Bài tập lớn đo lường cảm biến Đại học công nghiệp hà nội

BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆNHỆ THỐNG RÓT CHẤTLỎNG VÀO THÙNG TRONG SẢN XUẤT Lời Nói Đầu   – Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là một nhu cầu không thể thiếu. Nó quyết định việc tang năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm , giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lượng sản phẩm. – Đối với một đất nước đang trong thời kỳ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết. – Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em đã đi tới việc tìm hiểu đề tài “Xây dựng và thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng trong sản xuất.”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu. – Ở đề tài lần này chúng em hướng đến thiết kế một loại máy chiết rót chất lỏng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật , hiệu quả kinh tế, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường và tương đối phù hợp với công nghệ sản xuất trong nước. – Vì kinh nghiệm bản thân cũng như kiến thức không nhiều nên không tránh khỏi như thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự đống góp ý kiến từ phía các thầy cô.Chúng em xin chân thành cảm ơnGiáo Viên Bộ Môn: Thầy: Thắng – Bộ môn Đo Lường Cảm Biến Khoa ĐiệnNhóm 2Lớp Điện 2 K7: Nguyễn Tiến Dũng  Nguyễn Phương Giáp Trương Thành Duy  Đặng Văn Hải Nguyễn Đức Giáp  Nguyễn Hồng Giang  Nguyễn Ngọc Dương  Nguyễn Thế Dũng Phạm Văn Đức Nhận Xét Của Giáo Viên Bộ Môn Mục Lục   Chương 1:Tổng Quan Hệ Thống....... 1.1Ứng dụng thực tế…………………………… 1.2Cơ sở lý thuyết………. 1.3Giới thiệu về hệ thống………………………Chương 2: Nội dung thực hiện.......... 2.1Yêu cầu đề tài……………………………... 2.2Các hướng giải quyết………………… 2.3Lý do lựa chọn cho thiết kế……………….. 2.4Tính chọn thiết kế……………………….....Chương 3:Kết luận……………….... 3.1Các kết quả đạt được……………………… 3.2Các hạn chế khi thực hiện………………… 3.3Biện pháp khắc phục…………………… Chương 4:Bài dịch tài liệu cảm biến 4.1Bản tài liệu lý thuyết……………………………. 4.2Bản tài liệu sử dụng cảm biến……………………Chương 1 Tổng Quan Hệ Thống1.1Ứng Dụng Thực Tế:  Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, ngày nay đã xuất hiện một lĩnh vực mới là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử:Cơ khí tự động hóa.  Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu và nay đã phát triển khá mạnh,một trong những sản phẩm của cơ khítự động hóa là những hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động,hệ thống rót nước vào bình lọc tinh khiết,hệ thống chiết rót tự động trong nhà máy bia…Một số hình ảnh của các hệ thống trong thực tế Hình 1.1:Hệ thống rót nước tinh khiết vào bình. Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động bằng công nghệ hiện đại,không cần sự can thiệp của bàn tay con người giúp cho nước đảm bảo an toàn vệ sinh và đạt được năng suất cao. Dây chuyền chiết này được thiết kế đặc biệt để tạo sự dễ dàng cho người vận hành khi điều khiển hoạt động của vòi rót; vòi rót được truyền động bằng động cơ 2 tốc độ cho phép chạy qua tráiphải và chạy tớilui. Hệ thống điều khiển chuyển động có độ chính xác cao, giao diện thân thiện cho phép người vận hành chưa được đào tạo kỹ năng vẫn có thể vận hành máy. Hình 1.2:Dây chuyền rót bia tự động. Dây chuyền rót bia tự động gồm nhiều khâu được đồng bộ hóa với nhau và làm việc rất nhịp nhàng chính xác.Hệ thống dây chuyền có sử dụng băng tải vận vận chuyển chuyên chở là một thành phần cơ bản được ứng dụng trong công nghiệp,trong các lĩnh vực thực phẩm và chế biến,giải khát…1.2Cơ Sở Lý Thuyết:aĐộng cơ kéo băng tải: Sử dụng động cơ điện xoay chiều •Cấu tạo và nguyên lý hoạt độngĐộng cơ gồm có 2 phần chính là stator và rotor. Stator gồm các cuộn day của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường qua do stator gay ra làm cho rotor quay trên trục. Chuyển động quay của rotor được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu truyền động khác ( ở đề tài này dùng để kéo băng tải chuyển động.•Phân loạiĐộng cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khcs nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. bBăng Tải:Băng tải bố NN•Cấu tạo Hình 1.6: Băng tải bố NNBăng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc ngang đểu là Nylon, có các thành phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới. Lớp bố của băng tải loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén và kéo tải, chịu nhiệt 1000C tới 6000C.•Đặc điểmCường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton.Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố.Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác.Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng.Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểu việc tách tầng giữa các lớp bố.Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp.Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm tiêu thụ điện. Băng tải con lăn Hình 1.7: Băng tải con lănBăng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển. Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, trọng lượng lớn. Băng tải được sử dụng trong môi trường nhiệt độ20 độ đến +40 độ. Ngoài ra còn có các loại sản phẩm chính như: Băng tải PVC, Băng tải cong, Băng tải cao su, Băng tải con lăn, Băng tải đứng, Băng tải di động, Băng tải nghiêng, Băng tải cấp liệu, Băng tải lưới inox, Băng tải xích nhựa, Băng tải xích inox...cVan khí: Van giảm áp là một van áp suất có tác dụng giữ áp suất đầu ra của van ở một giá trị thiết lập sẵn thấp hơn áp suất đầu vào. Điểm khác nhau cơ bản giữa van giảm áp và các van áp suất đầu vào (van an toàn, van tràn) là thiết lập áp suất tại đầu ra của van. Có 2 dạng van giảm áp. Dạng 1: Thiết lập quan hệ áp suất đầu vào và đầu ra của van P1 và P2 Cấu tạo của van: gồm phần tử điều khiển dạng ống trượt 1, ống trượt này bị ép vào đế bởi lò xo 2, lực ép của lò xo 2 được điều chỉnh bởi vít xoay 3. Cửa 4 của vỏ van nối với ống dẫn áp suất cao, cửa 5 của van nối với ống dẫn áp suất thấp. Ở vị trí ban đầu của van là vị trí bị ép vào đế đỡ, cửa vào và cửa ra không được thông nhau. Khi tăng áp suất cửa vào P1, áp suất P1 càng lớn tiết diện thông nhau