Giáo trình Đo lường điện lạnh (Nghề: Lắp đặt, sửa chữa máy lạnh và điều hòa không khí - Sơ cấp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Giáo trình Đo lường điện-lạnh được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về lý thuyết cũng như thực hành Đo lường điện – lạnh. Giáo trình gồm 6 bài đề cập đến những thiết bị đo lường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, các dụng cụ đo điện như đo vôn, ampe, điện trở ….giúp học viên nắm rõ lý thuyết và thao tác thực hành chuẩn và chính xác.

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 01: ĐO LƯỜNG ĐIỆN – LẠNH NGHỀ: LẮP ĐẶT, SỬA CHỮA MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: SƠ CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: 228A/QĐ-CĐNKTCN – ĐT ngày 02 tháng năm 2016 Bộ Lao động – Thương binh Xã hội) Hà Nội, năm 2016 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Đo lường điện - lạnh mô đun thiết bị đo lường thiết bị quan trọng sử dụng rộng rãi số ngành công nghiệp, đặc biệt ngành kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Giáo trình biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức lý thuyết thực hành Đo lường điện – lạnh Giáo trình gồm đề cập đến thiết bị đo lường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, dụng cụ đo điện đo vôn, ampe, điện trở ….giúp học viên nắm rõ lý thuyết thao tác thực hành chuẩn xác Xin trân cảm ơn Quý thầy cô mơn Kỹ thuật máy lạnh Điều hịa khơng khí, Trường cao đẳng nghề Kỹ thuật Cơng nghệ hổ trợ để hồn thành giáo trình Giáo trình lần biên soạn nên khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp quý bạn đọc Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2016 BAN SOẠN THẢO MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG 10 Định nghĩa phân loại phép đo 10 1.1 Định nghĩa đo lường: 10 1.2 Phân loại đo lường: 10 1.2.1 Đo trực tiếp: 10 1.2.2 Đo gián tiếp: 11 1.2.3 Đo tổng hợp: 11 Những tham số đặc trưng cho phẩm chất dụng cụ đo 11 2.1 Lý thuyết tham số đặc trưng cho phẩm chất dụng cụ đo: 11 2.2 Những tham số đặc trưng cho phẩm chất dụng cụ đo: 12 2.2.1 Sai số cấp xác dụng cụ đo: 12 2.2.2 Độ nhạy: 13 2.2.3 Biến sai: 13 2.2.4 Hạn nhạy: 13 Sơ lược sai số đo lường 13 3.1 Khái niệm sai số đo lường: 13 3.2 Sơ lược sai số đo lường: 14 3.2.1 Sai số chủ quan: 14 3.2.2 Sai số hệ thống: 14 3.2.3 Sai số ngẫu nhiên: 14 Bài 2: ĐO LƯỜNG ĐIỆN 15 Khái niệm chung – cấu đo điện thông dụng 15 1.1 Khái niệm chung: 15 1.2 Các cấu đo điện thông dụng: 15 1.2.1 Cơ cấu đo từ điện: 15 1.2.2 Cơ cấu đo điện từ: 17 1.2.3 Cơ cấu đo điện động: 17 1.2.4 Cơ cấu đo cảm ứng: 18 Đo dòng điện 20 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo dòng điện: 20 2.2 Các phương pháp đo dòng điện: 20 2.3 Mở rộng thang đo: 21 2.4 Điều chỉnh dụng cụ đo: 22 2.5 Đo dòng điện: 23 Đo điện áp 25 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo điện áp: 25 3.2 Các phương pháp đo điện áp: 26 3.3 Mở rộng thang đo: 27 3.4 Đo điện áp: 28 Đo công suất 29 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo công suất: 29 4.2 Các phương pháp đo công suất: 30 4.3 Điều chỉnh dụng cụ do: 30 4.4 Đo công suất mạch xoay chiều pha: 32 4.5 Công suất mạch xoay chiều pha: 32 Đo điện trở 33 5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo điện trở: 33 5.2 Các phương pháp đo điện trở: 33 5.3 Điều chỉnh dụng cụ đo: 34 Bài 3: ĐO NHIỆT ĐỘ 36 Khái niệm phân loại dụng cụ đo nhiệt độ 36 1.1 Khái niệm nhiệt độ thang đo nhiệt độ: 36 1.2 Phân loại dụng cụ đo nhiệt độ: 38 Đo nhiệt độ nhiệt kế giãn nở 39 2.