http://www.ebook.edu.vn 1

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 5
LỜI MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY 8
1.1. Khái niệm chung về lò sấy điện trở. 8
1.2.1. Tìm hiểu chung. 8
1.2.2. Phân loại phương pháp sấy. 8
1.3. Các yêu cầu chủ yếu đối với vật liệu làm dây sợi đốt. 9
1.4. Vật liệu làm dây đốt. 10
1.4.1. Vật liệu hợp kim. 10
1.4.2. Vật liệu phi ki
m loại. 11
1.5. Cấu tạo của dây đốt điện trở. 11
1.5.1. Dây đốt hở. 11
1.5.2. Dây đốt kín. 12
1.6. Một số lò sấy điện trở gián tiếp thường dùng. 13
1.6.1.Thiết bị sấy buồng. 13
1.6.2. Thiết bị sấy kiểu hầm. 14
1.6.3. Thiết bị sấy buồng dùng Ejecto. 15
1.7. Nội dung nghiên cứu. 16
1.8. Kết luận chương 1. 16
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ
17
2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ. 17
2.2. Khối cảm biến. 17
2.3. Khâu hiển thị. 19
http://www.ebook.edu.vn 2


4.1. Chương trình giám sát. 41
4.1.1. Labview. 41
4.1.2. Giao diện khi hoàn thiện của Labview trong đồ án. 42
4.1.3. Code Labview trong giao diện đồ án. 43
4.2. Tổng hợp bộ điều khiển . 44
4.2.1. Bộ điều khiển PID. 44
4.2.2. Tổng hợp bộ điều khiển PID. 46
4.2.3. Lấy đặc tính và nhận dạng đối tượng. 50
4.2.4. Nhận dạng đối tượng. 50
4.2.5. Mô phỏng Simulink đặc tính của đối tượng. 52
4.3.Thuật toán điều khiển và viết chương trình.
54
4.3.1.Thuật toán điều khiển và thuật toán PID.
54
4.3.2.Thử nghiệm trên mô hình. 55
4.4. Kết luận chương 4. 56
KẾT LUẬN 57
Kết quả thu được: 57
Hướng nghiên cứu và phát triển: 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
PHỤ LỤC 59
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1: Dây tiết diện tròn quấn hình rích rắc và lò so. 12
Hình 1.2: Dây đốt vỏ bọc hình chữ U 13
Hình 1.3: Thiết bị sấy buồng. 14
Hình 1.4: Thiết bị sấy hầm. 15
Hình 1.5: Thiết bị sấy buồng dùng Ejecto. 16
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiệt độ 17
Hình 2.2: Cấu tạo và mạch đo cơ bản IC LM35D 18
Hình 2.3: LCD 16x2
19
Hình 2.4: Mạch công suất 21
Hình 2.5: Cấu tạo IGBT 22
Hình 2.6: Bóng đèn sợi đốt 24
Hình 2.7: Các khối chức năng của PIC16F887 25
Hình 2.8: Sơ đồ chân PIC16F887 29
Hình 2.9: Sơ đồ kết nối giữa vi điều khiển - MAX232 - PC. 30
Hình 2.10: Giắc nối 9 chân qua cổng COM. 31
Hình 2.11: Giao tiếp máy tính với vi điều khiển qua cổng RS232 32
Hình 2.12: Khung truyền theo chuẩn RS232 33
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng vi điều khiển 35
Hình 3.2: Sơ đồ mạch công suất. 35
Hình 3.3: Sơ đồ mạch nguồn. 36
Hình 3.4: Sơ đồ đấu nối cảm biến. 37
Hình 3.5: Mạch vi điều khiển. 37
Hình 3.6: Mạch LCD và phím bấm. 38
http://www.ebook.edu.vn 6

Hình 3.7: Mạch giao tiếp RS232. 38
Hình 3.8: Mạch in. 39
Hình 4.1: Giao diện người dùng trên máy tính. 41

nuôi… thì lò sy là mt thit b không th thiu. Vi mong mun tìm hiu sâu
hn v lò sy và nhng ng dng khoa hc k thut c áp
dng vào ó, chúng
em ã la chn  tài” thit k h thng giám sát và iu khin nhit  lò sy”.
 tài tp trung vào vic tìm hiu tng quan công ngh lò sy, gii thiu các
phng pháp iu khin nhit  lò sy và chn mt phng pháp  nghiên cu
và tin hành thit k m
ô hình iu khin và giám sát cho lò sy.
http://www.ebook.edu.vn 8

