếch tán
ra bề mặt và bốc hơi thiết lập cân bằng mới giữ áp suất bề mặt
và độ ẩm. Độ ẩm của vật liệu được giảm dần theo quá trình sấy.
Theo mức độ khô của vật liệu, sự bốc hơi chậm dần và tới khi
độ ẩm còn lại của vật liệu đạt tới một giá trị nào đó, gọi là độ
ẩm cân bằng Wcb, khi đó ΔP = 0, nghĩa là Pm = Pk thì quá trình
sấy dừng lại. Nếu Pm < Pk ngược lại vật liệu sẽ hút ẩm và quá
trình này được gọi là quá trình hấp thụ nước, nó được diễn ra
cho đến khi độ ẩm của vật liệu đạt tới trị số độ ẩm cân bằng thì
dừng lại. Quá trình nước từ vật liệu ẩm bay hơi, kèm theo sự thu
nhiệt. Vì thế nếu không có sự đốt nóng, cung cấp nhiệt từ ngoài
vào thì nhiệt độ của vật liệu giảm xuống. Khi nhiệt độ giảm sẽ
làm giảm áp suất hơi trên bề mặt, dẫn đến làm chậm tốc độ bốc
hơi nước. Do đó, muốn sấy nhanh, phải cung cấp lượng nhiệt từ
ngoài vào để làm tăng nhiệt độ của vật liệu sấy.
4

Quy luật thay đổi độ ẩm được đánh giá bằng tốc độ sấy, đó
là tốc độ khuếch tán của nước từ vật liệu ra khôngkhí. Tốc độ
sấy được xác định bằng lượng nước bốc hơi từ 1m 2 bề mặt hay
từ 1kg vật liệu ẩm trong một đơn vị thời gian:
Us = hay Us = G.t
Us - Tốc độ sấy, kg/m2.h hay (kg/kg.h).
W - Lượng hơi nước bốc hơi từ bề mặt vật liệu có diện tích F(m 2). Hay từ
G(kg) vật liệu trong thời gian t(h).
Khi tốc độ sấy cao, nghĩa là thời gian làm khô vật liệu ngắn,
năng suất thiết bị sấy cao. Cho tới nay vẫn chưa có phương
pháp hoàn chỉnh để tính toán lựa chọn tốc độ sấy vì nó chịu ảnh
hưởng của rất nhiều yếu tố biến đổi trong quá trình sấy. Người
ta chỉ có thể tính toán tương đối chính xác trên cơ sở các đường
cong sấy được vẽ theo kết quả thực nghiệm cho từng loại vật
liệu trong những điều kiện nhất định như: nhiệt độ, độ ẩm, tốc
độ chuyển động của tác nhân sấy, bề mặt của vật liệu sấy….
Mặc dù vậy quy luật thay đổi nhiệt, nông ẩm của phần lớn các
loại nông sản đều có dạng chung như trên đồ thị (hình 1).

Hình 1. Đồ thị quá trình sấy
5


Căn cứ vào sự biến thiên của tốc độ sấy, có thể chia quá
trình sấy thành 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Làm nóng vật liệu, ứng với thời gian rất ngắn t liệu sấy
từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao có thể bay hơi được. ở giai đoạn này
nhiệt độ vật liệu tvl tăng nhanh đồng thời tốc độ sấy Us cũng tăng nhanh
nhưng độ ẩm vật liệu Wvl giảm không đáng kể (đoạn AB).
 Giai đoạn 2: ứng với thời gian t1, ở giai đoạn này tốc độ sấy không