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc : 39 2.2 Đo nhiệt độ nhiệt kế dãn nở chất rắn : 39 2.3 Đo nhiệt độ nhiệt kế dãn nở chất lỏng: Nguyên lý: tương tự loại khác sử dụng chất lỏng làm môi chất (như Hg , rượu ) 40 Đo nhiệt độ nhiệt kế kiểu áp kế 42 3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc: 42 3.2 Áp kết loại chất lỏng: 42 3.3 Áp kế loại chất khí: 43 3.4 Áp kế loại dùng bão hòa: 43 Đo nhiệt độ cặp nhiệt 43 4.1 Hiệu ứng nhiệt điện nguyên lý đo: 43 4.2 Các phương pháp nối cặp nhiệt: 44 4.3 Bù nhiệt độ đầu lạnh cặp nhiệt: 45 4.4 Vật liệu dùng chế tạo cặp nhiệt cặp nhiệt thường dùng: 46 4.5 Cấu tạo cặp nhiệt: 46 Đo nhiệt độ nhiệt kế điện trở 47 5.1 Vật liệu dùng chế tạo nhiệt kế điện trở: 47 5.2 Các nhiệt kế điện trở thường dùng cấu tạo: 48 5.3 Nhiệt kế điện trở đồng: 50 5.4 Nhiệt kế điện trở bạch kim: 50 5.5 Nhiệt kế điện trở sắt nikel: 50 5.6 Nhiệt kế điện trở bán dẫn: 50 Bài ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG 51 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo áp suất: 51 1.1 Khái niệm : áp suất lực tác dụng vng góc lên đơn vị diện tích, ký hiệu p 51 1.1.1 Các đơn vị áp suất: 51 1.1.2 Phân loại áp suất: 52 1.1.3 Đọc chuyển đổi đơn vị áp suất khác : 52 1.2 Phân loại dụng cụ đo áp suất: 52 Đo áp suất áp kế chất lỏng 53 2.1 Đo áp suất áp kế cột chất lỏng - ống thủy tinh: 53 2.2 Khí áp kế thủy ngân: 53 2.3 Chân không kế: 53 Đo áp suất áp kế đàn hồi 54 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo áp suất áp kế đàn hồi: 54 3.2 Đo áp suất áp kế màng phẳng: 55 3.3 Đo áp suất áp kế kiểu hộp đèn xếp: 56 Bài ĐO LƯU LƯỢNG 58 Khái niệm phân loại dụng cụ đo lưu lượng 58 1.1 Khái niệm bản: 58 1.2 Phân loại dụng cụ đo lưu lượng: 58 Đo lưu lượng công tơ đo lượng chất lỏng 59 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lưu lượng công tơ đo lượng chất lỏng: 59 2.2 Điều chỉnh dụng cụ đo: 60 2.3 Đồng hồ đo tốc độ: 60 2.4 Đo lưu lượng công tơ thể tích: 61 Đo lưu lượng theo áp suất động dòng chảy 62 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lưu lượng theo áp suất động dòng chảy: 62 3.2 Điều chỉnh dụng cụ đo: 62 3.3 Đo lưu lượng ống pitô: 63 Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu 63 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lưu lượng phương pháp tiết lưu: 63 4.2 Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu: 64 Bài ĐO ĐỘ ẨM 65 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm 65 1.1 Các khái niệm bản: 65 1.2 Phân loại dụng cụ đo ẩm: 66 1.2.1 Ẩm kế dây tóc: 66 2.2.2 Ẩm kế ngưng tụ: 66 2.2.3 Ẩm kế điện ly: 67 2.2.4 Ẩm kế tụ điện polyme: 67 Đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ 68 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ: 68 2.2 Đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ: 