giữa 2 cửa càng lớn và áp suất P2 càng lớn. Quan hệ giữa áp suất đầu vào và đầu ra của van thể hiện bằng biểu thức dưới, lực lò xo ban đầu Pnpvà C độ cứng của lò xo. Dạng 2: Giữ cố định áp suất P2 tại cửa ra của van – vì vậy có thể gọi là van ổn áp Van giảm áp dạng này giữ cố định áp suất tại cửa ra của van mà không phụ thuộc vào độ biến động áp suất của dòng chất lỏng tới hoặc đi khỏi van. Có 2 loại van dạng 2: van tác động trực tiếp và van tác động gián tiếp.Van tác động trực tiếp 1 Vỏ van, 2 – phần tử điều khiển, 3 – lò xo, 4 – vít điều chỉnh, 5 – rãnh nối, 6 – thùng chứa. Tại vị trí ban đầu van mở hoàn toàn, độ rộng cửa ra thiết lập bởi vít 4. Tác dụng của van là hầu như giữ không đổi giá trị P2 tại cửa ra. Giả sử vì một lý do nào đó trong hệ thủy lực làm P2 tăng. Khi đó áp suất khoang trống nối với cửa ra của van bằng rãnh 5 cũng tăng lên, đẩy phần tử điều khiển đi lên trên, kết quả là làm giảm tiết diện cửa thoát, dẫn tới làm giảm P2 . Trường hợp P2 giảm thì phần tử điều khiển đi xuống làm tăng tiết diện cửa thoát kéo theo tăng P2 Như vậy quá trình này làm cho P2 gần như không đổi.Van giảm áp tác động gián tiếp:  Cấu tạo : gồm phần tử điều khiển chính ống trượt 1, ống trượt có dạng trụ với các đoạn có kích thước khác nhau (hình dưới), lò xo cố định 2 với độ cứng nhỏ, phần tử điều khiển phụ 5 ở dạng van bi trượt. Lực nén của lò xo 4 ở van phụ có thể điều chỉnh bởi vít xoay 3. Vỏ của van có các rãnh nối khoang 7 và 8 với cửa ra của van. Ống trượt 1 có rãnh 9 nối liền khoang 6 với khoang 8. Lò xo 4 thiết lập một áp suất lớn hơn áp suất cửa vào của van P1 , khi đó ống trượt 1 ở vị trí ban đầu (nhìn hình ). Trong trường hợp khoang 6, 7 và 8 có cùng áp suất là P1, khoang 10 nối với khoang 11, khi đó chất lỏng chảy tự do qua van (tính chất giảm áp ổn áp không được thể hiện). Khi thiết lập lò xo 4 một giá trị P2>P1,van phụ dạng bi trượt sẽ mở và chất lỏng từ khoang 6 thoát ra thùng chứa một lượng nhỏ. Nhờ đó dòng chảy qua rãnh 9 được tạo thành, cùng với nó trở lực thủy lực bị mất đi. Kết quả là áp suất ở khoang 6 tụt và ống trượt chính bị nâng lên, làm giảm tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11.Vì thế mà áp suất trong khoang 11, 8 và 7 giảm xuống, tác động vào ống trượt và làm tăng tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11. Quá trình đó lặp đi lặp lại, làm cho ống trượt thực hiện dao động quanh vị trí thiết lập. Mọi sự thay đổi áp suất ở cửa vào hoặc cửa ra của van đều kéo theo sự di chuyển của ống trượt. Tóm lại tại cửa ra áp suất được giữ cố định.Trong van dạng này khoang 7 là một rãnh hẹp, nối khoang với cửa ra có tác dụng như một thiết bị chống rung và làm giảm dao động. 1.3Giới Thiệu Hệ Thống:Hệ thống rót chất lỏng vào thùng gồm có tất cả 3 khâu chính:Khâu 1:Khâu giữ thùng và thả thùng.Khâu 2:Khâu băng tải đẩy thùng và dừng thùng.Khâu 3:Khâu rót chất lỏng vào thùng.Giữa các khâu thì có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và làm việc nhanh chính xác.Nguyên Lý Hoạt Động: Thùng được thả từ trên kho xuống liên tục vào băng tải và được điều khiển bằng cảm biến đặt ở vị trí số 1,sau đó thùng tiếp tục được băng tải chuyển động liên tục về đến vị trí có bồn chứa rót chất lỏng và lúc này cảm biến được đặt ở vị trí số 2 sẽ được giao nhiệm vụ nhận và dừng thùng tại bồn chiết rót chất lỏng,xy lanh giữ thùng để thùng không chuyển động.Trong lúc thùng đang được giữ cố định thì cảm biến làm việc van tự động hạ xuống và bắt đầu rót chất lỏng vào thùng trong thời gian delay nhất định.Sau đó cảm biến phát tín hiệu khi đã rót chất lỏng vào thùng và băng tải tiếp tục chạy để đưa thùng đến các khâu tiếp theo. Chương 2Nội Dung Thực Hiện2.1Yêu cầu của đề tài:Xây dựng hệ thống gồm : Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy ra từ kho chứa thùng, Van 2 được điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứaCác thông số cần giám sát : mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất lỏng rót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải. Đối tượng điều khiển là động cơ kéo băng tải, van 1, van 2 và thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải. 2.2Các hướng giải quyết: Hệ thống cảm biến:Cấu tạo cơ bản của khâu chiết rót được chia làm 4 vị trí:Vị trí 1: Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tảiVị trí 2: Dừng băng tải để rót chất lỏng vào thùng.Vị trí 3: Van rót chất lỏngVị trí 4: Bồn chứa chất lỏngDưới đây chúng ta sẽ có các hướng giải quyết phương án lựa chọn các cảm biến cho 4 vị trí này. Vị trí 1: Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tải: Hình 2.1:Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tải.  Cảm biến được sử dụng là các cảm biến quang điều khiển kết cấu cánh tay đòn đưa thùng từ kho xuống băng tải : Cảm biến thu phát độc lập: Hình 2.2:Cảm biến thu phát độc lập. Là loại cảm biến có phần phát và phần thu ở trong hai bộ phận độc lập nhau và đặt đối diện nhau. Loại cảm biến này thường sử dụng tia hồng ngoại, vì sử dụng loại tia hông ngoại thì ảnh hưởng của vùng ánh sang nhìn thấy được, của bụi, của bẩn giảm ở mức nhỏ nhất, hơn nữa không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.Đặc điểm:•Độ tin cậy cao•Thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, không trong suốt hay các đối tượng có tính phản chiếu.•Không thích hợp để phát hiện các đối tượng trong suốt.•Tầm hoạt động xa nhất so với 2 loại còn lại. Một số cảm biến đặc biệt có khả năng hoạt động lên đến cự ly 274m.•Khoảng cách phát hiện xa.•Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc đối tượng.Vị trí 2: Dừng băng tải để rót chất lỏng vào thùng.Sử dụng các cảm biến điều khiển động cơ băng tải như sau:Cảm biến quang thu phát phản xạ: Hình 2.3:Cảm biến quang thu phát phản xạ.Cảm biến quang loại phản xạ có bộ phát và nhận tích hợp chung trong một vỏ bay còn gọi là 2 trong 1. Vị trí của 2 bộ phận này song song nhau. Một thành phần khác của loại cảm biến này là bộ phận phản xạ.Ánh sáng được chiếu đến bộ phận phản xạ và quay trở lại bộ phận tiệp nhận. Khi có đối tượng chặn ánh sáng , ngõ ra của cảm biến thay đổi trạng thái. Các đối tượng được nhận biết khi ánh sáng bị ngắt không phản xạ lại.Khoảng cách phát hiện lớn nhất của các cảm biến Siemens loại thu phát chung vỏ là 35 feet (khoảng 10m)Đặc điểm:•Độ tin cậy cao•Giảm bớt dây dẫn.