đổi. Toàn bộ nhiệt từ không khí truyền vào cho vật liệu dùng để bốc hơi
nước. Nhiệt độ của vật liệu hầu như không đổi và bằng nhiệt độ hơi nước
bốc ra, độ ẩm vật liệu giảm xuống rất nhanh (đoạn BC). Tốc độ sấy không
đổi là do trong vật liệu còn nhiều nước, lượng ẩm rời đến bề mặt vật liệu
để bốc hơi tương ứng với lượng ẩm đã bốc hơi trên bề mặt. Giai đoạn này
chủ yếu làm tách lượng nước tự do trong vật liệu, nước bay hơi ra khỏi bề
mặt tương tự như khi bay hơi từ mặt nước tự do.
 Giai đoạn 3: ứng với thời gian t2, ở giai đoạn này tốc độ sấy
giảm, độ ẩm của vật liệu cũng giảm dần (đoạn CD), trong khi đó nhiệt độ
vật liệu tăng dần. Giai đoạn này diễn ra cho đến khi vật liệu có độ ẩm cân
bằng (ứng với điểm D) thì tốc độ sấy bằng 0, quá trình sấy dừng lại.
Nguyên nhân làm cho tốc độ sấy giảm là do vật liệu đã khô
hơn, tốc độ khuếch tán ẩm trong vật liệu nhỏ hơn tố độ bay hơi
nước trên bề mặt do phải khắc phục trở lực khuếch tán, đồng
thời trên bề mặt vật liệu được phủ một lớp màng cứng làm cản
trở thoát ẩm. Cuối giai đoạn này lượng ẩm liên kết bền nhất
cũng bắt đầu được tách ra. Nhiệt cung cấp một phần để nước
tiếp tục bốc hơi, một phần để làm vật liệu tiếp tục nóng lên.
Nhiệt độ vật liệu sấy được tăng lên cho đến khi độ ẩm vật liệu
đạt được độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ vật liệu bằng nhiệt độ tác
nhân sấy (tương ứng với điểm E). Ở giai đoạn này phải giữ nhiệt
độ của tác nhân sấy không vượt quá nhiệt độ cho phép của vật
liệu.
Trong qua trình sấy khô vật liệu, các tính chất sinh học, lý
hóa, cấu trúc cơ học và các tính chất khác của vật liệu cần được
giữ nguyên hoặc thay đổi rất ít. Vì nó rất quan trọng, nó là tiêu
chuẩn đánh giá phẩm chất của sản phẩm. Để đạt được những
yêu cầu trên cần phải thực hiện đúng chế độ sấy, nghĩa là phải
đảm bảo được giá trị thích hợp về nhiệt độ sấy, thời gian và tốc
độ giảm ẩm đối với mỗi loại vật liệu mà không được quá giới

hạn cho phép. Vì vậy trong quá trình sấy cần chú ý các đặc
điểm sau: Nhiệt độ sấy cho phép là nhiệt độ tối đa chưa làm
ảnh hưởng tới chất lượng của nó. Nếu nhiệt độ sấy cao quá sẽ
làm biến đổi các thành phần dinh dưỡng có trong hạt, protein
6


trong hạt bị ngưng tụ, các chất bột trong hạt bị hồ hóa, dầu bị
oxy hóa…, dẫn đến giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, giảm
súc nảy mầm đối với hạt giống…
Yêu cầu kĩ thuật khi sấy là nhiệt độ của hạt không quá 60 0C
đối với hạt lương thực và 50 0C đối với hạt giống, khi độ ẩm đạt
tới 25% nhiệt độ chất mang nhiệt cho phép có thể tới 70 0C, khi
độ ẩm hạt cao hơn 25%, nhiệt độ chất mang nhiệt không được
quá 800C. Tốc độ giảm ẩm cho phép là giới hạn tốc độ tối đa
của tốc độ giảm ẩm trung bình chưa gây ra hư hỏng chất lượng
của sản phẩm. Quá trình giảm ẩm khi sấy kèm theo những
những biến đổi tính chất vật lý, hóa học và cấu trúc của vật liệu.
Ví dụ: trọng lượng riêng, độ bền cơ học, kích thước, hình dáng,
biến dạng cấu trúc tế bào.... Nếu sấy với tốc độ quá nhanh,
những biến đổi nói trên sẽ xảy ra mãnh liệt và làm gãy nứt đối
với nông sản dạng hạt. Từ đó làm giảm chất lượng của sản
phẩm, giảm độ an toàn khi bảo quản và giảm giá trị cảm
quan.... Thời gian sấy cho phép là thời gian được phép thực hiện
quá trình sấy nằm trong giới hạn không đạt tới mức làm giảm
chất lượng của hạt do nhiệt và không ngắn tới mức làm cho tốc
độ giảm nhiệt quá nhanh.
1.2 - 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.
 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.
 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%ẩmđộ,hạt cắn kêu, giòn. 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
7


