Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

MỞ ĐẦU

Khi xem xét một vật chịu tác dụng của một dòng khí hay nước người ta thường xem
xét trực tiếp vật thể tại địa điểm đó. Bằng các thiết bị và máy móc người ta sẽ đo đạc
và tìm được các thông số khí động học của vật thể. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp
việc đo đạc thực tế rất khó khăn vì điều kiện của địa hình, thời tiết, tốc độ dòng khí,
dòng nước…Từ đó người ta xây dựng ra ống khí động để thí nghiệm trong điều kiện
phòng thí nghiệm, mô phỏng với thực tế. Tại xưởng thí nghiệm của khoa Cơ khí Giao
thông đã có một ống khí động như vậy. Tuy nhiên ống khí động còn tồn tại nhiều hạn
chế, cần được nâng cấp, cải tiến để có thể thí nghiệm và cho kết quả chính xác. Với
mục đích đó, nhóm chúng em thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Cải tiến, nâng cấp bộ thí
nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động”.
Với đề tài này, mục tiêu của nhóm là thiết kế, xây dựng được bộ thí nghiệm hoàn
chỉnh để tiến hành thí nghiệm trên ống khí động. Bộ thí nghiệm sẽ xác định được các
lực khí động như lực cản, lực nâng tác dụng lên vật thể và hiển thị kết quả bằng màn
hình LCD. Ống khí động sẽ có thể được dùng để thí nghiệm với các vật thể, mô hình
với nhiều hình dáng khác nhau, mô hình ô tô, cánh máy bay, tua bin gió…
Phương pháp của nhóm để thực hiện việc nghiên cứu với đề tài là thiết kế bộ mô
hình thí nghiệm điều khiển và hiển thị bằng điện tử, tiến hành thí nghiệm với các mô
hình, xác định các lực cản khí động và so sánh với các thông số thực tế. Nhóm cũng
đọc thêm các tài liệu nước ngoài phục vụ cho việc nghiên cứu của mình.
Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm hai phần: Mô hình nâng cấp và thuyết minh. Mô hình
được chia làm hai phần: Bộ đế ru lô để mô phỏng mặt đường và chuyển động quay của
bánh xe, Bộ điều khiển góc nghiêng cánh máy bay. Thuyết minh cũng được xây dựng
từ hai phần của mô hình, tuy nhiên sẽ có thêm phần xây dựng các thí nghiệm để xác
định lực cản khí động.


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Chương 2. TỔNG QUAN VỀ ỐNG KHÍ ĐỘNG

Thông tin thực nghiệm phục vụ cho việc giải quyết các vấn đề khí động học và thủy
động lực học có thể đạt được bằng nhiều cách từ thí nghiệm bay, kiểm tra thả, xe tên
lửa; đường hầm nước, cánh tay xoắn, ống sốc, bàn nước, mô hình bay, kiểm tra đường
bộ, dãy đạn đạo; và còn rất nhiều các phương pháp khác dẫn đến một danh sách gần
như vô tận. Mỗi cách thức, thiết bị có tính năng ưu việt riêng và không một thiết bị nào
có thể được gọi là "tốt nhất". Ống khí động được thiết kế và sử dụng như một phương
pháp hữu hiệu để thực hiện các thí nghiệm về khí động học. Việc sử dụng ống khí
động tiết kiệm cả chi phí và công sức chế tạo cũng như việc thí nghiệm cũng trở nên
dễ dàng hơn. Các quốc gia và các ngành công nghiệp của thế giới hỗ trợ nghiên cứu
khí động học, trong đó thí nghiệm với các đường hầm gió hay ống khí động là một
mục tiêu chính, theo nhu cầu, khả năng và mong muốn của họ. Ở nhiều quốc gia, có
một tổ chức nghiên cứu quốc gia riêng biệt nhằm gia tăng các hoạt động của các dịch
vụ hỗ trợ cho việc nghiên cứu này. Có rất nhiều nghiên cứu và phát triển khí động học
được thực hiện bởi các tập đoàn vì mục đích dân dụng trong việc phát triển máy bay, ô
tô, phương tiện đường biển và các cấu trúc kiến trúc. Điển hình là đại diện bởi các
thành viên của Hiệp hội Thử nghiệm Khí động học cận âm Subsonic (SATA).
Ống khí động ra đời cách đây gần 100 năm, nhưng tới bây giờ vẫn là công cụ rất
hữu ích cho các nhà nghiên cứu khí động. Mặc dù trong thế giới ngày nay đã có rất
nhiều phương pháp thay thế để nghiên cứu các đặc tính của dòng khí tác động lên các
vật thể bay như các phương pháp mô phỏng số sử dụng máy vi tính, nhưng vẫn chưa
thể loại bỏ hoàn toàn tác dụng của ống khí động. Thông thường trong những công
đoạn cuối nghiên cứu khí động vật thể bay vẫn được kiểm tra lại bằng việc làm thí
nghiệm trong ống khí động. Cơ cấu của ống thổi khí rất chi là đơn giản, bao gồm một
ống tạo luồng, bên trong lắp đặt hệ thống cánh quạt gió, và bên ngoài thì đặt các thiết
bị cân đong đo đếm mà người ta gọi là Cân khí động. Hiện đại hơn nữa thì có thêm các
hệ thống Cân điện tử sử dụng các cảm biến điện trở, các tín hiệu từ cảm biến được


