BỘ CÔNG NGHIỆP
PHÂN VIỆN DỆT MAY TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
****************

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG THEO DÕI
NHIỆT ẨM ĐỘ 4 KÊNH

Chủ nhiệm đề tài: LÊ ĐẠI HƯNG

7836

07/4/2010

TP. HỒ CHÍ MINH - 2010

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh
2.Cơ quan chủ trì: Phân Viện Dệt May tại TPHCM
Địa chỉ: 345/128 A Trần Hưng Đạo Q1 TPHCM ĐT:08.39201396 Fax: 08.39202215
3.Mã số: 125.09-RD/HD-KHCN
4.Thời gian thực hiện đề tài: 1/2009 đến 12/2009
5.Cơ quan phối hợp chính: Phân Viện Dệt May tại TPHCM.
6.Chủ nhiệm đề tài: KS. Lê Đại Hưng
Học hàm,học vị, chuyên môn: Kỹ Sư
Chức Vụ :Trưởng Phòng Nghiên cứu tổng hợp
7.Các cộng tác viên:
Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan
1 Lê Đại Hưng K.S Điện tử Phân Viện Dệt May Tại
TP HCM
2 Nguyễn Văn Chất K.S Chế tạo máy

Phân Viện Dệt May Tại
TP HCM
3 Nguyễn Thanh Tuyến

K.S Cơ khí

Phân Viện Dệt May Tại
TP HCM

TRSI 3/53
2.4 Linh kiện vật tư phụ tùng……………………………………………………………………………………………………38
2.5 Viết phần mềm ……………………………………………………………………………………………………………………42
2.5.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu. ……………………………………………………………………………………………… ……42
2.5.2.Thiết kế phần mềm vẽ biểu đồ máy chủ (Server) ………………………………… …………………45
2.5.3.Thiết kế phần mềm vẽ biểu đồ máy tính trạm (Client) ……………………………………………45
2.6 .Lắp ráp, chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống…………………………………………….…………………………46
2.6.1 Lắp ráp………………………………………………………………………………………………………………………… ………46
2.6.2 Chạy thử………………………………………………………………………………………………………………………………46
2.7 Kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống…………………………………………………………….…………………………47
III. ĐÁNH GIÁ KẾT QỦA…………………………………………………………………………………………………… 49
1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị TH09………………………………………………………………….………… ……50
2. Đặc điểm của hệ thống…………………………………………………………………………………………………… ……50
3.Ứng dụng hệ thống vào thực tế……………………………………………………………………………………….……51
KẾT LUẬN 52
1. Ý nghĩa khoa học………………………………………………………………………………………………………………….…52
2.Ý nghĩa kinh tế xã hội …………………………………………………………………………………………………… ……52
Phụ lục………………………………………………………………………………………………………………………………… ………53
Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………………………………………… … ………53
TRSI 5/53

LỜI NÓI ĐẦU
Như chúng ta đã biết môi trường nhiệt ẩm độ có tầm ảnh hưởng rất lớn đến mọi
lĩnh vực, như các kho lưu trữ, môi trường làm việc và các phòng thí nghiệm nói
chung. Đặc biệt đối với nghành dệt thì vật liệu dệt có tính chất hút hơi nước và thả
ra môi trường xung quanh. Sự hút ẩm sẽ làm thay đổi mạnh mẽ nhiều tính chất cơ
học và vật lý của vật liệu như thay đổi khối lượng, kích thước, độ bền cơ
học…Ngòai ra môi trường nhiệt ẩm độ trong các phòng thí nghiệm vật liệu dệt

nghiêm ngặt môi trường.
5. Hệ thống phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 1748 và ISO 139.

NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1. Tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết.
1.1 Tổng quát nhiệt độ và độ ẩm trong không khí.
1.2 Những ảnh hưởng nhiệt ẩm độ đến con người,động vật,vật liệu dệt may.
1.3 Các thiết bị đo nhiệt ẩm độ và nguyên tắc hoạt động.
1.4 Phương pháp truyền và nhận tín hiệu trong mạng CAN.
1.5 Tìm hiểu về tiêu chuẩn kiểm soát môi trường nhiệt ẩm độ.
2. Các bước triển khai và thực hiện.
2.1 Tìm hiểu các hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ hiện có.
2.2 Lựa chọn các thông số và sơ đồ bố trí.
2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển.
2.4 Thiết kế board mạch nhiệt độ và độ ẩm.
2.5 Viết phần mềm theo dõi và lưu trữ nhiệt ẩm độ . TRSI 7/53

2.6 Lắp ráp chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ.
2.7 Kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ.
3. Viết báo cáo.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
1. Tiếp cận thông tin trên mạng, các tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và những
tiêu chuẩn cần thiết về nhiệt ẩm độ trong môi trường thử nghiệm.
2. Lựa chọn nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thiết kế.
3. Tiến hành thiết kế dựa trên các thông số đã được lựa chọn.


 Sự truyền nhiệt diễn ra dưới 3 hình thức sau:
 Dẫn nhiệt.
 Đối lưu nhiệt.
 Bức xạ nhiệt.
+Trong ba hình thức truyền nhiệt trên thì Bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt chủ
yếu.Các vật liệu hấp thu năng lượng mặt trời sẽ nóng lên. Sự gia tăng nhiệt cũng bắt
nguồn từ chuyển động phân tử (chất rắn) hoặc chuyển động khối lượng (đối lưu nhiệt
chất lỏng và khí).
+Tất cả vật liệu kể cả không khí đều có hình thức truyền nhiệt như nhau.Vật liệu rắn
có sự khác biệt ở hệ số truyền nhiệt,tỷ trọng,cấu trúc phân tử…
+Nhiệt lượng được bức xạ và truyền dẫn đi theo mọi hướng,nhưng đối lưu nhiệt chủ
yếu từ thấp đến cao.Bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt quyết định.
 Dẫn nhiệt
Là sự truyền nhiệt bên trong vật thể hoặc qua sự tiếp xúc trực tiếp trên bề mặt.Nhiệt
lượng truyền đi tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt (k), diện tích bề mặt cắt ngang hướng
truyền nhiệt và tỷ lệ nghịch chiều dài (d) giữa 2 mặt nóng và lạnh của mỗi loại vật liệu.
Nhiệt lượng truyền theo phương thức dẫn nhiệt tính theo công thức Fourier.
Q = k.A.(T
n
-T
l
).t/d
 Q: nhiệt lượng. TRSI 9/53

 k: hệ số dẫn nhiệt (w/m.
o
K),đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn

K)@25
o
C
1 Không khí 0,025
2 Bông thủy tinh 0,045
3 Rockwool 0,040
4 Extruded Polystyrene (XPS) 0,028
5 Expanded Polystyrene (EPS) 0,038
6 Polyurethane (PU) 0,020
7 Gạch xây dựng 0,600
8 Bê tông 0,800
9 Thạch cao 0,480
10 Thép 50,20
11 Gỗ 0,120

 Đối lưu nhiệt
Là quá trình truyền nhiệt sinh ra do sư chuyển động chất lỏng và chất khí.Nhiệt
lượng gia tăng làm cho chất lỏng hay không khí giãn nở,trở nên nhẹ hơn nên bay lên và
thay thế bởi những phân tử mát hơn,nặng hơn.
Đối lưu nhiệt còn có thể bị tác động cưỡng bức bởi quạt,gọi là đối lưu cưỡng bức.

Hình 2: Mô tả qúa trình đối lưu nhiệt
 Bức xạ nhiệt.


STT

Bề mặt vật liệu Độ phản xạ R Độ phát xạ E

1 Màng nhôm nguyên chất 0,96 0,04
2 Gạch xây 0,10 0,90
3 Bê tông 0,15 0,85
4 Tôn mạ màu sáng 0,11 0,89
5 Tôn kẽm 0,12 0,88
6 Inox 304 0,46 0,54
7 Gỗ 0,09 0,91
8 Thạch cao 0,15 0,85
9 Đá Granite 0,55 0,45

1. 2 Độ ẩm .
Không khí xung quanh chúng ta là hỗn hợp của nhiều chất khí,chủ yếu là N2 và O2
ngoài ra còn một lượng nhỏ các khí trơ, CO
2
, hơi nước . . .
Bảng 3: Tỷ lệ phần trăm các chất khí trong không khí.