•Có thể phân biệt được vật trong suốt,mờ,bóng loáng.Cảm biến sợi quang: Hình 2.4:Cảm biến sợi quang. Các cảm biến sử dụng cáp quang làm phương tiện để có thể truyền đạt thông tin bằng ánh sáng. Cáp quang được cấu tạo từ nhiều sợi quang. Tùy thuộc vào từng chủng loại cảm biến, có thể sử dụng từng cáp riêng cho bộ phận phát và bộ phận nhận hoặc chỉ sử dụng 1 cáp duy nhất. Khi chỉ sử dụng chung 1 cáp, bộ phận phát và bộ phận sử dụng các phương pháp khác nhau để phân chia các sợi quang. Loại cáp quang ‘ thủy tinh’ được sử dụng khi nguồn sáng phát ra tia hông ngoại, còn khi ngồn sáng phát ra loại tia có thể nhìn thấy được thì loại cáp quang plastic được sử dụng.Cáp quang được sử dụng với các loại cảm biến quang điện. Loại thu phát riêng sử dụng 1 cáp.Cáp quang thường sử dụng trong các hệ thống phát hiện độ phẳng, độ lồi lõm cong vênh của sản phẩm, phát hiện sự cố có mặt hay không của đối tượng…Yêu cầu khi lắp đặt cảm biến: vị trí của nguồn sáng, bộ phận nhận, bộ phận phản xạ hay đối tượng phải sao cho lượng năng lượng của ánh sáng khi đến được bộ phận đạt mức cao nhất.Vị trí 3: Van rót chất lỏng Có thể sử dụng các cảm biến:Cảm biến tiệm cận siêu âm: Hình 2.5:Cảm biến tiệm cận siêu âm. Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện hầu hết các loại đối tượng: kim loại hoặc không phải kim loại, chất lỏng hoặc chất rắn, vật trong hoặc mờ đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm thanh đủ lớn). Nguyên lý hoạt động: nguyên lý cảm biến siêu âm dựa trên đặc điểm vận tốc âm thanh là hằng số. Thời gian sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng và quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quãn đường. Vì vậy cảm biến siêu âm thường được sử dụng đo khoảng cách.Cảm biến lưu lượng : Hình 2.6:Cảm biến lưu lượng. Dựa trên áp suất sai lệch: Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổ biến nhất là dựa vào phép đo áp suất rơi trên một đoạn ống thu hẹp. Bởi vì lương lớn thông tin và ác cảm biến kiểu dựa vào sự thu hep đường ống này cho kết quả có độ chính xác cao khi được sử dụng chính xác. Các ống ‘venturi’, các tấm ‘orifica’ và các ‘nozzle’ là những ví dụ về các thiết bị giảm áp thường được đặt trong đường ống quá trình để đo lưu lượng. Cả ba đều tạo nên một chênh lệch áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đó tính được lưu lượng. Cả ba đều tạo nên một chênh lệch áp suất áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đótính được lưu lượng thể tích.Một số ưu điểm của phương pháp này là:•Giá thành thấp.•Dễ lắp đặt và thay thế.•Không có bộ phận chuyển động.•THích hợp với nhiều loại vật liệu, dải nhiệt độ và áp suất hoạt động.Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy (Vortex Flow Meter): sử dụng một đặc tính khác của chất lỏng để xác định lưu lượng. Khi một dòng chất lỏng chảy nhanh tác động vào một dốc đứng đặc vuông góc với dòng chảy sẽ tạo ra các vùng xoáy. Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng tăng. Các cảm biến lưu lượng kiểu xoáy này được tạo ra để hoạt động với chất lỏng, khí hoặchơi.Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy thường gồm có 3 phần:•Thân gián đoạn dòng chảy – có chức năng tạo ra các kiểu xoáy định trước tùy thuộc vào hình dáng thân.•Một cảm biến bị làm rung bởi dòng xoáy, chuyển đổi sự rung động này thành các xung điện.•Một bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu đơn (transmitter) – có chức năng gởi tín hiệu đã được hiệu chuẩn đến các thành phần khác của vòng điều khiển.Hình dươới trình bày một kiểu dòng chảy tiêu biểu trong đường ống chứa các phần tử cảm biến độ xoáy.Vị trí 4: Bồn chứa chất lỏngTa sử dụng cảm biến: Cảm biến lân cận dạng điện dung Hình 2.7:Cảm biến lân cận điện dung.a)Cấu tạo: Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến lân cận điện dung.Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gồm 4 phần như hình 2.7: +) Đầu phát hiện trong cảm biến lân cận dạng dạng điện dung là bản cực của một tụ điện +)Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio +)Mạch phát hiện mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu của mạch dao động +)Mạch ngõ ra dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ ra của cảm biếnCấu trúc mạch ra của cảm biến điện dung: Hình 2.9: Mạch ra dạng NPN cực thu để hở Hình 2.10: Mạch ra dạng PNP cực thu để hở.b)Nguyên lý hoạt động của cảm biến dạng điện dung:Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽ làm.Điện dung của tụ điện (được tạo bởi một bản cực là bề mặt của đầu thu và bản cực còn lại chính là đối tượng ) C bị thay đổi .Khi điện dung của tụ điện bị thay đổi thì mạch dao động sẽ tạo ra tín hiệu dao động .Khi tín hiệu dao động có biên độ lớn hơn một ngưỡng đặt trước mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng thái ON.Khi đối tượng ở xa cảm biến ,biên độ tín hiệu ở mạch dao động sẽ nhỏ ,mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trang thái OFF. Các thiết bị lựa chọn ở hệ thống này: ở đây ta lựa chọn cảm biến quang thu phát độc lập tại vị trí 2. Cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3( điều khiển van 2). Cảm biến điện dung ở vị trí số 4, trên nắp thùng chứa ( điều khiển van 1).Ta lựa chọn cảm biến thu phát độc lập ở vị trí 1(vị trí tiếp nhận thùng) và vị trí 2(dưới van rót chất lỏng), cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3(cạnh van rót chất lỏng), cảm biến điện dung ở vị trí 4( nắp thùng chứa).c. Bồn chứa chất lỏng và các thùng rót chất lỏng.Bồn chứa: cao 2m thiêt kế hình trụKhi lượng chất lỏng trong bồn chứa cạn tới 1 lượng được đặt sẵn cảm biến sẽ điều khiển Van 2 mở, nước sẽ được cấp vào bình rồi đến khi đầy bồn Van 2 lại được đóng lại. Quá trình cứ liên tục như vậy. Hình 2.11:Bồn chứa chất lỏng. Thùng rỗng để rót chất lỏng: cao 0.5mKhi thùng đến vị trí van 1 cảm biến sẽ điều khiển van 1 và chất lỏng được chảy vào thùng 1 lượng nhất định được đặt sẵn tại cảm biến lưu lượng. Sau khi rót xong động cơ băng chuyền hoạt động đưa thùng khác đến vị trí van 1.Cảm biến báo mức: Hình 2.12:Cảm biến báo mức cao mức thấp.