69 Đo độ ẩm phương pháp điện trở 69 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điện trở: 69 3.2 Đo độ ẩm phương pháp điện trở: 70 Đo độ ẩm phương pháp điện dung 70 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điện dung: 70 4.2 Đo độ ẩm phương pháp điện dung: 71 Đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt 72 5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt: 72 5.2 Đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt: 72 5.3 Ghi chép, đánh giá kết đo: 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: ĐO LƯỜNG ĐIỆN - LẠNH Mã số mô đun: MĐ 02 Thời gian thực mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 12 giờ; Thực hành thí nghiện, thảo luận, tập: 30 giờ; Kiểm tra: giờ) Vị trí tính chất mơ đun: - Đo lường điện - lạnh mô đun chuyên môn chương trình nghề máy lạnh điều hồ khơng khí - Mô đun xếp sau học xong môn học sở - Là mô đun quan trọng thiếu nghề kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí q trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh thường xuyên phải sử dụng dụng cụ đo kiểm tra dịng điện, điện áp, cơng suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm - Mục tiêu mô đun: Sau học xong môn học học viên có lực - Về kiến thức: + Trình bày khái niệm bản, phương pháp loại dụng cụ đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng; + Phân tích nguyên lý cấu tạo, làm việc dụng cụ đo lường biết ứng dụng trình làm việc; - Về kỹ năng: + Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ xác dụng cụ đo, thang đo sử lý kết đo; + Đo xác đánh giá đại lượng đo điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng độ ẩm; - Về thái độ: + Cẩn thận, kiên trì; + Chủ động, tư sáng tạo học tập + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp; + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Nội dung môn học/mô đun: Nội dung tổng quát phân bố thời gian: Thời gian Thực hành, thí Thi/ TT Tên mô đun Tổng Lý nghiện, thảo Kiểm số thuyết luận, tập tra Mở đầu 1 Bài 1: Những khái niệm đo 2 lường Bài 2: Đo lường điện Bài 3: Đo nhiệt độ Bài 4: Đo áp suất chân không Bài 5: Đo lưu lượng Đo độ ẩm Thi kết thúc mmo đun Cộng Nội dung chi tiết: 8 10 2 30 45 12 MỞ ĐẦU Thời gian: Đo lường điện lạnh môn học dạy cho em biết thiết bị đo lường thiết bị quan trọng sử dụng rộng rãi số ngành công nghiệp, đặc biệt ngành kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Mơn học gồm có đề cập đến thiết bị đo lường như: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, dụng cụ đo điện đo vôn, ampe, điện trở ….giúp sinh viên nắm rõ lý thuyết thao tác thực hành chuẩn xác 10 Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐO LƯỜNG MĐ ĐL 02 - 01 Định nghĩa phân loại phép đo 1.1 Định nghĩa đo lường: Đo lường hành động cụ thể thực công cụ đo lường để tìm trị số đại lượng chưa biết biểu thị đơn vị đo lường Kết đo lường giá trị số đại lượng cần đo AX tỷ số đại lượng cần đo X đơn vị đo Xo X  AX   X  AX X o Xo Ví dụ: Ta đo U = 50 V xem U = 50 u 50 – kết đo lường đại lượng bị đo u – lượng đơn vị Mục đích đo lường: lượng chưa biết mà ta cần xác định Đối tượng đo lường: lượng trực