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY
1.1. Khái niệm chung về lò sấy điện trở.
Lò sy in tr là thit b bin i in nng thành nhit nng thông qua
dây t (dây in tr). T dây t thông qua bc x , i lu và truyn dn nhit,
nhit nng c truyn ti vt cn gia nhit. Lò sy in tr thng dùng  nung
sy,
1.2. Tìm hiểu chung về thiết bị sấy và phân loại các phương pháp sấy.
1.2.1. Tìm hiểu chung.
Thit b sy là thit b nhm t
hc hin các quá trình làm khô các vt liu,
các chi tit hay sn phm nht nh, làm cho chúng khô và t n  m nht

Mi phng pháp sy k trên c thc hin trong nhiu kiu thit b khác
nhau, ví d: sy i lu c t
hc hin trong nhiu thit b sy nh thit b sy
bung, sy hm, sy bng ti, thit b sy kiu tháp, thit b sy thùng quay, thit
b sy thùng quay, thit b sy tng sôi, thit b sy kiu thi khí ng Phng
pháp sy bc x nhit có th thc hin trong thit b sy bc x dùng dây in
tr Phng pháp sy tip xúc có th thc hin trong các thit b nh th
it b sy
tip xúc vi b mt nóng, thit b sy tip xúc kiu tay quay, thit b sy tip xúc
cht lng
Mi loi vt liu sy thích hp vi mt s phng pháp sy và mt s kiu
thit b sy nht nh. Vì vy tùy theo vt liu sy mà ta chn phng pháp sy và
thit b sy cho phù hp  t c hiu qu và cht lng sn phm c
ao.
1.3. Các yêu cầu chủ yếu đối với vật liệu làm dây sợi đốt.
Trong các lò sy in tr, dây si t là phn t chính bin i nng lng
in nng thành nhit nng thông qua hiu ng Joul
e. Dây t cn phi làm t vt
liu tha mãn yêu cu sau:
• Kh nng chu nhit cao, bn c hc tt, dây in tr không c bin
dng, chúng có th t bn vng di tác dng ca bn thân dây in tr.
• in tr sut ln to cho dây in tr có cu trúc nh khi cùng áp ng mt
công xut theo yêu cu, d dàng b trí trong lò.

• H s nhit in tr nh: ngha là nhit  càng cao thì in tr càng ln.
• Kích thc hình hc phi n nh, ít thay i hình dáng bi nhit  làm
vic.
• Các tính cht in phi c nh.
http://www.ebook.edu.vn 10


).
• Dây in tr dng li, cu trúc kiu dích dc. ng kính dây: 8; 8,5; 9
(mm).
• Dây có tit din ch nht, cu trúc kiu dích dc: 2.20; 2,5; 25; 3.30 (mm).
http://www.ebook.edu.vn 11

• Trong các lò i lu tun hoàn hoc trong các bung nung không khí,
ngi ta dùng các dây dn in tr có ng kính: 3; 3,5; 4 và 4,5 (mm)
hoc dây bng có tit din: (1.10); (1,2.12); (1,5.15).
1.4.2. Vật liệu phi kim loại.
a.Vật liệu cacbonrun [SiC].
Cacbonrun chu c nhit  1350 ÷ 1450
o
C. in tr sut ln hn nhiu so
vi dây kim loi, chúng t ti 800 – 900 mm
2
/m. Vì vy các thanh các bon có
kích thc ln. Các thanh các bon giòn khi tng nhit  lên phi nâng nhit  t
t. in tr ca cacbonrun gim khi nhit  tng. Khi làm vic thì b già hóa vì
vy cn phi tng in áp cp cho lò. Tui th ca thanh nung cacbonrun là 1000
– 2000h nu nhit  cao hn thì thi gian gim xung.
b.Than và grafit.
Than và grafit c dùng  ch to dây t di dng thanh, ng, tm
hoc ni. Ta trn thêm
mt lng nh famot vào grafit  tng  bn nhng li
làm gim nhit  làm vic, tng in tr sut, khi nung than và grafit d b oxi
hóa trong không khí, nên dùng trong các lò khí bo v hoc tính toán thi gian
làm vic ngn.
c. Cripton.
Cripton là hn hp ca grafit, cacbon và t sét. Chúng c to ht có

h hng không sa cha c, b trí khó, giá thành t.
c. Cấu tạo : Xét dây t loi ch U:

1. V kim loi: làm bng thép không r.
2. Lp ngn cách gia v và phn t nung nóng m bo cách in dn
nhit, thng dùng là bt MgO
3. Phn t nung nóng thng dùng Cr
2
Ni
80
. Ngi ta hàn u ni qua c 
ni dây a in vào si t.
4. u ni.
5. Ecu.
http://www.ebook.edu.vn 13 Hình 1.2: Dây đốt vỏ bọc hình chữ U.
1.6. Một số lò sấy điện trở gián tiếp thường dùng.
1.6.1.Thiết bị sấy buồng.
Thit b sy bung dùng trong vic sy nhng vt liu dng cc, ht, vi
nng sut không ln lm và làm theo chu k. Bung sy có th xây dng bng
thép tm,  gia có tm cách nhit hoc n gin hn có th xây bng gch có lp
cách nhit hoc không có.

