Báo cáo thực tập đo lường và cảm biến 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TPHCM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ BÁO CÁO THỰC TẬP: ng hi ệp “ ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN” : Châu Khánh : DH14CD Tố t SVTT tậ p Đạt ực Lớp Bá o cá o th MSSV : 14153011 BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG NHIỆT - ẨM ĐỘ I TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ NHIỆT KẾ ĐO NHIỆT ĐỘ: Nhiệt kế: a) Nhiệt kế dãn nở chất lỏng: Nhiệt kế dãn nở chất lỏng hoạt động dựa dãn nở chất lỏng, chất lỏng thường dùng thủy ngân, rượu màu, rượu etylic… Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ (thủy ngân, rượu…) phần hiển thị kết (thang chia vạch nhiệt kế) - Nguyên lý làm việc: Khi nhiệt độ mơi trường thay đổi thể tích chất lỏng bầu cảm ứng thay đổi, đẩy chất lỏng dâng lên hạ xuống ống vi quản Căn vào mực cột chất lỏng ống vi quản ta xác định nhiệt độ tới điểm nhờ thang chia độ Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp  Nhiệt kế rượu:  Cấu tạo:  Vỏ bảo vệ: Làm thủy tinh  Bầu cảm ứng: Là phận cảm ứng với nhiệt độ môi trường, có chứa chất lỏng rượu thủy ngân (cịn gọi chất cảm ứng)  Ống vi quản: Bộ phận thể thay đổi chất cảm ứng Ống vi quản ống thủy tinh rỗng, đầu bịt kín, đầu hở thơng với bầu cảm ứng  Thang chia độ: Chia thành vạch, để đánh dấu mức độ thay đổi chất cảm ứng, thường chia theo hệ bách phân, vạch cao nhiệt độ nước nguyên chất bắt đâu sôi, vạch thấp nhiệt độ nước nguyên chất bắt đầu đóng bang Hình 1: Cấu tạo nhiệt kế dãn nở chất lỏng Hình Nhiệt kế rượu Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp  Cơng dụng:  Vì giới hạn đo nhiệt kế rươu -20ᴼC - 50ᴼ nên thường dùng để đo nhiệt độ khí quyển, nhiệt độ nước…  Rượu loại chịu lạnh giỏi, phải đến nhiệt độ -177ᴼC đơng đặc thành thể rắn Ở vùng giá rét, mùa đơng có nhiệt độ xuống tới âm 4000ᴼC, người ta thường phải dùng nhiệt kế rượu  Cách sử dụng:  Chuẩn nhiệt kế nước sôi (100ᴼC) nước đá (0ᴼC) Nếu nhiệt kế cho kết khơng ta đo chia nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ  Nếu đo nhiệt độ chất lỏng, trước đo dùng đũa khuấy chất lỏng Nếu đô nhiệt độ không khí để nhiệt kế mơi trường khơng khí  Đo nhiệt độc hất lỏng treo nhiệt kế vào giá  Chú ý, để phần bầu thủy ngân nhiệt kế ngập lòng chất lỏng, khoảng tốt Tuyệt đối không để bầu thủy ngân vừa chạm chất lỏng chạm đáy cốc  Quan sát độ tăng cột thủy ngân, đọc nhiệt độ Cần ý tầm mắt đọc nhiệt độ  Nhiệt kế thủy ngân:  Cấu tạo: giống nhiệt kế rượu khác phần cảm biến nhiệt độ thủy ngân  Công dụng: Do nhiệt kế thủy ngân có giới hạn chịu nhiệt -30ᴼC - 130ᴼC nên thường dùng để đo nhiệt độ phòng thí nghiệm nhiệt độ cao Hình Nhiệt kế thủy ngân b) Nhiệt kế dãn nở chất rắn: - Nguyên lý hoạt động: - Đo nhiệt nguyên tắc biến dạng lưỡng kim: - Dựa vào tính chất giãn nở nhiệt kim loại l=l0 (1 + αt) (với: l0 chiều dài vật 00C; α: hệ số giãn nở nhiệt) + Thiết kế nhiệt kế lị xo xoắn với kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhiệt độ thay đổi, lưỡng kim biến dạng o th ực tậ p Tố t ng hi ệp  Nhiệt kế dây lị xo: Bá o cá Hình 4: Nhiệt kế dây lò xo hi ệp  Cấu tạo:  Bao nhiệt làm thép không hàn, đồng thau đầu bịt kín đầu nối với ống nhỏ đường kính khoảng mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm ống thép