Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
HỆ THỐNG RÓT CHẤT
LỎNG VÀO THÙNG TRONG SẢN XUẤT

Lời Nói Đầu
  
– Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là
một nhu cầu không thể thiếu. Nó quyết định việc tang năng suất lao động, hạ giá
thành sản phẩm , giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quả
kinh tế, chất lượng sản phẩm.
– Đối với một đất nước đang trong thời kỳ phát triển của sự nghiệp công
nghiệp hóa- hiện đại hóa như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt
động lao động sản xuất là quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết.
– Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em đã đi tới việc tìm hiểu
đề tài “Xây dựng và thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng trong sản xuất.”,
nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu.
– Ở đề tài lần này chúng em hướng đến thiết kế một loại máy chiết rót chất
lỏng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật , hiệu quả kinh tế, không độc hại, không gây ô
nhiễm môi trường và tương đối phù hợp với công nghệ sản xuất trong nước.
– Vì kinh nghiệm bản thân cũng như kiến thức không nhiều nên không tránh
khỏi như thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự đống góp ý kiến từ phía các
thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn
-Giáo Viên Bộ Môn:
1
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Thầy: Thắng – Bộ môn Đo Lường Cảm Biến Khoa Điện
-Nhóm 2-Lớp Điện 2 K7:
 Nguyễn Tiến Dũng  Nguyễn Phương Giáp
 Trương Thành Duy  Đặng Văn Hải
 Nguyễn Đức Giáp  Nguyễn Hồng Giang

3.2-Các hạn chế khi thực hiện…………………
3.3-Biện pháp khắc phục……………………

Chương 4:Bài dịch tài liệu cảm biến
4.1-Bản tài liệu lý thuyết…………………………….
4.2-Bản tài liệu sử dụng cảm biến……………………
3
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Chương 1
Tổng Quan Hệ Thống
1.1-Ứng Dụng Thực Tế:
 Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, ngày nay đã xuất hiện một lĩnh
vực mới là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử:Cơ khí tự động
hóa.
 Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu và nay đã phát triển
khá mạnh,một trong những sản phẩm của cơ khí-tự động hóa là những hệ thống
chiết rót và đóng nắp chai tự động,hệ thống rót nước vào bình lọc tinh khiết,hệ
thống chiết rót tự động trong nhà máy bia…
Một số hình ảnh của các hệ thống trong thực tế

Hình 1.1:Hệ thống rót nước tinh khiết vào bình.
Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động bằng công nghệ hiện đại,không
cần sự can thiệp của bàn tay con người giúp cho nước đảm bảo an toàn vệ sinh và
đạt được năng suất cao.
4
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Dây chuyền chiết này được thiết kế đặc biệt để tạo sự dễ dàng cho người vận
hành khi điều khiển hoạt động của vòi rót; vòi rót được truyền động bằng động cơ
2 tốc độ cho phép chạy qua trái/phải và chạy tới/lui. Hệ thống điều khiển chuyển
động có độ chính xác cao, giao diện thân thiện cho phép người vận hành chưa được

Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Hình 1.6: Băng tải bố NN
− Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có các
thành phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới. Lớp bố của băng tải
loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén và
kéo tải, chịu nhiệt 100
0
C tới 600
0
C.
• Đặc điểm
− Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton.
− Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất
tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố.
− Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác.
− Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng.
− Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểu việc
tách tầng giữa các lớp bố.
− Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp.
− Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm
tiêu thụ điện.
 Băng tải con lăn
7
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Hình 1.7: Băng tải con lăn
− Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận
chuyển.
− Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, trọng
lượng lớn.
− Băng tải được sử dụng trong môi trường nhiệt độ-20 độ đến

9
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến

Dạng 2: Giữ cố định áp suất P
2
tại cửa ra của van – vì vậy có thể gọi là van ổn
áp
-Van giảm áp dạng này giữ cố định áp suất tại cửa ra của van mà không
phụ thuộc vào độ biến động áp suất của dòng chất lỏng tới hoặc đi khỏi van. Có
2 loại van dạng 2: van tác động trực tiếp và van tác động gián tiếp.
Van tác động trực tiếp

