Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy bằng điện trở

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy điện trở LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI LỜI NĨI ĐẦU Kỹ thuật sấy đóng vai trị vơ quan trọng cơng nghiệp đời sống Trong quy trình cơng nghệ sản xuất nhiều sản phẩm có cơng đoạn sấy khơ để bảo quản dài ngày Công nghệ ngày phát triển ngành hải sản, rau thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt lúa, ngô đậu sau thu hoạch cần sấy khô kịp thời, không sản phẩm giảm phẩm chất chí cịn hỏng dẫn đến tình trạng mùa sau thu hoạch Các nhu cầu sấy ngày đa dạng, có nhiều phương pháp thiết bị sấy thiết bị sấy phương pháp điện trở sử dụng rộng rãi Phương pháp sấy điện trở phương pháp sử dụng trực tiếp lượng điện tạo nguồn nhiệt theo định luật Joule- lence Đối với loại sản phẩm sấy khác cần nhiệt độ khác Do việc điều chỉnh ổn định nhiệt độ cho tủ sấy đóng vai trị quan trọng q trình sấy tập đồ án tìm hiểu “Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy điện trở” Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm phần sau: Chương I: Khái quát tủ sấy điện trở Chương II: Thiết kế mạch động lực Chương III: Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ Chương IV: Ổn định nhiệt độ tủ sấy Chương V: Thiết kế tủ điện Để hoàn thành “đồ án tốt nghiệp” em bảo hướng dẫn tận tình thầy giáo: Trần Văn Thịnh thầy cô Bộ môn Thiết bị điện- Điện tử, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Mặc dù thân có nhiều cố gắng thời gian kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai lầm, thiếu sót Kính mong thầy cô tạo điều kiện bảo giúp em để lần sau khơng cịn gặp phải SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: Trần Văn Thịnh tận tình giúp em trình hồn thành đồ án Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy giáo môn thiết bị Điện- Điện tử thầy cô giáo Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội tận tình giảng dạy, giúp đỡ tạo điều kiện suốt trình học tập rèn luyện em để đến ngày hơm nay, em hồn thành nhiệm vụ học tập Hà nội, ngày 31 tháng năm 2004 Sinh Viên Đặng Thanh Hoàng SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞ Trong đời sống sản xuất, yêu cầu sử dụng nhiệt lớn Trong ngành công nghiệp khác nhau, nhiệt dùng để nung, sấy nhiệt luyện nấu chảy chất, yêu cầu thiếu Nguồn lượng nhiệt chuyển từ điện qua lò điện phổ biến thuận lợi Từ điện thu nhiệt nhiều cách Nhờ hiệu ứng Joule (lị điện trở), nhờ phóng điện (lị hồ quang), nhờ tác dụng nhiệt dịng xốy Foucault thơng qua tựơng cảm ứng điện từ (lò cảm ứng), §1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI Khái niệm chung lò điện trở: Lò điện trở thiết bị biến đổi điện thành nhiệt thông qua dây đốt (dây điện trở) Từ dây đốt qua xạ, đối lưu truyền dẫn nhiệt, nhiệt truyền tới vật cần gia nhiệt Lò điện trở thường dùng để nung sấy, nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu hợp kim màu Phân loại thiết bị sấy: Thiết bị sấy thiết bị nhằm thực q trình làm khơ vật liệu, chi tiết hay sản phẩm