Báo cáo: Tìm hiểu biến tần, thiết bị dò tìm kim loại, cảm biến nhiệt độ

Chia sẻ: Nguyễn Văn Hùng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

412
lượt xem 131
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo Tìm hiểu biến tần, thiết bị dò tìm kim loại, cảm biến nhiệt độ cho chúng ta hiểu thêm kiến thức về nguyên lý hoạt động, chức năng, ứng dụng các loại biến tần, thiết bị dò tìm kim loại, cảm biến nhiệt độ này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Tìm hiểu biến tần, thiết bị dò tìm kim loại, cảm biến nhiệt độ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… 02 PHẦN 1: BIẾN TẦN…………………………………………..………………...03 I.Khái niệm biến tần ….... ……………………………………….........................03 II.Nguyên lý làm việc của biến tần ….............................................. ……............03 III. Chức năng của biến tần………………………………………......................04 IV. Phân loại biến tần............................................................................................08 V. Ứng dụng và ý nghĩa…………………………………….................................08 PHẦN 2: MÁY DÒ KIM LOẠI………………………………………………...16 I.Nguyên lý hoạt động của máy dò kim loại ………………………...................16 II.Cấu tạo của máy do kim loại …………………………….... ….......................16 III.Công nghệ chế tạo máy dò kim loại ……………………….. ….....................18
IV.Ứng dụng và ý nghĩa máy dò kim loại………………………........................23 PHẦN 3: THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ…………….. …………………………….24 I.Khái niệm cảm biến nhiệt độ………………………………….........................25 II.Phân loại cảm biến………………………..…….... …………...........................25 III.Ý nghĩa và ứng dụng…………………..………………………..................... 30 KẾT LUẬN……………………............................................................................31 2
LỜI NÓI ĐẦU Được phân công tìm hiểu về biến tần, máy dò tìm kim loại và thiết bị đo nhiệt độ, chúng em đã tìm hiểu và nắm được những điều cơ bản về những thiết bị trên, từ khái niệm, chức năng, nguyên lý cho tới những ứng dụng trong thực tế. Trong thời gian tìm hiểu được sự quan tâm hướng dẫn của thầy chúng em đã hoàn thành tìm hiểu theo đúng yêu cầu đề ra. Trong bản báo cáo này chúng em chỉ tóm tắt, sơ lược những kiến thức, hiểu biết của mình trong thời gian tìm hiểu về những thiết bị trên. Bài báo cáo không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự chỉ bảo góp ý của thầy để bài báo cáo này của chúng em được hoàn thiện. Em xin trân thành cảm ơn. Nhóm sinh viên Nguyễn Văn Hùng Vũ Văn Đức Trần Văn Hoàng Hà Nội, tháng 11 năm 2013
PHẦN 1: BIẾN TẦN I. Khái niệm biến tần Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều II. Nguyên lý làm việc của biến tần Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và t ụ đi ện. Nh ờ v ậy, h ệ s ố công nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành đi ện áp xoay chi ều 3 pha lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều ch ế độ rộng xung (PWM). Nh ờ ti ến b ộ xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Ngoài ra,biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp h ầu hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát tro III. Chức năng của biến tần 1.