ý đến ảnh hởng của nhiệt độ môi trờng lên kết quả đo, bởi vì giá trị εd phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ.
2.2.3. Hệ thống kiểm soát tự động mức xăng dầu PLS - 100
* Thiết bị do mức KL 100 –
Trong các máy đo mức theo nguyên tắc áp suất, điện dung thờng có độ chính xác thấp (tới cm ). Còn trong các máy đo mức theo nguyên tắc radar thích hợp cho các loại dầu có tỷ trọng cao và không xácđịnh đợc mức nớc dới đáy bồn.
Các máy cơ điện không những có sai số lớn mà còn khó khăn trong việc tiếp nối với thiết bị tự động hoá.
Do đó chúng tôi sẽ giới thiệu một loại máy đo mức phổ biến hiện nay là loại Servo/ 2,3/.
Khi kéo vật đo (phao) suốt dọc chiều cao bồn, theo dõi lực Acsimet tác dụng lên phao,sẽ xác định đợc các ranh giới giữa xăng dầu với nớc hoặc không khí, từ đó xác định đợc độ cao mức xăng dầu. Đồng thời khi cân trọng lợng phao trong xăng dâù, từ đó ta có thể suy ra đợc tỷ trọng của xăng dầu .
Máy đo mức KL - 100 trong hệ thống thiết bị PLS - 100 cũng đợc cấu tạo theo nguyên tắc trên. Điểm mới đợc đề xuất là sử dụng hệ treo phao- đối trọng thêm một trục quay điều khiển đợc (hình 2.10)
Nguyễn Khắc Phi45 DA A M R m L2 L3 Q H X ZStep Motor Gear - Box Z K K Z K H X Q Signal (b) RA B
In tank Out tank
D o
C
f2
f1
Hình 2. 10 . Cấu tạo phần cảm biến của máy đo mức KL - 100
a) cấu tạo phần trong bồn ; b) Nguyên lý truyền động trục quay; c) Cơ cấu phần tạo tín hiệu cân
* Nguyên tắc hoạt động
Ròng rọc R có gắn một nam châm A đồng trục ( Hình.2.10a).phao (trọng lợng M)và đối trọng (khối lợng m)đợc treo trên ròng rỏc R bằng dây không đàn hồi và có thể dịch chuyển khi R quay. Toàn bộ các chi tiết :R,A,M,m nằm trong phần liên thông với bồn xăng _cách ly hoàn toàn với phần điều khiển điện tử của máy .Ròng rọc R đợc dẫn động quay nhờ hệ thống gồm :khớp từ giữa hai nam châm A-B , môtơ bớc (step motor ), hộp số (Gear - Box) - bánh răng truyền quay Q và trục D liên kết lò xo với bánh răng quay Q. Khi mô tơ quay, làm quay bánh răng Q , qua lò xo làm quay trục D dẫn đến quay nam châm B và nhờ vào khớp từ A - B làm quay ròng rọc R (hình 2. 10b).
Khi phao (có thể tích V và tỷ trọng ρM) nổi trên bề mặt chất lỏng ( có tỷ trong ρ) - Trong trạng thái cân bằng : Phao ngập trong xăng cở 1/2 thể tích V, còn đối trọng m ( có thể tích v và có tỷ trọng ρm ) có thể tích nằm trong không khí ,ngập trong xăng hoặc chìm 1 phần trong xăng , tuỳ thuộc mức xăng có trong bồn(hình.2.10a)
Theo định luật Acsimet ta có công thức tổng quát f1 = M - ρ.
2 1
f2 = m - aρm v (2.13) f1 - f2 = (ρM V- ρ V 2 1 ) - (m -aρmv) (2.14) Với M = ρMV
Trong biểu thức (II.2), a=0 khi đối trọng ở trong không khí , a=1 nếu đối trọng chìm hoàn toàn trong chất lỏng và a= πr2lx (r: bán kính đối trọng, lx là chiều dài phần đối trọng ngập trong chất lỏng) .
Khi hệ ở trạng thái cân bằng: f1=f2. Ta có biểu thức (2.14) bằng không.