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. 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.
 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.
1.3 - CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY
Để qúa trình sấy đạt hiệu quả cao, không làm giảm chất lượng của nông sản
sau khi sấy ta cần tìm hiểu các tác động gây ảnh hưởng đến quá trình sấy của

hạt.
 Sự hô hấp của nông sản dạng hạt: Nông sản dạng hạt có tính chất như
một cơ thể sống, ở trạng thái độ ẩm cao, nhiệt độ môi trường lớn, hạt sẽ
hô hấp mạnh. Quá trình này diễn ra làm ôxi hoá các chất hữu cơ trong hạt
và sinh ra nhiệt, làm hạt bị nóng lên, phôi sẽ phát triển thành hạt mầm.
Kết quả của quá trình hô hấp hạt là giảm khối lượng, chất lượng của hạt,
thậm chí hạt có thể hỏng hoàn toàn. Vì vậy không những sau khi thu
hoạch về cần sấy khô ngay hạt mà trong quá trình bảo quản cũng cần
thường xuyên theo dõi nhiệt độ nơi bảo quản và tiến hành sấy khô kịp thời
để làm ngừng sự hô hấp của hạt. Đại lượng đặ trưng cho sự hô hấp của hạt
là cường độ hô hấp.
 Độ ẩm của hạt: Khi hạt có độ ẩm dưới độ ẩm bảo quản thì cường độ hô

hấp không đáng kể. Khi độ ẩm tăng thì cường độ hô hấp cũng tăng dần.
Độ ẩm hạt tăng đến một giới hạn nhất định thì cường độ hô hấp đột nhiên
tăng lên. Sự tăng đột biến cường độ hô hấp do quá trình sinh học trong
sản phẩm biểu hiện là đã xuất hiện lượng nước tự do trong các tế bào của
hạt. Độ ẩm ứng với tế bào hạt xuất hiện lượng nước tự do được gọi là độ
ẩm giới hạn. Với những hạt như ngô, thóc thì độ ẩm giới hạn để bảo quản
là 13 - 13,5%, với những hạt có dầu như vừng, lạc thì độ ẩm giới hạn là 7
- 9%.
 Nhiệt độ hạt: Khi nhiệt độ tăng thì cường độ hô hấp của hạt cũng tăng
lên, nhưng ảnh hưởng của nhiệt độ thường kém hiệu lực hơn so với ảnh
hưởng của độ ẩm. Khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ giới hạn thì cường độ hô
hấp yếu đi và chức năng sống khác bị chậm lại. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ
thì hạt ngừng hô hấp (mất hoạt động sống). Cho nên, nhiệt độ sấy quá lớn
sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình nảy mầm và phát triển của hạt sau này do
đó quá trình sấy nhiệt độ hạt luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép. Ví dụ

8

nhiệt độ cho phép đối với ngô giống là 500C và đối với ngô thịt là 50 –
550C.
Bảng nhiệt độ sấy cho phép và độ ẩm giới hạn
Tên hạt

Nhiệt độ sấy cho phép (0C)

Thóc
35
Ngô
50
Đỗ tương
30
Vừng
50
Lạc
50
1.4 - THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG SẤY