Điều khiển tốc độ của động cơ Chức năng chính của biến tần AC là điều khiển tốc độ của động cơ bất đồng bộ xoay chiều Inverter Variable speed Motor Output Vaiable 50 Hz Fixed Supply Incoming Supply 2. Tiết Kiệm Điện Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử d ụng các bộ linh ki ện bán d ẫ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống. Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với m ột động c ơ s ơ c ấp kh tháng đến 6 tháng. Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng đi ều khi ển h ệ th ống, c động cho bơm và quạt. Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hi ện đ ại nh ất (đi ều khi ển t ối ưu v ề n BIẾN TẦN - MỘT BIỆN PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN ! Ở các xí nghiệp, nhà máy và ở các nhà máy điện đều có các thi ết b ị hút th ổi gió, khói, h ơi n ư
khác, thường là các thiết bị làm mát ( điều hoà trung tâm ), máy bơm nước... Trong quá trình sản xuất, lưu lượng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù h ợp với n động cơ xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lưu lượng của các thi ết b ị này là khó khăn vì nh ư qua của động cơ sơ cấp. Với cấu tạo của các động cơ xoay chi ều ba pha truy ền th ống thì t ố tần ssố công nghiệp f= 50Hz thông qua quan hệ f=p.n/60 - trong đó p là số đôi cực của đ ộng thuộc vào tần số của lưới điện. Vì vậy để thực hiện thay đổi được l ưu l ượng, đi ều t ốt nh ất Do rằng việc điều chỉnh tần số của lưới điện là điều không th ể được, nên cho đ ến nay t ại c biện pháp điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc làm một đường quay trở lại ( như hình hoặc đầu vào của quạt, thường có một lá chắn động, gồm các cánh hình cánh qu ạt, có tr ục này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu c ầu cho gió, khói l ọt qua. Vi ệc đi ều ch ỉn lượng khói gió nhưng không kinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần như không thay đổi, lượng Hiển nhiên là trong các phương pháp trên đây, năng lượng tiêu th ụ c ủa toàn h ệ th ống l ớn kế. Mặc dù khi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu th ụ cũng gi ảm đi nh ưng t ổn hao trên các chắn khác nhau cho thấy tổn hao trên các lá chắn cũng khác nhau rất nhiều. Việc làm mất đi n Như đã biết ở trên, lưu lượng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơ sơ c cơ sơ cấp đã có, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng th ực hiện được nh ất là thay đ ổi t ần s ố c ủa các van . Theo các công nghệ truyền thống trước đây mới chỉ thực hiện được việc bi ến t ần ở các t ần số công nghiệp và với công suất lớn hàng trăm kilô wat thì chưa thực hiện được. Cho đến nay, rào cản về trình độ công nghệ này đã bị tháo bỏ, các n ước có n ền kỹ ngh ệ ti ền dụng vào sản xuất, giải quyết được vấn đề điều chỉnh tốc độ của các động cơ ba pha xoay ch Việc điều chỉnh đầu ra (v.d lưu lượng) của bơm/quạt được thực hiện ngay tại đầu vào là n truyền động bơm/quạt ấy. Khi không phải dùng van (hoặc để các van sẵn có m ở t ối đa) đ ươ cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van.
Ngoài ra, với việc sử dụng các lá chắn, chẳng những năng lượng tổn hao đã gây ra lãng phí lớ mòn đi rất nhanh. Các chi tiết cơ khí trên hệ th ống bị chịu áp lực nhi ều h ơn c ần thi ết, chóng trì hệ thống. Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử d ụng các bộ linh ki ện bán d ẫ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với m ột động c ơ s ơ c ấp kh tháng đến 6 tháng . Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõ rệ Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng đi ều khi ển h ệ th ống, c động cho bơm và quạt. Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nh ất (đi ều khi ển t ối ưu v ề n trong khu vực và trên thế giới. IV. Phân loại: Có 2 loại biến tần: 1. Biến tần trực tiếp Biến đổi tần số đầu vào f1 thành f2 bằng cách đóng cắt dòng xoay chiề 2. Biến tần gián tiếp Nguồn xoay chiều được biến đổi thành nguồn một chiều, sau đó lại bi số và điện áp trong phạm vi rộng Nhược điểm: Hiệu suất thấp vì qua 2 lần biến đổi. V. Ý nghĩa và ứng dụng: 1. Ý nghĩa và ứng dụng của biến tần Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần - động cơ là bạn có thể điều chỉnh vô cấp t độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, cũng có nghĩa là bạn m ặc nhiên đ ược h ưởng r ất nhi ều các tín khiển thông qua mạng; có thể thiết lập được 16 cấp tốc độ; kh ống ch ế dòng kh ởi đ ộng đ ộn thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì; tiết kiệm không gian lắp đặt; các chế độ tiết kiệm năng lượng,… Bạn sẽ không còn những nỗi lo về việc không làm ch ủ, kh ống ch ế được năng l ượng quá trìn bảo vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng, quá áp, thấp áp, lỗi mất pha, lệch pha,… của biến tần. Đặc biệt, với những bộ biến tần có chế độ điều khiển “Sensorless Vector SLV” hoặc “Vect hơn hẳn, chúng sẽ cho bạn một dải điều chỉnh tốc độ rất rộng và mômen kh ởi đ ộng l ớn, b ằ giảm triệt để, giúp nâng cao sự ổn định và độ chính xác của quá trình làm việc; mômen làm vi 2) Ứng dụng cụ thể của biến tần Biến tần IS7 với chức năng hỗ trợ WEB là một trong những sản phẩm ứng dụng các công ngh
Biến tần IS7 được tích hợp nhiều tính năng vượt trội hỗ trợ nhiều phương pháp điều khiển Process PID, Multi-Motor Control, Auto Sequence, Tension Control . . . . Đồng th ời đ ể d ễ d truyền thông như RS485 & Molbus_RTU, DeviceNet, ProfileBus, Ethenet, Rnet, . . . Với chức năng WEB trong đó ứng dụng kéo dây biến tần IS7 được thực hiện thông qua phươ Để hiểu về các tính năng chuyên dùng WEB của biến tần IS7 ta c ần phân tích và làm rõ m ột kéo dây (Web Tension Control) và nguyên lý kéo dây là như thế nào? Web Tension Control: Dùng điều khiển, duy trì lực căng trong hệ thống luôn ổn định để đảm không phải tốn nhiều chi phí trong quá trình vận hành. Nguyên lý kéo dây cơ bản là: Thay đổi đường kính của dây kéo từ lớn xuống nhỏ mà không là Để dây luôn thẳng trong quá trình kéo thì hai bộ phận chính tham gia trong quá trình này là xả - Phần xả dây (Unwinder): Có nhiệm vụ thay đổi đường kính của dây, tùy theo đ ường kính dâ nhiều hay ít. - Phần cuốn dây (Winder): Có nhiệm vụ cuộn dây đã thành phẩm vào Bobbin và ph ải đ ảm b đứt, đồng thời dây phải trải điều trên Bobbin. Các phần này được điều khiển bởi các biến tần có công suất phù h ợp v ới h ệ th ống. Đ ể h ệ t độ dài này được biến tần thực hiện thông qua việc điều tiết lực căng. Để đảm bảo máy luôn hoạt động ổn định và đạt năng su ất cao thì bi ến t ần ph ải đi ều ti ết l ự khiển theo PID (điều khiển vòng kín). Cảm biến lực căng (Dancer) đưa tín hiệu về biến tần x Tín hiệu nhận được từ Dancer kết hợp với cài đặt các hàm chuyên xử lý đã được tích hợp biế