định, làm cho chúng khô đạt đến độ ẩm định theo yêu cầu Trong trình sấy, chất lỏng chứa vật liệu sấy thường nước Tuy vậy, kỹ thuật sấy thừơng gặp trường hợp sấy sản phẩm bị ẩm chất lỏng hữu sơn, vật đánh xi Phương pháp sấy chia hai loại lớn sấy tự nhiên sấy thiết bị Sấy tự nhiên trình phơi vật liệu trời Phương pháp sử dụng nguồn xạ mặt trời ẩm bay khơng khí mang (nhiều hỗ trợ gió tự nhiên) SV: Đặng Thanh Hồng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi lớn, dịng nhiệt xạ từ mặt trời tới vật có mật độ lớn (tới 1000 w/m2) Tuy sấy tự nhiên có nhựơc điểm là: thực giới hố khó, chi phí lao động nhiều, cường độ sấy khơng cao, chất lượng sản phẩm khơng cao, chiếm diện tích mặt lớn Các phương pháp sấy nhân tạo thực thiết bị sấy Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác Căn vào phương pháp cung cấp nhiệt chia loại sau: - Phương pháp sấy đối lưu - Phương pháp sấy xạ - Phương pháp sấy tiếp xúc - Phương pháp sấy điện trường dòng cao tầng - Phương pháp sấy thăng hoa Trong phương pháp kể phương pháp sấy đối lưu, xạ tiếp xúc dùng rộng rãi cả, phương pháp sấy đối lưu Mỗi phương pháp sấy kể thực nhiều kiểu thiết bị khác nhau, ví dụ: sấy đối lưu thực nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy buồng, sấy hầm, sấy băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy thổi kiểu khí động Phương pháp sấy xạ thực thiết bị sấy xạ dùng nguyên liệu khí, dùng dây điện trở Phương pháp sấy tiếp xúc thực thiết bị như: thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tay quay, thiết bị sấy tiếp xúc chất lỏng Mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với số phương pháp sấy số kiểu thiết bị sấy định Vì tuỳ theo vật liệu sấy mà ta chọn phương pháp sấy thiết bị sấy cho phù hợp để đạt hiệu chất lượng sản phẩm cao SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI §1.2: CÁC YÊU CẦU CHỦ YẾU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU LÀM DÂY ĐỐT Trong lò sấy điện trở, dây đốt phần tử biến đổi điện thành nhiệt thơng qua hiệu ứng Joule Dây đốt cần phải làm từ vật liệu thoả mãn yêu cầu sau: - Khả chịu nhiệt tốt: khơng bị ơxi hố mơi trường khơng khí nhiệt độ cao -Bền nhiệt cao, bền học tốt, dây điện trở không biến dạng, chúng tự bền vững tác dụng thân dây điện trở - Điện trở suất lớn: tạo cho dây điện trở có cấu trúc nhẹ đáp ứng công suất theo u cầu, dễ dàng bố trí lị - Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (α, β): nghĩa nhiệt độ cao điện rở lớn - Kích thước hình học phải ổn định: thay đổi hình dáng nhiệt độ làm việc -Các tính chất điện phải cố định - Dễ gia công: kéo dây, dễ hàn, vật liệu phi kim loại cần ép khn §1.3: VẬT LIỆU LÀM DÂY ĐỐT Để thoả mãn yêu cầu trên, thực tế khó có vật liệu đáp ứng Nhưng người ta chọn số vật liệu đáp ứng tốt yêu cầu để chế tạo dây điện trở Các vật liệu hợp kim Niken Crôm, thường gọi “Micrôm” Hợp kim Crôm nhơm cacbonrun [Sie] Trong lị nhiệt độ thấp, chế độ làm việc ngắn dùng thép xây dựng làm điện trở SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI I VẬT LIỆU HỢP KIM