Ứng dụng báo mức cho các chất liệu ít nước, hoặc không phải nước như: trái cây cô đặc, rượu cồn, dầu, các chất loãng với hằng số điện môi εr (Dk) ≥ 20. Ví dụ: Xác định mức trong các tank, thùng bồn hoặc trong các đường ống, cảnh bảo ngưỡng cao trong các tank, bồn hoặc trong các đường ống, cảnh báo rỗng trong các tank, thùng bồn hoặc trong các đường ống, giám sát sản phẩm lưu thông trong các đường ống, bảo vệ bơm.Tiêu chuẩn lắp đặt, chống chịu: Cảm biến Negele có đầu lắp đặt: Adaptor G12 “ Cảm biến Negeke có thể dễ dàng lắp đặt lên các tank và đường ống bởi bạc nối chuyên dụng EMZ132 hoặc hệ thống sẵn có EHG...12” EHG...M12 Cảm biến Negele chịu được các quy trình CIPSIP lên tới 143 độ C trong vòng tối đa 120 phút. Các vật liệu của cảm biến Negele tiếp xúc với sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA Food and Drug administration) Thân vỏ cảm biến Negele được làm bằng thép không rỉ, đầu cảm biến được tạo bởi PEEK Các chuẩn kết nối quá trình (proccess connection) của cảm biến đều thể hiện rõ các thông tin về chủng loại cũng như tiêu chuẩn vệ sinh ví dụ: Triclamp, dairy flange (DIN11851), Varivent… Hình 2.13:Kiểu ren báo mức.Chuẩn kết nối điện: Có 2 kiểu kết nối Tiếp điểm đấu dây ( Strip terminal) Giắc cắm 4 pin (M12plug) Hình 2.12:Sơ đồ đấu dây báo mức.Cảm biến áp suất: Hình 2.14: Cảm biến áp suất Negele DAC34.Ứng dụng của thiết bị đo áp suất Negele: Đo và giám sát chính xác áp suất trong các tank, các bồn trong ngành công nghiệp bia, nhà máy sữa và đồ uốngThiết kế đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh, chống chịu: Dễ dàng vệ sinh và tẩy rửa khi sử dụng bạc nối EMZ352 hoặc EHG...1 Chịu được tẩy rửa CIP lên đến 100 độ C Vật liệu tiếp xúc với môi trường cần đo đáp ứng các tiêu chuẩn quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA Food and Drug Administration) Hình 2.15: Phụ kiện kết nối EMZ352 và EHG…1. Thân cảm biến được làm từ thép không rỉ, tế bào đo được làm từ Ceramics Al2O3 Các kiểu proccess connection: Tri clamp, diary flange, varivent… Cấp độ bảo vệ có thể đạt IP69K (với đấu dây kiển giắc cắm M12plug) Hình 2.16:Các kiểu đấu dây trực tiếp và qua M12 plug.Đặc tính: Độ chính xác cao và đáp ứng nhanh Chịu được quá tải lớn Có thể dễ dàng tùy chỉnh với các nút nhấn Có thể tùy chỉnh : đo áp suất tuyệt đối (apsolute ) hoặc tương đối (relative) thường sử dụng Hộp đấu dây chắc chắn, mức bảo vệ cao. Đối với hệ thống này ta sẽ chọn 4 cảm biến đặt vào 4 vị trí khác nhau của từng khâu:Khâu 1: Ứng với vị trí đầu tiên trong hệ thống điều khiển là kho chứa thùng: Ở khâu này có rất nhiều cảm biến phù hợp nhưng ta sẽ chọn cảm biến tối ưu nhất là cảm biến quang thu phát độc lập vì nó không bị ảnh hưởng bởi bề mặt hay màu sắc của vật.Cảm biến được đặt ở bên cạnh kho chứa thùng.Khâu 2:Ứng với vị trí 2 trong hệ thống là băng tải dẫn thùng: Ở khâu này ta sẽ lựa chọn cảm biến quang thu phát chung,khi có vật thể tác động vào vùng phát ra tia sẽ làm phản xạ lại ánh sáng tác động vào leb thu.Lúc này leb thu sẽ tác động vào Transistor để đưa hiệu ra.Cảm biến này được đặt ở dưới bồn chứa chất lỏng và bên cạnh băng tải.Nhằm hoạt động để dừng thùng lại.Khâu 3:Ứng với vị trí 3, và 4 là khu bồn chứa và rót chất lỏng: Ở khâu này có rất nhiều lựa chọn cho hệ thống nhưng ta sẽ chọn cảm biến làm việc để đạt độ tin cậy nhất,hạn chế sai số.Tại vị trí số 3 ta sẽ đặt cảm biến áp suất để điều khiển cho van 1 theo dõi áp suất chất lỏng trong bồn.Vị trí số 4 sẽ đặt cảm biến lưu lượng để điều khiển van rót và theo dõi chất lỏng trong thùng đến mức nhất định.Chương trình hoạt động: 2.3Lý do lựa chọn thiết kế: Các thiết bị được chúng em lựa chọn cho hệ thống được dựa trên nhiều phương diện khác nhau:+ Giá thành sản phẩm (đáp ứng được hiệu quả kinh tế)+ Thích hợp với vị trí lắp đặt hệ thống (Cảm biến thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, không trong suốt hay các đối tượng có tính phản chiếu).+ Lắp đặt phù hợp với các đối tượng khác, đễ lắp đặt và thay thế.+ Thiết bị cần có độ tin cậy cao, hoạt động ổn định.+ Tiêu chuẩn tiếng ồn trong khi vận hành .+ Tiêu chuẩn độ bền của thiết bị, khả năng chịu lực của thiết bị.+ Tiêu chuẩn về kích thước, hình dạng của thiết bị.+ Đảm bảo tính ổn định của thiết bị khi làm việc thời gian dài liên tục.+Hoạt động tốt trong môi trường áp suất cao,hạn chế sai số.+Phù hợp với thiết kế hệ thống đơn giản có ít khâu hoạt động.2.4Tính chọn thiết kế:Hệ thống băng tải kiểu con lăn:1.Khung cơ khí nâng hệ thống băng tải.2.Tấm kê gối đỡ:Chức năng điều chỉnh để căng băng tải và giúp cho băng tải không bị xê dịch.3.Băng tải:Các thông số đặc trưng: +Chiều dài vận chuyển:L=10m. +Độ cao vận chuyển:H=1,2m. +Góc nghiêng băng tải:0 +Chọn loại băng tải cao su,yêu cầu đảm bảo độ bền kéo,uốn độ đàn hồi có khả năng chống cháy,khả năng chống mòn tốt.Chọn bề rộng băng tải:1mChương 3Kết Luận3.1Các kết quả đạt được:Hệ thống làm việc ổn định, các cảm biến hoạt động bình thường.Giám sát được các thông số: mức chất lỏng có trong bồn và mức chất lỏng rót vào thùngVị trí các thùng trên băng tải đều nhau .Các cảm biến làm việc nhịp nhàng khớp nhau như đã thiết kế.Hệ thống tay đòn đẩy thùng từ kho xuống băng tải hoạt động linh hoạt, nhờ sự điều khiển của cảm biến quang nhận diện khi các thùng phía trước được đẩy đi thì các thùng phía sau sẽ được đẩy ra từ kho.Van 1 rót chất lỏng và Van 2 bơm chất lỏng vào bồn hoạt động tốt. Hệ thống băng tải tạo ra tiếng ồn dưới mức quy định cho nên không ảnh hưởng tới công nhân khi làm việc ở vị trí gần hệ thống. 3.2Các hạn chế khi thực hiện:Ngoài nhưng kết quả đạt được như trên trong quá trình nghiên cứu đề tài chúng em còn gặp phải khá nhiều vấn đề khó khăn như:Do kiến thức còn hạn chế nên hệ thống còn xảy ra nhiều sự cố không mong muốn.Chưa có nhiều kiến thức về phần cơ khí chết tạo, các kết cấu, khớp nối phức tạpCác bố trí lắp đặt cảm biến và lựa chọn.Hệ thống chưa thực sự hoàn hảo về phương diện tiết kiệm năng lượng. Việc tìm kiếm tài liệu còn hạn chế, chưa tìm được nhiều các tài liệu nước ngoài, do trình độ tiếng anh chuyên ngành hạn chế. Các tài liệu được sử dụng đa số là tài

