Sensor tên cảm biến dùng công nghiệp Thiết bị cảm ứng dùng để biến đổi thông tin mơi trường bên ngồi thành tín hiệu điện để giúp điều khiển thiết bị khác, giám sát nhiệt độ; áp suất; mức axit; giám sát mức nước; mức nước thải; CO2; PH… tất nhà máy Và việc dùng loại sensor dần thay người để tiết kiệm chi phí doanh nghiệp mang lại tính xác cao ổn định - Các loại cảm biến sử dụng phổ biến phân loại dựa số liệu như: Cảm biến điện điện hay cảm biến từ, cảm biến vận tốc, cảm biến độ ẩm, cảm biến dòng chảy cảm biến chất lỏng, cảm biến mức, cảm biến khí, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ nhiệt ,cảm biến quang học , cảm biến vị trí, cảm biến hóa học, cảm biến môi trường, cảm biến chuyển đổi từ,… 1.2 Cấu tạo sensor - Bằng cách sử dụng biến trở góc quay biến trở tuyến tính se giúp cho việc biến đổi dịch chuyển thành cấp điện áp, bên cạnh chuyển điện cảm điện dung - Bộ cảm biến hoạt động dựa nguyên tắc chung việc đo đại lượng không mang điện bằng cách biến đổi tất thành tín hiệu điện
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO MÔN HỌC CƠ HỌC CHẤT LỎNG THỰC NGHIỆM ĐỀ TÀI: Thực hành đo vận tốc áp suất chất lỏng GVBM : PGS.TS BÙI ĐÌNH TRÍ SVTH : Nhóm LỚP : K61H Hà Nội, 20/12/2019 BÁO CÁO THỰC HÀNH CƠ HỌC CHẤT LỎNG THỰC NGHIỆM NHÓM STT Mã Sinh Viên Họ Và Tên Ngày sinh 16020343 Nguyễn Trọng Đức 11/08/1998 16020340 Nguyễn Văn Doanh 28/12/1998 16020118 Nguyễn Mạnh Dũng 28/09/1998 16020447 Nguyễn Ngọc Sơn 20/07/1998 16022488 Trần Mạnh Linh 22/07/1998 16022329 Bùi Đình Huy 15/08/1997 MỤC LỤC MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SENSOR .2 1.1 Sensor gì? 1.2 Cấu tạo Sensor 1.3 Giới thiệu số loại Sensor phổ biến ………………………………4 1.3.1 Sensor đo áp suất……………………………………………… 1.3.2 Sensor đo nhiệt độ……………………………………………… 1.3.3 Sensor đo đổ ẩm – nhiệt độ……………………………………….7 1.3.4 Sensor đo mức chất lỏng 1.4 Ứng dụng Sensor 10 PHẦN 2: THỰC HÀNH CƠ HỌC CHẤT LỎNG THỰC NGHIỆM 11 2.1 Đo vận tốc chất lỏng ………………………………………………….11 2.2 Đo áp suất chất lỏng 16 1: Cảm biến Sensor 1.1 Sensor ? - Sensor tên cảm biến dùng công nghiệp Thiết bị cảm ứng dùng để biến đổi thông tin mơi trường bên ngồi thành tín hiệu điện để giúp điều khiển thiết bị khác, giám sát nhiệt độ; áp suất; mức axit; giám sát mức nước; mức nước thải; CO2; PH… tất nhà máy Và việc dùng loại sensor dần thay người để tiết kiệm chi phí doanh nghiệp mang lại tính xác cao ổn định - Các loại cảm biến sử dụng phổ biến phân loại dựa số liệu như: Cảm biến điện điện hay cảm biến từ, cảm biến vận tốc, cảm biến độ ẩm, cảm biến dòng chảy cảm biến chất lỏng, cảm biến mức, cảm biến khí, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ nhiệt ,cảm biến quang học , cảm biến vị trí, cảm biến hóa học, cảm biến môi trường, cảm biến chuyển đổi từ,… 1.2 Cấu tạo sensor - Bằng cách sử dụng biến trở góc quay biến trở tuyến tính se giúp cho việc