Hợp kim micrôm: Hợp kim micrơm có độ bền nhiệt tốt có lớp màng ôxit crôm (Cr2O3), bảo vệ chặt, chịu thay đổi nhiệt độ tốt nên làm việc lị có chế độ làm việc gián đoạn Hợp kim micrơm có tính tốt nhiệt độ thường nhiệt độ cao, dẻo, dễ gia công, dễ hàn, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở nhỏ, khơng có tượng giã hố Nicrơm vật liệu đắt tiền, nên người ta có khuynh hướng tìm vật liệu khác thay Hợp kim sắt- crôm- nhôm: Hợp kim chịu nhiệt độ cao, thoả mãn u cầu tính chất điện, có nhược điểm giịn, khó gia cơng, bền học nhiệt độ cao Vì cần thiết ý tránh tác động tải trọng dây điện trở Một nhược điểm hợp kim sắt- crôm- nhôm nhiệt độ cao dễ bị ôxit sắt, ơxit SiO2 tác động hố học, phá hoại lớp màng bảo vệ ơxít Al2O3 Cr2 O3 Vì vậy, tường lị, nơi tiếp xúc với hợp kim phải vật liệu chứa nhiều Alumin (Al2O3 ≥70%; Fe2O3 ≤1%) Độ giãn dài tới 30÷40% gây khó khăn lắp đặt lị, cần tránh đoản mạch dây giãn dài bị cong Ở Liên Xô cũ, người ta chế tạo hai hợp kim ЭИ- 595 И- 626 Nhiệt độ làm việc đạt 13000C Chúng hợp kim crơm có hàm lượng lớn, biến tính lượng nhỏ kim loại kiềm thổ, nên tăng độ dẻo 10000C chúng có độ bền cao Các dây điện trở tiêu chuẩn hoá sản xuất Dây điện trở hợp kim: X13I04; OX23IOA; (ЭИ- 595); OX27105A (ЭИ- 626); X20H80, có đường kính dây: SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI 2,2 2,5 2,8 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 (mm) Dây điện trở có tiết diện chữ nhật (a.b) 1.8 1.10 1,2.10 1,2.12 1,2.15 1,2.20 1,4.10 1,4.15 1,4.20 1,5.10 1,5.12 1,5.15 1,5.20 1,8.20 1,8.18 1,8.20 2.25 2.20 2.25 2,2.20 2,2.25 2,5.20 2,5.25 2,5.30 2,5.40 3.25 3.30 3.40 (mm) Những kích thước dùng phổ biến nhất: a Dây điện trở có dạng xoắn lị xo Đường kính dây 5; 5,5; 6; 6,5; (mm) b Dây điện trở dạng lỗi, cấu trúc kiểu dích dắc Đường kính dây: 8; 8,5; (mm) c Dây có tiết diện chữ nhật, cấu trúc kiểu dích dắc: 2.20; 2,5.25; 3.30 (mm) d Trong lị đối lưu tuần hồn buồn nung khơng khí, người ta dùng dây dẫn điện trở có đường kính: 3; 3,5; 4,5 (mm) dây băng có tiết diện: (1.10); (1,2.12); (1,5.15) SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Bảng 1.1: Đặc tính vật liệu chế tạo dây điện trở Vật liệu làm dây điện trở Nicrom Thép Hợp kim Hợp kim Hợp kim - X20 H80 - X20 H80T - X15 H60 - X25 H20 - X13 I04 - OX25 I05 - OX17 I05 595 (OX23I05A) 626 (OX27I05A) Volffram, W Molipden, Mo Platin, Pt Sắt, Fe Niken, Ni * Những vl phi kim loại (**) Silics (Cacborun) Grafit Trọng lượng riêng 200C, g/cm3 8,40 8,20 8,30 7,85 Điện trở suất 00C, ρ0, Ωmm2/m 1,100 1,270 1,100 0,900 Hệ số nhiệt điện trở α.103 0,035 0,022 0,100 0,350 Nhiệt độ chảy lỏng, C 1400 1400 1400 1400 Nhiệt độ làm việc cực đại, C 1150 1200 1050 1100 7,20 1,260 0,150 1450 900 7,10 1,300 0,060 1450 1050 7,00 1,400 0,050 1450 7,30 1,350 0,050 7,20 1,420 19,34 10,20 21,46 7,88 8,90 Nhiệt độ làm việc 0C Làm việc Làm việc liên tục gián đoạn 1050 1000 1050 1000 950 900 850 800 750 650 1200 1050 1000 1525 1250 1150 1100 0,022 1525 1300 0,050 0,052 0,098 0,090 0,065 4,300 5,100 8,950 