ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA: đo và kiểm soát các thành phần độ ẩm, PH, khí

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TS LÊ NGỌC TRÂN Email: lengoctranbvu@gmail.com Khái niệm phân loại ẩm độ Khái niệm:  Ẩm kế dụng cụ để đo độ ẩm hệ: khí, lỏng, rắn, kể hệ rắn dạng hạt rời dựa thay đổi tính chất phận cảm biến độ ẩm xung quanh thay đổi  Ẩm độ ảnh hưởng đến trình chế biến, bảo quản thực phẩm ảnh hưởng đến trình sấy…  Độ ẩm: Lượng nước tồn lượng khí định Phân loại:  Để đo độ ẩm chất lỏng, người ta dùng Ẩm kế điện dung, Ẩm kế điện dẫn, Ẩm kế hấp thụ  Đo độ ẩm chất rắn – dùng Ẩm kế điện dung, Ẩm kế điện dẫn, Ẩm kế đồng vị phóng xạ, Ẩm kế hấp thu cộng hưởng; đo độ ẩm chất khí – dùng ÂK điện hố;  Đo độ ẩm khơng khí - dùng Ẩm kế điểm sương, Ẩm kế bay hơi, Ẩm kế tóc Nguyên lý đo độ ẩm Ẩm kế dùng trạm khí tượng thuỷ văn có cảm biến (sensor) tóc người hay màng mỏng hữu (động vật) có khả thay đổi chiều dài theo hàm lượng nước khơng khí (khi độ ẩm tăng, chùm tóc nhiễm ẩm dài ra, kéo đòn bẩy làm di chuyển kim bảng chia độ) Nhiệt kế tự ghi: Cấu tạo: kim ghi nhiệt độ giấy cảm biến nhiệt ẩm kim ghi ẩm độ Ẩm kế tóc Cấu tạo gồm sợi tóc có đầu buộc cố định, đầu vắt qua ròng rọc nhỏ buộc vào vật nặng P Nếu độ ẩm tỉ đối khơng khí tăng (hoặc giảm sợi tóc C bị dãn (hoặc co lại) làm quay ròng rọc, kim S gắn với trục ròng rọc quay theo mặt chia độ ghi sẵn gía trị độ ẩm tỉ đối Ẩm kế tóc loại ẩm kế đơn giản dùng đo độ ẩm tỉ đối khơng khí có độ xác khơng cao Ẩm kế khơ ướt Cấu tạo gồm hai nhiệt kế : nhiệt kế khô nhiệt kế ướt Bầu nhiệt kế ướt quấn quanh lớp vải mỏng bị thấm ướt đầu lớp vải nhúng cốc nước nhỏ Nhiệt kế khơ nhiệt độ khơng khí tk nhiệt kế ướt nhiệt độ bay ta nước trạng thái bão hồ Nếu khơng khí khơ độ ẩm tỉ đối nhỏ Khi nước bay từ lớp vải ướt nhanh bầu nhiệt kế ướt bị lạnh nhiều Hiệu nhiệt độ tk - ta phụ thuộc độ ẩm tỉ đối khơng khí Biết hiệu nhiệt độ tk - ta ta dùng bảng tra cứu để xác định độ ẩm tỉ đối khơng khí ứng với nhiệt độ nhiệt độ khô Ẩm kế điểm sương Cấu tạo gồm bình trụ kim loại mạ sáng bóng đặt nằm ngang bên chứa phần ête lỏng Đầu ống có nhiều lổ nhỏ nhúng vào ête lỏng bình Đầu ống nối với bóp cao su dùng để bơm khơng khí vào bình 3, làm ête bay nhanh bình bị lạnh dần Khi nhiệt độ bình giảm xuống nhiệt độ ta đó, nước khơng khí trở nên bão hòa đọng thành sương Nhiệt độ ta gọi điểm sương Để dễ quan sát lúc sương xuất mặt trước bình 3, người ta lắp thêm vành tròn kim loại mạ sáng bóng cách nhiệt với bình mặt trước Đọc giá trị điểm sương nhiệt kế tra trảng, ta xác định độ ẩm tỉ đối không khí nhiệt độ cho trước với độ xác cao Ẩm kế điện tử Là thiết bị điện tử có kiểu dáng nhỏ gọn dạng để bàn treo tường, dùng để đo độ ẩm tương đối khơng khú Trong Ẩm kế có đầu dò nhạy với độ ẩm khơng khí, tất liệu đo hiển thị hình Ẩm kế Thơng thường Ẩm kế tích hợp ln đầu dò để đo ln nhiệt độ khơng khí Ngồi Nhiệt ẩm kế điện tửhiện đại có thêm tính tiện ích khác như: Hiển thị thời gian, lịch, hay