HỆ THỐNG RÓT CHẤT LỎNG VÀO THÙNG TRONG SẢN XUẤT

Lời Nói Đầu

  

– Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất làmột nhu cầu không thể thiếu Nó quyết định việc tang năng suất lao động, hạ giáthành sản phẩm , giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quảkinh tế, chất lượng sản phẩm

– Đối với một đất nước đang trong thời kỳ phát triển của sự nghiệp côngnghiệp hóa- hiện đại hóa như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạtđộng lao động sản xuất là quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết

– Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em đã đi tới việc tìm hiểu

đề tài “Xây dựng và thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng trong sản xuất.”,nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu

– Ở đề tài lần này chúng em hướng đến thiết kế một loại máy chiết rót chấtlỏng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật , hiệu quả kinh tế, không độc hại, không gây ônhiễm môi trường và tương đối phù hợp với công nghệ sản xuất trong nước

– Vì kinh nghiệm bản thân cũng như kiến thức không nhiều nên không tránhkhỏi như thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự đống góp ý kiến từ phía cácthầy cô

Chúng em xin chân thành cảm ơn

-Giáo Viên Bộ Môn:

Thầy: Thắng – Bộ môn Đo Lường Cảm Biến Khoa Điện

-Nhóm 2-Lớp Điện 2 K7:

 Nguyễn Tiến Dũng  Nguyễn Phương Giáp

 Trương Thành Duy  Đặng Văn Hải

 Nguyễn Đức Giáp  Nguyễn Hồng Giang

 Nguyễn Ngọc Dương  Nguyễn Thế Dũng  Phạm Văn Đức Nhận Xét Của Giáo Viên Bộ Môn

Mục Lục

  

Chương 1:Tổng Quan Hệ Thống

1.1-Ứng dụng thực tế………

1.2-Cơ sở lý thuyết……….

1.3-Giới thiệu về hệ thống………

Chương 2: Nội dung thực hiện

2.1-Yêu cầu đề tài………

2.2-Các hướng giải quyết………

2.3-Lý do lựa chọn cho thiết kế………

2.4-Tính chọn thiết kế………

Chương 3:Kết luận………

3.1-Các kết quả đạt được………

3.2-Các hạn chế khi thực hiện………

3.3-Biện pháp khắc phục………

Chương 4:Bài dịch tài liệu cảm biến 4.1-Bản tài liệu lý thuyết……….