11,300 13,400 3410 2625 1755 1535 1452 3000* 2200* 1400 400 1000 2,30 800 ÷ 1900 - 1200 8÷3 1500 2000 (2800)* 1250 1,60 Thay đổi theo nhiệt độ (hệ số nhiệt SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI -5V 0,22μF 47kΩ 21 20 22 19 23 18 24 17 25 16 26 15 27 14 28 13 29 30 0,01μF 31 1M Ω 32 ICL 107 0,47μF 12 11 19 Các đầ u củ a IC * Sơ đồ hoạt động 33 34 35 36 37 38 39 40 0,1 μF 1k Ω 100pF 100k Ω +5(V) 1k Ω Hình 4.8 Sơ đồ hoạt động ICL7107 SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI §4.3 THIẾT KẾ MẠCH PHẢN HỒI ỔN ĐỊNH NHIỆT Tạo điện áp phản hồi nhiệt độ Là tủ sấy có yêu cầu ổn định nhiệt độ thấp (105 ±1)0C nên ta chọn khâu đo nhiệt độ cảm biến nhiệt kế điện trở đồng a Thông số nhiệt điện trở đồng - Khi nhiệt độ 00C có điện trở R0 -Khi nhiệt độ t0C có điện trở Rt Rt = R0(1 + 4,25.10-3 T) (Ω) b Nhiệt độ can nhiệt 200C Theo nhiệt độ ban đầu vật trước đưa vào buồng sấy 200C nên ta tính theo nhiệt độ mơi trường ban đầu 200C Vậy điện trở đồng 200C là: Rt20 = R0 (1 + 4,25.10-3.t) = 100 (1 + 4,25.10-3 20) = 108,5 (Ω) c Điện trở đồng 1050C là: Rt105 = R0 (1 + 4,25.10-3.t) = 100 (1 + 4,25.10-3 105) = 144,625 (Ω) Ở ta lấy điện trở đồng 00C 100 (Ω) Để giảm sai số nhiệt điện trở đồng tăng lúc nhiệt độ tăng ta dùng cầu cân với mục đích làm cho dịng điện chạy qua cầu gần không đổi điện trở tăng so với lúc ban đầu Rt nhiệt độ môi trường Để cho cầu cân nhiệt độ 00C ta chọn điện trở R1 = R2 = R3 = R0 = 100 (Ω) Trong R1, R2, R3 điện trở không thay đổi theo nhiệt độ SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Chọn R = (kΩ) với mục đích làm giảm sai số dịng điện lúc điện trở tăng theo nhiệt độ d Điện áp nhiệt điện trở R2 I1 I2 d b R3 Điện trở tổng 00C Rt I3 = 100Ω It R t®1 2R12 + 2R1 R t = = R0 3.R1 + R t R1 - Khi nhiệt độ 00C Rtg1 = Rtđ1 + R = 5000 + 100 = 5100 (Ω) c R Dòng điện tổng C +5 (V) I tg1 U = cc = = 0,98 ( mA ) R tg1 5100 H×nh 4.9: Sơ đồ cầu cân Khi nhit mụi trường 200C 2R12 +2R1 R t20 2.1002 + 2.100.108,5 = = 102,08(Ω) Rtđ2 = 3R1 +R t20 3100 + 108,5 Điện trở tổng 200C Rtg2 = Rtđ2 + R = 5000 + 102,08 = 5102,08 (Ω) Dòng điện 200C là: Itg2 = U CC = = 0,98(mA) R tg2 5102,08 Điện áp hai điểm a, c 200C là: Uac2 = Uac2 = I tg2 ΔR 0,98 (Rt20 - R0) = 0,98 (108,5 - 100) = 4,165 (mV) Khi nhiệt độ tăng lên 1050C ta có R t®2 2R12 + 2R1 R t = 3.R1 + R t SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI 2.100 + 2.100 2.144,625 = = 110 ( Ω ) 3.100 + 144,625 Điện trở tổng 1050C Rtg3 = Rtđ2 + R = 110 + 5000 = 5110 (Ω) Dòng điện tổng 1050C I tg3 = U cc = = 0,979 ( mA ) R tg3 5110 Sai số I1 I3 ΔI% = I tg1 − I tg3 I tg1 = 0,98 − 0,979 = 0,1% 0,98 Điện áp hai điểm a c 1050C là: U ac3 = I tg3 ΔR = 0,979(R t 05 − R ) = 0,979.