thêm phần đo áp suất khí quyển, dự báo thời tiết, đặt giờ, lịch mặt trăng Phương pháp đo trực tiếp Đo theo kiểu điện trở: Độ ẩm cao: R nhỏ Đo theo kiểu cảm ứng: Dùng dung dịch đổi màu để đo pH Có dung dịch đổi màu thường dùng để đo pH khoảng pH = - 11 a Methyl Red Biến thành màu đỏ pH từ trở xuống, biến thành màu vàng pH từ trở lên Giữa khoảng pH pH 7, dung dịch đổi màu từ đỏ, đỏ cam, cam, vàng b Bromthymol Blue Chuyển thành màu vàng pH trở xuống màu xanh dương pH từ trở lên, pH - pH dung dịch chuyển từ màu vàng sang vàng xanh, xanh cây, sang xanh dương c Phenolphthalein Khi pH < khơng có màu đổi màu đỏ pH 10 Do đó, sử dụng dung dịch đổi màu để đo pH, đo pH khoảng cố định thơi khơng thể xác định cụ thể nước có pH xác Ví dư trường hợp sử dụng Bromthymol Blue, ta biết pH nước thấp (khi nước có màu vàng), từ 6-8 (khi nước có màu chuyển tiếp), cao (khi nước có màu xanh dương) Dùng giấy pH để đo Giấy tẩm với nhiều chất thị màu khác hộp giấy có đính kèm bảng màu để so sánh đọc kết Tùy theo loại, có giấy cho kết xác đến 0,5 độ pH loại giấy thường mắc tiền loại cho độ xác độ pH Giấy pH phải bảo quản nơi khô khơng để chung với hóa chất, chất dể bay chất làm giấy pH đổi màu dẫn đến sai lệch kết Nhược điểm: người bị mù màu sử dụng cách Dùng pH kế: phải dùng dung dịch buffer để điều chỉnh trước đo khơng kết bị sai số lớn Nếu đo nước kiềm phải dùng dung dich buffer có pH = buffer có pH = 10 Nếu đo nước acid dùng buffer pH = pH = để điều chỉnh pH kế Đo nồng độ khí quan trọng bệnh viện (vd: đo nồng độ khí Oxy máy thở bệnh nhân), nuôi trồng thủy, hải sản… Đo nồng độ oxy hòa tan nước: Khoảng đo oxy hoà tan: 0.0 đến 19.9mg/l (ppm) - Độ phân giải: 0.1 mg/l (ppm) - Độ xác: +1.5% tồn khoảng đo - Hiệu chuẩn: tay điểm (zero slope) - Tự động bù trừ nhiệt độ: - 30Oc - Pin: pin x 9V, hoạt động khoảng 70 - Môi trường hoạt động: nhiệt độ - 50oC; 95% RH - Kích thước máy: rộng 80 x cao 145 x dầy 40mm Cung cấp bao gồm: + Máy đo oxy hoà tan cầm tay model SM 600 + Điện cực đo oxy hoà tan với dây dài mét, model MA 840 + 02 điện cực, dung dịch điện cực 30 ml + Vít hiệu chuẩn, pin 9V MÁY ĐO ĐỘ CỒN  Cấu tạo chung loại thiết bị gồm phần: Nguồn nuôi, cảm biến, khuyếch đại, so sánh (hoặc vi xử lý) thị Thiết bị dùng nguồn ni pin 12 V nguồn điện 220 V; dải nồng độ đo rộng: 50-300 ppm (đối với thiết bị đo cồn) 200-1.300 ppm (đối với khí gas); hiển thị đèn LED âm  Đặc biệt, cảm biến nhạy khí (chế tạo theo cơng nghệ vi điện tử) thiết bị kiểm tra hoạt động dựa nguyên lý thay đổi độ dẫn điện (là thay đổi điện trở có khí độc hại qua), với kích thước nhỏ gọn (110 x 70 x 70 mm, trọng lượng 400 gram), độ xác cao, thời gian hiển thị nhanh, giá thành 20% so với thiết bị ngoại nhập  Việc vận hành thiết bị đơn giản: sau cấp nguồn, bật cơng tắc nguồn phía mặt máy đo thực đo theo trình tự: Nhấn nút reset - đặt máy đo môi trường cần đo, có khí rò rỉ, máy báo thơng qua tín hiệu đèn LED với mức khác nhau, vượt mức cho phép (gây nguy hiểm) máy phát chuông cảnh báo