Tác nhân trong thit b sy thng là không khí nóng hoc khói lò. Không
khí c t nóng nh clorife in hoc khí , khói. Calorife thng c t
trên nóc hoc hai bên sn. Trong thit b sy bung gm hai loi là tác nhân sy
lu ng t nhiên và lu ng cng bc. Vt liu sy t trên xe goòng, 
thun tin trong vic vn chuyn vt liu c b trí trên khay. Vic b trí vt


http://www.ebook.edu.vn 16 1.Xe goòg  vt liu sy, 2. Calorife, 3. Qut gió, 4. ng c qut,
5. ng thoát khí.
Hình 1.5: Thiết bị sấy buồng dùng Ejecto.
1.7. Nội dung nghiên cứu.
Qua vic kho sát v h thng sy ã nêu ra  trên, trong  tài thit k tt
nghip em tp trung vào:
• Tìm hiu tng quan v quy trình công ngh sy.
• Phân tích và la chn thit b cho h thng iu khin nhit  sy bung vi
nhit  trong khong t 0
0
C n 100
0
C.
• Xây dng thut toán iu khin và thit k mch mô hình  kim nghim
ánh giá kt qu.
• Xây dng chng trình phn mm giám sát và iu khin trên Labview.
1.8. Kết luận chương 1.
Chng 1 ã gii thiu chung v mt s phng pháp sy, tìm hiu các loi
si t thng c s dng,  xut ni dung nghiên cu ca  tài. Tron
g
chng 2 em tip tc i vào tính toán la chn thit b.
http://www.ebook.edu.vn 17

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ

2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ.

tng a v b iu khin, nó s có nhim v tính toán theo mt thut toán nht
nh, t ó a ra tín hiu ti các thit b chp hành có liên quan  iu khin
nhit  theo yêu cu mt cách chính xác. Thit b ó là chính là cm bin.
MÁY TÍNH CẢM BIẾN
BỘ ĐIỀU KHIỂN
MẠCH CÔNG SUẤT
DÂY ĐỐT
HIỂN THỊ
http://www.ebook.edu.vn 18

Khi chuyn giá tr nhit , áp sut, sang in áp hoc dòng in. Cm bin
nhit  thng da vào nhng bin i mang tính c trng ca vt liu nh:
• S bin i in tr.
• Sc in ng sinh ra do s chênh lch nhit   các mi ni ca các kim
loi khác nhau.
• S bin i th tích, áp sut.
• S thay i cng  bc x ca vt th khi b bc nóng.
i vi chuyn i
nhit in, ngi ta thng da vào hai tính cht u
tiên  ch to ra các cp nhit in (thermocouple), nhit in tr kim loi hay bán
dn, các loi cm bin nhit  di dng các linh kin bán dn nh: diode,
transistor, các IC chuyên dùng.

Các thông s v in sau khi c chuyn i t nhit  có th s c x
lý trc khi n phn tính toán trong CPU và a ra thit b hin th. Các b phn 
khâu x lý có th gm phn hiu chnh, khuch i, bin i ADC (Analog-Digital-
Converter)…
Ngày nay vi s phát trin ca khoa hc k thut, rt nhiu loi cm bin ra

i vi nhng u im ni bt, có kh nng to ra dòng in hoc in áp t l vi

• Ngõ ra có giá tr cao nht.
• R tin.
Nhc im:
• Nhit  o di 100
0
C.
• Cn cung cp ngun cho cm bin.
2.3. Khâu hiển thị.
Khâu hin th có th là c cu c in, kt qu o c th hin bng góc
quay hoc s di chuyn thng ca kim ch th. Vi cách này thì  nhy và kh
nng quan sát không cao khi mc thay i xy ra nhanh. Ngày nay thì thng s
dng các loi IC gii mã, IC s chuyên dng trong bin i ADC vi nhng tí
nh
nng u vit nh sinh ng và d quan sát, có th hin th c các yêu cu khác
nhau,…do ó em s dng khâu ch th s. Ph bin nh dùng LED 7 on hoc
màn hình tinh th lng LCD,…kt qu o c th hin bng các con s trong h
thp phân. Trong  tài em s dng màn hình LCD 16x2 vi u im là giá r, d
s dng, tính linh hot cao  hin th giá tr nhit  t, giá tr nhit  o v. Hình 2.3:
LCD 16x2.
Mô t các chân ca LCD:
http://www.ebook.edu.vn 20

• VSS: chân ni t cho LCD, khi thit k mch ta ni chân này vi GND ca
mch iu khin.
• VDD: Chân cp ngun cho LCD, chân này ni vi VCC ca mch iu
khin.
• VEE: iu chnh  tng phn ca LCD.