biến đổi dịch chuyển thành cấp điện áp, bên cạnh chuyển điện cảm điện dung - Bộ cảm biến hoạt động dựa nguyên tắc chung việc đo đại lượng không mang điện bằng cách biến đổi tất thành tín hiệu điện Thương cấu trúc cảm biến chia làm ba phần Thành phần thứ thành phần chuyển đổi, cấu đo điện sơ đồ mạch trung gian mạch trung gian vi dụ khuyếch đại, ổn định hay mạch chỉnh lưu.Vẫn thành phần quan trọng cảm biến xenxi thành phần đo lường hệ bám sát gõ quay sau truyền lệnh cho góc quay cự ly xa mà thực bằng khí Thành phần thứ hai biến áp quay có tác dụng chuyển đổi điện áp từ cuộn sơ cấp xang tín hiệu điện bên thứ cấp tương ứng Thành phần thứ ba quay ba bậc tự qua hai bậc hai thành phần có tác dụng đo các sai lệch góc tốc độ góc hệ thống ổn định Thành phần thứ tư cảm biến tốc độ phận có đĩa mã khắc vạch ánh sáng qua được,ở đằng sau đĩa đặt phototransistor chịu tác dụng nguồn sáng 1.3 Giới thiệu một số loại sensor phổ biến 1.3.1 Sensor đo áp suất - Sensor đo áp suất ( Cảm biến đo áp suất ) thiết bị ứng dụng để đo áp suất đường ống điều khiển van đóng xả để đảm bảo áp suất không thấp khơng q cao gây nổ ống nước Bên cạnh đó; cảm biến áp suất cịn sử dụng để chiều cao mức nước ( bar = 10 mét nước ) - Sensor đo áp suất có loại cảm biến đo áp suất âm cảm biến đo áp suất dương thường dùng Cảm biến đo áp suất âm bắt đầu từ -1 Ví dụ: -1…0 bar; -1…3 bar… Đây coi cảm biến lực hút; loại thứ cảm biến dương thường sử dụng phổ biến như: 0-250 mbar; 0-4 bar; 0-10 bar… - Nguyên lý hoạt động cảm biến đo áp suất dung dịch chất lỏng nước; axit; hóa chất; khí; dầu… chảy ngang qua chỗ lắp đặt thiết bị đo áp suất tạo lực đẩy vào lớp màng ceramic cảm biến Lập tức lớp màng se cong theo lực đẩy chạm vào trung tâm chuyển đổi tích hợp thiết bị tạo dòng điện 4-20mA/ 0-20mA điện áp 0-5v / 0-10v… 1.3.2 Sensor đo nhiệt độ - Sensor đo nhiệt độ ( Cảm biến đo nhiệt độ ) với chức cắm thiết bị vào khu vực có nhiệt độ cần đo để báo liên tục tín hiệu nhiệt độ Mục đích để người dùng biết nhiệt độ mức cho phép hay tăng giảm Nguyên lý cảm biến nhiệt độ - Cảm biến đo nhiệt độ có nhiều loại Các cảm biến đo nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ pt100 dây; loại Thermocouple K; S; R….Được phân tầng thành dịng dịng đầu dị nhiệt độ củ hành can nhiệt loại dây - Nguyên lý hoạt động Sensor đo nhiệt độ nhận nhiệt truyền tín hiệu điện trở dịng cảm biến đo nhiệt độ dây; dây; dây Và truyền tín hiệu mV loại cảm biến can k; can s… - Nếu để ý se thấy que cảm biến đo có màu khác Phần que có màu đậm phần Đây lớp platinum tích hợp vào để đo nhiệt Sau nhiệt truyền theo ống dạng điện trở mV Thường đơn vị cần độ xác cao thêm chuyển đổi điện trở mV dòng điện DC 4-20mA 1.3.3 Sensor đo đổ ẩm – nhiệt độ - Sensor đo độ ẩm ( Cảm biến đo độ ẩm ) Được sử dụng để giám sát độ ẩm khu vực cần đo Để đảm bảo độ ẩm khu vực đáp ứng theo yêu cầu đề Trường