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

được những cơn bão cấp mấy, làm tiền đề cho các nhà cấu trúc nghiên cứu cấu trúc tòa
nhà.

Hình 2.3. Mô hình trường Đại học kiến trúc TP HCM ứng dụng khí động học sẽ
được xây dựng tại quận 9
Không chỉ được áp dụng cho thủy khí, kiến trúc, xây dựng, ống khí động còn có thể
được áp dụng cho thể thao. Có lẽ sẽ có người hỏi thêm rằng, làm sao mà những vận
động viên nhảy dù họ có thể làm được các động tác nhào lộn, bay lượn như chim trên
bầu trời, rồi họ lại ghép thành vòng đẹp tròn đẹp mắt, việc đó làm rất là khó thế mà họ
làm được, họ đã tập luyện rất công phu mới biểu diễn được như vậy. Nơi họ luyện tập
là một ống khí động cỡ lớn, các cánh quạt tạo gió tạo ra luồng gió thổi lên phía trên.

Hình 2.4. Các vận động viên đang tập luyện với ống khí động
2.1. Các loại ống khí động chính
Như đã giải thích ở trên, ống khí động hay hầm gió được mô tả như một mô hình,
thiết bị mô phỏng lại diễn biến của dòng khí hay chất lỏng theo điều kiện gần giống
nhất với điều kiện thực tế. Các mô hình, vật mẫu sẽ được đặt vào một khu vực gọi là
buồng đo, thông thường buồng đo được làm trong suốt để có thể quan sát được dòng
khí đi qua vật thể thí nghiệm.


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Có nhiều loại ống khí động khác nhau với các trang bị để thí nghiệm cũng khác
nhau. Tuy nhiên một hầm gió cơ bản cần có những phần và trang bị như buồng nắn
dòng, buồng hút, buồng đo, ống khuếch tán và quạt gió. Các hầm gió lớn và hiện đại
còn được trang bị thêm các cảm biến, phiến hướng dòng, khu vực điều khiển, camera


Hình 2.7. Hầm gió loại kín, Defense Establishment Research Agency @ERA,
Bedford, Anh
- Ống khí động loại hở
+ Ưu điểm
1. Giá thành xây dựng rẻ.
2. Không phát sinh vấn đề về làm sạch nếu cần thí nghiệm với động cơ đốt trong
hay thí nghiệm với dòng khói để quan sát bởi vì cả đầu vào và đầu ra của dòng khí đều
mở ra với không khí bên ngoài
+ Nhược điểm
1. Nếu đặt trong một căn phòng, tùy thuộc vào tỷ lệ của ống khí động và căn phòng,
sẽ cần có một màng che để lọc không khí trước khi vào ống.
2. Với một kích thước và tốc độ, ống khí động sẽ cần nhiều năng lượng hơn để vận
hành, đặc biệt là trong các thí nghiệm nâng cao.


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

3. Nhìn chung, ống khí động loại hở thường ồn khi làm việc, cần có các biện pháp
cách âm hoặc khử rung.
Vì giá thành ban đầu để xây dựng không cao, ống khí động loại hở thường được
dùng cho các trường đại học nơi mà các thí nghiệm chỉ phục vụ cho các môn học, học
phần và việc nghiên cứu nâng cao là chưa cần thiết.
- Ống khí động loại kín
+ Ưu điểm
1. Thông qua phiến dẫn dòng và các tấm chắn, chất lượng dòng không khí được
kiểm soát. Phần quan trọng nhất phụ thuộc vào các hoạt động thí nghiệm và ảnh hưởng
của điều kiện thời tiết.
2. Cần ít năng lượng hơn đối với một buồng đo và vận tốc gió cụ thể. Điều này rất
quan trọng trong các thí nghiệm dài ngày (hai hoặc ba lần một ngày, năm đến sáu ngày