Độ ẩm giới hạn bảo quản
(%)
13 – 13,5
13 – 13,5
11 – 12
7–8
8–9

1.4.1 - Lựa chọn phương pháp sấy

 Các phương pháp sấy:
 Sấy đối lưu: là phương pháp được dùng khá phổ biến trong sản
xuất, sử dụng tác nhân sấy là khí nóng vừa làm nhiệm vụ truyền
nhiệt vừa lấy ẩm ra khỏi vật liệu sấy.
 Sấy tiếp xúc: vật liệu nhận trực tiếp bằng dẫn nhiệt hoặc từ một bề
mặt nóng.
 Sấy bức xạ: lá phương pháp sấy dùng tia bức xạ chiếu vào đối
tượng cần làm khô, nguồn nhiệt bức xạ thường dùng là đèn hồng
ngoại, điện trở, chất lỏng chất khí được đốt nóng điến nhiệt độ nhất
định để vật nóng phát ra bức xạ hồng ngoại. Tia hồng ngoại chiếu
vào vật nước hấp thụ đa số năng lượng, tia đi xuyên qua không sinh
nhiệt.
 Sấy hăng hoa: là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực iếp từ
trạng thái rắn sang trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa.
 Lựa chọn: dựa vào vật liệu sấy là nông sản dạng hạt và dung lượng mỗi
lượt sấy là 100kg ta lựa chọn phương pháp sấy đối lưu vì tính phổ biến, có
thể áp dụng rộng rãi và để thiết kế hệ thống đơn giản hơn các phương
pháp còn lại.
1.4.2 - Sơ đồ hệ thống

9


1 – Cửa thoát khí.
3 – Buồng sấy.
5 – Quạt đẩy và bộ gia nhiệt.
7 – Cửa xả nguyên liệu.
9 – Cảm biến độ ẩm.

2 – Phễu đổ nguyên liệu.

4 – Băng truyền.
6 – quạt thông gió.
8 – Cảm biến nhiệt độ.
10 – Cảm biến trọng lượng.

Bên trong buồng sấy ta đặt các băng tải cái nọ trên cái kia
so le với nhau, các băng tải được làm bằng vải hoặc lưới kim
loại được chuyển động ngược chiều nhau. Vật liệu từ thùng chứa
chảy xuống băng tải trên cùng, di chuyển dọc theo buồng sấy
và đổ xuống bang tải đặt ở dưới. Quạt gió đẩy không khí qua bộ
gia nhiệt vào buồng sấy, và thoát ra ngoài qua cửa. Sản phẩm
sấy được thoát ra ngoài qua cửa. Do nguyên liệu được đổ xuống
nhiều lượt từ bang tải này đến bang tải khác và được xáo trộn
nhiều lần nên quá trình sấy được đồng đều. Nhiệt độ và độ ẩm
trong buồng sấy sẽ hiển thị ở bộ điều khiển từ các tín hiệu của
các cảm biến đặt trong buồng sấy. Từ các thông số độ ẩm và
nhiệt độ, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh tốc độ băng truyền, quạt
đẩy và bộ gia nhiệt để đảm bảo độ ẩm của nông sản theo đúng
yêu cầu.

10


11


CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
2.1 – BỘ GIA NHIỆT SỬ DỤNG ĐIỆN TRỞ SẤY
Ứng dụng dựa trên nguyên lý của định luật Jun-Len-xơ “Nhiệt lượng tỏa ra ở

dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng
điện, điện trở dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua”. Hệ thức của định luật:
Q = I2.R.t
Như vậy chúng ta có thể dễ dàng điều khiển được nhiệt độ của tủ sấy thông việc
điều chỉnh dòng điện hoặc điên áp.

 Ưu điểm:





Đảm bảo tốc độ nung lớn và hiệu suất cao.
Đảm bảo nung đều và chính xác (do dễ điều chỉnh nhiệt độ).
Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa.
Bảo đảm điều kiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt,
thiết bị gọn nhẹ.

 Nhược điểm: Tiêu thụ điện năng lớn.

12


2.2 – HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ ĐỘNG CƠ QUẠT
2.2.1 – Hệ thống thông gió
Nhiệt độ của không khí trong buồng không đồng đều nhau do đó cần sử dụng
quạt đối lưu nhiệt. Trên thị trường chủ yếu có 2 loại là : quạt hướng trục và quạt
ly tâm. Do giá thành của quạt ly tâm khá cao vì vậy ta sẽ sử dụng loại quạt
hướng trục.