hợp thiếu độ ẩm phải tăng dư độ ẩm phải có giải pháp giảm lại Hoặc giám sát nhiệt độ khu vực chứa trái cây; chứa rượu; khu vực chứa thực phẩm……Để đảm bảo nhiệt độ trì - Cảm biến đo nhiệt độ – Độ ẩm hoạt động theo nguyên lý nhiệt ẩm kế cảm ứng độ ẩm nhiệt độ khu vực có độ ẩm chuyển đổi tín hiệu nhiệt ẩm cảm nhận thành dòng điện 4-20mA áp 010v Thông thường lĩnh vực đo độ ẩm nhiệt độ khu vực ẩm phạm vi dãy đo khơng cao - Ví dụ: Dùng cảm biến đo nhiệt độ – Độ ẩm để trì nhiệt độ độ ẩm giúp phát triển tốt nhà kính Theo phương pháp trờng rau Hoặc giám sát nhiệt độ trái phòng lạnh đảm bảo nhiệt độ mức tránh trái hư hỏng… 1.3.4 Sensor đo mức chất lỏng - Sensor đo mức chất lỏng ( Cảm biến đo mức chất lỏng ) loại thiết bị báo mức chất lỏng liên tục analog dòng áp biến tần / Kết nối với PLC modbus rtu truyền giám sát vi tính - Dịng chất lỏng đo liên tục có nhiều loại đo cảm biến đo mức dạng phao; cảm biến đo mức dạng điện dung; thiết bị radar đo mức hay cảm biến đo mức sóng siêu âm - Nguyên lý ứng dụng cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm đo khoảng cách coi thiết bị đo mức dạng không tiếp xúc có độ bền độ xác cao Độ xác báo chỉ đứng sau sensor đo mức radar Sensor đo mức radar hoạt động theo nguyên lý phát chùm tia sóng xuống mặt phẳng bề mặt chất lỏng phản sóng chạm vào chất lỏng từ tính tốn quy đổi khoảng cách chiều cao mực chất lỏng Cảm biến siêu âm phát sóng thiết kế tạo chùm sóng góc 10 oC Chính việc lắp đặt tính tốn phải hợp lý tránh trường hợp sóng bắn vào thành bồn bể tạo báo ảo báo sai Độ sâu tan chứa bể chứa lớn sóng phát góc lớn Sensor đo mức chất lỏng dinel có điểm đặc biệt khả đo liên tục 4-20mA thình hành; cịn có dịng model thiết bị sensor phát tín hiệu on/off - Nguyên lý ứng dụng thiết bị đo mức siêu âm radar Thiết bị sensor đo mức radar dòng cảm biến hầu hết đo tất môi trường đo Đây thiết bị đo có độ xác cao lên tới mm Đây chuẩn sai số bắt buộc phải có thiết bị đo Tuy nhiên; với mức 2mm – mm coi thiết bị sensor đo mức Châu Âu có độ xác lớn Cảm biến radar đo mức chất lỏng chất rắn hoạt động theo nguyên lý sóng truyền tạo hình vịng xung quanh que dây inox cảm biến mức chất lỏng hay chất rắn dâng lên tới đâu cảo biến quy đổi báo liên tục tín 1.4 Ứng dụng sensor - Vì cơng dụng tuyệt vời sensor sản phẩm cảm biến, nên chúng thường ứng dụng chuyên sâu lĩnh vực tự động hố cơng nghiệp Một vài ứng dụng điển là: Phát chiều cao nắp Cảm biến phát màu Đo đường kính ống Kiểm tra tượng thủng nắp thiếc, nắp nhôm Phát nắp lọ bị lỏng Kiểm mẫu, phát chiều quay viên pin Phát lon kim loại …… - Từ chia se trên, hy vọng giúp bạn hiểu sensor Từ để người dễ dàng ứng dụng chúng vào công nghệ hay sáng kiến riêng 2: THỰC HÀNH : Cơ học chất lỏng thực nghiệm 2.1 Thí nghiệm : Đo vận tốc chất lỏng 10 - Nội dung: sử dụng phương pháp đo Profile vận tốc để đo vận tốc tức thời dòng chảy chất lỏng