hay đồng đường kính 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn kim loại ống cao su để bảo vệ)  Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 550oC áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số thị tự ghi chuyển tín hiệu xa đến 60 m  Chính kim loại độ giãn nở khác nên nhiệt độ thay đổi chúng bị uốn cong bên (kim loại có độ giãn nở thay đổi nhiệt thấp uốn cong bên đó) Lá kim loại có đầu cố định vào thành ống bảo vệ đầu lại cố định vào trục thiết kế truyền động với kim thị đồng hồ Khi nhiệt độ thay đổi hai kim loại có độ giãn nở khác làm xoay trục kimchỉ thị Tất chuyển động tính tốn hợp lý để kim thị đến vạch nhiệt độ đo xác Với mong muốn giảm ảnh hưởng hóa học tác động rung từ mơi trường nên nên hai kim loại thiết kế xoắn lại theo dạng lò xo đặt bên ống bảo vệ kim loại, thông thường thép không gỉ  Ưu điểm : nhỏ gọn ,dễ sử dụng  Nhược điểm :Không thể đặt nhiệt kế phạm vi chặt hẹp  Hạn chế sử dụng :  Không gian tiếp xúc nhiệt  Trong môi trường chất lỏng  Trong mơi trừng khí động  Thao tác sử dụng:  Kiểm tra nhiệt kế  Cho nhiệt kế vào dung dịch cần đo  Quan sát đọc kết ng c) Nhiệt kế dãn nở chất khí: Bá o cá o th ực tậ p Tố t  Nhiệt áp kế:  Cấu tạo: Hình Nhiệt áp kế  Bao nhiệt làm thép khơng hàn, đồng thau đầu bịt kín đầu nối với ống nhỏ đường kính khoảng mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm ống thép hay đồng đường kính 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn kim loại ống cao su để bảo vệ)  Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 550oC áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số thị tự ghi chuyển tín hiệu xa đến 60 m, độ xác tương đối thấp  Ưu - Nhược điểm: Chịu chấn động, cấu tạo đơn giản số bị chậm trễ tương đối lớn phải hiệu chỉnh ln, sửa chữa khó khăn  Phân loại: Người ta phân loại dựa vào môi chất sử dụng, thường có loại:  Loại chất lỏng: dựa vào liên hệ áp suất p nhiệt độ t p - po = αx( t - to )  p, po ,t , to là áp suất nhiệt độ chất lỏng tương ứng Chỉ số ứng với lúc điều kiện không đo đạc,  α: hệ số giản nỡ thể tích   ξ: Hệ số nén ép chất lỏng  Chất lỏng thường dùng thủy ngân có α = 18 10-5. oC-1, ξ = 0,4 105 cm²/kG Vậy thủy ngân t - to = 1 oC p - po = 45kG/ cm2 Khi sử dụng phải cắm ngập bao nhiệt môi chất cần đo: sai số sử dụng khác sai số chia độ (ứng điều kiện chia độ nhiệt độ môi trường 20 oC)  Loại chất khí: Thường dùng khí trơ: N2, He ệp Quan hệ áp suất nhiệt độ xem khí lý tưởng hi α = 0.0365 oC-1 Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng  Loại dùng bão hịa: Ví dụ: Axêtơn (C2H4Cl2) Cloruătilen, cloruamêtilen số nhiệt kế không chịu ảnh hưởng mơi trường xung quanh, thước chia độ khơng (phía nhiệt độ thấp vạch chia sát cịn phía nhiệt độ cao vạch chia thưa dần), bao nhiệt nhỏ : Nếu đo nhiệt độ thấp có sai số lớn người ta nạp thêm chất lỏng có điểm sôi cao ống dẫn để truyền áp suất Hình Nhiệt áp kế ệp  Chú ý sử dụng:  Không ngắt riêng lẻ phận, tránh va đập mạnh  Không làm cong ống mao dẫn đường kính chỗ cong > 20 mm  tháng phải kiểm định lần  Đối với nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng môi chất chất lỏng ý vị trí đồng hồ sơ cấp thứ cấp nhằm tránh gây sai số cột áp chất lỏng gây  Loại ta hạn chế độ dài ống mao dẫn < 25 m môi chất khác thủy ngân, cịn mơi chất Hg < 10 m hi