Do ó  th
ay i nhit  lò sy ta thng dùng cách thay i giá tr dòng
in ra ti. Có nhiu cách  thay i giá tr này nh nh dùng bin áp, r le hoc
http://www.ebook.edu.vn 21

van bán bán dn… Nu dùng r le thì có u im là n gin, d ghép ni, phù hp
vi các yêu cu òi hi  chính xác không cao. Nhng nó có nhc im là 
dao ng nhit ln, rle phi óng ct nhiu ln nên  tin cy kém và d b h
hng phi thng xuyên kim tra thay th.
Chính vì th mà van bán dn là s la chn c u tiên nht. Các van bán
dn hay c dùng nh Thysistor, Triac, IGBT Chúng cho phép iu chnh trong
phm vi rng,  chính xác cao,  nhy iu chnh tng i ln, có kh nng
iu chnh liên tc v
à u n.
Thông qua vic so sánh các phng pháp iu khin và van bán dn,  n
gin phn mch công sut em chn phng pháp iu chnh công sut lò sy dùng
van bán dn IGBT. Phng pháp iu khin là iu khin thi gian óng ngt ca
IGBT, qua ó s th
ay i in áp trung bình ra ti và iu chnh c nhit . S
dng IGBT có u im là n gin, tn s óng ngt cao, kh nng chu áp ngc
ln, không cn mch ng pha nh Thysistor, áp ng c b PWM trong b
iu khin và ít gây tn hao công sut. c bit s dng IGBT có phn mch lc
cách ly và mch iu khin không ph th
uc vào dòng ra ti.
S  mch lc và tính toán in áp ra ti:

Hình 2.4:
Mạch công suất.

- ip áp sau cu chnh lu U

IGBT có c tính tt hn so vi các linh kin còn li do IGBT là mch
Darlington ca BJT và
MOSFET, nó có in tr khi dn nh nh BJT, cách ly cc
iu khin và cc công sut nh MOSFET và iu khin bng in áp.
2.4.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Hình 2.5:
Cấu tạo IGBT.
Lp p  cc Collector ca IGBT kt hp vi lp n trong vùng khuych tán
to thành lp tip xúc p-n khi dn.  n gin ta gi thit cc Emitter là in th
mát (ground potential). Khi in th cc C âm, lp tip xúc p-n khuch tán phân
cc ngc ngn không cho dòng in ti chy trong linh kin  trng thái ngt. Khi
cc G có in áp mát (ground potential) mà in áp dng trên cc C, tip xúc p-n
khuch tán cng phân cc ngc, làm
cho dòng in ti không chy trong linh kin
 trng thái cha dn. Khi cc G mang in th dng ln hn in áp óng V
Th
,
kênh n c hình thành cho phép in t dch chuyn vào vùng n-khuch tán. Lp
tip xúc p-n khuch tán phân cc thun và in tích l hng dch chuyn vào vùng
khuch tán. Trong vùng này in t kt hp vi in tích l hng thit lp khong
trung hòa, các in tích l hng còn li kt ni vi cc E to dòng in gia hai cc
E-C.
http://www.ebook.edu.vn 24

IGBT là transistor công sut hin i, có kích thc gn nh. Nó có kh nng
chu c in áp và dòng in ln cng nh to nên  st áp va phi khi dn
in.
IGBT có cu trúc gm bn lp p-n-p-n, có cu to gm 3 cng Gate (G),
Collector (C), Emitor (E). Mch iu khin ni vào cng G-E, mch công sut

• St áp thp 2-3V vi áp nh mc 1000V.
Các trng thái óng ngt.

U
CE
>0, U
GE
>0:IGBT óng.
U
GE
<=0:IGBT ngt.
http://www.ebook.edu.vn 25

Mch bo v: IGBT có kh nng hot ng tt không cn n mch bo v.
Trong trng hp c bit, có th s dng mch bo v ca MOSFET áp dng cho
IGBT.
2.5. Lựa chọn thiết bị gia nhiệt(dây đốt).
2.5.1. Thiết bị gia nhiệt.
Thit b gia nhit là thit b chuyn hóa in nng thành nhit nng. Thit b
gia nhit làm
vic da trên c s khi có mt dòng in chy qua mt dây dn hoc
vt dn thì  ó s to ra mt lng nhit theo nh lut Jun-Lenx :

TRIQ
2
=

Q - Lng nhit tính bng Jun (J).
I - Dòng in tính bng Ampe (A).
R - in tr tính bng ().