Tốc độ dòng khí và áp suất được đo bằng nhiều cách khác nhau trong ống khí động.
Vận tốc dòng khí qua buồng đo được xác định bằng phương pháp Bernoulli. Hướng đi
của dòng khí xung quanh vật thể có thể xác định bằng cách đặt một búi chỉ lên bề mặt
khí động. Để quan sát dòng chảy này có thể dùng một mũi nhỏ và đẩy khói hoặc bong
bóng khí qua mũi vào dòng chất lưu.
Các lực khí động tác dụng lên mô hình thường được đo bằng cảm biến đo lực, cảm
biến kết nối với mô hình thông qua thanh hoặc dây. Sự phân bố áp suất qua mô hình
thí nghiệm thường được đo bằng cách khoan nhiều lỗ nhỏ dọc theo chiều chuyển động
của dòng chất lưu sau đó dùng hệ thống ống nước để đo áp suất ở các lỗ. Tuy nhiên
ngày nay người ta đã có phương pháp Sơn chịu áp, ở phương pháp này người ta sơn
một lớp sơn đặc biệt lên bề mặt cần đo, áp suất tại điểm đo càng cao, chất huỳnh
quang trền bề mặt càng tối. Một phương pháp khác để đo sự phân bố áp suất là dùng
một dãy các các cảm biến, kết nối với nhau thành một dây đai. Dây này sau đó được
gắn vào bề mặt cần đo và gửi tín hiệu để hiển thị sự phân bố.
Các đặc trưng khí động học của mô hình thực tế và mô hình thí nghiệm có thể hoàn
toàn khác nhau. Tuy nhiên chúng ta có thể xem xét các quy luật tương đồng để đánh
giá sự khác biệt của các đặc trưng khí động học này.
2.3. Các thông số quan trọng cho sự tương đồng
Tiến hành thí nghiệm với mô hình vật thể là hoạt động chủ yếu của hầu hết các ống
khí động. Tuy nhiên vì mô hình vật thể đã được thu nhỏ theo một tỷ lệ nào đó nên
chúng ta cần xem xét sự ảnh hưởng của sự thu nhỏ này và các thông số quan trọng liên
quan. Với mục đích đó, cần xem xét các hệ số vô hướng xuất hiện trong các phương
trình thủy khí. Các hệ số này được chọn tùy theo mục đích của bài thí nghiệm, tuy
nhiên hầu hết chúng ta cần xem xét các hệ số và yếu tố sau:
- Sự tương đồng kích thước: tất cả các kích thước của mô hình thí nghiệm phải
tương đồng và là bản thu nhỏ theo một tỷ lệ nào đó của mô hình thật.
- Số Mach: tỷ số giữa tốc độ dòng khí so với tốc độ âm thanh của mô hình thí
nghiệm và mô hình thật phải giống nhau (có cùng số Mach giữa hai mô hình không
nhất thiết là sẽ có cùng tốc độ dòng khí).
- Số Reynolds: tỷ số giữa lực quán tính và độ nhớt. Tỷ số này khó để thỏa mãn với

t
Trong đó ρ là khối lượng riêng không khí, V là vận tốc vật thể, t là thời gian. Thay thế
t bằng l/V ta có:
ρ.l3 .V
= ρl 2 V 2
Lực quán tính =
l/V
Độ nhớt, theo định nghĩa, có thể được viết là:
Độ nhớt = µ.l.V

(2.3)

(2.4)

Trong đó μ là hệ số nhớt (kg/m.s)
Trọng lực đặc trưng cho khối lượng của vật thể, hay đặc trưng cho hình khối theo
chiều dài. Trọng lực có thể được viết:
Trọng lực = p.l3.g
(2.5)
Lực đàn hồi có thể viết đơn giản là:
Lực đàn hồi = p.l2
(2.6)
2
Vận tốc âm thanh a liên hệ với áp suất và khối lượng riêng theo công thức a =

Từ đó ta có: Lực đàn hồi = ρa2l2
Từ tất cả các lực ở trên ta có các hệ số:

(2.7)


nghiệm động lực trong đó mô hình di chuyển và có tác dụng của lực khí động. Trong
các thí nghiệm mà mô hình đứng yên trong khi thu thập số liệu, hệ số Reynolds và số
Mach là tham số tương đồng quan trọng. Nếu thí nghiệm ở mô hình có cùng hệ số
Reynolds và số Mach như mô hình thực tế thì khi đó cả hai giống nhau về mặt khí
động học. Các phương trình vô hướng cho các thành phần vận tốc của chất lỏng, hệ số
áp suất, khối lượng riêng, độ nhớt và nhiệt độ sẽ như nhau đối với mô hình thí nghiệm
và mô hình thực tế. Do đó lực và các hệ số mô men của dòng chảy cũng sẽ như nhau.
Với các điều kiện này, các lực lấy từ mô hình thí nghiệm quan hệ trực tiếp với các