Nếu ta di chuyển ròng rọc sao cho phao ngập hẳn trong chất lỏng , dới tác dụng của lực đẩy Acsimet, phao sẽ trở lên "nhẹ"hơn, f1-f2 < 0. Còn khi phao nằm trong không khí f1- f2 > 0 . Nếu đo đợc sự chênh lệch giữa các lực này , từ biểu thức (II.3) ta có thể tính đợc tỷ trọng của các lớp chất lỏng tơng ứng với vi trí phao. Từ các biểu thức trên ta thấy cần phải có thể tích V đủ lớn để hiệu ứng Acsimét tác dụng lên phao lớn, nhng ρM phải > 1, để phao chìm đợc trong xăng. Do đó ta lựa chọn các giá trị nh sau : Phao có : M = 450 g, V = 375 cm3
,
đờng kính tiết diện ngang là 10 cm ,đối trọng m=300 g.
khi phao lệch khỏi trạng thái cân bằng một lợng là h, lực đẩy Acsimét tác dụng lên phao sẽ thay đổi một lợng là ∆f=[3,14.(r.r)hρ ] (2.15)
Cấu hình cảm biến lựa chọn cho thấy khi phao chìm hẳn trong xăng (ρ ~ 0,8), lực đẩy Acsimét lên phao tăng lên cực đại ,làm giảm f1 và nhận đợc tín hiệu f1-f2 ≈ -150<0, tơng ứng lối ra Ura=min=-Ura0.
Khi phao nằm ngoài xăng (trong không khí) , không có lực đẩy Acsimét dụng lên phao , cấu hình nhận đợc f1-f2 ≈ +150 >0, tơng ứng lối ra Ura=max + Ura1.
kết luận
Hiện nay các thiết bị Cảm biến đo lu lợng , đo mức ngày càng đợc ứng dụng trong phạm vi rất rỗng và có tầm quan trọng trong các lĩnh vực khoa học kỷ thuật hiện đại ,vì thế vấn đề tìm hiểu, nghiên cứu các thiết bị Cảm biến đo l- u lợng , đo mức và ứng dụng của chúng là cần thiết và có ý nghĩa rất thiết thực trong đời sống của chúng ta.
Nội dung của luận văn đi vào tìm hiểu nguyên lý đo và ứng dụng của các Cảm biến đo và thu đợc kết quả sau:
- Chơng 1: Luận văn đã tìm hiểu đợc những khái niệm chung liên quan đến các thiết bị Cảm biến đo lu lợng ,đo mức:Bao gồm nguyên lý đo lu lợng, đo mức, các Cảm biến đo lu lợng, đo mức đợc trình bày cụ thể , chi tiết.
- Chơng 2: Luận văn đã tìm hiểu đợc những hệ thống đo lu lợng , đo mức và một số ứng dụng cụ thể.
+Hệ thống đo lu lợng theo độp giảm áp thay đổi.
+Hệ thống đo lu lợng có hiểu chỉnh , vật liệu vận chuyển trên băng tải ,…
+Hệ thống đo mức truyền động bằng xenxin +Hệ thống đo nớc bằng điện dung
+Hệ thống kiểm soát tự động mức xăng dầu PLS - 100.
Đề tài nghiên cứu này là một vấn đề mới , Tác giả lần đầu tiên bớc vào lĩnh vực nghiên cứu khoa học trong thời gian rất ngắn , vì vậy luận văn chắc chắn còn có nhiều khiếm khuyết , Tác giả mong đợc sự đóng góp đợc nhiều ý kiến chỉ dẫn, bổ sung của các thầy, cô giáo để nội dung của luận văn đợc hoàn thiện hơn.
Cuối cùng Tác giả bày tỏ lòng cảm ơn tới ban chủ nhiệm khoa vật lí, các thầy cô giáo trong bộ môn kỷ thuật và các bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu ; Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy giáo TS. Nguyễn Hoa L - Ngời đã tận tình hớng dẫn và giúp đở Tác giả hoàn thành luận văn này .
Vinh: 5/2004
Tác giả: