Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập- Tự do- Hạnh Phúc

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

Sinh viên thực hiện: 1. Phạm Văn Cừ
2. Nguyễn Văn Duy
Lớp:

Đ-ĐT K11.4.1

Khóa:

2013-2017

Ngành đào tạo: Điều khiển và Tự động hóa
Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo và điều khiển ổn định nhiệt độ trong lò
ấp trứng sử dụng bộ điều khiển Autonics TK 4s
Số ĐVHT/TC: 2
Thời gian thực hiện: …tuần



Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 4


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học SPKT Hưng Yên nói chung và các thầy cô giáo trong khoa
Điện – Điện tử, bộ môn Đo lường và điều khiển tự động nói riêng đã tận tình giảng
dạy,
truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến cô Trần Thị Thường, cô đã tận tình giúp đỡ,
trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án chuyên ngành. Trong
thời gian làm việc với cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà
còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu
quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau
này.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng
góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tâp, nghiên cứu và hoàn thành đồ án chuyên
ngành 2 này.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án của chúng em
không thể tránh khỏ i sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và

độ nhằm đo điều khiển nhiệt độ chính xác làm tăng hiệu quả và tránh các rủi ro không cần
thiết.
1.2.

Giới thiệu các loại cảm biến đo nhiệt độ, ưu và nhược điểm của cảm biến nhiệt
PT100.
- Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận các đại lượng vật lý không điện thành các tín
hiệu điện.
-Ví dụ: nhiệt độ là một tín hiêu không điện, qua cảm biến nó sẽ trở thành 1 dạng tín
hiệu khác như điện trở hay điện áp, sau đó các bộ phận trung tâm thu nhận tín hiệu điện
trở hay điện áp đó để xử lý.
Thông thường cảm biến nhiệt độ có 2 yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác đó là nhiệt độ
môi trường và nhiệt độ cảm nhận của cảm biến. Điều này có nghĩa là việc truyền nhiệt
độ từ môi trường vào đầu đo của cảm biến tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính
xác.

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 6


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử
•

Đồ án chuyên ngành 2

Một số mẫu cảm biến thường gặp


Đồ án chuyên ngành 2

- Nhiệt điện trở

Hình 1b: Nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở thường có cấu tạo gồm dây kim loại làm từ đồng, Nikel, Platinum được
quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. Và nó hoạt động khi thay đổi nhiệt độ thì điện trở giữa
hai đầu dây cũng thay đổi. Tuy nhiên nhiệt điện trở có độ chính xác cao, dễ sử dụng, chiều
dài dây không hạn chế. Và thường được ứng dụng trong các ngành thực phẩm, hóa chất, đồ
uống,..
- Điện trở oxit kim loại :

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 8


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

Hình 1c

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxit kim loại: mangan, nickel, cobalt,…
- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.


Các thông số kĩ thuật của dây đo nhiệt PT100
Các thông số cơ bản :
Dây cảm biến nhiệt PT100 bao gồm một đầu dò ống trụ có đường kính 4mm và chiều
dài ống trụ là 30mm ,2 dây đầu ra có chiều dài 70cm
GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 10


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

Dải nhiệt độ đo được là từ -200ºC đến 650ºC
Sơ đồ cấu tạo bên trong của đầu dò hình trụ

Hình 1e

Điện trở của ống trụ RPT100 = RPT + R3 + R2
L2, L3 được nối với 2 dây đầu ra
- Nguyên tắc hoạt động:
Khi có sự thay đổi nhiệt độ trên đầu dò thì dẫn đến sự thay đổi điện trở của ống trụ. Mỗi
giá trị nhiệt độ khác nhau tương ứng với mỗi giá trị điện trở khác nhau. Khi tăng 1ºC thì
Rpt tăng sấp xỉ 0,4Ω
Công thức tính điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ của Pt100


Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

+Có tính trơ về mặt hóa học và tinh ổn định cấu trúc tinh thể cao do đó đảm bảo tính ổn
định cao về các đặc tính dẫn điện trong quá trình sử dụng
+Hệ số điện trở ở 0 bằng 3,9x/
+Dải nhiệt độ làm việc khá rộng từ -200 đến 1000
+Có quan hệ điện trở và nhiệt độ gần như tuyến tính hệ số tăng nhiệt độ của điện trở đủ lớn
để cho việc lấy kết quả đo dễ dàng
- Nhược điểm
+Giá thành cao
Công thức chuyển đổi giữa độ F và độ C
°C = (°F – 32) /1.8
°F = °C × 1.8 + 32
Như vậy 0°C = 32°F
1°C = 33.8°F
Dưới đây là 2 bảng chuyển đổi giữa độ F và độ C