Tỷ lệ phần trăm.%
Thành phần
Theo khối lượng Theo thể tích
- Ni tơ: N
2

- Ôxi : O
2


a) Không khí ẩm chưa bão hòa: Là trạng thái mà hơi nước còn có thể bay hơi thêm
vào được trong không khí, nghĩa là không khí vẫn còn tiếp tục có thể nhận thêm hơi
nước.
b) Không khí ẩm bão hòa: Là trạng thái mà hơi nước trong không khí đã đạt tối đa
và không thể bay hơi thêm vào đó được. Nếu tiếp tục cho bay hơi nước vào không
khí thì có bao bao nhiêu hơi bay vào không khí sẽ có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại.
c) Không khí ẩm quá bão hòa: Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một
lượng hơi nước nhất định. Tuy nhiên trạng thái quá bão hoà là trạng thái không ổn
định và có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách
dần ra khỏi không khí
 Độ ẩm tuyệt đối:là thuật ngữ dùng mô tả lượng hơi nước có trong một thể tích
hỗn hợp dạng khí nhất định.Độ ẩm tuyệt đối thay đổi khi áp suất không khí thay đổi.
Đơn vị dùng để tính độ ẩm tuyệt đối (g/m³).

AH=m
g
/V
m
3

+AH: độ ẩm tuyệt đối.
+m: khối lượng hơi nước chứa trong hỗn hợp khí (g).
+V: thể tích hỗn hợp khí (m
3
)
 Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng nước trên một thể tích hiện tại so với
khối lượng nước trên cùng thể tích đó khi hơi nước bão hòa đơn vị tính (%). Khi hơi
nước bão hoà, hỗn hợp khí và hơi nước đã đạt đến điểm sương. Độ ẩm bão hoà thay
Nilong 5 2-3 TRSI 15/53

 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến xơ, sợi và vải dệt
+Nhiệt độ môi trường xung quanh trực tiếp đến vật liệu dệt làm thay đổi các tính chất
như độ bền cơ học, màu sắc, khối lượng, bị cũ do nhiệt…
+Sự thay đổi độ bền (%) hay sự cũ của xơ và sợi do thay đổi nhiệt độ theo nghiên cứu
của J.Hlingworth theo bảng sau:
Bảng 5: Tỷ lệ phần trăm (%) sự cũ của xơ theo nhiệt độ và thời gian.

Xơ và sợi 20
o
C

100
o
C
(20 ngày)
100
o
C
(80 ngày)
130
o
C
(20 ngày)
130
o
Hình 4: Độ bền sợi giảm theo nhiệt độ

2. 2 Ảnh hưởng của nhiệt ẩm độ đến con người trong môi trường làm việc.
Thời tiết luôn tác động đến đời sống con người.Trong đó nhiệt độ và ẩm độ đóng vai
trò quan trong nhất.Con người đều thích nghi với nhiệt độ, độ ẩm nhất định trong môi
trường làm việc.
 Nhiệt độ: Nhiệt độ không khí có gây cho cơ thể những cảm giác không thoải mái
như nóng, lạnh. Nhiệt độ thay đổi đột ngột có thể làm con người sinh bệnh hoặc bệnh
nặng hơn. Nhiệt độ thích hợp nhất với con người trong khoảng 22-27
o
C
 Độ ẩm: Không khí bão hòa làm cơ thể phải gia tăng các quá trình điều hòa nhiệt.
Nếu độ ẩm không khí quá thấp làm cho da con người cảm giác khô và khó chịu. Độ
ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào trong môi
trường không khí xung quanh. Độ ẩm thấp thì khả năng thoát mồ hôi cao, cơ thể cảm
thấy dễ chịu.
Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều không tốt đối với con người.
1.Terilen
2.Nilon
3.Oclon
4.Axetat
5.Vixco
6.Bông
7.Tơ
9
50
100 150 200 (t
o
TRSI 17/53

+Độ ẩm cao : Khi độ ẩm tăng lên khả năng thoát mồ hôi kém, cơ thể cảm thấy rất
nặng nề, mệt mỏi và dễ gây cảm.
+Độ ẩm thấp : Khi độ ẩm thấp mồi hôi sẽ bay hơi nhanh làm da khô, nứt nẻ chân tay,
môi vv. Như vậy độ ẩm quá thấp cũng không tốt cho cơ thể.
Độ ẩm thích hợp đối với cơ thể con người nằm trong 50%. 70%
+Tốc độ không khí: Tốc độ không khí ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao
đổi chất giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh. Khi nhiệt độ không khí
thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh. Tốc độ gió thích hợp tùy
thuộc vào nhiều yếu tố : nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm.