tiếp bị đo dùng để tính tốn tìm lượng chưa biết Ví dụ: S = a.b mục đích m2 cịn đối tượng m 1.2 Phân loại đo lường: Dựa theo cách nhận kết đo lường: 1.2.1 Đo trực tiếp: đem lượng cần đo so sánh với lượng đơn vị dụng cụ đo hay đồng hồ chia độ theo đơn vị đo Các phép đo trực tiếp: - Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài mét, đo dòng điện ampe mét, đo điện áp vôn mét, đo nhiệt độ nhiệt kế… - Phép không: đem lượng chưa biết cân với lượng đo biết có cân đồng hồ khơng Ví dụ: cân, đo điện áp - Phép trùng hợp: theo nguyên tắc thước cặp để xác định lượng chưa biết - Phép thay thế: thay đại lượng cần đo đại lượng biết Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở hộp R biết mà giữ nguyên I U - Phép cầu sai: dùng đại lượng gần để suy đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh dụng cụ đo độ dài) 60 2.2 Điều chỉnh dụng cụ đo: Nếu lưu lượng nhỏ nước lọt qua khe hở cánh nước chong chóng vỏ đồng hồ, ma sát điểm đỡ chong chóng làm quan hệ n tb sai lệch  sai số Muốn giảm bớt sai số ma sát phải làm chong chóng trục thật nhẹ (làm vật liệu nhẹ, rỗng) Các loại phải ý đến chất lượng chong chóng Có thể làm từ kim loại rỗng nhựa cho trọng lượng riêng gần trọng lượng nước, lắp phải tâm Ta thường dùng loại để đo lưu lượng kiểu tích phân cấu đếm số kiểu khí thường chia độ theo thể tích 2.3 Đồng hồ đo tốc độ: Cấu tạo : gồm phận nhạy cảm chong chóng nhẹ với cánh hướng theo bán kính, làm nhơm Hình 5.2: Đồng hồ đo gió n = C. n : số vịng quay xác định n  N  1 (vg/ph) C : hệ số xác định thực nghiệm Loại cánh phẳng có trục song song dịng chảy cách nghiêng 45o Loại cánh gáo có trục vng góc dịng chảy Ứng dụng : Dùng đo tốc độ khí có áp suất dư khơng lớn, tốc độ dòng thu lưu tốc chỗ đặt đồng hồ Cấu tạo lưu tốc kế kiểu cảm ứng Cấu tạo lưu tốc kế kiểu cảm ứng 61 2.4 Đo lưu lượng công tơ thể tích: Hình 5.3: Cơng tơ đo lưu lượng thể tích Nguyên lý hoạt động thiết bị đo lưu lượng thể tích : ống chế tạo vật liệu không dẫn từ cho chất lỏng dẫn điện chảy qua Từ trường biến thiên nam châm tạo nên xuyên qua dòng chất lỏng cảm ứng sức điện động Sức điện động lấy hai điện cực và đưa vào thiết bị đo Độ lớn sức điện động tính: E = kwBdv k - hệ số w - tần số góc từ thơng nam châm tạo B - độ cảm ứng từ d - đường kính ống dẫn v - tốc độ trung bình chất lỏng theo tiết diện ống Sức điện động biểu diễn qua lưu lượng chất lỏng Thiết bị đo lưu lượng lưu tốc kế sử dụng phương pháp có ưu điểm khơng có qn tính đo lưu tốc biến thiên theo thời gian Chỉ thị dụng cụ không phụ thuộc vào thông số vật lý chất lỏng (áp suất, nhiệt độ, mật độ, độ nhớt), ngồi khơng phụ thuộc vào sức cản phụ dòng chất lỏng lưu tốc cánh quạt Sai số thiết bị xuất sức điện động kí sinh hình thành điện cực Sai số khoảng 1¸2,5% Phương pháp đo lưu lượng tần số dịng xốy : 62 Ngun lý hoạt động: phương pháp đo lưu lượng tần số dịng xốy dựa hiệu ứng phát sinh dịng xốy vật cản nằm lưu chất Nguyên nhân gây dao động sinh biến dịng xốy bên cạnh vật cản Các dịng xốy cạnh bên vật cản có chiều xốy ngược Dịng xốy xuất sau vật cản Tần số biến dịng xốy (và xuất hiện) hiệu ứng dùng để đo lưu lượng tính thể tích Đo lưu lượng theo áp suất động dòng chảy 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lưu lượng theo áp suất động dòng chảy: * Cấu tạo : Hình 5.4: Sơ đồ nguyên lý dụng cụ đo lưu lượng theo áp suất động dòng chảy * Nguyên lý hoạt động : Chất lỏng chảy ống bị chặn lại động  Đo biến đổi dựa vào  vận tốc chất lỏng P1 – P2 = Pđ = h.