›
›

Bài giảng Đo lường và tự động hóa - Chương 5, Phần 2: Đo lường trong hệ thống tự động hóa

Download
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.1. Tổng quan  
- Áp suất là thông số quan trọng trong các quy trình công nghệ, các hệ thống thủy  
lực, hệ thống khí nén.  
- Qua việc đo áp suất, ta có thể xác định được các thông số khác của quy trình công  
nghệ.  
- Kiểm tra sự an toàn của thiết bị.  
- Kiểm tra và điều khiển hoạt động của máy móc thiết bị.  
1
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.2. Khái niệm  
- Áp suất:  
- Áp suất tĩnh:  
Như trên ta thấy, áp suất tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng và thể
chứa :khối lượng riêng [ kg/m 3] = .g, của nước = 9,8kN/m3  
Đo áp suất tĩnh có thể tiến hành bằng 02 phương pháp:  
- Đo áp suất chất lưu được lấy qua một lỗ khoan trên thành bình.  
- Đo trực tiếp biến dạng của thành bình  
i
2
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.2. Khái niệm  
- Trọng lượng riêng của một số chất thông thường:  
Đối với chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu bằng tổng áp suất tĩnh và áp  
suất động  
- Áp suất động do chất lưu chuyển động gây nên:  
cảm biến 1: đo áp suất tổng  
cảm biến 2: đo áp suất tĩnh  
3
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.3. Đơn vị đo  
- Bảng chuyển đổi đơn vị áp suất:  
4
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.3. Đơn vị đo  
- Bảng chuyển đổi đơn vị áp suất:  
Chân không tuyệt đối  
Áp suất khí quyển  
Áp suất tuyệt đối  
Áp suất đo  
Áp suất chân không  
Chênh lệch áp suất  
5
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.4. Phần tử đo áp suất  
Áp kế chữ U:  
Áp kế kiểu màng ngăn  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.4. Phần tử đo áp suất  
Áp kế kiểu màng ngăn  
Áp kế sử dụng lò xo ống  
Áp kế sử dụng ống Bourdon  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.4. Phần tử đo áp suất  
Áp kế kiểu màng ngăn  
Áp kế sử dụng ống Bourdon  
Độ võng tâm màng phẳng dưới tác dụng của  
áp suất tác dụng lên màng xác định theo  
công thức sau:  
Áp kế vi sai kiểu phao  
Khi đạt sự cân bằng áp suất:  
Từ cân bằng thể tích, ta có:  
Từ cân bằng thể tích, ta có:  
8
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.4. Phần tử đo áp suất  
Áp kế vi sai kiểu chuông  
Ta có độ dịch chuyển của chuông là:  
Lấy tích phân giới hạn từ 0 tới (p1-p2)  
nhận được phương trình đặc tính tĩnh  
của áp kế vi sai kiểu chuông:  
9
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.4. Phần tử đo áp suất  
Áp kế dựa vào phần tử biến dạng (kiểu ống trụ)  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.5. Bộ phận chuyển đổi điện  
Bộ biến đổi đo áp suất kiểu điện cảm  
Nếu bỏ qua điện trở cuộn dây, từ thông tản và tổn hao  
trong lõi từ thì độ từ cảm của bộ biến đổi xác định bởi  
công thức sau:  
L: độ tự cảm của bộ biến đổi [Henry]  
S0, = k.p: tiết diện và chiều dài khe hở không khí  
10  
0 : độ từ thẩm của không khí  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.5. Bộ phận chuyển đổi điện  
Bộ biến đổi kiểu biến áp vi sai  
e1, e2: là các suất điện động cảm ứng xuất hiện tại các nửa  
cuộn thứ cấp [V]  
M1, M2: hỗ cảm giữa cuộn sơ cấp và các nửa cuộn thứ cấp  
[Henry]  
Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong cuộn thứ cấp:  
Như vậy điện áp ra của bộ biến đổi được xác định:  
Giá trị hỗ cảm Mra phụ thuộc vào độ dịch chuyển của lõi thép  
Với giá trị hỗ cảm Mmax phụ thuộc vào độ dịch chuyển lớn nhất của lõi thép  
Suy ra:  
11  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT  
5.6.5. Bộ phận chuyển đổi điện  
Bộ biến đổi kiểu điện dung  
C = (0r .A)/(0 + )  
0, : hằng số điện môi chân không và môi trường  
r
A: diện tích đối nhau giữa 02 bản cực  
0 + : khoảng cách giữa 02 bản cực  
Bộ biến đổi kiểu áp điện  
suy ra,  
12  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Tổng quan  
- Đo mức của chất lỏng hoặc các chất rắn dạng bột. Đo mức rất quan trọng trong  
việc điều khiển quá trình công nghệ sản xuất sản phẩm.  