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 13


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2


22.2 31.0
92.0 87.8
33.3 41.0
112.0 105.8
44.4
69.8

33.0
1.5

0.6
34.7

53.0
11.5

11.7
52.7

73.0
21.5

22.8 31.5
93.0 88.7
33.9 41.5
113.0 106.7
45.0
70.7



12.8
54.5

75.0
22.5

23.9 32.5
95.0 90.5
35.0 42.5
115.0 108.5
46.1
72.5

36.0
3.0

2.2
37.4

56.0
13.0

13.3
55.4

76.0
23.0

24.4 33.0


3.3
39.2

58.0
14.0

14.4
57.2

78.0
24.0

25.6 34.0
98.0 93.2
36.7 44.0
118.0 111.2
47.8
75.2

39.0
4.5

3.9
40.1

59.0
14.5

15.0

120.0 113.0
48.9
77.0

41.0
5.5

5.0
41.9

61.0
15.5

16.1
59.9

81.0
25.5

27.2 35.5
101.0 95.9
38.3 45.5
121.0 113.9
49.4
77.9

42.0
6.0

5.6

83.0
26.5

28.3 36.5
103.0 97.7
39.4 46.5
123.0 115.7
50.6
79.7

44.0
7.0

6.7
44.6

64.0
17.0

17.8
62.6

84.0
27.0

28.9 37.0
104.0 98.6
40.0 47.0
124.0 116.6
51.1

66.0
18.0

18.9
64.4

86.0
28.0

30.0 38.0
106.0 100.4
41.1 48.0
126.0 118.4
52.2
82.4

47.0
8.5

8.3
47.3

67.0
18.5

19.4
65.3

87.0
28.5

49.0
9.5

9.4
49.1

69.0
19.5

20.6
67.1

89.0
29.5

31.7 39.5
109.0 103.1
42.8 49.5
129.0 121.1
53.9
85.1

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 14

104.0
104.9



Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

Chương II : Giới thiệu về bộ điều khiển nhiệt độ Autonics TK 4s
2.1 . Đặc điểm

Hình 2a: Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics
- Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics TK
Cài đặt thông số đơn giản (bằng DAQMaster), mẫu mới ngõ ra cảnh báo 3 (Model có ngõ
ra Rơ le OUT2 (heating&cooling), ngõ ra truyền phát tín hiệu 2 ( Model ngõ ra
Transmission)
- Chu kỳ lấy mẫu với tốc độ cực nhanh: 50ms
- Cải thiện khả năng quan sát với phần hiển thị lớn và LED sáng cao.
- Hiệu suất cao với những chế độ điều khiển heating/cooling và điều khiển tự động/bằng
tay.
- Hỗ trợ truyền thông RS485 (Modbus RTU).
GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 16


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử



Page 18


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

2.3. Sơ đồ đấu nối :

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 19


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

Kích thước

Định dạng các phần

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

4. Chỉ thị điều khiển bằng tay:
Sẽ ON trong suốt quá trình điều khiển bằng tay.
5. Chỉ thị Multi SV: Một trong LED SV1, SV2, SV3 sẽ ON nếu lựa chọn chức
năng multi-SV.
6. Chỉ thị Auto tuning: Nhấp nháy 1 giây khi đang Auto-tuning.
7. Chỉ thị ngõ ra alarm (AL1, AL2): Sẽ ON khi có ngõ ra cảnh báo.
8. Chỉ thị Ngõ ra điều khiển (OUT1, OUT2):
Sẽ ON có ngõ ra điều khiển (ON).
※Trong suốt quá trình điều khiển chu kỳ/pha với loại ngõ ra SSRP, nếu MV
>5.0% thì nó sẽ ON.
※Để sử dụng ngõ ra dòng, nếu MV là 0.0% với điều khiển bằng tay, thì nó sẽ OFF.
Bình thường nó luôn là ON. Khi MV>3.0% với chế độ điều khiển tự động thì nó sẽ
ON và khi MV

GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 24


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện- Điện tử

Đồ án chuyên ngành 2

1. Phần hiển thị giá trị đo lường (SV): Chế độ RUN: Hiển thị giá trị đo được hiện thời
(PV). Chế độ cài đặt: Hiển thị thông số.
2. Phần hiển thị giá trị cài đặt (PV): Chế độ RUN: Hiển thị giá trị cài đặt (SV). Chế độ cài
đặt: Hiển thị giá trị cài đặt của thông số.
3. Chỉ thị đơn vị (℃ / ℉ / %): Hiển thị đơn vị cài đặt tại thông số đơn vị hiển thị trong
thông số Nhóm 3.
4. Chỉ thị điều khiển bằng tay[MAN]: Sẽ ON trong suốt quá trình điều khiển bằng tay.
5. Chỉ thị Multi [SV]: Một trong LED SV1, SV2, SV3 sẽ ON nếu lựa chọn chức năng
multi-SV.
GVHD :Trần Thị Thường
SVTH : Phạm Văn Cừ
Nguyễn Văn Duy

Page 25