d) Nhiệt kế điện tử: Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng  Cặp nhiệt điện:  Cấu tạo:  Phân loại: Type Composition Range Good for Not recommended for Cost Sensitivity K Chromel (NiCr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy) −200 °C to 1200 °C Oxidizing or neutral applications Use under 540ºC Low 41 µV/°C E Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy) −200 °C to 900 °C Oxidizing or inert applications Low 68 µV/°C J Iron / Constantan −40 °C to 750 °C Vacuum, reducing, or inert apps Low 52 µV/°C N Nicrosil (NiCr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy) −270 °C to 1300 °C Oxidizing or neutral applications Low 39 µV/°C T Copper / Constantan −200 °C to 350 °C Oxidizing, reducing or inert apps Wet or humid environments Low 43 µV/°C R Platinum /Platinum with 13% Rhodium °C to 1600 °C High temperatures Shock or vibrating equipment ệp High 10µV/°C S Platinum /Platinum with 10% Rhodium °C to 1600 °C High temperatures Shock or vibrating equipment High 10µV/°C B PlatinumRhodium / 50 °C to 1800 °C Shock or vibrating equipment High 10µV/°C Bá o cá  Nguyên lý hoạt động: hi ng Tố t tậ p ực o th Pt-Rh Oxidizing or humid environments High temperatures Khi có chênh lệch nhiệt độ đầu nống đầu lạnh cặp nhiệt ngõ thermocouple xuất sức điện động e phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ phụ thuộc vào chất vật liệu dùng chế tạo cảm biến Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp Đường đặc tính  Ưu điểm : bền , đo nhiệt độ cao, cấu tạo đơn giản, chịu va đập, khoảng đo nhiệt độ rộng, rẻ tiền, đáp ứng nhanh, đa dạng  Nhược điểm : nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy khơng cao , ổn định, điện áp thấp , cần điểm tham chiếu  Thường dùng : lị nhiệt, mơi trường khắc nghiệt , đo nhiệt nhớt máy nén , đo nhiệt độ khí thải Giới hạn nhiệt độ: -100ᴼC - 1400ᴼC  Thermistor:  Cấu tạo: ệp Được làm oxit kim loại: niken, mangan, cooban,… phủ nhựa thủy tinh Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi  Phân loại:  Hệ số nhiệt âm – NTC (Negative Temperature Coefficient)  Là loại điều khiển PID hiệu suất cao với việc sử dụng dễ dàng Hệ thống sưởi ấm / làm mát kiểm soát Cung cấp điện 100v đến 240VAC  Ứng dụng: nhà  Độ phân giải: độ 0.1 độ  Thời gian lấy mẫu lần giây  Môi trường làm việc: nhiệt độ – 50oC  Ứng dụng điều khiển nhiệt độ REX-C700: Sử dụng để điều khiển nhiệt độ lò nhiệt, máy đúc nhựa, cơng nghiệp giấy, gỗ, hóa chất, linh kiện điện tử, chế biến thực phẩm… e) Nhiệt kế quang:  Nhiệt kế hồng ngoại:  Nhiệt kế hồng ngoại ( đo phương pháp gián tiếp): CENTER 350 : i Mô tả: Dễ dàng điều khiển tay Nhắm mục tiêu tia hồng ngoại Màn hình hiển thị LCD Đo theo độ C F Nút laser on/off Tự động tắt nguồn không hoạt động Có chức giữ “hold” giá trị đo  ực tậ p Tố t ng hi ệp - o Cấu tạo: Bá ii cá o th Hình CENTER 350 iii Thơng số kỹ thuật: - Hiển thị: hình hiển thị số LCD ½ Pin yếu: có ký tự báo pin yếu Dãi đo: -20 độ C ~ 500 độ C (-4 độ F ~ 932 độ F) Độ xác: ± 2% ± độ C (3 độ F) Thời gian đáp ứng: 500 mili giây Kích thước: 157.5 x 115 x 36 mm Trọng lượng: 200 gram Phụ kiện: pin 9V, bao da Nhiệt kế điện tử hồng ngoại an tồn, xác, tiện lợi cho gia đình bạn Với cơng nghệ đo nhiệt độ xung quanh tia hồng ngoại cho việc chẩn đốn xác nhiệt độ, bạn đến giây để