1
ρ∞ V∞2l 2 .
2
Mô men lấy từ mô hình thí nghiệm quan hệ trực tiếp với các lực trên mô hình thực tế
lực trên mô hình thực tế bằng cách nhân thêm với các hệ số lực một lượng

1
ρ∞ V∞2l3 . Trong thực tế khó có
2
thể kết hợp cả hệ số Reynolds và số Mach vào mô hình thực tế trong một thí nghiệm
với mô hình nhỏ. Vì vậy cần lựa chọn một thông số quan trọng nhất. Việc kết hợp số
Mach thường được áp dụng cho các phương tiện bay vì với các phương tiện bay với
tốc độ cao số Mach được xem là thông số quan trọng nhất. Và ngược lại với các
phương tiện bay ở tốc độ thấp. Rất nhiều thí nghiệm với ống khí động tỏ ra nhạy cảm
và bị ảnh hưởng bởi hệ số Reynolds. Mặc dù việc kết hợp là khó khăn nhưng ống khí
động vẫn là một trong những công cụ hữu hiệu nhất cho các thí nghiệm về khí động
học.
Thực tế, từ quan hệ giữa mô hình thí nghiệm và mô hình thực tế, lực tác động trên
một bề mặt thực tế, là một hàm theo hệ số Reynolds, không đổi nếu dòng chảy, nhiệt
độ của nó và áp suất dòng tự do là không đổi. Điều này có thể được thấy qua một
thành phần lực. Ví dụ lực cản, ta có:

Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

di chuyển với tốc độ 300 km/h, nếu nhiệt độ chất lưu và áp suất không đổi. Hay lực
cản trên một mô hình xe tải bằng 1/8 mô hình thật ở tốc độ 300 km/h sẽ như lực cản
với mô hình thật ở tốc độ 37 km/h.
2.4. Ống khí động và các dụng cụ được sử dụng trên ống khí động
2.4.1. Cấu tạo của ống khí động thí nghiệm
Ống khí động thí nghiệm là loại hầm hở, buồng đo kín và bao gồm các thành phần
cơ bản sau:
1
2
3

4

5

Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo ống khí động thí nghiệm
1. Buồng nắn dòng 2. Buồng hút. 3. Buồng đo 4. Ống khuếch tán 5. Quạt gió
- Buồng nắn dòng
Đây là khu vực đầu tiên không khí đi qua ống khí động. Buồng nắn dòng có tác
dụng loại bỏ ảnh hưởng của các luồng gió bên ngoài,nắn thẳng dòng khí đi qua ống
khí động để làm giảm các nhiễu động đan xen nhau của dòng khí tốc độ cao. Các
nhiễu động này làm giảm sự chính xác khi mô phỏng dòng chảy qua vật thể khi qua
buồng đo.
- Buồng hút
Khu vực thứ hai dòng khí đi qua ống khí động là buồng hút. Buồng hút có nhiệm vụ
hút một lưu lượng lớn không khí với vận tốc thấp bên ngoài và tăng tốc độ dòng khí
lên cao và hướng nó vào buồng đo.




Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

(PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số
chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ
và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hình 2.10. Sơ đồ khối hoạt động của biến tần
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số
tuỳ theo bộ điều khiển nghịch lưu. Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất
cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện
đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của biến tần Schneider Altivar 312
Thông số
Điện áp.

Đầu vào.
380-500 V

Đầu ra.
380-500 V

Số pha.

3

3

Tần số.

lực cánh dẫn nên phương trình cơ bản của tuabin phản lực cũng được suy ra từ
phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn
M = ρQ1 (c1 cos α1R 1 − c 2 cos α2 R 2 )
(2.13)

N = Mω

(2.14)

Trong đó:
- M [Nm]: Mô men quay của tuốc bin.
- ρ [kg/m3]: khối lượng riêng của không khí.
- Q1 [m3/s]: Lưu lượng không khí chảy qua các cánh gió của thiết bị.
- R1, R2 [m]: Đường kính trong và đường kính ngoài của prôfin cánh.
- N [W]: Công suất tạo ra của tuabin do tác dụng của dòng khí chảy qua.
- ω [rad/s]: Vận tốc góc của trục tuốc bin.
Công suất N của tuốc bin tạo ra sẽ được dùng để khắc phục cản lực cản của tuốc bin
và làm tuốc bin quay với vận tốc góc ω. Các lực cản của tuốc bin phụ thuộc vào kết
cấu hình học và thông số kỹ thuật của nó. Giá trị lực cản này sẽ ảnh hưởng đến độ
nhạy và tính chính xác của thiết bị đo và đây là các thông số chuẩn của nhà sản xuất
thiết bị.