Đặc tính nổi trội của loại quạt này rất phù hợp cho hút hoặc thổi không khí
trong đường ống, có thể tăng hoặc giảm lưu lượng gió, tiện bảo dưỡng motor.
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.
2.2.2 – Quạt đẩy
ta sử dụng loại quạt hướng trục tròn gián tiếp là loại đặc biệt với sức ép cao
để gió xuyên qua lớp lúa dầy 30-40cm. Thường dùng quạt QTG 500 – 4P1.5 có
lưu lượng 7305 – 8400 m 3/giờ, đường kính cánh 480mm, kích thước 50*50 cm,
cột áp 240 – 200 Pa, tốc độ quay 1500v/p.

13


Động cơ kéo quạt công suất và điện áp là 1.5HP – 380 V, 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 và được gắn trên quạt hướng trục.

2.3 – HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN
2.3.1 – Lựa chọn cảm biến
2.3.1.1 – Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,… các đại lượng vật lý
không điện thành các tín hiệu điện. Ví dụ nhiệt độ là 1 tín hiệu không điện, 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 hưởng trực tiếp đến độ
chính xác đó là “Nhiệt độ môi trường cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của cảm
biến”. Điều đó nghĩa là việc truyền nhiệt từ môi trường vào đầu đo của cảm biến
nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác. Điều này phụ thuộc lớn
14

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 trường cần
đo với phần tử cảm biến.
Xét về cấu tạo chung thì Cảm biến nhiệt có nhiều dạng. Tuy nhiên, chiếc cảm
biến được ưa chuộng nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp
thường được đặt trong khung làm bằng thép không gỉ, được nối với một bộ phận
định vị, có các đầu nối cảm biến với các thiết bị đo lường. Trong các trường hợp
khác, đặc biệt là trong các ứng dụng thực tiễn như trong cặp nhiệt độ, người ta
lại hay sử dụng loại cảm biến không có khung. Lợi thế của những chiếc cảm
biến này là cho kết quả nhanh với kích thước nhỏ gọn và chi phí sản xuất thấp.
Một số loại cảm biến thông dụng:
 Cặp nhiệt điện (Thermocouple):

 Cấu tạo: Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là

đầu nóng (hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh (hay là đầu
chuẩn).
 Nguyên lý: Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh

thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh.
Dựa trên nguyên lý này, người ta chế tạo ra các loại cảm biến nhiệt độ
thermocouple để đo nhiệt độ. Bằng việc đo giá trị hiệu điện thế từ các đầu lạnh
15


của cặp nhiệt điện, người ta có thể tính toán được giá trị nhiệt độ mà đầu nóng
đang chịu. Từ đó, các ứng dụng về đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện ra đời và

được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp. Một vấn đề đặt ra là các cặp nhiệt
điện phải có sự ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất
lớn vào chất liệu các kim loại làm cặp nhiệt điện. Do vậy, cùng với thời gian đã
xuất hiện các chủng loại cặp nhiệt độ khác nhau, mỗi loại cho ra 1 sức điện động
khác nhau: E, J, K, R, S, T. Vì thế, người dùng cần phải lưu ý điều này để chọn
đầu dò và bộ điều khiển cho thích hợp.

 Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.
 Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không
cao.
 Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy
nén,…
 Ứng dụng: sản xuất công nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công
vật liệu…
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại Cặp nhiệt điện khác nhau (E, J, K, R,
S, T…) đó là vì mỗi loại Cặp nhiệt điện đó được 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.
Người sử dụng cần chú ý điều này để có thể lựa chọn loại Cặp nhiệt điện 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 dưới dạng điện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn đến sai số
nhiều).
16


 Thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt (Offset) để bù lại tổn thất mất
mát trên đường dây. Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ dài,
chất liệu dây và môi trường lắp đặt.
 Không để các đầu dây nối của Cặp nhiệt điện tiếp xúc với môi

trường cần đo.
 Đấu nối đúng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt điện.
 Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD):

17


 Cấu tạo: RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel,
Platinum... được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo.
 Nguyên lý hoat động: Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu
dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ
tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định.
 Ưu điểm: độ chính xác cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn,
chiều dài dây không hạn chế.
 Khuyết điểm: Dải đo bé hơn Cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn
Cặp nhiệt điện.
 Dải đo: -200~700oC…
 Ứng dụng: Trong các ngành công nghiệp chung, công nghiệp môi
trường hay gia công vật liệu, hóa chất…
Hiện nay phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum.
Platinum có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được
dài. Thường có các loại: 100, 200, 500, 1000 ohm (khi ở 0 oC). Điện trở càng
cao thì độ nhạy nhiệt càng cao. RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây. Loại 4
dây cho kết quả đo chính xác nhất.

