1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
3.2.3. Hệ thống đo
Cảm biến đo tần số quay [16]
Hình 3.6. Cảm biến đo tần số quay trục cơ
Có rất nhiều ph−ơng pháp đo tốc độ quay của trục. Trong điều kiện không gian thực tế trên động cơ, giải pháp thích hợp nhất đối với việc đo tần số quay của trục cơ là sử dụng cảm biến quang không tiếp xúc (photo sensor). Hình 3.6 giới thiệu về cảm biến quang đ1 đ−ợc sử dụng trong thí nghiệm.
Cảm biến quang có hai photo diod đ−ợc gắn phía đầu, trong đó có một diod phát tia hồng ngoại và một diod thu tia hồng ngoại. Trên vành puly đầu trục cơ của động cơ Diesel ta dán một miếng giấy phản quang (tr−ờng hợp tốc độ quay nhỏ và muốn tăng độ chính xác thì số miếng dán cần nhiều hơn). Sensor đ−ợc gắn cố định trên thân máy sao cho trục sensor h−ớng vuông góc với vật phản xạ (miếng giấy dán), với khoảng cách chừng 10 cm. Khi puly trục cơ quay, cứ mỗi vòng quay có một lần tia tới đ−ợc phản xạ trở lại diod thu
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….67
và tạo ra trong mạch điện một xung điện áp, xung điện áp này đ−ợc chuẩn hoá thành xung vuông TTL có biên độ là 5 V đ−ợc đ−a tới bộ gom vào máy tính. Từ đó chỉ cần đo tần số xung f sẽ tính ra đ−ợc tần số quay n của trục đo nhờ quan hệ: p f n pn f 60 60 ⇒ = = (3.1) Trong đó p là số xung trong một vòng quay
Với độ chính xác 0,2-0,5%, tần số cảm nhận và biến đổi rất lớn, đây rõ ràng là một ph−ơng pháp đo tốc độ quay hết sức −u việt.
Thiết bịủo tiêu thụ nhiên liệu của máy kéo.
Hình 3.7. Thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu DFL-1
Đặc tính kỹ thuật:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….68
- Dải đo: 0,5 - 60 (l/h) - Độ chính xác : ± 0.5%
- Nguồn cung cấp: 12 V DC, 2,4 A
Tuỳ theo mục đích nghiên cứu và ủiều kiện thực hiện, việc ủo chi phí nhiên liệu cụ thể sử dụng các loại thiết bị ủo có ủộ chính xác khác nhau. Trong ủແ tài này sử dụng sensor ủo lưu lượng DFL-1 (CHLB ðức chế tạo), đây là loại thiết bịủo có ủộ chính xác cao.
Bộ phận ủo nhiên liệu làm việc theo nguyên lý ủo lưu lượng: nhiên liệu
ủược nén tới các xi lanh ủối ngược nhau, các piston ủược liên kết với một trục khuỷu. Sự quay của trục khuỷu ủược chuyển ủổi thành các xung ủiện thông qua một nam châm và cảm biến Hall. Tín hiệu này sau khi qua bộ chuyển ủổi xung số sẽ ủược ủưa ủến bộ gom dữ liệu và xử lý bằng phần mềm trên máy vi tính. Tần sốủo của thiết bị là 1500 xung/cm3 với ủộ chính xác ± 0,5% trong dải ủo
Hình 3.8. Sơủồ bố trí các thiết bịủo khi thí nghiệm.
1-ắc qui; 3-vũi phun; 4-ủường nhiờn liệu thừa; 5-bơm cao ỏp; 6-bỡnh lọc tinh; 7-bơm ủẩy; 8-bỡnh lọc thụ; 9-thựng nhiờn liệu; 10-sensor ủo lưu lượng; 11-bầu lọc; 12-sensor ủo tốc ủộ gúc trục cơ; 13-mỏy tớnh; 14-card A/D; 15-hộp thu tớn hiệu; 16-sensor do hành trỡnh tay thước nhiờn liệu
1 5 6 7 8 3 9 10 1 13 16 11 4 14 15
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….69
từ 0,5 ủến 60 l/h. Vị trí lắp ủặt sensor DFL-1 trong hệ thống ủo ủược thể hiện trên hình 3.8
Thiết bị ủo chi phí nhiên liệu (sensor DFL-1) ủược lắp ở vị trí trước bình lọc thô trong hệ thống cung cấp nhiên liệu. Việc lắp ủặt sensor DFL-1 tại vị trí như hình 3.8 sẽ cho phép ủo toàn bộ lượng nhiên liệu mà ủộng cơ tiêu thụ trong thời gian thí nghiệm mà không phải thêm công ủoạn ủo lượng nhiên liệu thừa.