1- Vỏ van, 2 – phần tử điều khiển, 3 – lò xo, 4 – vít điều chỉnh, 5 – rãnh nối, 6
– thùng chứa.
-Tại vị trí ban đầu van mở hoàn toàn, độ rộng cửa ra thiết lập bởi vít 4. Tác
dụng của van là hầu như giữ không đổi giá trị P
2
tại cửa ra.
-Giả sử vì một lý do nào đó trong hệ thủy lực làm P
2
tăng. Khi đó áp suất
khoang trống nối với cửa ra của van bằng rãnh 5 cũng tăng lên, đẩy phần tử
10
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
điều khiển đi lên trên, kết quả là làm giảm tiết diện cửa thoát, dẫn tới làm
giảm P
2
. Trường hợp P
2
giảm thì phần tử điều khiển đi xuống làm tăng tiết diện

rãnh 9 được tạo thành, cùng với nó trở lực thủy lực bị mất đi. Kết quả là áp suất
ở khoang 6 tụt và ống trượt chính bị nâng lên, làm giảm tiết diện thông nhau
giữa khoang 10 và 11.Vì thế mà áp suất trong khoang 11, 8 và 7 giảm xuống,
tác động vào ống trượt và làm tăng tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11.
Quá trình đó lặp đi lặp lại, làm cho ống trượt thực hiện dao động quanh vị trí
thiết lập. Mọi sự thay đổi áp suất ở cửa vào hoặc cửa ra của van đều kéo theo sự
di chuyển của ống trượt. Tóm lại tại cửa ra áp suất được giữ cố định.
Trong van dạng này khoang 7 là một rãnh hẹp, nối khoang với cửa ra có tác
dụng như một thiết bị chống rung và làm giảm dao động.

1.3-Giới Thiệu Hệ Thống:
Hệ thống rót chất lỏng vào thùng gồm có tất cả 3 khâu chính:
Khâu 1:Khâu giữ thùng và thả thùng.
Khâu 2:Khâu băng tải đẩy thùng và dừng thùng.
Khâu 3:Khâu rót chất lỏng vào thùng.
Giữa các khâu thì có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và làm việc nhanh chính
xác.
Nguyên Lý Hoạt Động:
- Thùng được thả từ trên kho xuống liên tục vào băng tải và được điều khiển
bằng cảm biến đặt ở vị trí số 1,sau đó thùng tiếp tục được băng tải chuyển động
liên tục về đến vị trí có bồn chứa rót chất lỏng và lúc này cảm biến được đặt ở
vị trí số 2 sẽ được giao nhiệm vụ nhận và dừng thùng tại bồn chiết rót chất
lỏng,xy lanh giữ thùng để thùng không chuyển động.Trong lúc thùng đang được
12
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
giữ cố định thì cảm biến làm việc van tự động hạ xuống và bắt đầu rót chất lỏng
vào thùng trong thời gian delay nhất định.Sau đó cảm biến phát tín hiệu khi đã
rót chất lỏng vào thùng và băng tải tiếp tục chạy để đưa thùng đến các khâu tiếp
theo.


Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Hình 2.2:Cảm biến thu phát độc lập.
-Là loại cảm biến có phần phát và phần thu ở trong hai bộ phận độc lập nhau
và đặt đối diện nhau. Loại cảm biến này thường sử dụng tia hồng ngoại, vì sử dụng
loại tia hông ngoại thì ảnh hưởng của vùng ánh sang nhìn thấy được, của bụi, của
bẩn giảm ở mức nhỏ nhất, hơn nữa không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Đặc điểm:
• Độ tin cậy cao
• Thích hợp với việc dùng để phát hiện các đối tượng mờ đục, không trong
suốt hay các đối tượng có tính phản chiếu.
• Không thích hợp để phát hiện các đối tượng trong suốt.
• Tầm hoạt động xa nhất so với 2 loại còn lại. Một số cảm biến đặc biệt có
khả năng hoạt động lên đến cự ly 274m.
• Khoảng cách phát hiện xa.
• Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc đối tượng.
Vị trí 2: Dừng băng tải để rót chất lỏng vào thùng.
15
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Sử dụng các cảm biến điều khiển động cơ băng tải như sau:
Cảm biến quang thu phát phản xạ:
Hình 2.3:Cảm biến quang thu phát phản xạ.
Cảm biến quang loại phản xạ có bộ phát và nhận tích hợp chung trong một vỏ
bay còn gọi là 2 trong 1. Vị trí của 2 bộ phận này song song nhau. Một thành
phần khác của loại cảm biến này là bộ phận phản xạ.
Ánh sáng được chiếu đến bộ phận phản xạ và quay trở lại bộ phận tiệp nhận.
Khi có đối tượng chặn ánh sáng , ngõ ra của cảm biến thay đổi trạng thái. Các
đối tượng được nhận biết khi ánh sáng bị ngắt không phản xạ lại.
Khoảng cách phát hiện lớn nhất của các cảm biến Siemens loại thu phát chung
vỏ là 35 feet (khoảng 10m)
Đặc điểm:

