THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG ẹIEÀU KHIEÅN
8.1 SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN .1 Giới thiệu cảm biến đo mức 61F-GN
Cảm biến mức 61F-GN hoạt động dựa trên sự tiếp xúc của 3 cực E1, E2, E3. Ta cấp nguồn nuôi cho cảm biến điện thế 220V, tuỳ theo yêu cầu người sử mà ta cấp nguồn cho các tiếp điểm để lấy tín hiệu ra theo yêu cầu. Trong loại cảm biến này thì chân E2 chung, E1 được nối với cọc dò ở mức cao, E3 được nối với cọc dò ở mức thấp. Khi mực nước dân cao qua cọc dò E1, tức là có sự tiếp xúc về điện giữa hai cọc dò E1 và E3 thì cảm biến ở trang thái hoạt động, tức là các công tắc NO, NC (ở đây là các chân Ta,Tb,Tc) sẽ chuyển đổi trạng thái. Dựa vào nguyên tắc này ta sẽ truyền tín hiệu từ các công tắc về vi điều khiển 8951 để xử lý tín hiệu.
E1 E3 E2
Hình 8.1 Sơ đồ đo mức chất lỏng bằng cảm biến 61F-GN
8.1.2 Rô-le 24VDC
Nguyờn lý hoạt động Rơ-le như sau: Rơ-le cú hai ngừ vào là chõn 9, 12.
Có hai cặp tiếp điểm thường đóng và thường hở:
•Cặp tiếp điểm thường đóng NC (9-1, 12-4) luôn đóng cho đến khi có tín hiệu kích (24VDC) từ chân 14 (dương), 13 (âm) thì tiếp điểm sẽ bị hở.
•Cặp tiếp điểm thường hở NO (9-5, 12-8) luôn hở cho đến khi có tín hiệu kích (24VDC) từ chân 14 (dương), 13 (âm) thì tiếp điểm sẽ được đóng lại.
Rơ-le được dùng như một công tắc trung gian để kết nối giữa tín hiệu điều khiển (5V) bằng vi xử lý với cơ cấu chấp hành là Rơ-le nhiệt sử dụng điện 220V (Xem sơ đồ điều khiển hình 8..).
Nguyên lý hoạt động của Rơ-le 24VDC có thể được mô tả như sơ đồ sau:
13 9
14 12
1
5
8
4 Hình 8.2 Nguyên lý hoạt động của Rơ-le điện
8.1.3 Cảm biến nhiệt độ MF-904
Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên tắc của cặp nhiệt điện (xem chương 5) gồm một đầu đo nhiệt độ là cặp nhiệt điện loại K và một hộp xử lý bao gồm một hệ thống mạch khuếch đại tín hiệu từ cảm biến đưa về và một bản led để hiển thị nhiệt độ.
8.1.4 Các thông số của các thiết bị
•Cảm biến 61F-GN:
Nguoàn nuoâi 220V
2 bộ tiếp điểm đầu ra
3 tiếp điểm được nối với các đầu đo (các đầu đo này là các thanh kim loại hoặc hợp kim dẫn điện)
•Rô-le 24VDC:
1 cặp tiếp điểm một đầu vào điện áp tối đa 280V
2 cặp tiếp điểm đầu ra: thường đóng và thường hở
1 cặp kích với điện áp kích là 24VDC
•Cảm biến nhiệt độ MF-904:
Nguoàn nuoâi 110V/220V
Một cặp tiếp điểm cho đầu đo
Một cặp công tắc NO/NC
•Bơm từ (Magnet pump):
Lưu lượng 12l/ph
Chiều cao lớn nhất mà bơm có thể bơm lên được là 2.4m.
Nguoàn nuoâi 24VDC.
Dòng điện định mức 0.45A.
Coõng suaỏt tieõu thuù 5W
•Động cơ DC:
Nguoàn 24VDC.
Coõng suaỏt tieõu thuù W
•Rụ-le nhieọt:
Điện áp nguồn 220V
Coâng suaát 1.2kW.
•Contactor:
Dòng tối đa cho phép 18A
Điện áp tối đa 280V với dong 50Hz, 330V với dòng 60Hz
Dòng điện kích 220V
•Vi xử lý AT8951:
Điện áp nguồn 5VDC
8.1.5 Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động của mô hình
Khi nhấn nút khởi động bơm A sẽ hút chất lỏng ở bình chứa A, mức chất lỏng sẽ được xác định bởi cảm biến mức 61F-GN. Ở đây, hệ thống được thiết kế bao gồm hai cảm biến 61F-GN, cảm biến thứ nhất sẽ dùng để xác định mức chất lỏng mà bơm A hút vào bình chứa, sau đó tín hiệu từ cảm biến truyền về vi xử lý để điều khiển hệ thống ngắt bơm A và bắt đầu cho bơm B hoạt động. Tương tự, cảm biến mức thứ hai dùng để xác định mức chất lỏng mà bơm B bơm vào bình khuấy. Kế tiếp hai chất lỏng A và B trong bình sẽ được khuấy và cấp nhiệt cùng lúc, khi đó cảm biến nhiệt độMF-904 sẽ hoạt động và báo cho ta biết tình trạng nhiệt độ của hỗn hợp trong bình khuấy. Khi đến nhiệt độ cần thiết hệ thống sẽ tự động ngưng cấp nhiệt và cho bơm C hút hỗn hợp trong bình trộn ra ngoài. Sau đó có thể bắt đầu lại từ đầu quá trình hoạt động của hệ thống.
Ở đây, ta có thể thực hiện quá trình định lượng chất lỏng một cách gần đúng mặc dù cảm biến mức 61F-GN chỉ là loại cảm biến đo theo ngưỡng và thực hiện đo bằng phần mềm. Ta đã có thể xác định được ngưỡng của chất lỏng thông qua cảm biến 61F-GN đồng thời cũng đã biết trước lưu lượng của máy bơm (12 l/ph), do đó ta chỉ cần cho chương trình delay một khoảng thời gian thích hợp sau khi cảm biến 61F-GN truyền tín hiệu về để có thể định lượng được chất lỏng muốn đo. Tuy nhiên phương pháp này sẽ có sai số vì gặp một vài khó khăn trong phần cứng chẳng hạn như quán tính của máy bơm khi ngừng, sai số về lưu lượng của máy bơm, hoặc như thời gian trể của vi xử lý. Vì vậy, mô hình chỉ có thể được ứng dụng trong những quá trình đòi hỏi độ chính xác không cao lắm. Nếu muốn độ chính xác cao hơn ta phải thay đổi phần cứng cho thích hợp.
Power Start Bôm A Cảm bieán mức 1
Off On
Bôm B
Cảm bieán mức 2
Off
Động cơ
khuaáy Rô-le nhieọt On
Cảm bieán nhieọt
Off
On Bôm Huùt
Cảm Off bieán mức 1+2
On
Hình 8.3 Sơ đồ khối nguyên tắc hoạt động của mô hình.