γh * Và theo phương pháp becnuli 2  p2 dp p1  .d   g  1 : tốc độ dòng thời điểm đo 2 : dòng chắn lại (= 0)  22  12 2 g ( P2  P1 ) g   ( P2  P1 ) thường 2 =0  2    Vậy muốn đo 2 ta cần đo giáng áp điểm 3.2 Điều chỉnh dụng cụ đo: đo ống pito dịng chảy cần phải ổn định, cách khơng phù hợp với vận tốc thay đổi có tổn thất áp suất P1 P2 đo điểm khác  cần thêm số hiệu chỉnh 63 3.3 Đo lưu lượng ống pitơ: Hình 5.5 Cấu tạo ống pito Ống đo gồm hai ống ghép lại ống đo áp suất tồn phần P2 nằm có lỗ đặt trực giao với dịng chảy, ống ngồi bao lấy ống đo P2 có khoan lỗ để đo áp suất tĩnh P1 Phần đầu ống pito nửa hình cầu, lỗ lấy áp suất động có vị trí (3 ÷ 4)d Nhánh I nhánh không chịu ảnh hưởng ống đỡ (L), nhánh II nhánh chịu ảnh hưởng ống đỡ Khi đo, ống đặt lệch phương dịng chảy đến (5 ÷ 6) mà khơng ảnh hưởng đến kết đo, số lượng lỗ khoan từ (7 ÷ 8) lỗ Trong thực tế ta dùng ống pito để đo có đường kính d = 12 mm phịng thí nghiệm dùng loại d = ÷ 12 m, áp dụng cho tỷ số d/D < 0,05 tốt (D – đường kính ống chứa mơi chất) Khi đặt vị trí khác phải thêm hệ số hiệu chỉnh ζ Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lưu lượng phương pháp tiết lưu: Định nghĩa: TBTL thiết bị đặt đường ống làm dịng chảy có tượng thu hẹp cục tác dụng lực quán tính lực ly tâm * Cấu tạo: Hình 5.6 : Cấu tạo dụng cụ đo lưu lượng phương pháp tiết lưu 64 * Nguyên lý làm việc: Khi qua thiết bị tiết lưu, chất lỏng bị mát áp suất (P dòng chảy bị thu hẹp nhiều P lớn thường P < 1000 mmHg (P đo hiệu áp kế) Xét mặt học chất lỏng quan hệ lưu lượng độ chênh áp suất phụ thuộc nhiều yếu tố : kích thước, hình dạng thiết bị, tiết lưu, tình trạng lưu chuyển dịng chảy, vị trí chỗ đo áp suất, tình trạng ống dẫn chất lỏng Quá trình tính tốn tiết lưu có quy định phương pháp tính tốn sau : - Dịng chảy liên tục (không tạo xung) - Đường ống > 50 mm Nếu dùng ống Venturi đường ống > 100mm, vành ống phải nhẵn Nhờ nghiên cứu lý luận thực nghiệm lâu dài người ta giả định số thiết bị tiết lưu quy chuẩn Hiện phương pháp đo lưu lượng thông dụng - TBTL quy chuẩn thiết bị TL mà quan hệ lưu lượng giáng áp hồn tồn dùng phương pháp tính tốn để xác định 4.2 Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu: Ta xét vòng chắn: Nhờ tổn thất dòng qua thiết bị tiết lưu, dựa vào phương trình Becnuli tìm tốc độ trung bình dịng tiết diện đo Xét tiết diện I II ta có thay đổi động :  F2  Fmin .d   g  F2 dP  Dựa vào phương trình liên tục ta có : γ.F. = const F1 F1 Hình 5.7 Các phương pháp đo tiết lưu 65 Bài ĐO ĐỘ ẨM MĐ ĐL 15 - 06 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm 1.1 Các khái niệm bản: - Độ ẩm : Là đại lượng đặc trưng cho lượng nước tồn không khí Độ ẩm biểu diễn dạng độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối + Độ ẩm tuyệt đối khối lượng nước có m3 khơng khí + Độ ẩm tương đối  tỷ số phần trăm