đục (những vật có hệ số phản xạ sóng âm thanh đủ lớn).
-Nguyên lý hoạt động: nguyên lý cảm biến siêu âm dựa trên đặc điểm vận
tốc âm thanh là hằng số. Thời gian sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng
18
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
và quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quãn đường. Vì vậy cảm biến siêu
âm thường được sử dụng đo khoảng cách.
-Cảm biến lưu lượng :
Hình 2.6:Cảm biến lưu lượng.
-Dựa trên áp suất sai lệch: Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổ
biến nhất là dựa vào phép đo áp suất rơi trên một đoạn ống thu hẹp. Bởi vì
lương lớn thông tin và ác cảm biến kiểu dựa vào sự thu hep đường ống này cho
kết quả có độ chính xác cao khi được sử dụng chính xác. Các ống ‘venturi’, các
tấm ‘orifica’ và các ‘nozzle’ là những ví dụ về các thiết bị giảm áp thường được
đặt trong đường ống quá trình để đo lưu lượng. Cả ba đều tạo nên một chênh
lệch áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đó tính được lưu lượng. Cả ba đều
tạo nên một chênh lệch áp suất áp suất mà có thể dễ dàng đo được và từ đótính
được lưu lượng thể tích.Một số ưu điểm của phương pháp này là:
• Giá thành thấp.
• Dễ lắp đặt và thay thế.
• Không có bộ phận chuyển động.
• THích hợp với nhiều loại vật liệu, dải nhiệt độ và áp suất hoạt động.
-Cảm biến lưu lượng kiểu xoáy (Vortex Flow Meter): sử dụng một đặc tính
khác của chất lỏng để xác định lưu lượng. Khi một dòng chất lỏng chảy nhanh
19
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
tác động vào một dốc đứng đặc vuông góc với dòng chảy sẽ tạo ra các vùng
xoáy. Tốc độ tạo xoáy trong dòng chất lỏng tăng lên khi lưu lượng tăng. Các
cảm biến lưu lượng kiểu xoáy này được tạo ra để hoạt động với chất lỏng, khí
hoặchơi.

Hình 2.10: Mạch ra dạng PNP cực thu để hở.
b) Nguyên lý hoạt động của cảm biến dạng điện dung:
Khi mục tiêu cần phát hiện di chuyển đến gần đầu phát hiện của cảm biến sẽ
làm.Điện dung của tụ điện (được tạo bởi một bản cực là bề mặt của đầu thu và bản
cực còn lại chính là đối tượng ) C bị thay đổi .Khi điện dung của tụ điện bị thay đổi
thì mạch dao động sẽ tạo ra tín hiệu dao động .Khi tín hiệu dao động có biên độ
lớn hơn một ngưỡng đặt trước mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trạng
thái ON.Khi đối tượng ở xa cảm biến ,biên độ tín hiệu ở mạch dao động sẽ nhỏ
,mạch phát hiện mức sẽ điều khiển mạch ra ở trang thái OFF.
Các thiết bị lựa chọn ở hệ thống này: ở đây ta lựa chọn cảm biến quang thu
phát độc lập tại vị trí 2. Cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3( điều khiển van
2). Cảm biến điện dung ở vị trí số 4, trên nắp thùng chứa ( điều khiển van 1).
Ta lựa chọn cảm biến thu phát độc lập ở vị trí 1(vị trí tiếp nhận thùng) và vị trí
2(dưới van rót chất lỏng), cảm biến lưu lượng dòng chảy ở vị trí 3(cạnh van rót
chất lỏng), cảm biến điện dung ở vị trí 4( nắp thùng chứa).
c. Bồn chứa chất lỏng và các thùng rót chất lỏng.
-Bồn chứa: cao 2m thiêt kế hình trụ
Khi lượng chất lỏng trong bồn chứa cạn tới 1 lượng được đặt sẵn cảm biến sẽ điều
khiển Van 2 mở, nước sẽ được cấp vào bình rồi đến khi đầy bồn Van 2 lại được
đóng lại. Quá trình cứ liên tục như vậy.
22
Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến
Hình 2.11:Bồn chứa chất lỏng.
- Thùng rỗng để rót chất lỏng: cao 0.5m
Khi thùng đến vị trí van 1 cảm biến sẽ điều khiển van 1 và chất lỏng được chảy
vào thùng 1 lượng nhất định được đặt sẵn tại cảm biến lưu lượng. Sau khi rót
xong động cơ băng chuyền hoạt động đưa thùng khác đến vị trí van 1.
Cảm biến báo mức:
Hình 2.12:Cảm biến báo mức cao mức thấp.
23