Dụng cụ đo: 02 cảm biến ( phát – thu) : Máy đo lưu lượng chất lỏng sử dụng sóng siêu âm để đo tốc độ dòng chảy Bộ thiết bị đo lưu lượng gắn cố định đường ống Máy UltraSonic Flowmeters : để đo vận tốc Hệ thống máy bơm Hệ thống ống nước PVC D34, độ dày ống 1.2mm Cảm biến thu – phát sóng siêu âm 11 Hình ảnh máy UltraSonic Flowmeters - Các bước thực : B1: Xác định đoạn đường ống cần đo: Cần đo vận tốc vị trí dịng chảy đều, ta đo vận tốc vị trí cách khớp nối bằng – lần đường kính ống B2: Gắn cảm biến: gắn cảm biến vào đường ống cần đo ( thứ tự phát – thu chiều dòng chảy) B3: Kết nối cảm biến thu nhận với máy đo lưu lượng B4: Thiết lập thông số máy đo Với thông số gồm: loại ống, đơn vị đo, loại chất lỏng, chu vi đường kính ngồi đường ống, độ dày ống, số bước nhảy sóng Ở máy ta thiết lập trực tiếp số bước nhảy sóng để auto máy se tự đo Kết se hiển thị máy đo Chú ý: 12 Hai cảm biến đặt dịng chả để tránh bọt khí, khơng đặt đáy ống để tránh cặn lâu ngày tích tụ Gắn cảm biến theo chiều vng góc với chiều lực trọng trường Đảm bảo khoảng cách hợp lý cảm biến, Trường hợp đo vận tốc dòng chảy đoạn ống bị gấp khúc, ta đo vị trí cách khớp nối bằng – lần đường kính ống - Thông số thiết lập: SENSOR K4N-0392 Chất liệu làm ống PVC Đường kính ngồi ống nước 34.0 mm Độ dày ống 1.2 mm Loại chât lỏng H2O passes auto Nhiệt độ 22oC Khoảng cách lần đo 1s 13 14 2.2 - - Thí nghiệm : Đo áp suất chất lỏng Nội dung: Sử dụng cảm biến màng, Dựa vào thay đổi hình dạng màng sensor (phần tử biến dạng) Ghép màng vào mạch điện ta se xác định hiệu điện màng sensor (bộ phận chuyển đổi) Từ tính áp suất cần tìm Dụng cụ: Sensor đo áp suất Bộ khuyếch đại Nguồn áp suất Máy tính để thu thập xử lý hiển thị 15 Sensor đo áp suất 16 Hình máy kết nối với máy tính để hiển thị kết cảm biến từ Sensor - Chú ý : sử dụng senssor tuyến tính, tìm quan hệ P- U : Các thông số biết giá trị điện áp U thay đổi từ - 10 V; giá trị áp suất p thay đổi từ - 25 psi Thay cặp giá trị p aU b ta dễ dàng tính được: U 0; p � � U 10; p 25 � vào hàm số �a 2.5 � p 2.5U � b � - Thực : B1: Nối ống nhỏ vào đầu ống tiêm tạo thành ng̀n áp suất Sau nối với sensor đo áp suất B2: Nối sensor đo ấp suất với khuyếch đại Sau thay đổi áp suất ng̀n áp nhờ kéo đẩy xi lanh ống tiêm Ta se số liệu đo xuất máy tính 17 18 ... chúng vào công nghệ hay sáng kiến riêng 2: THỰC HÀNH : Cơ học chất lỏng thực nghiệm 2.1 Thí nghiệm : Đo vận tốc chất lỏng 10 - Nội dung: sử dụng phương pháp đo Profile vận tốc để đo vận tốc tức... 1.4 Ứng dụng Sensor 10 PHẦN 2: THỰC HÀNH CƠ HỌC CHẤT LỎNG THỰC NGHIỆM 11 2.1 Đo vận tốc chất lỏng ………………………………………………….11 2.2 Đo áp suất chất lỏng 16 1: Cảm biến Sensor 1.1 Sensor... đó; cảm biến áp suất cịn sử dụng để chiều cao mức nước ( bar = 10 mét nước ) - Sensor đo áp suất có loại cảm biến đo áp suất âm cảm biến đo áp suất dương thường dùng Cảm biến đo áp suất âm bắt