lượng nước có m3 khơng khí so với lượng nước cực đại hịa tan m3 khơng khí có nhiệt độ G   h 100(%) Gmax Trong : Gh – khối lượng nước hịa tan m3 khơng khí Gmax – lượng nước cực đại hịa tan m3 khơng khí có nhiệt độ Từ phương trình trạng thái chất khí : P.V = G.R.T V Ta có : Gh  Ph RhT Gmax  Pmax V RhT Trong : P – áp suất V – thể tích T – nhiệt độ chất khí R – hệ số vạn chất khí G – khối lượng khí Các ký hiệu có số h nước Như ta có : V Ph Rh T P  100(%)  h 100(%) V Pmax Pmax Rh T Khi  = 100% khơng khí bão hịa nước, nghĩa nước khơng thể bốc tiếp vào khơng khí Nếu nhiệt độ khơng khí tk < 100 oC tăng nhiệt độ lên, khả hòa tan nước vào khơng khí tăng lên (Pmax tăng) Như tk < 100 oC tăng nhiệt độ chuyển trạng thái khơng khí bão hịa nước sang khơng bão hịa Ngược lại giảm nhiệt độ chuyển trạng thái khơng bão hịa nước sang trạng thái bão hòa nước 66 1.2 Phân loại dụng cụ đo ẩm: 1.2.1 Ẩm kế dây tóc: Ẩm kế dây tóc ẩm kế làm việc theo nguyên lý : Khi độ ẩm mơi trường thay đổi chiều dài dây tóc thay đổi Hình 6.1 Ẩm kế dây tóc Sơ đồ cấu tạo ẩm kế dây tóc 1- dây tóc (30 ÷ 50) mm với đường kính 0,05 mm ; – dây kéo ; – lò xo ; – kim tím ; – gương ; – kim ; – điều chỉnh ; – bảng điều khiển 2.2.2 Ẩm kế ngưng tụ: Để đo độ ẩm môi chất nhiệt độ cao người ta phải sử dụng ẩm kế làm việc nguyên tắc đo nhiệt độ điểm đọng sương Hình 6.2 Cấu tạo ẩm kế ngưng tụ Nguyên lý hoạt động : Ống trụ tròn (1) mà mặt ngồi gia cơng nhẵn bóng đóng vai trị mặt gương tiếp xúc với mơi chất cần xác định độ ẩm Phía hình trụ cho chất lỏng làm lạnh liên tục chảy qua với nhiệt độ điều chỉnh đốt nóng điện (2) Để trì nhiệt độ dịch thể làm lạnh người ta dùng rơ le điện từ (3) tế bào quang điện (F) Tế bào quang điện (F) nhận tia sáng bóng đèn (4) qua phản xạ gương Khi nhiệt độ vách trụ hay nhiệt độ mặt gương 67 nhiệt độ đọng sương mặt gương xuất sương mù Chính sương mù đọng lại mặt gương làm giảm dòng ánh sáng phản xạ đến tế bào quang điện (F) Kết rơ le điện từ (3) tác động ngắt dòng điện vào đốt nóng (2) Căn vào nhiệt độ đọng sương người ta xác định độ ẩm môi chất 2.2.3 Ẩm kế điện ly: Loại dùng để đo lượng nước nhỏ khơng khí chất khí Phần tử nhạy ẩm kế đoạn ống dài khoảng 10 cm Trong ống hai điện cực platin rodi, chúng lớp P2O5 Khi chất khí nghiên cứu chạy qua ống đo nước bị lớp P2O5 hấp thụ hình thành H2PO3 Đặt điện áp chiều cỡ 70V hai điện cực gây tượng điện phân nước giải phóng O2, H2 tái sinh P2O5 Dịng điện điện phân I = k.Cv, tỉ lệ với nồng độ nước Cv 96500 k .Qc , Qc lưu lượng khí qua đầu đo (m3/s) 9.103 Hình 6.3 Ẩm kế điện ly 2.2.4 Ẩm kế tụ điện polyme: Ẩm kế tụ điện sử dụng điện môi màng mỏng polyme có khả hấp thụ phân tử nước Hằng số điện môi ε lớp polyme thay đổi theo độ ẩm, điện dung tụ điện polyme phụ thuộc vào ε, tức phụ thuộc vào độ ẩm :  A C o L ε – số điện môi màng polyme εo – số điện môi chân không A – điện tích cực L – chiều dày màng polyme Vì phân tử nước có cực tính cao, hàm lượng ẩm nhỏ dẫn tới thay đổi điện dung nhiều Hằng số điện môi tương đối nước 80 vật liệu polyme có số điện mơi từ đến ẩm kế tụ điện polyme phủ 68 điện cực thứ tantan, sau lớp Cr dày 100 Ao đến 1000 Ao phủ tiếp lên polyme