(144,625 - 100) = 21,845 (mV) Vậy lúc nhiệt độ 00C cầu có điện áp Uac = 0, nhiệt độ tăng lên nhiệt độ mơi trường 200C cầu có điện áp Uac2 = 4,165 (mV), nhiệt độ tăng lên 1050C cần có điện áp Uac3 = 21,845 (mV) Cảm biến nhiệt điện trở đồng có độ nhạy là: D= 21,845 = 0,2 (mV/10C) 105 Vi mạch 7107 sử dụng với tín hiệu vào thay đổi từ đến 200 (mV) Mỗi mức lượng tử đầu tương ứng với mức lượng tử đàu vào 0,1 (mV) Nhiệt điện trở đồng có độ nhạy 0,2 (mV/10C) đo nhiệt độ tối đa đảm bảo độ xác 1800C Để đảm bảo số thị bảng số nhiệt độ khuếch đại thuật tốn KT phải có hệ số K = 0,1/0,2 = 0,5 Khi nhiệt độ đầu 1800C đầu khuếch đại thuật tốn KT có điện áp là: U = 180 0,2 0,5 = 18 (mV) Lúc bảng số xuất số 180, tương ứng với 1800C SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 UA +5V R d R 17 BA R19 c a Uñf2 Uñf1 D2 D1 Rt b R 18 A VR R 16 U1 A7 R2 R1 -12V + - R 16 + A1 - S R14 B R4 Ud +12V A6 Upht Tr1 R 12 R 12 - + A2 A5 C1 + - R 11 C VR +12V 1kΩ R5 R5 R5 C2 A4 - A3 R7 + R6 + - R8 D E AND ICL 7107 F 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 R9 +5V D4 Tr2 R 10 +12V Sơ đồ điều khiển pha có phản hồi nhiệt độ hiển thị số D3 R3 + - R 13 21 22 23 24 25 -5V 0,22 μF 26 27 28 47k Ω 29 0,47μF 30 0,1 μF 31 1M Ω 32 33 0,1 μF 34 35 36 200 mV 37 100ρF 38 24k Ω 39 100k Ω 40 Tr3 Xñk BAX b a D5 e f d g a UA c b T1 c b d g a f e f e +5V d g a c b ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI * Hoạt động sơ đồ Điện áp phản hồi nhiệt độ Uac biến đổi qua khuếch đại thuật toán A7 để có điện áp thích hợp US để đưa vào chân 31 ICL7107 để hiển thị nhiệt độ số Tại thời điểm tủ sấy có nhiệt độ mơi trường 200C cho điện áp điều khiển (Uđk) lớn Uđk = K(Ud - Upht) = Uđkmax = 12 (V) Uđkmax so sánh với Urc thời điểm hai điện áp Triger A3 lật trạng thái cho xuất xung chữ nhật UD UD đưa vào cổng AND với xung chùm UE Khi UD mức dương cổng AND phát xung dương mở Tr2 Tr2 nối tầng với Tr3 nên Tr3 mở thông Biến áp xung tạo xung điều khiển (Xđk) để mở Triac Lúc góc mở nhỏ (α = αmin ≈ 00) Khi nhiệt độ tăng lên, qua cảm biến nhiệt điện trở cho Upht tăng làm cho Uđk = K (Ud - Upht) giảm, lúc góc mở α tăng làm cho điện áp dịng điện đặt lên tải giảm Khi nhiệt độ tăng lớn 1050C góc mở α lớn Khi nhiệt độ giảm Upht giảm theo, làm cho Uđk tăng lên, góc α giảm xuống Như qua cảm biến nhiệt điện trở tạo nên khoảng dao động nhỏ Khi α dao động làm cho nhiệt độ thay đổi nhiệt độ ổn định 1050C SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 +5V R d R17 R 19 c a Rt b R18 R16 + - A7 R16 S 1k Ω R 14 + Ud +12V A6 R 13 Upht 21 22 23 24 25 -5V 0,22μF 26 27 28 47k Ω 29 0,47 μF 30 0,1 μF 31 1M Ω 32 33 0,1 μF 34 35 36 200 mV 37 100 ρF 38 24k Ω 39 100k Ω 40 R12 R 12 ICL 7107 + Uñk +5V TX b a e f a d g c b c b SƠ ĐỒ PHẢN HỒI NHIỆT ĐỘ CỦA TỦ SẤY A5 R11 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 d g a f e f e +5V a d g c b Ua R T1 T2 R Ub Uc R T3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI + Để tạo điện áp phù hợp cho ICL7107 hiển thị số ta dùng khuếch đại thuật tốn A7 có thơng số sau: Hệ số khuếch đại: K = 0,1/0,2 = 0,5 K= R15 = 0,5 R16 Chọn R16 = 20 (kΩ) Suy R15 = 0,5 20 = 10 (kΩ) * Điện áp phản hồi nhiệt độ Vì điện áp Uac bé nên ta cần khuếch đại lên đại lượng là: U pht = Chọn R13 U S R14 R13 = 20 R14 R14 = 10 (kΩ), suy R13 = 20 R14 = 20 10 = 200 (kΩ) Vậy Upht = 4,165 0,5 20 = 41,65 (mV) Trong