3. Nguyên tắc và các thiết bị đo nhiệt ẩm độ .
3.1 Nguyên tắc
Có rất nhiều phương pháp đo nhiệt ẩm độ cũng như những thiết bị cơ bản sử dụng sự
dãn nở chất lỏng,kim loại đến những loại thiết bị có độ chính xác cao sử dụng Sensor
điện tử.Nhưng mục đích là dùng để xác định nhiệt độ,độ ẩm xung quanh chúng ta.Tùy
theo mức độ chính xác cao hay thấp, khoảng nhiệt độ đo, giá thành và nơi làm việc của
thiết bị mà chọn thiết bị đo phù hợp.
3.1.1 Nhiệt kế:
Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ. Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng:
phần cảm nhận nhiệt độ và phần biểu thị kết quả.
 Nhiệt kế chất lỏng.
+Nhiệt kế chất lỏng: hoạt động trên cơ sở dãn nhiệt của chất lỏng theo nhiệt độ môi
trưởng xung quanh nó.Mỗi chất lỏng có hệ số giãn nở riêng.
+Các chất lỏng sử dụng ở đây phổ biến là thủy ngân, rượu màu,rượu etylic (C
2
H

Hình 6: Dụng cụ đo nhiệt ẩm

+Ưu điểm thiết bị: giá thành rẻ, dễ sử dụng, bền
+Nhược điểm: Độ chính xác không cao, khó chế tạo…
 Nhiệt kế điện:
+Nhiệt kế điện: dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng các đặc tính điện hoặc từ phụ thuộc
nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều kim loại, hoặc sự
thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ.Loại nhiệt kế điện:Nhiệt kế cặp kim
loại(Thermocouples), nhiệt kế điện trở bán dẫn (Thermistors), TRSI 19/53

+Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biến thiên điện trở của
chất bán dẫn, bán kim hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi; đặc tính loại này có độ
chính xác cao, số chỉ ổn định, có thể tự ghi và truyền kết quả đi xa.Nhiệt kế điện trở
kim loại (RTD, resistance temperature detectors or resistance thermometers)
+Loại nhiệt kế bức xạ : Nhiệt kế bức xạ gồm Nhiệt kế bức xạ quang và nhiệt kế bức
xạ hồng ngoại.Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng
ngoại của các vật nóng.
3.1.2. Ẩm kế:
Ẩm kế là dụng cụ để đo độ ẩm tương đối ( %) của không khí ẩm,dựa trên sự thay
đổi tính chất của bộ phận cảm biến khi nhiệt độ xung quanh thay đổi.Có nhiều chủng
loại khác nhau về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động.Sau đây trình bày một số loại
dụng cụ thường sử dụng để đảm bảo độ chính xác và bảo quản chúng.
 Ẩm kế ướt:Ẩm kế ướt có hai loại ẩm kế tĩnh và ẩm kế quay.
a/Ẩm kế tĩnh.
Về nguyên tắc chúng có 2 nhiệt kế rất đồng nhất,một nhiệt kế là nhiệt kế khô,một
nhiệt kế khác được bọc bằng bấc cotton nhúng ướt để đo nhiệt độ nhiệt kế ướt.Khi đo
cần che chắn các dòng khí thổi mạnh và bức xạ trực tiếp chiếu vào bầu ướt và

qua hệ thống truyền động để làm quay kim chỉ thị % hoặc tự ghi.
+Vật liệu thường dùng là tóc hoặc lông súc vật (qua xử lý kỹ thuật) hoặc vật liệu
polymers, như nylon riblon,natural fibers…Phổ biến nhất là loại ẩm kế tóc.
Hình 8: Ẩm kế dây tóc (Đức)