phương pháp bay chân khơng Hình 6.4 Ẩm kế polyme Các thông số chủ yếu ẩm kế tụ điện polyme : - Phạm vi đo từ đến 100% - Dải nhiệt độ - 40 đến 100oC - Độ xác ± 2% đến ± 3% - Thời gian hồi đáp vài giây - Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ, phần tử nhạy nhúng vào nước mà không bị hư hỏng Đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ: *Cấu tạo: Hình 6.5 : Thiết bị đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ Cấu tạo máy đo độ ẩm đơn giản, gồm có hai phận thu tín hiệu có dây đặt ngồi trời để xác định nhiệt độ, độ ẩm khơng khí bên ngồi Bộ nhận hình LCD đặt nhà có hiển thị nhiệt độ, độ ẩm ngồi trời từ thu tín hiệu truyền 69 Loại nhiệt ẩm kế hoạt động dựa cảm biến kỹ thuật số độ nhạy cao xác Cảm biến nhiệt có khả ghi nhận thay đổi nhiệt độ độ ẩm từ môi trường xung quanh kể thay đổi nhỏ Sau liệu truyền thu hình LCD đặt nhà giúp hiển thị thông số theo dạng phần trăm 2.2 Đo độ ẩm phương pháp điểm ngưng tụ: Dựa vào tính chất chuyển trạng thái khơng khí từ khơng bão hịa nước sang bão hịa nước giảm nhiệt độ Trước hết đo nhiệt độ khơng khí dựa vào giá trị nhiệt độ xác định áp suất nước bão hòa khí Pmax Giảm nhiệt độ khơng khí chuyển từ trạng thái khơng bão hịa sang trạng thái bão hòa nước đo nhiệt độ trạng thái Nhiệt độ gọi nhiệt độ điểm sương Để phát thời khắc đặt gương để quan sát, mặt gương có phủ mờ bụi nước điểm sương Dựa vào điểm sương để xác định phân áp suất nước bão hịa Pđs Đây áp suất nước khơng khí Độ ẩm tương đối xác định theo công thức : P   đs 100(%) Pmax Như phương pháp điểm sương đo độ ẩm tuyệt đối tương đối Đo độ ẩm phương pháp điện trở 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điện trở: Các vật liệu cách điện thay đổi độ ẩm thay đổi khả cách điện Đo điện trở vật liệu cách điện xác định độ ẩm nó, mà độ ẩm vật liệu lại trực tiếp phụ thuộc vào độ ẩm môi trường không khí bao quanh Một vật liệu cách điện sử dụng làm cảm biến đo độ ẩm phải tuân thủ yêu cầu nêu độ nhạy, tính quán tính nhạy cảm với thay đổi độ ẩm mơi trường xung quanh 70 Hình 6.6: Cấu tạo dụng cụ đo độ ẩm điện trở 3.2 Đo độ ẩm phương pháp điện trở: Cảm biến độ ẩm (hoặc ẩm kế) cảm nhận, đo lường báo cáo độ ẩm nhiệt độ khơng khí Tỷ lệ độ ẩm khơng khí với độ ẩm cao nhiệt độ khơng khí cụ thể gọi độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối trở thành yếu tố quan trọng để ta cảm thấy thoải mái Cảm biến độ ẩm điện trở sử dụng ion muối để đo trở kháng điện nguyên tử Khi độ ẩm thay đổi, điện trở điện cực hai bên môi trường muối Đo độ ẩm phương pháp điện dung 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp điện dung: 71 Hình 6.7: Cấu tạo thiết bị đo độ ẩm phương pháp điện dung Thiết bao gồm điều chỉnh điện áp bo mạch cho có dải điện áp hoạt động từ 3,3 ~ 5,5V Module cảm biến đo độ ẩm đất tương tự tương thích với MCU điện áp thấp (cả logic 3,3V 5V) Để sử dụng với Raspberry Pi, cần có chuyển đổi ADC Khối cảm biến nhận độ ẩm từ mơi trường ngồi chuyển thành điện dung vào khối sử lý điện dung thành tần số Khối chuyển điện dung thành tần số chuyển đổi tín hiệu tần số đo từ cảm biến vào vi điều khiển, vi điều khiển nhận liệu xử lý liệu đưa mặt hiển thị đề hiển thị độ ẩm môi trường 4.2 Đo độ ẩm phương pháp điện dung: * Cách hiệu chỉnh: Bước 1: Lau thật cảm biến để khô, cấp nguồn 5V đo giá trị ADC ( cổng ADC Arduino, stm32, stm8, ) giá trị khô ( tương ứng với0%) ( Giả sử 520) Bước 2: Cho cảm biến vào cốc nước sạch, đo giá trị ADC chân Aout giá trị bão hòa (100%) ( Giả sử 200).