đó: Upht điện áp phản hồi nhiệt độ 200C * Tạo điện áp điều khiển Uđk có giá trị âm để so sánh với Urc: Uđk = R11 ( U d − U pht ) R12 (V) Để mở triac góc mở nhỏ ta chọn điện áp Uđk = Urc Ta có: Urc = 12 (V) Ta lấy: Uđk = Urc = 12 (V) thời điểm Upht = 41,65 (mV) Uđk = R11 ( U d − U pht ) = K ( U d − U pht ) R12 Hay K = R11 U dk = R12 U d − U pht Tại lúc Upht = 41,65 ta có: SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI U dk 12.103 K= = = 12,5 U d − U pht 1000 − 41,65 Chọn R12 = 10 (kΩ) Suy ra: R11 = k R12 = 12,5 10 = 125 (kΩ) Trong đó: Ud điện áp đặt K hệ số khuếch đại SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 87 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CHƯƠNG V: THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN Tủ điện thiết kế dựa vào mỹ thuật kỹ thuật công nghiệp, thể yêu cầu sau: Kích thước hợp lý so với thiết bị cần lắp Bố trí linh kiện hợp lý khơng gian Các linh kiện bố trí theo nguyên tắc trọng lượng Nghĩa thiết bị nặng bố trí thấp thiết bị nhẹ bố trí cao Các thiết bị bố trí theo nguyên tắc toả nhiệt Nghĩa thiết bị toả nhiệt bố trí thấp thiết bị toả nhiệt nhiều bố trí cao Có lỗ thơng gió cần thiết, đa số thiết bị điện tử công suất cần toả nhiệt nhiều nên thường bố trí quạt làm mát thiết bị cần làm mát trường hợp van bán dẫn, van bán dẫn toả nhiệt lớn nhạy cảm với nhiệt độ Mạch điều khiển bảo vệ tốt, tránh nhiệt độ cao , người ta thường bố trí cách ly với van bán dẫn máy biến áp Bố trí theo nguyên tắc chức năng, nghĩa thiết bị có chức giống thường bố trí gần Các thiết bị thao tác, đo lường, tín hiệu cần bố trí mặt trước vị trí thuận tiện Dây nối phải đặt máng dây bó lại thành bó gọn gàng Thiết bị bố trí ngắn có hàng, có cột Hình dáng đẹp, gá láp thuận tiện Màu sắc hài hồ khơng q sặc sỡ, khơng qúa tối, thường gặp màu ghi sáng, màu trắng ngà màu xanh nhạt… SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 88 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Dựa vào u cầu nêu ta bố trí thiết kế tủ điện hình vẽ 5-1 5-2 b c g Q h VBD d i c M§K l c Ap MBA f c Hình 5.1 Sơ đồ khối bên tủ điện a Vd V a A V b A b NX c A c a CM Đ1 Đ1 Đ1 Ap SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 M D 89 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Hình 5.2 Sơ đồ khối mặt trước tủ điện Các kích thước tủ điện chọn dựa vào kích thước lắp đặt thiết bị Như từ sơ đồ khối tủ điện ta chọn kích thước sau: a = 40 (cm) e = 20 (cm) c = 10 (cm) f = 20 (cm) d = 40 (cm) g = 20 (cm) i = 60 (cm) Từ ta xác định kích thước b = i + C = 60 + 10 = 80 (cm) h = 4c + f + e + d = 4.10 + 20 + 20 + 40 = 120 (cm) Tất thiết bị gá lắp sắt (giá đỡ) cố định bên tủ Các nút thao tác như: nút nhấn, nút xoáy, đèn báo, đồng thồ đo điện áp, dòng điện bố trí nắp (mặt trước) tủ điện Ở mặt bên tủ cịn bố trí quạt làm mát triac hai bên hơng tủ có lỗ thơng gió để tăng cường khả đối lưu khơng khí Các ký hiệu tủ điện A: Ampe kế đo dịng điện pha tải V: Vơn kế đo điện áp pha tải điện áp đặt Đ1: Đèn báo hiệu điện nguồn Đ2: Đèn báo hiệu áptomát đóng