- Có nhiều phương pháp đo mức của chất lỏng: phao, áp suất, vật đo trung gian…  
- Xác định các mức chất lỏng: theo mức, liên tục, gián tiếp, trực tiếp.  
- Các thiết bị đo mức cần thiết kế: dễ kiểm định, bảo dưỡng, thay thế.  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
Các thiết bị đo mức gồm có 04 loại:  
- Đo trực tiếp  
- Đo gián tiếp  
- Đo mức đơn điểm.  
- Xác định mức của các chất rắn dạng bột.  
a) Đo mức trực tiếp  
- Có nhiều phương pháp xác định mức chất lỏng trực tiếp: phao; ống thủy;…  
Quan sát mức chất lỏng bằng  
ống thủy  
Quan sát mức chất lỏng bằng  
14  
phao  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
a) Đo mức trực tiếp  
Quan sát mức chất lỏng bằng ống thủy:  
- Chi phí thấp, dễ bị gãy vỡ.  
- Không nên sử dụng để quan sát các chất lỏng nguy hiểm.  
- Nên sử dụng van khóa để dễ thay thế ống thủy và trong trường hợp ống thủy  
dễ bị phá hủy.  
Quan sát mức chất lỏng bằng phao: dùng puly & cánh tay đòn:  
Phao kết hợp với puly:  
- Đo được mực chất lỏng & chất bột rắn  
- Dữ liệu đo ổn định, tín hiệu ra tuyến tính.  
- Độ chính xác chịu ảnh hưởng bởi: sự ăn mòn điện hóa, các phản  
ứng hóa học, ma sát với pully…  
Phao kết hợp với cánh tay đòn:  
- Chỉ xác định mức chất lỏng theo góc hiển thị từ 0 – 900C  
15  
- Số chỉ thị không tuyến tính  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
a) Đo mức trực tiếp  
Đo mức chất lỏng bằng siêu âm  
16  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
b) Đo mức gián tiếp  
Có nhiều phương pháp đo mức gián tiếp:  
- Đo áp lực thủy tĩnh tại đáy của bình chứa (ngoại suy từ áp suất & trọng lượng  
riêng chất lỏng);  
- Dò tìm sự thay đổi điện dung;  
- Sử dụng băng điện trở;  
- Xác định trọng lượng chất lỏng;  
- Sử dụng vật đo trung gian.  
Áp suất: áp suất tăng khi chiều cao cột chất lỏng tăng  
p: áp suất cột chất lỏng; : trọng lượng riêng; h: chiều cao cột chất lỏng  
Ví dụ: Đồng hồ áp suất tại đáy của bình chứa chất lỏng là 1,27MPa (trọng lượng  
riêng chất lỏng 13.6kN/m3). Mức chất lỏng trong bình chứa ?  
17  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
b) Đo mức gián tiếp  
Áp suất:  
Áp suất có thể được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên, cần  
lưu ý đến lưu chất đo và tạp chất trong lưu chất khi thiết kế vị trí của bộ phận đo áp  
suất  
18  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
b) Đo mức gián tiếp  
Vật đo trung gian:  
Nhận biết sự thay đổi lực nâng tác động lên đối tượng để xác định sự thay đổi mực  
chất lỏng.  
Lực nâng:  
: trọng lượng riêng của chất lưu;  
d: đường kính vật đo;  
L: chiều dài vật đo chìm trong chất lưu  
Lực đo = Trọng lực vật đo - Lực nâng  
Ví dụ: Đường kính vật đo 13cm được  
dùng để xác định mức nước trong  
bình. Nếu mực nước dịch chuyển 1,2  
m, sự thay đổi lực đo nhận được trên  
cảm biến là bao nhiêu ?  
Ví dụ: Vật đo đường kính 7,3-in sử dụng để đo mức chất lỏng acetone. Nếu mức chất  
19  
lỏng dịch chuyển 2,3ft, lực đo được sẽ thay đổi bao nhiêu ?  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Chương 5: ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA  
5.6. CẢM BIẾN ĐO MỨC  
5.6.6. Các phương pháp đo mức  
b) Đo mức gián tiếp  
Điện dụng:  
- Đo mức chất lỏng & chất rắn dạng bột.  
- Điện dung tổng hợp Cd:  
Ca: điện dung không chứa chất lỏng; : hằng số điện môi của chất lỏng;  
r: chiều cao của bản cực; d: độ sâu mực chất lỏng  
Lưu ý: hằng số điện môi của không khí () bằng 1; hằng số điện môi của nước  
bằng 80  
20  
LTA_ Đo lường & tự động hóa (2155147)  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 56 trang Thùy Anh 27/04/2022 7840
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Đo lường và tự động hóa - Chương 5, Phần 2: Đo lường trong hệ thống tự động hóa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_do_luong_va_tu_dong_hoa_chuong_5_phan_2_do_luong_t.pdf