Hệ thống gia công kéo nhỏ đường kính thép ứng dụng IS7 ( WEB) * Chức năng chuyên dùng cho Web trong biến tần : - Tùy theo chế độ hoạt động cuốn hay xả dây mà có thể chọn ch ế độ hoạt động winder/ un chọn. - Có thể điều khiển và thay đổi tốc độ dài của máy trên biến tần. - Dựa vào dancer lực căng và chức năng PID giá trị lực căng của dây sẽ được thay đổi và hoạt - Lựa chọn đơn vị và giá trị hiển thị theo yêu cầu người dùng. - Cho phép lựa chọn nhiều dạng đường kính Bobbin khác nhau mà không cần thay đổi chương - Biến tần cung cấp nhiều sự lựa chọn hoạt động khi có sự cố đứt dây xảy ra. Biến tần IS7 của LSIS với những tính năng vượt trội giúp cho vi ệc tích h ợp h ệ th ống m ột cá tạo nên dùng giao diện linh hoạt và thân thiện cho người dùng, các thao tác cũng rất d ễ dàn Ngoài ra IS7 cung cấp dãy công suất có từ 0.75kW đến 375kW nên người dùng dễ dàng chọn
Đồng tốc 2 động cơ cuộn - 3) Một số ứng dụng nhả, ổn định sức căng giữa 2 đầu Hỗ trợ điều khiển vector dòng điện vòng hở / vòng kín (dùng Encoder), điều khiển I. Nguyên lý hoạt đ V/f vòng hở / vòng kín (dùng Encoder) giúp nâng cao độ Máy dò kim loại, m chính xác cho các dây để phát hiện ra sự b chuyền cần sự phối hợp đồng bộ Dây chuyền cắt bao bì - túi nylon Điều khiển động cơ đùn nhựa và động cơ cuộn, ổn N định sức căng... Máy dò kim loạ đất để phát hiện ra những loại máy dò vì thế các máy dò 3 kho báu, kho tàng... Hệ thống thổi - cuộn túi nylon hiểu lòng đất cho đ II. Cấu Tạo Của M Ví dụ: Biến tần J7 của Yaskawa với chức năng bù trượt tốc độ, phát hiện quá
a)Các máy dò kim loại nói chung gồm: - Một bộ phận phát tín hiệu dao động - Một bộ phận dò tín hiệu phản hồi Nếu một mảnh kim loại ở gần đó thì khi điện từ trường bi ến đổi s ẽ sinh ra dòng c ảm ứng x việc tìm thấy vị trí của kim loại được dò theo cường độ tín hiệu nhận được và bom hay các v b) Cấu tạo cụ thể của 1 máy dò kim loại 1. Bộ thăng bằng (stabilizer) (tùy chọn) - sử dụng để giữ cho thiết bị ổn định khi ta quét lu 2. Hộp điều khiển - chứa mạch điện, bảng điều khiển, loa, pin và có thể có cả vi xử lí 3. Cán - kết nối hộp điều khiển và cuộn dây; thường có thể điều chỉnh được để người dù 4. Cuộn dây dò - là thành phần nhận biết sự có mặt của kim loại; còn được goi là “đầu dò Nhiều hệ thống còn có jack cắm để kết nối với headphone, một số lại có hộp điều khiển bên Hoạt động của một máy dò rất đơn giản, dựa trên hiện tượng cảm ứng đi ện từ. Sau khi b ật khi qua một đối tượng (kim loại), tín hiệu âm thanh được phát ra. Nhiều loại máy dò kim loại III Công Nghệ Chế Tạo Máy dò kim loại sử dụng 3 công nghệ:
• Very low frequency (VLF) - tần số rất thấp • Pulse induction (PI) - cảm ứng xung • Beat-frequency oscillation (BFO): dao động tần số phách Trong các phần dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn về các công nghệ này để xem cách làm a)Kỹ thuật VLF • Very low frequency (VLF), còn được biết với tên “cân bằng cảm ứng” ( induction balance), là dây riêng biệt. • Cuộn phát (transmitter coil) - Đây là cuộn dây vòng ngoài. Nó đơn giản ch ỉ là 1 cu ộn dâ hướng ngược lại, lặp đi lặp lại hàng ngàn lần mỗi giây. Số lần mà dòng điện đổi chiều mỗi g • Cuộn thu (receiver coil) - là cuộn dây vòng trong. Cuộn