Đ3: Đèn báo hiệu trạng thái làm việc NX: Núm xoay điều chỉnh góc mở α CM: Nút chuyển mạch pha Ap: áp tômát M: Nút ấn làm việc D: Nút ấn dừng làm việc VBD: Van bán dẫn SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 90 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI MĐK: Mạch điều khiển Q: Quạt KẾT LUẬN: Ở toàn phần thiết kế, tính tốn cho “Mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy điện trở” với kiến thức cịn giới hạn tìm hiểu chưa rộng lĩnh vực chuyên ngành nên đồ án chưa tối ưu cịn có nhiều sai lầm, thiếu sót Kính mong thầy cô bảo xây dựng kiến thức thêm để em hồn thành khố học cách tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy SV: Đặng Thanh Hồng - ĐKT - K44 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu hướng dẫn thiết kế điện tử công suất Tác giả: Trần Văn Thịnh Điện tử công suất Tác giả: Nguyễn Bính Trang bị điện - điện tử công nghiệp Tác giả: Vũ Quang Hồi Trang bị điện - điện tử Tác giả: Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh Cơ sở tự động hố Tác giả: Nguyễn Văn Hồ Các cảm biến Tác giả: Lê Văn Doanh (chủ biên) Kỹ thuật điện tử Tác giả: Đỗ Xuân Thụ Tra cứu transistor Nhật Bản Tác giả: Trần Ngọc Sơn Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn Tác giả: Dương Minh Trí 10 Kỹ thuật sấy Tác giả: Hồng Văn Chước Ngồi cịn nhiều tài liệu tham khảo khác SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI MỤC LỤC Trang Lời Nói Đầu Chương I: Khái quát tủ sấy điện trở §1.1: Khái niệm chung phân loại §1.2: Các yêu cầu chủ yếu vật liệu làm dây đốt §1.3: Vật liệu làm dây đốt §1.4 Cấu tạo dây đốt điện trở 12 §1.5: Một số lị sấy điện trở gián tiếp thường dùng 15 Chương II: Thiết kế mạch động lực 22 §2.1: Sơ đồ điều khiển nhiệt độ tiếp điểm 22 §2.2: Giới thiệu vài sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều 23 §2.3 Thiết kế mạch động lực với điện áp 220/380 (V) xoay chiều 30 Chương III: Thiết kế mạch điều khiển nhiệt 36 §3.1 Nguyên lý điều khiển triac (Tiristor) 36 §3.2 Sơ đồ điều khiển 49 Chương IV: ổn định nhiệt độ 69 §4.1: Mục đích ổn định nhiệt độ: 69 §4 2: Một số cảm biến thường dùng để đo nhiệt độ 69 §4.3 Thiết kế mạch phản hồi ổn định nhiệt 80 Chương V: Thiết kế tủ điện 88 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 SV: Đặng Thanh Hoàng - ĐKT - K44 93 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Chương I: Khái quát tủ sấy điện trở Chương II: Thiết kế mạch động lực Chương III: Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ Chương IV: Ổn định nhiệt độ tủ sấy Chương V: Thiết kế tủ điện Để hoàn thành “đồ... CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT Điều khiển nhiệt độ lò nhằm mục đích tạo nhiệt độ thích hợp với điều kiện sử dụng lò Việc điều khiển nhiệt độ cách điều chỉnh điện áp dòng điện cấp cho sợi... định nhiệt độ cho tủ sấy đóng vai trị quan trọng trình sấy tập đồ án tìm hiểu ? ?Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy điện trở? ?? Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm phần sau: Chương I: Khái quát tủ