Cảm biến hành trình tay th−ớc [16].
Để đo hành trình dịch chuyển của tay th−ớc nhiên liệu trong quá trình thực nghiệm chúng tôi đ1 sử dụng loại cảm biến biến trở để tiến hành đo. D−ới đây xin giới thiệu nguyên tắc đo và cấu tạo của loại cảm biến này.
Nguyên tắc:
D−ới tác dụng của tín hiệu cơ (sự dịch chuyển, mức, chấn động...) làm thay đổi điện trở của nguyên tố nhạy cảm (cảm biến), dẫn tới làm thay đổi dòng trong mạch theo quy luật biến đổi của các đại l−ợng cơ. Khảo sát sự biến thiên này thông qua mạch đo ta có thể đánh giá đ−ợc giá trị của đại l−ợng cơ cần khảo sát (hình 3.9)
Hình 3.9. Nguyên tắc của cảm biến điện trở
Cảm biến loại biến trở:
Đây là loại cảm biến có nguyên lý cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Cấu trúc của loại cảm biến này có thể là loại biến trở thẳng, biến trở góc hoặc biến trở Hélice (hình 3.10).
Cảm biến
R Mạch đo
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….70 Hình 3.10. a) biến trở thẳng, b) biến trở góc, c) biến trở Hélice
Hàm truyền đạt của loại biến trở này đ−ợc xác định theo hệ thức : RX = k.lX = k0.x hoặc RX = k.φX = k0.x (3.2)
Trong đó :
lX và φX - độ dịch chuyển thẳng và độ dịch chuyển góc của con tr−ợt biến trở.
x - Đại l−ợng cần đo.
Điện trở biến trở đ−ợc cấu tạo bằng điện trở loại dây cuốn hoặc dạng điện trở màng. Điện trở dây quấn th−ờng làm từ các vật liệu có điện trở suất lớn và hệ số nhiệt điện trở nhỏ nh− mangan, constantan.... quấn trên đế cách điện nh− bakelit, textolit. Loại điện trở màng đ−ợc tạo thành trên cơ sở than phun hoặc oxýt kim loại phủ trên đế plastic. Bằng cách thay đổi b−ớc quấn hoặc tiết diện của vành tr−ợt trên đế ta có thể điều chỉnh đ−ợc hàm truyền đạt của biến trở.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….71 Hình 3.11. Sơ đồ hệ thống gom và xử lý tín hiệu đo
Tất cả các cảm biến đều đ−ợc cấp điện áp tiêu chuẩn từ 10-30 VDC từ nguồn ăc qui hoặc từ adaptor, tín hiệu ra của các cảm biến có thể là xung TTL hoặc điện áp ± 10 VDC, các tín hiệu này đ−ợc tập trung về bộ thu thập, sau đó qua bộ chuyển đổi A/D (analog/digital) và phần mềm DasyLab, chúng sẽ đ−ợc l−u lại trong ổ đĩa máy tính d−ới dạng data files. Ph−ơng thức này rất tiện lợi cho việc l−u giữ, đọc lại và xử lý dữ liệu cũng nh− hiển thị và in kết quả.
Xây dựng ch−ơng trình thu thập và xử lý tín hiệu thí nghiệm
Phần mềm DasyLab 7.0 là một phần mềm chuyên dùng thu thập và xử lý số liệu thí nghiệm, trong đó có th− viện các module đựng sẵn với nhiều chức năng khác nhau cho phép khai báo đặc tính của module phần tử để thực hiện việc lọc nhiễu, tính toán, hiển thị và ghi kết quả đo cũng nh− kết quả xử lý. Các modul đ−ợc nối ghép với nhau tạo thành một Worksheet làm việc nh− trên hình 3.10. Đây là phần mềm mở cho phép lập trình theo yêu cầu riêng.
Cảm biến ne Cảm biến h Cảm biếnGt Bộ gom tín hiệu Chuyển đổi A/D Máy tính với phần mềm DASYLAB Nguồn VDC
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……….72
PC-CARD-: AI
PC-CARD-: CT
Fil ter00 Scaling00
Formula00 Statisti cs00
Dig. Meter00 Recorder00
Formula01
Pulse Anal00 Statisti cs01
Write00
Read00 Formula00
Differenti00
X/Y Chart00
Dig. Meter00 Recorder00
Hình 3.12. Sơ đồ thuật toán đo l−ờng và xử lý sơ bộ.
Hình 3.13. Sơủồ thuật toán xử lý kết quả thí nghiệm.