18


 Cảm biến nhiệt bán dẫn:

 Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn.
 Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt
độ.

19


 Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử
lý đơn giản.
 Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền.
 Dải đo: -50 ~ 150oC
 Ứng dụng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ
các mạch điện tử.
 Các loại cảm biến nhiệt bán dẫn điển hình: kiểu diode, các kiểu IC
LM35, LM335, LM45
2.3.1.2 – Cảm biến độ ẩm
Cảm biến đo độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lý là sự hấp thụ độ ẩm (hơi
nước) làm biến đổi tính chất của thành phần cảm nhận trong cảm biến (chất hóa
học cấu tạo như LiCl, P2O5) làm thay đổi điện trở của cảm biến qua đó xác định
được độ ẩm.
Phân loại cảm biến độ ẩm: Cảm biến độ ẩm thường được chia thành hai
loại: loại thứ nhất dựa trên hiện tượng vật lý cho phép xác định độ ẩm(ẩm kế
ngưng tụ, ẩm kế điện ly). Loại thứ hai dựa trên tính chất của vật có liên quan đến
độ ẩm (ẩm kế trở kháng, cảm biến điện dung, nhiệt dẩn).
Các tiêu chí trong lựa chọn cảm biến độ ẩm: Những tiêu chí quan trọng
trong lựa chọn cảm biến độ ẩm bao gồm:
Độ chính xác.
Tính thay thế lấp lẫn.
Tính lặp lại đặc tính kỹ thuật.
Tính ổn định.

Khả năng phục hồi sau ngưng tụ hơi nước.
Tính kháng nhiễm tạp chất, chất bẩn.
Kích cỡ và bao gói.
Tính hiệu quả và giá thành.
Giá thành thay thế và bảo dưỡng khi có hỏng hóc.
Hiệu chuẩn.
Tính phức hợp và hiện thực hóa quá trình chuẩn hóa tín hiệu và
mạch thu thập dữ liệu.
Sau đây là một số loại cảm biến độ ẩm thông dụng nhất :












 Cảm biến RH kiểu điện dung:

20


 Cấu tạo: Được thiết kế dựa trên các tế bào điện dung đặc biệt.
 Nguyên lý: Khi độ ẩm thay đổi làm giá trị điện dung thay đổi.
Các ứng dụng đối với cảm biến độ RH kiểu điện dung chiếm một phạm vi
rộng, bao gồm:

 Các thiết bị bên trong ô tô như bộ phận chống đóng bang kính chắn
gió.










Các máy in, máy tính
Các thiết bị y tế như quạt thông gió và lò ấp
Những ứng dụng dân dụng như lò vi sóng, tủ lạnh, máy sấy quần áo
HVAC (Nhiệt, thông gió và điều hòa không khí)
Các máy thu và ghi dữ liệu
Bộ phận phát hiện rò rỉ
Các trạm khí tượng
Thiết bị công nghiệp và xử lý thực phẩm
Buồng thử môi trường

Ưu điểm: thì điện áp ra gần như là tuyến tính, phạm vi đo độ RH và dung
sai ngưng tụ hơi nước rộng; tính thay thế lấp dẫn nếu dùng điều hướng tính bằng
laser, tính ổn định trong thời gian dài sử dụng.
Nhược điểm: thì khoảng cách từ phần tử cảm biến tới mạch chuẩn hóa tín
hiệu bị giới hạn là nhược điểm lớn nhất của loại này.
 Cảm biến độ ẩm kiểu điện trở:
21

Các cảm biến kiểu điện trở là những cảm biến độ ẩm loại nhỏ, giá thấp mà lại
có độ ổn định lâu bền và tính thay thế lấp lẫn cao. Chúng phù hợp cho nhiều ứng
dụng công nghiệp, thương mại và dân dụng, đặc biệt là trong kiểm tra và chỉ thị
chất lượng sản phẩm.
Các cảm biến điện trở có đáp ứng phi tuyến đối với sự thay đổi độ ẩm, nhưng
có thể tuyến tính hóa bằng các phương pháp tương tự hay phương pháp số.
Phạm vi biến thiên điện trở điển hình là từ vài kΩ tới hàng trăm MΩ. Tần số
kích thích định mức từ 30Hz đến 10KHz.
Các cảm biến độ RH có tính thay thế lấp dẫn cao (trong phạm vi ±2% PH).
Mạch điện từ chuẩn hóa tín hiệu có thể được hiệu chuẩn tại một điểm RH cố
định, hạn chế sự cần thiết các chuẩn độ ẩm. Độ chính xác có thể được kiểm
nghiệm tại một buồng hiệu chuẩn RH hoặc bằng một hệ tiêu chuẩn dùng máy
tính tham chiếu tới một môi trường tiêu chuẩn. Các cảm biến kiểu điện trở có
nhiệt độ làm việc định mức trong phạm vi từ -40 tới 100˚C.
Tuổi thọ cảm biến mong đợi ít hơn 5 năm trong các ứng dụng thương mại và
dân dụng, nhưng sử dụng trong các điều kiện bám bẩn có thể gây ra những hỏng
hóc vĩnh viễn. Các cảm biến kiểu điện trở cũng có xu hướng suy dời chỉ số chỉ
thị trong quá trình bộ lộ cho hơi nước ngưng tụ khi sử dụng các lớp phù hòa tan
được trong nước.
Ưu điểm:
 Không cần hiệu chỉnh, có tính thay thế lấp dẫn cao và khả năng
thay thế tại chỗ.





Có tính ổn định lâu bền.
Có khả năng sử dụng những vị trí lắp đặt xa.

Kích thước nhỏ.
Giá thành thấp.

Nhược điểm:
 Việc phản ứng với hơi hóa chất và bám bẩn có thể gây nên những
hỏng hóc vĩnh viễn.
 Trị số đo có thể bị suy dời bởi sử dụng phủ hòa tan được trong

nước.
 Cảm biến kiểu nhiệt dẫn:

Các cảm biến độ ẩm kiểu nhiệt dẫn nói chung được sử dụng trong các thiết bị
máy móc, kể cả máy sấy quần áo và lò vi sóng, chúng được sử dụng trong nhiều
22


ứng dụng công nghiệp, kể cả các lò sấy gỗ, máy sấy, bào chế dược phẩm, nấu ăn
và khử nước trong thực phẩm.
Được cấu trúc từ thủy tinh, vật liệu bán dẫn, chất dẻo nhiệt độ cao nhôm, các
cảm biến nhiệt dẫn là loại lâu bền và có tính năng chịu được hơi hóa chất.
Chúng cho độ phân giải cao hơn so với các cảm biến kiểu điện dung và kiểu
điện trở ở nhiệt độ lớn hơn 200˚F. Độ chính xác điển hình là 3(g/m 3), được
chuyển đổi thành gần ±5% RH ở 40 ˚C và ±5% RH ở 100 ˚C
Ưu điểm:
 Rất lâu bền
 Hoạt động tốt ở môi trường ăn mòn và nhiệt độ cao tới 575 ˚F.
 Có độ phân giải tốt hơn các cảm biến kiểu điện dung và điện trở.
Nhược điểm: Đáp ứng với chất khí bất kỳ có các tính chất nhiệt khác với nito
lỏng, điều này có thể ảnh hưởng tới phép đo.
2.3.1.3 Cảm biến tải loadcell Z6FC3 100kg.

2.3.1.3.1 Giới thiệu
Hệ thống cảm biến tải Z6 của Đức, được làm từ thép không gỉ phòng hộ cao, là
sản phẩm bán chạy nhất trên
thị trường hiện nay. Có thể dùng rộng rãi trong các lĩnh vực cân bàn, cân đóng
bao, cân băng chuyền và máy chiết rót tự động.
_ load cell và các phụ kiện lắp đặt được chế tạo từ thép không gỉ
_ dựa theo tiêu chuẩn OIMLR60, lớn nhất có thể đạt tới 6000d
_ ống gợn sóng được hàn kín bằng lazer
_ phạm vi lớn nhất từ 5kg – 1 tấn
_ chế tạo 6 dây
_ mô hình chống cháy nổ đạt tiêu chuẩn ATEX 95
_ trải qua quá trình điều chỉnh chênh lệch góc, phù hợp sử dụng song song
_ đạt chuẩn EMC/ESD (dựa theo EN45501)
2.3.1.3.2Bản vẽ kỹ thuật

23


3. Thông số kỹ thuật
Mã sản phẩm

Z6FD1

Z6FC3

Z6FC3MI

Cấp chính xác
D1
Phạm vi xác minh tối đa

1000

C3
3000

Tải trọng hạn định Kg

10; 20; 50; 50;100;
100; 200; 200
500
1
–

t

5; 10; 20
50; 100;
200; 500
1

Phạm vi đo nhỏ
% of 0.0360
0.0090
nhất
Emax –
–
Tử trọng nhỏ nhất
hồi phục đầu ra
2
2

mV/V +1; -0.1
±0.051)
Độ nhạy
%
Sai số độ nhạy

Z6FC4

C3/MI7.5 C4
3000
4000

Z6FC6
C6
6000

10; 50;
50; 100;
100; 200; 200;
500
–
–

0.0066
0.0066
0.0066
0.5SEmax/
–
7500
2

2
2
1)
1)
±0.05
±0.05
±0.051)

ảnh hưởng nhiệt độ % of ±0.0500 ±0.0080 ±0.0080 ±0.0070 ±0.0040
đối với độ nhạy
Cn/10 ±0.0500 ±0.0125 ±0.0093 ±0.0093 0.0093
ảnh hưởng nhiệt độ K
đối với số zero
24


Lỗi trễ
Lỗi tuyến tính
khoảng lệch phục
hồi

% of ±0.0500 ±0.0170 ±0.0066 ±0.0130 ±0.0080
Cn ±0.0500 ±0.0180 ±0.0180 ±0.0150 ±0.0110
±0.0490 ±0.0166 ±0.0098 ±0.0125 ±0.0083

Trở kháng vào
Trở kháng ra

Ω

350…480 350…480 350…480 350…480 350…480
356 ± 0.2
356 ±
356 ±
356 ±
356 ±
0.12
0.12
0.12
0.12

Điện áp kích thích
khuyến nghị
Điện áp kích thích
hạn định

V

5

Trở cách ly

GΩ

0.5…12

>5

Nhiệt độ hạn định oC[oF] -10…+40[15…+105]
Nhiệt độ làm việc

-30…+70[-20…160]
Nhiệt độ bảo quản
-50…+85[-60…+185]
Tải an toàn
Tải hỏng
Tải trọng lớn nhất
Cho phép tải động
Lượng biến dạng
dưới lớn nhất
Trọng lượng
Cấp độ bảo vệ
Đo hệ thống
ống kim loại
ống cáp
vỏ cáp

% of 150
Emax
kg

5

≥300
10

20

50

100

% of 100 100 100 100
Emax 0.24 0.3 0.29 0.27
Mm
0.5 0.5 0.5
0.5
kg

100
0.31
0.5

200

500

100 100
0.39 0.6
0.5
0.5

1000
100
0.55
2.3

IP 68 ( kiểm tra dưới điều kiện ngiêm ngặt: ngâm nước 100h ở
độ sâu 1m)
Thép không gỉ
Thép không gỉ

Thép không gỉ/Viton
PVC

Cảm ứng tải (load cell): Z6FD1/5kg Z6FD1/10kg Z6FD1/20kg Z6FD1/50kg
Z6FD1/100kg Z6FD1/200kg Z6FD1/500kg Z6FD1/1t
Cảm ứng tải (load cell): Z6FC3/10kg Z6FC3/20kg Z6FC3/50kg
Z6FC3/100kg Z6FC3/200kg Z6FC3/500kg Z6FC3/1t

25