4.2-Bản tài liệu sử dụng cảm biến………

Chương 1 Tổng Quan Hệ Thống 1.1-Ứng Dụng Thực Tế:

 Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, ngày nay đã xuất hiện một lĩnhvực mới là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử:Cơ khí tự độnghóa

 Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu và nay đã phát triểnkhá mạnh,một trong những sản phẩm của cơ khí-tự động hóa là những hệ thốngchiết rót và đóng nắp chai tự động,hệ thống rót nước vào bình lọc tinh khiết,hệthống chiết rót tự động trong nhà máy bia…

Một số hình ảnh của các hệ thống trong thực tế

Hình 1.1:Hệ thống rót nước tinh khiết vào bình

Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động bằng công nghệ hiện đại,khôngcần sự can thiệp của bàn tay con người giúp cho nước đảm bảo an toàn vệ sinh vàđạt được năng suất cao

Dây chuyền chiết này được thiết kế đặc biệt để tạo sự dễ dàng cho người vậnhành khi điều khiển hoạt động của vòi rót; vòi rót được truyền động bằng động cơ

2 tốc độ cho phép chạy qua trái/phải và chạy tới/lui Hệ thống điều khiển chuyểnđộng có độ chính xác cao, giao diện thân thiện cho phép người vận hành chưa đượcđào tạo kỹ năng vẫn có thể vận hành máy

Hình 1.2:Dây chuyền rót bia tự động

Dây chuyền rót bia tự động gồm nhiều khâu được đồng bộ hóa với nhau vàlàm việc rất nhịp nhàng chính xác.Hệ thống dây chuyền có sử dụng băng tải vậnvận chuyển chuyên chở là một thành phần cơ bản được ứng dụng trong côngnghiệp,trong các lĩnh vực thực phẩm và chế biến,giải khát…

1.2-Cơ Sở Lý Thuyết:

a-Động cơ kéo băng tải: Sử dụng động cơ điện xoay chiều

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Động cơ gồm có 2 phần chính là stator và rotor Stator gồm các cuộn day của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo

ra từ trường quay Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.

Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường qua do stator gay

ra làm cho rotor quay trên trục Chuyển động quay của rotor được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu truyền động khác ( ở đề tài này dùng để kéo băng tải chuyển động.

 Phân loại

Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khcs nhau Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ b-Băng Tải:

Băng tải bố NN

 Cấu tạo

Hình 1.6: Băng tải bố NN

 Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có các thànhphần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới Lớp bố của băng tải loạinày duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén và kéotải, chịu nhiệt 1000C tới 6000C

 Đặc điểm

 Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton

 Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rấttốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố

 Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác

 Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng

 Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểuviệc tách tầng giữa các lớp bố

 Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp

 Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảmtiêu thụ điện

 Băng tải con lăn

Hình 1.7: Băng tải con lăn

 Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vậnchuyển

 Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, trọng lượng lớn

 Băng tải được sử dụng trong môi trường nhiệt độ-20 độ đến +40 độ

Ngoài ra còn có các loại sản phẩm chính như: Băng tải PVC, Băng tải cong, Băngtải cao su, Băng tải con lăn, Băng tải đứng, Băng tải di động, Băng tải nghiêng,Băng tải cấp liệu, Băng tải lưới inox, Băng tải xích nhựa, Băng tải xích inox

c-Van khí:

-Van giảm áp là một van áp suất có tác dụng giữ áp suất đầu ra của van ởmột giá trị thiết lập sẵn thấp hơn áp suất đầu vào Điểm khác nhau cơ bản giữavan giảm áp và các van áp suất đầu vào (van an toàn, van tràn) là thiết lập ápsuất tại đầu ra của van Có 2 dạng van giảm áp

Dạng 1: Thiết lập quan hệ áp suất đầu vào và đầu ra của van P1 và P2

Cấu tạo của van: gồm phần tử điều khiển dạng ống trượt 1, ống trượt này bị ép

vào đế bởi lò xo 2, lực ép của lò xo 2 được điều chỉnh bởi vít xoay 3 Cửa 4 của

vỏ van nối với ống dẫn áp suất cao, cửa 5 của van nối với ống dẫn áp suất thấp

Ở vị trí ban đầu của van là vị trí bị ép vào đế đỡ, cửa vào và cửa ra không đượcthông nhau Khi tăng áp suất cửa vào P1, áp suất P1 càng lớn tiết diện thôngnhau giữa 2 cửa càng lớn và áp suất P2 càng lớn

Quan hệ giữa áp suất đầu vào và đầu ra của van thể hiện bằng biểu thức dưới, lực lò xo ban đầu Pnpvà C độ cứng của lò xo

điều khiển đi lên trên, kết quả là làm giảm tiết diện cửa thoát, dẫn tới làm

giảm P2 Trường hợp P2 giảm thì phần tử điều khiển đi xuống làm tăng tiết diệncửa thoát kéo theo tăng P2 Như vậy quá trình này làm cho P2 gần như không đổi

Van giảm áp tác động gián tiếp:

 Cấu tạo : gồm phần tử điều khiển chính - ống trượt 1, ống trượt có dạng trụ

với các đoạn có kích thước khác nhau (hình dưới), lò xo cố định 2 với độ cứng nhỏ, phần tử điều khiển phụ 5 ở dạng van bi trượt Lực nén của lò xo 4 ở van phụ có thể điều chỉnh bởi vít xoay 3 Vỏ của van có các rãnh nối khoang 7 và 8 với cửa ra của van Ống trượt 1 có rãnh 9 nối liền khoang 6 với khoang 8

- Lò xo 4 thiết lập một áp suất lớn hơn áp suất cửa vào của van P1 , khi đó

ống trượt 1 ở vị trí ban đầu (nhìn hình ) Trong trường hợp khoang 6, 7 và 8 có cùng áp suất là P1, khoang 10 nối với khoang 11, khi đó chất lỏng chảy tự do qua van (tính chất giảm áp - ổn áp không được thể hiện)

-Khi thiết lập lò xo 4 một giá trị P2>P1,van phụ dạng bi trượt sẽ mở và chấtlỏng từ khoang 6 thoát ra thùng chứa một lượng nhỏ Nhờ đó dòng chảy qua rãnh 9 được tạo thành, cùng với nó trở lực thủy lực bị mất đi Kết quả là áp suất

ở khoang 6 tụt và ống trượt chính bị nâng lên, làm giảm tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11.Vì thế mà áp suất trong khoang 11, 8 và 7 giảm xuống, tác động vào ống trượt và làm tăng tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11 Quá trình đó lặp đi lặp lại, làm cho ống trượt thực hiện dao động quanh vị trí thiết lập Mọi sự thay đổi áp suất ở cửa vào hoặc cửa ra của van đều kéo theo sự

di chuyển của ống trượt Tóm lại tại cửa ra áp suất được giữ cố định

Trong van dạng này khoang 7 là một rãnh hẹp, nối khoang với cửa ra có tác dụng như một thiết bị chống rung và làm giảm dao động

1.3-Giới Thiệu Hệ Thống:

Hệ thống rót chất lỏng vào thùng gồm có tất cả 3 khâu chính:

Khâu 1:Khâu giữ thùng và thả thùng

Khâu 2:Khâu băng tải đẩy thùng và dừng thùng

Khâu 3:Khâu rót chất lỏng vào thùng

Giữa các khâu thì có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và làm việc nhanh chính xác

Nguyên Lý Hoạt Động:

- Thùng được thả từ trên kho xuống liên tục vào băng tải và được điều khiểnbằng cảm biến đặt ở vị trí số 1,sau đó thùng tiếp tục được băng tải chuyển độngliên tục về đến vị trí có bồn chứa rót chất lỏng và lúc này cảm biến được đặt ở

vị trí số 2 sẽ được giao nhiệm vụ nhận và dừng thùng tại bồn chiết rót chấtlỏng,xy lanh giữ thùng để thùng không chuyển động.Trong lúc thùng đang được

giữ cố định thì cảm biến làm việc van tự động hạ xuống và bắt đầu rót chất lỏngvào thùng trong thời gian delay nhất định.Sau đó cảm biến phát tín hiệu khi đãrót chất lỏng vào thùng và băng tải tiếp tục chạy để đưa thùng đến các khâu tiếptheo.

