Cảm biến mức và lưu lượng trong điều khiển quá trình

MỤC LỤC

CẢM BIẾN MỨC

Sử dụng để đo mức liên tục giúp chúng ta biết được phần trăm, số lít, khối lượng, thể tích của môi chất chứa trong bồn chứa khi vật liệu bên trong tăng hoặc giảm. Cảm biến mức độ dẫn điện (điện trở) Cảm biến mức độ rung (Tuning Fork) Cảm biến áp suất đo mức nước Công tắc phao. - Cảm biến mức điện dung là một dạng cảm biến tiệm cận tạo ra một điện trường và phát hiện mức độ bằng cách tác động lên điện trường của nó.

- Cảm biến quang học là một loại thiết bị sử dụng nhiều dạng tương tác giữa ánh sáng - vật chất (tức là photon - nguyên tử) để phát hiện, và định lượng các phân tử cho nhiều ứng dụng. - Hoạt động bằng cách chuyển đổi các tia sáng thành tín hiệu điện để đo một lượng ánh sáng vật lý sau đó chuyển nó thành một giá trị đo. Trong cảm biến quang nhiệt thì nó chỉ nhận ánh sáng từ bộ phát sáng và truyền tín hiệu qua mạch xử lý.

- Cảm biến quang tùy vào ứng dụng sẽ có một loại và chi tiết cấu tạo của các loại cảm biến quang khác nhau. - Ứng dụng của loại cảm biến quang này là chúng được dùng trong môi trường có phản xạ ánh sáng cao. Máy thu: Khi máy rung nhận sóng siêu âm, nó tạo ra rung động cơ học tương ứng theo sóng siêu âm và chuyển đổi thành năng lượng điện ở đầu ra của máy thu.

Bộ điều khiển: Truyền siêu âm của máy phát bằng cách sử dụng mạch tích hợp và đánh giá xem máy thu có nhận được tín hiệu (sóng siêu âm) và kích thước của tín hiệu thu được hay không. - Cảm biến siêu âm đo mức nước cho ra tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V được đưa về PLC để đóng ngắt bơm hoặc điều khiển biến tần để ổn định mức nước trong các bồn chứa. - Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên tắc cho và nhận tức là bản thân cảm biến sẽ phát ra sóng liên tục với tốc độ của sóng siêu âm.

Khi bước sóng này gặp vật cản sẽ phản hồi lại bước sóng này, cảm biến siêu âm sẽ nhận lại bước sóng phản hồi này đồng thời phân tích thời gian phát sáng và nhận sóng để biết được khoảng cách từ vật cản tới cảm biến. Tuy nhiên cảm biến mức radar được ưu tiên được dùng vì nó có độ chính xác cao, không gặp sai số trong các môi trường có nhiều bụi. Với nguyên tắc hoạt đô £ng tương tự như cảm biến siêu âm thì cảm biến đo mức liên tục bằng radar dạng phát sóng sử dụng sóng radar để đo mức trong bồn chứa.

Tiếp theo, bô £ xử lý sẽ dựa trên thời gian sóng phản xạ lại và vâ £n tốc của sóng radar để tính ra được quãng đường sóng đi; thì quãng đường này sẽ tương ứng với mức vâ £t chất trong bồn. Khi chất lỏng bao phủ đầu dò, các điện cực của nó sẽ trở thành một phần trên mạch điện, làm cho dòng điện chạy qua báo hiệu mức cao hoặc mức thấp.

CODE TÌM HIỂU CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Có xâm lấn (nghĩa là phải chạm vào vật thể được đo) Có các bộ phận di chuyển. Công tắc phao sẽ chỉ cho biết mức cao hoặc thấp, không thể đo mức thay đổi. Một ứng dụng tuyệt vời cho công tắc phao là trong các bể chứa chất lỏng, chỉ thị mức cao hoặc mức thấp.

MÔ PHỎNG PROTEUS

Arduino Uno R3 là loại phổ biến và dễ sử dụng nhất trong các dòng Arduino hiện nay cũng như tương thích với nhiều loại Arduino Shield nhất. Lưu ý: Dòng chảy đi qua cảm biến lưu lượng tốt nhất là theo phương thẳng đứng với chiều từ trên xuống. Vì cảm biến lưu lượng tạo ra xung mỗi khi nam châm thẳng hàng với cảm biến hall, chúng ta có thể sử dụng xung này làm bộ kích hoạt ngắt.

Tuy nhiên, để làm điều đó một cách hiệu quả và chính xác, ta sẽ sử dụng tính năng ngắt của Arduino sao cho bất cứ khi nào cảm biến Hall phát hiện nam châm quay, một ngắt cạnh lên sẽ được kích hoạt và tác động bởi Arduino. Sau đó, tổng số lần ngắt được kích hoạt trong một thời gian cụ thể được sử dụng để tạo ra lưu lượng và tổng thể tích chất lỏng đã đi qua đồng hồ đo lưu lượng. Tiếp theo là khai báo một số biến sẽ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu sau này và tạo ra một thể hiện của thư viện liquid crystal.

Hàm này được gọi bất cứ khi nào ngắt được phát hiện và nó sẽ tăng bộ đếm lưu lượng, nó sẽ đóng vai trò như một biến báo về tốc độ dòng chảy. Tiếp theo, ta khai báo chân Arduino mà chân tín hiệu của cảm biến lưu lượng được kết nối, làm chân đầu vào. Ta tạo một pull-up trên ghim bằng cách đặt nó “HIGH” và thiết lập ngắt cạnh “Rising” trên nó với hàm flow () mình đã tạo trước đó làm callback.

Kết thỳc chức năng thiết lập bằng cỏch gọi hàm millis () để theo dừi thời gian kể từ khi tốc độ dòng chảy là thước đo dòng chảy trong một khung thời gian cụ thể urrentTime = millis();. Tiếp theo, chúng ta viết hàm void loop (), vòng lặp bắt đầu bằng cách so sánh thời gian đã trôi qua kể từ vòng lặp cuối cùng. Tần số dòng chảy, thu được thông qua hành động ngắt, sau đó được chia cho thời gian (tính bằng phút) và giá trị được hiển thị dưới dạng tốc độ dòng chảy.

Giá trị cũng được thêm vào thể tích hiện có (vol) và được hiển thị dưới dạng tổng thể tích chất lỏng đã đi qua cảm biến. Các đặc tính xung tốc độ dòng chảy từ biểu dữ liệu với tần số bằng 7,5 nhân với tốc độ dòng chảy. Sau khi tìm được tốc độ dòng chảy tính bằng lít / phút, ta chia nó cho 60 để chuyển nó thành lít / giây.