dây này đóng vai trò nh ư 1 ăng trong lòng đất. Dòng điện di chuyển dọc theo cuộn phát tạo ra một trường điện từ, điều này giống như trong chiều, cực tính của từ trường thay đổi. Điều này có nghĩa là n ếu cu ộn dây (hay m ặt ph ẳng ch và sau đó phản xạ trở lại (bị đẩy ngược lên). Vì từ trường di chuyển lên và xuống lòng đất, nó tương tác v ới các v ật th ể d ẫn đi ện b ắt g ặp ứng của đối tượng ngược với trường của cuộn phát. Nếu trường của cuộn phát rơi xuống thì Cuộn thu hoàn toàn được ngăng cách với từ trường tạo bởi cuộn phát. Tuy nhiên, nó không ng vật thể tạo ra từ trường, một dòng điệ nhỏ chạy trong cuộn dây (cuộn thu). Dòng đi ện này d tín hiệu này và gửi nó đến hộp điều khiển của máy dò, nơi các cảm biến sẽ phân tích tín hiệu Máy dò kim loại có thể xác định xấp xỉ độ sâu của vật th ể dưới lòng đ ất d ựa trên c ường đ ộ càng mạnh, và dòng điện sinh ra càng lớn. Ngược lại, vật th ể càng xa m ặt đ ất thì t ừ tr ường c bị sẽ không thể nhận biết được. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ xem xét cách máy dò VLF phân biệt các loại kim loại khác n Dịch pha tần số rất thấp (VLF phase shifting) Bằng cách nào mà máy dò có thể phân biệt các loại kim loại khác nhau? Đi ều này ph ụ thu ộ
chênh lệch về thời gian giữa tín hiệu từ cuộn phát với tín hiệu nhận được trên cuộn thu. Sự k • Điện cảm - một vật thể dẫn điện tốt (có hệ số điện cảm lớn) sẽ chậm ph ản ứng v ới s sâu. Việc thay đổi lượng chảy vào sông sẽ cần một thời gian khá lâu để ta có thể thấy được s • Điện trở - Một vật thể dẫn điện kém (có điện trở lớn) sẽ nhanh phản ứng với sự tha như một dòng chảy nhỏ và nông: sự thay đổi lượng nước chảy vào đó sẽ nhanh chóng làm tha Hiểu đơn giản, điều này có nghĩa là một vật th ể thiên v ề tính đi ện c ảm s ẽ có đ ộ d ịch pha l ớ điện trở sẽ có dộ dịch pha nhỏ hơn. Độ dịch pha cho phép các máy dò VLF khả năng “phân biệt”. Bởi vì hầu h ết kim lo ại khác dụng một mạch so sánh gọi là “mạch giải điều chế pha”, và so sánh độ dịch pha đo đ ược v ới chúng ta một âm điệu hoặc chỉ thị hình ảnh về thông tin dải các kim loại mà vật thể có thể th Nhiều máy dò thậm chí còn cho phép ta lọc ra (phân biệt) các vật thể dựa trên một độ d ịch cách điều chỉnh núm vặn để tăng hoặc giảm mức ngưỡng. Một tính năng phân bi ệt khác c ủa lọc phân biệt cho một đoạn dịch pha nào đó. Máy dò sẽ không báo hiệu cho b ạn cho t ới kh thường), mà chỉ có báo hiệu khi vật thể nằm dưới ngưỡng đó. Những máy dò tiên tiến thậm chí còn cho bạn l ập trình nhi ều n ấc. Ví d ụ, b ạn có th ể thi ết đ của một cái đinh nhỏ. Nhược điểm của sự phân biệt và định nấc là nhiều vật có giá trị có t Nhưng nếu bạn biết đối tượng cụ thể đang cần tìm kiếm thì những tính năng này lại vô cùng b)Kỹ thuật PI Một dạng máy dò ít phổ biến hơn dựa trên cảm ứng xung (pulse induction – PI). Không gi ống bộ thu, hoặc người ta có thể sử dụng 2 hay thậm chi 3 cuộn dây đồng thời. Kĩ thu ật này t ạ trường ngắn. Khi xung kết thúc, từ trường đảo cực tính và suy giảm tức thì, kết quả là tạo dòng điện khác chạy trong cuộn dây. Dòng này được gọi là “xung ph ản x ạ” (reflect pulse) và tục được tạo ra bởi máy dò và quá trình lặp lại. Một máy dò PI thông d ụng t ạo ra kho ảng 100 và mẫu thiết bị, trong khoảng từ 25 tới hàng ngàn xung/giây. Nếu máy dò được đưa trên một vật kim loại, xung điện tạo ra 1 từ tr ường đ ối ng ược trong v tượng làm cho xung phản xạ tồn tại lâu hơn. Quá trình này di ễn ra gi ống nh ư khái ni ệm “ti ế
bạn chỉ nghe được tiếng vang rất ngắn, hoặc không nghe thấy; nhưng nếu trong m ột căn phò đối tượng thêm “tiếng vang” vào xung phản xạ, làm cho xung này tồn tại lâu hơn trường hợp Một mạch lấy mẫu trong máy dò được sử dụng để giám sát độ dài c ủa xung ph ản x ạ. B ằng trường khác đã làm cho xung phản xạ lâu suy gi ảm h ơn không. N ếu s ự suy gi ảm c ủa xung p tượng kim loại nào đó đã tác động lên chúng. Một mạch lấy mẫu gửi các tín hiệu nhỏ, yếu mà nói bắt được đến 1 thiết bị gọi là bộ tích ph thành dòng 1 chiều (DC). Điện áp của dòng một chiều này được kết nối vào mạch âm thanh, Kỹ thuật PI không tốt trên phương diện phân biệt đối tượng bởi vì s ự khác nhau v ề đ ộ dài x nhiều trường hợp mà kĩ thuật VLF gặp khó khăn, ch ẳng hạn trường h ợp thăm dò n ước mu ối hơn nhiều so với các kĩ thuật khác. c)Kỹ thuật BFO Các đơn giản nhất để phát hiện kim loại là sử dụng kĩ thuật với tên gọi “bộ dao động t ần số Một cuộn lớn nằm trong đầu dò, cuộn nhỏ hơn được đặt trong hộp điều khiển. Mỗi cuộn đư số của các xung này chênh nhau một chút giữa 2 cuộn giây. Khi các xung này đi qua mỗi cu nhận các sóng radio này và tạo ra chuỗi âm điệu (nhịp) dựa trên sự sai khác giữa 2 tần số. Nếu cuộn dây trong đầu dò đi qua vật thể kim loại, từ trường tạo bởi dòng điện chạy trong c thoa với sóng radio tạo bởi đầu dò. Vì tần số lệch nhau giữa tín hiệu cuộn dây đầu dò và của Sự đơn giản của kĩ thuật BFO cho phép chúng được các nhà sản xuất tung ra th ị trường v ớ khiển vả độ chính xác như dòng VLF hay PI. IV Ứng dụng và ý nghĩa của máy dò kim loại a)Ứng dụng Máy dò kim loại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, có thể kể đến một số như • Dò tìm các vật kim loại có giá trị bị chôn lấp • An ninh tại sân bay, tòa nhà • An ninh tại các sự kiện
• Tìm đồ vật thất lạc • Khảo cổ học • Nghiên cứu địa chất • Rà phá bom mìn, vật liệu nổ • ... PHẦN 3 : THIẾT BỊ Đ
I Khái niệm Cảm biến nhiệt là thiết bị dùng để đo nhiệt độ bằng cách biến đổi đại lượng vật lý-nhiệt độ thành tín hiệu điện,sau đó các bộ phận xử lý trung tâm sẽ thu nhận tín hiệu điện và xử lý. II Phân loại 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. Sau đây ta sẽ tìm hiểu 1 số loại cảm biến nhiệt khá thông dụng
1. Cặp nhiệt điện (Thermocouple) - 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). - 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,… - Dải đo: -100 ~ 1400oC - 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). - 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. 2. Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD). - Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. - Nguyên lí hoạt 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. 3. Điện trở oxit kim loại (Thermistor) - Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,… - Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi. - Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo. - Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp. - Dải đo: 50o - Ứng dụng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử. - Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại NTC.