biết bạn sốt độ Quan trọng sở hữu nhiệt kế điện tử hồng ngoại bạn bận tâm với nguy độc hại thủy ngân Đơn vị đo nhiệt độ: Có ba hệ thống đo lường nhiệt độ là: Hệ thống độ C, độ F độ K sang Công thức Fahrenheit Celsius °C = (°F – 32) / 1.8 Celsius Fahrenheit °F = °C × 1.8 + 32 Fahrenheit kelvin K = (°F – 32) / 1.8 + 273.15 kelvin Fahrenheit °F = (K – 273.15) × 1.8 + 32 hi ng Tố t tậ p ực th o cá o     Chú ý sử dụng: Khoảng đo Kích thước vật đo Khoảng cách đo Đối tượng di chuyển hay cố định Bá iv ệp Đổi từ Chuẩn nhiệt kế trước sử dụng: Chuẩn độ nhiệt kế: Bước 1: Chuẩn nhiệt kế nước đá tan nhiệt độ 00C Bước 2: Chuẩn nhiệt kế nước sôi 1000C Bước 3: Vẽ đồ thị đường đặc tính nhiệt kế thực Kết quả: - Nước sôi: 99ᴼC Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp - Nước đá: 1ᴼC II ĐO NHIỆT LƯỢNG - TÍNH CƠNG SUẤT NHIỆT TỪ ĐIỆN TRỞ : Nhiệt độ: T1 = 31ᴼC T2 = 98ᴼC Thời gian: t = 70s Khối lượng: m = kg Nhiệt dung riêng: C = kcal/kg Nhiệt lượng cung cấp cho trình đun: Q = m.C.∆t = x x (98-31) x 273 = 18291 kCal Công suất điện trở đun: P = Q = 18291 kCal III TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ DỤNG CỤ VÀ PHƯƠN G PHÁP ĐO ẨM MÔI TRƯỜNG: %RH Bá o cá o th ực tậ p Tố t ng hi ệp Giản đồ trắc ẩm : Dựa vào giản đồ trắc ẩm ta có ẩm độ mơi trường khơng khí Nhiệt độ bầu khô, bầu ướt: Bầu khô Bầu ướt Trong Phịng 27 21 Ngồi Trời 34 29 Độ chứa phịng là: 0,013 kg/kgkkk Độ chưa ngồi trời là: 0,0235 kg/kgkkk IV TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ DỤNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ẨM VẬT CHẤT: % MC  Các phương pháp để xác định ẩm vật chất: Khối lượng nước × 100 % Khối lượng chất khơ %MCwb = Khối lượng nước × 100 % Tổng khối lượng hi %MCdb = ệp Các cơng thức tính: ng  Xác định ẩm theo phương pháp cân tủ sấy Tố t Cân tủ sấy: Cân -> sấy -> cân lại -> sấy -> cân lại ->sấy -> cân lại… Khi khối lượng lần cân gần nhau dừng lại Nhiệtđộ lúc sấy là105oC ực tậ p  Xác định ẩm theo phương pháp đo máy: - Đo máy theo nguyên tắc đo điện trở: Máy RICETER - Đo máy theo nguyên tắc đo điện dung : Máy KETT PM300 Bá o cá o th V ĐO ẨM ĐỘ LÚA - GẠO Máy KETT PM300 Đối với loại Máy đo độ ẩm Thóc lúa gạo Gralner II PM 300 thường dùng cho loại ngũ cốc: lúa mì, thóc, gạo v.v Nguyên vật liệu dùng cho loại máy để nguyên hạt, tốt nghiền nhỏ Cho nguyên vật liệu cần đo độ ẩm vào đầy ổ đo, bật công tắc, máy đo làm việc cho giá trị độ ẩm nguyên vật  liệu  tính  bằng  %,  và  khi  chuyển  từ  "ohm"  ra  %,  người  ta  đã  nhân  hệ  số chuyển (hệ số phụ thuộc vào chất khô tuyệt đối loại vật liệu) Do máy đo với số ngun vật liệu có thành phần hố học gần giống nhau, đặc biệt hàm lượng tinh bột Hình Máy KETT PM300 a Thông số kỹ thuật tậ p Tố t Đo tới 31 sản phẩm ngũ cốc Đọc độ ẩm trung bình Đọc nhiệt độ mơi trường Tính kỹ thuật: - Thang đo: 1-40% - Độ xác: 0.2-0.5% - Độ lặp lại: 0.05-0.2% - Nguồn điện sử dụng  4 pin AA, 1.5V th ực     ng hi ệp  Ưu  điểm: của loại máy dùng pin, gọn, nhẹ, tiện lợi cho việc sử dụng cánh đồng trồng ngũ cốc, kho tàng bảo quản, sân phơi, trạm sấy để  xác  định  độ  ẩm  của  nguyên  vật  liệu  kịp  thời  phục  vụ  cho  công  nghệ  thu hoạch  Nhược điểm: Chỉ xác định độ ẩm số ngũ cốc có tính chất gần giống Độ xác thấp, sai số ± - 3% cá o b Chức phím sử dụng: Bá o  Nút ON/OF: Bật / Tắt máy