Chương 2 Nội Dung Thực Hiện 2.1-Yêu cầu của đề tài:

- Xây dựng hệ thống gồm : Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng

hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy ra từkho chứa thùng, Van 2 được điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa

- Các thông số cần giám sát : mức chất lỏng trong bồn chứa và mức chất lỏngrót vào các thùng, vị trí các thùng trên băng tải

- Đối tượng điều khiển là động cơ kéo băng tải, van 1, van 2 và thiết bị đẩythùng rỗng từ kho xuống băng tải

2.2-Các hướng giải quyết:

Hệ thống cảm biến:

Cấu tạo cơ bản của khâu chiết rót được chia làm 4 vị trí:

- Vị trí 1: Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tải

- Vị trí 2: Dừng băng tải để rót chất lỏng vào thùng

Vị trí 1: Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tải:

Hình 2.1:Đưa thùng từ kho vào hệ thống băng tải

 Cảm biến được sử dụng là các cảm biến quang điều khiển kết cấu cánh tayđòn đưa thùng từ kho xuống băng tải :

Cảm biến thu phát độc lập:

Hình 2.2:Cảm biến thu phát độc lập.

-Là loại cảm biến có phần phát và phần thu ở trong hai bộ phận độc lập nhau

và đặt đối diện nhau Loại cảm biến này thường sử dụng tia hồng ngoại, vì sử dụngloại tia hông ngoại thì ảnh hưởng của vùng ánh sang nhìn thấy được, của bụi, củabẩn giảm ở mức nhỏ nhất, hơn nữa không ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Đặc điểm:

 Độ tin cậy cao

 Thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, không trongsuốt hay các đối tượng có tính phản chiếu

 Không thích hợp để phát hiện các đối tượng trong suốt

 Tầm hoạt động xa nhất so với 2 loại còn lại Một số cảm biến đặc biệt cókhả năng hoạt động lên đến cự ly 274m

 Khoảng cách phát hiện xa

 Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc đối tượng

Vị trí 2: Dừng băng tải để rót chất lỏng vào thùng.

Sử dụng các cảm biến điều khiển động cơ băng tải như sau:

Cảm biến quang thu phát phản xạ:

Hình 2.3:Cảm biến quang thu phát phản xạ

Cảm biến quang loại phản xạ có bộ phát và nhận tích hợp chung trong một vỏbay còn gọi là 2 trong 1 Vị trí của 2 bộ phận này song song nhau Một thànhphần khác của loại cảm biến này là bộ phận phản xạ

Ánh sáng được chiếu đến bộ phận phản xạ và quay trở lại bộ phận tiệp nhận.Khi có đối tượng chặn ánh sáng , ngõ ra của cảm biến thay đổi trạng thái Cácđối tượng được nhận biết khi ánh sáng bị ngắt không phản xạ lại

Khoảng cách phát hiện lớn nhất của các cảm biến Siemens loại thu phát chung

vỏ là 35 feet (khoảng 10m)

Đặc điểm:

 Độ tin cậy cao

 Giảm bớt dây dẫn

 Có thể phân biệt được vật trong suốt,mờ,bóng loáng

-Cảm biến sợi quang:

Hình 2.4:Cảm biến sợi quang

-Các cảm biến sử dụng cáp quang làm phương tiện để có thể truyền đạtthông tin bằng ánh sáng Cáp quang được cấu tạo từ nhiều sợi quang Tùy thuộcvào từng chủng loại cảm biến, có thể sử dụng từng cáp riêng cho bộ phận phát

và bộ phận nhận hoặc chỉ sử dụng 1 cáp duy nhất

-Khi chỉ sử dụng chung 1 cáp, bộ phận phát và bộ phận sử dụng cácphương pháp khác nhau để phân chia các sợi quang Loại cáp quang ‘ thủy tinh’được sử dụng khi nguồn sáng phát ra tia hông ngoại, còn khi ngồn sáng phát raloại tia có thể nhìn thấy được thì loại cáp quang plastic được sử dụng

Cáp quang được sử dụng với các loại cảm biến quang điện Loại thu phát riêng

sử dụng 1 cáp

Cáp quang thường sử dụng trong các hệ thống phát hiện độ phẳng, độ lồi lõmcong vênh của sản phẩm, phát hiện sự cố có mặt hay không của đối tượng…Yêu cầu khi lắp đặt cảm biến: vị trí của nguồn sáng, bộ phận nhận, bộ phậnphản xạ hay đối tượng phải sao cho lượng năng lượng của ánh sáng khi đếnđược bộ phận đạt mức cao nhất

Vị trí 3: Van rót chất lỏng

Có thể sử dụng các cảm biến:

-Cảm biến tiệm cận siêu âm:

Hình 2.5:Cảm biến tiệm cận siêu âm

-Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện hầu hết các loại đối tượng:kim loại hoặc không phải kim loại, chất lỏng hoặc chất rắn, vật trong hoặc mờđục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm thanh đủ lớn)

-Nguyên lý hoạt động: nguyên lý cảm biến siêu âm dựa trên đặc điểm vậntốc âm thanh là hằng số Thời gian sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng

và quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quãn đường Vì vậy cảm biến siêu

âm thường được sử dụng đo khoảng cách

-Cảm biến lưu lượng :

Hình 2.6:Cảm biến lưu lượng

-Dựa trên áp suất sai lệch: Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổbiến nhất là dựa vào phép đo áp suất rơi trên một đoạn ống thu hẹp Bởi vìlương lớn thông tin và ác cảm biến kiểu dựa vào sự thu hep đường ống này chokết quả có độ chính xác cao khi được sử dụng chính xác Các ống ‘venturi’, cáctấm ‘orifica’ và các ‘nozzle’ là những ví dụ về các thiết bị giảm áp thường đượcđặt trong đường ống quá trình để đo lưu lượng Cả ba đều tạo nên một chênhlệch áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đó tính được lưu lượng Cả ba đềutạo nên một chênh lệch áp suất áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đótínhđược lưu lượng thể tích.Một số ưu điểm của phương pháp này là:

-Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy (Vortex Flow Meter): sử dụng một đặc tínhkhác của chất lỏng để xác định lưu lượng Khi một dòng chất lỏng chảy nhanhtác động vào một dốc đứng đặc vuông góc với dòng chảy sẽ tạo ra các vùngxoáy Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng tăng Cáccảm biến lưu lượng kiểu xoáy này được tạo ra để hoạt động với chất lỏng, khíhoặchơi.

Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy thường gồm có 3 phần:

 Thân gián đoạn dòng chảy – có chức năng tạo ra các kiểu xoáy địnhtrước tùy thuộc vào hình dáng thân

 Một cảm biến bị làm rung bởi dòng xoáy, chuyển đổi sự rung động nàythành các xung điện

 Một bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu đơn (transmitter) – có chức nănggởi tín hiệu đã được hiệu chuẩn đến các thành phần khác của vòng điềukhiển

Hình dươới trình bày một kiểu dòng chảy tiêu biểu trong đường ống chứacác phần tử cảm biến độ xoáy

a) Cấu tạo:

Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến lân cận điện dung

Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gồm 4 phần như hình 2.7:

+) Đầu phát hiện trong cảm biến lân cận dạng dạng điện dung là bản cực của một tụ điện

+)Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio

+)Mạch phát hiện mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu của mạch dao động +)Mạch ngõ ra dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ ra của cảm biến

Cấu trúc mạch ra của cảm biến điện dung:

Hình 2.9: Mạch ra dạng NPN cực thu để hở

Hình 2.10: Mạch ra dạng PNP cực thu để hở.

b) Nguyên lý hoạt động của cảm biến dạng điện dung:

Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽlàm.Điện dung của tụ điện (được tạo bởi một bản cực là bề mặt của đầu thu và bảncực còn lại chính là đối tượng ) C bị thay đổi Khi điện dung của tụ điện bị thay đổithì mạch dao động sẽ tạo ra tín hiệu dao động Khi tín hiệu dao động có biên độlớn hơn một ngưỡng đặt trước mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạngthái ON.Khi đối tượng ở xa cảm biến ,biên độ tín hiệu ở mạch dao động sẽnhỏ ,mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trang thái OFF

Các thiết bị lựa chọn ở hệ thống này: ở đây ta lựa chọn cảm biến quang thuphát độc lập tại vị trí 2 Cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3( điều khiển van2) Cảm biến điện dung ở vị trí số 4, trên nắp thùng chứa ( điều khiển van 1)

Ta lựa chọn cảm biến thu phát độc lập ở vị trí 1(vị trí tiếp nhận thùng) và vị trí2(dưới van rót chất lỏng), cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3(cạnh van rótchất lỏng), cảm biến điện dung ở vị trí 4( nắp thùng chứa)

c Bồn chứa chất lỏng và các thùng rót chất lỏng

-Bồn chứa: cao 2m thiêt kế hình trụ

Khi lượng chất lỏng trong bồn chứa cạn tới 1 lượng được đặt sẵn cảm biến sẽ điềukhiển Van 2 mở, nước sẽ được cấp vào bình rồi đến khi đầy bồn Van 2 lại đượcđóng lại Quá trình cứ liên tục như vậy

Hình 2.11:Bồn chứa chất lỏng

- Thùng rỗng để rót chất lỏng: cao 0.5m

Khi thùng đến vị trí van 1 cảm biến sẽ điều khiển van 1 và chất lỏng được chảyvào thùng 1 lượng nhất định được đặt sẵn tại cảm biến lưu lượng Sau khi rótxong động cơ băng chuyền hoạt động đưa thùng khác đến vị trí van 1

Cảm biến báo mức:

Hình 2.12:Cảm biến báo mức cao mức thấp.

-Ứng dụng báo mức cho các chất liệu ít nước, hoặc không phải nước như:trái cây cô đặc, rượu cồn, dầu, các chất loãng với hằng số điện môi εr (Dk) ≥ 20.r (Dk) ≥ 20

Ví dụ: Xác định mức trong các tank, thùng bồn hoặc trong các đường ống,

cảnh bảo ngưỡng cao trong các tank, bồn hoặc trong các đường ống, cảnh báo rỗngtrong các tank, thùng bồn hoặc trong các đường ống, giám sát sản phẩm lưu thôngtrong các đường ống, bảo vệ bơm

Tiêu chuẩn lắp đặt, chống chịu:

- Cảm biến Negele có đầu lắp đặt: Adaptor G1/2 “

- Cảm biến Negeke có thể dễ dàng lắp đặt lên các tank và đường ống bởi bạcnối chuyên dụng EMZ-132 hoặc hệ thống sẵn có EHG- /1/2” EHG- /M12 Cảm biến Negele chịu được các quy trình CIP/SIP lên tới 143 độ C trong vòngtối đa 120 phút

- Các vật liệu của cảm biến Negele tiếp xúc với sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩnquản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA Food and Drug administration)

- Thân vỏ cảm biến Negele được làm bằng thép không rỉ, đầu cảm biến được tạobởi PEEK

- Các chuẩn kết nối quá trình (proccess connection) của cảm biến đều thể hiện rõcác thông tin về chủng loại cũng như tiêu chuẩn vệ sinh ví dụ: Tri-clamp, dairyflange (DIN11851), Varivent…

Hình 2.13:Kiểu ren báo mức

Chuẩn kết nối điện: Có 2 kiểu kết nối

- Tiếp điểm đấu dây ( Strip terminal)

- Giắc cắm 4 pin (M12-plug)

Hình 2.12:Sơ đồ đấu dây báo mức.

Cảm biến áp suất:

Hình 2.14:Cảm biến áp suất Negele DAC-34.

Ứng dụng của thiết bị đo áp suất Negele:

- Đo và giám sát chính xác áp suất trong các tank, các bồn trong ngành công nghiệp bia, nhà máy sữa và đồ uống

Thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh, chống chịu:

- Dễ dàng vệ sinh và tẩy rửa khi sử dụng bạc nối EMZ-352 hoặc EHG- /1"

- Chịu được tẩy rửa CIP lên đến 100 độ C

- Vật liệu tiếp xúc với môi trường cần đo đáp ứng các tiêu chuẩn quản lý thực phẩm

và dược phẩm (FDA Food and Drug Administration)

Hình 2.15: Phụ kiện kết nối EMZ-352 và EHG-…/1.