 Ẩm kế điện tử:
Ẩm kế điện tử thưc hiện trên nguyên lý khi độ ẩm không khí thay đổi thì điện
trở,điện dung hoặc các thông số khác về điện thay đổi tương ứng,tín hiệu về điện đưa
qua bộ khuếch đại và thể hiện độ ẩm qua màn hình hay qua máy tính.
+Để đo độ ẩm chất lỏng dùng Ẩm kế điện dung, Ẩm kế điện dẫn
+Để đo độ ẩm chất khí dùng Ẩm kế điện hóa. TRSI 21/53

+Để đo độ ẩm không khí dùng Ẩm kế điểm sương, Ẩm kế bay hơi.
3.2 Các thiết bị đo nhiệt ẩm độ.
3.2.1 Thiết bị đo nhiệt ẩm độ hiện số do Hàn Quốc sản xuất Hình 9: Thiết bị đo nhiệt ẩm độ điện tử

Model: DHT-1
- Khoảng đo nhiệt độ -30 +70
o
C (-22 +122
o

- Phạm vi đo độ ẩm từ 0 đến 100% RH. Độ chính xác: ± 3%RH.
- Phạm vi đo nhiệt độ từ (-10 đến 40
o
C). Độ chính xác: ±1
o
C
- Độ phân giải: 1 (%RH), 1
0
C. Hình 10 : Máy ghi nhiệt ẩm độ

- Sử dụng Pin 3.6V / 0.8 Ah 1/2AA
3.2.3 Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ do Taiwan sản xuất
- Phạm vi đo độ ẩm từ 0 đến 100% RH. Độ chính xác: ± 3%RH.
- Phạm vi đo nhiệt độ từ (0 đến 120
o
C ). Độ chính xác: ±1
o
C
- Độ phân giải: 1 (%RH), 1
0
C. Hình 11: Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ ( Kim chỉ thị )

Hình 13 : Đồng hồ ghi nhiệt ẩm độ ( quay ) TRSI 24/53

4. Phương pháp truyền và nhận tín hiệu trong mạng CAN
4.1 Tìm giải pháp truyền dữ liệu.
Sau quá trình nghiên cứu và tìm hiểu các kiểu giao tiếp hiện có như
RS485,CAN Vì trong phòng thường có rất nhiều thiết bị đang hoạt động sẽ gây nhiễu
trong quá trình truyền dữ liệu, nên giao thức giao tiếp nối tiếp CAN là phù hợp nhất,vì
CAN có độ ổn định,bảo mật cao và chống nhiễu cực tốt…
 CAN (Controller Area Network)là giao thức giao tiếp nối tiếp hỗ trợ mạnh cho
những hệ thống điều khiển thời gian thực phân bố với độ ổn định, bảo mật và đặc
biệt chống nhiễu cực kỳ tốt.
CAN đầu tiên được phát triển bởi nhà cung cấp phụ tùng xe ôtô của Đức Robert
Bosch vào giữa những năm 80. Để thỏa mãn yêu cầu ngày càng nhiều của khách
hàng trong vấn để an toàn và tiện nghi,để tuân theo yêu cầu việc giảm bớt ô
nhiễm và tiêu thụ năng lượng, ngành công nghiệp ôtô đã phát triển rất nhiều hệ
thống điện tử như hệ thống chống trượt bánh xe, bộ điều khiển động cơ, điều hòa
nhiệt độ, bộ đóng cửa v.v…Với mục đích chính là làm cho những hệ thống xe ô tô
trở nên an toàn, ổn định và tiết kiệm nhiên liệu trong khi đó giảm thiểu việc đi dây
chằng chịt, đơn giản hóa hệ thống và tiết kiệm chi phí sản xuất, thì mạng CAN
đã được phát triển.
Ngay từ khi mới ra đời, mạng CAN đã được chấp nhận và ứng dụng một cách
rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, chế tạo ô tô, xe tải. Với thời gian, CAN
càng trở nên thông dụng hơn vì tính hiệu quả, ổn định, đơn giản và đặc biệt là chi
phí rẻ. Nó được sử dụng với việc truyền dữ liệu lớn, đáp ứng thời gian thực và trong
môi trường khác nhau. Cuối cùng, truyền tốc độ cao rất ổn định. Đó là lý do tại sao
chúng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác ngoài xe hơi như các máy
nông nghiệp, tàu ngầm, các dụng cụ y khoa, máy dệt, v.v…