Độ ẩm tăng áp giảm Bước 3: Giá trị độ ẩm từ đến 100% tương ứng từ 520 đến 200 320 đơn vị Lưu ý: Giá trị % không tương ứng với giá trị độ ẩm đất tiêu chuẩn Trong thực tế cần dùng máy móc đo kiểm xác dựa vào kinh nghiệm để lấy giá trị mức khô- vừa- ướt để đưa vào thuật toán điều khiển 72 Đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt 5.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt: Hình 6.7: Cấu tạo thiết bị đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt Ẩm kế khô ướt cấu tạo gồm hai nhiệt kế: nhiệt kế khô nhiệt kế ướt Bầu nhiệt kế ướt quấn quanh sợi dây vải bị thấm ướt - đầu dây nhúng hộp nhựa đựng nước phía sau ẩm kế Nhiệt kế khơ nhiệt độ khơng khí nhiệt kế ướt nhiệt độ bay nước trạng thái bão hồ Nếu khơng khí khơ độ ẩm tỉ đối nhỏ Khi nước bay từ sơi dây vải ướt nhanh bầu nhiệt kế ướt bị lạnh nhiều 5.2 Đo độ ẩm phương pháp nhiệt kế khô - ướt: Nhiệt ẩm kế hoạt động dựa nhiệt kế chất lỏng gắn song song Một nhiệt kế giữ khô nhiệt kế giữ ẩm từ vải thấm nước quấn xung quanh bầu đo Chênh lệch nhiệt độ nhiệt kế này, thông số nhiệt độ môi trường (đo từ nhiệt kế bầu khô) áp dụng để quy đổi sang độ ẩm theo bảng đính kèm nhà sản xuất Loại nhiệt kế sử dụng cần phải thấm nước lên vải quấn bầu ướt, cần tăng thêm trao đổi khí ẩm với mơi trường xung quanh cách xoay có quạt gió kèm 5.3 Ghi chép, đánh giá kết đo: 73 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Tài – Thực Hành Lạnh Cơ Bản – NXBGD - 2010 [2] Nguyễn Đức Lợi – Tủ lạnh, Tủ Đá, Tủ Kem – NXBKHKT - 2001 [3] Nguyễn Đức Lợi – Đo Lường Tự Động Hóa Hệ Thống Lạnh – NXBKHKT – 2001 [4] Nguyễn Xuân Phú, Vật liệu điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1998 [5] Nguyễn Xuân Phú, Cung cấp điện, Nxb Khoa học Kỹ thuật 1998 [6] Ngô Diên Tập, Đo lường điều khiển máy tính, Nxb Khoa học Kỹ thuật 1997 [7] Bùi Văn Yên, Sửa chữa điện máy công nghiệp, Nxb Đà nẵng, 1998 [8] Đặng Văn Đào, Kỹ Thuật Điện, Nxb Giáo Dục 1999 [9] Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình An tồn điện, Nxb Giáo Dục 2002 [10] Giáo trình đo lường kỹ thuật lạnh, Sở giáo dục đào tạo Hà Nội, Nxb Hà Nội, 2007 [11] Nguồn tài liệu từ internet ban hành… ... đun: - Đo lường điện - lạnh mô đun chun mơn chương trình nghề máy lạnh điều hồ khơng khí - Mơ đun xếp sau học xong môn học sở - Là mô đun quan trọng thiếu nghề kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí. .. chuẩn xác Xin trân cảm ơn Quý thầy cô môn Kỹ thuật máy lạnh Điều hịa khơng khí, Trường cao đẳng nghề Kỹ thuật Cơng nghệ hổ trợ để hồn thành giáo trình Giáo trình lần biên soạn nên khơng tránh khỏi... 3 LỜI GIỚI THIỆU Đo lường điện - lạnh mô đun thiết bị đo lường thiết bị quan trọng sử dụng rộng rãi số ngành công nghiệp, đặc biệt ngành kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Giáo trình biên soạn nhằm