ω=

π.n
30ω
⇒n=
30
π


Giá trị.
1 ÷ 30 m/s
3,6 ÷ 108 km/h
0,01 m/s
0,1 km/h
9
0 ÷ 40

Khối lượng [g].

297

Độ phân giải vận tốc.

Cảm biến đo lực CAS BCA-50L
Nhiệm vụ của cảm biến đo lực
Nhiệm vụ của cảm biến đo lực là để đo lực khí động do dòng chảy không khí tác
dụng lên vật thể thí nghiệm. Trên ống khí động được thiết kế, lực khí động được xác
định là lực cản chính diện. Được tạo thành do lực cản ma sát và lực cản hình dạng.
Lực cản chính diện có phương song song với dòng chảy, có chiều ngược với chiều của
dòng chảy.

Hình 2.12. Cảm biến đo lực CAS BCA-50L
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo lực
Cảm biến đo lực được sử dụng trên ống khí động thiết kế là loại cảm biến màng
điện trở. Đây là loại cảm biến lực hiện đại nhất với độ chính xác và ổn định rất cao.
Trên màng điện trở của cảm biến được dán 4 miếng điện trở biến dạng. Điện trở biến
dạng là loại linh kiện điện tử mà điện trở của nó sẽ thay đổi khi bị biến dạng do ngoại
lực bên ngoài tác động vào. Nó lợi dụng tính chất vật lý là điện trở của vật dẫn thay
đổi theo chiều dài và đường kính của vật dẫn:


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

xuống) là Ra và Rd. 4 điện trở được mắc theo mạch cầu Wheastone. Ở trạng thái tĩnh
không có lực tác dụng, các điện trở biến dạng ở trạng thái nghỉ, giá trị điện trở tĩnh của
chúng giữ cho mạch cầu Wheastone cân bằng. Điện áp ra Vout = 0V.
Khi có lực tác dụng lên màng, nó làm màng bị biến dạng, các điện trở bị biến dạng
theo làm cho điện trở của chúng thay đổi. Điều này làm mất cân bằng trên mạch cầu
Wheastone, sự mất cân bằng của mạch cầu tạo nên một giá trị điện áp ra Vout > 0
được xác định bằng công thức:

 Rb
Rd
Vout = 
−
 Ra + Rb Rc + Rd


÷Vcc


(2.18)

Như vậy, bằng việc xác định được điện áp ra Vout ta sẽ xác định được lực tác dụng
lên cảm biến. Mạch điều khiển thu nhận tín hiệu điện áp V out này, so sánh với bảng giá
trị chuẩn và xuất tín hiệu ra là giá trị lực tác dụng lên cảm biến.
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của cảm biến đo lực CAS BCA-50L
Thông số.

Giá trị.


350±3,5

Cảm biến đo áp suất không khí MPXHZ6400A
Cảm biến MPXHZ6400A là cảm biến tích hợp on-chip, mạch Op-Amp lưỡng cực
và mạng điện trở màng mỏng để cung cấp tín hiệu đầu ra cao và có thể bù nhiệt. Các
yếu tố như hình thức nhỏ và độ tin cậy cao của tích hợp on-chip làm cho cảm biến áp
suất một sự lựa chọn hợp lý và có tính kinh tế cho các nhà thiết kế hệ thống.
Cảm biến MPXHZ6400A là một trong những cảm biến áp suất silicon tiên tiến
nhất, nguyên khối với tín hiệu điều hòa. Bộ cảm biến này kết hợp các kỹ thuật cắt
micromét tiên tiến, mạ kẽm màng mỏng và chế biến bán dẫn lưỡng cực để cung cấp tín
hiệu đầu ra analog chính xác cao, tỉ lệ với áp suất áp dụng.


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Hình 2.14. Sơ đồ khối mạch nội bộ được tích hợp trên một chip cảm biến áp suất
Tính năng, đặc điểm hoạt động
• Cải thiện độ chính xác ở nhiệt độ cao.
• Có các cỡ nhỏ và siêu nhỏ.
• Sai số tối đa 1.5% trong khoảng từ 0 ºC đến 85ºC.
• Lý tưởng cho các vi xử lý hoặc các hệ thống dựa trên vi điều khiển.
• Nhiệt độ bù từ -40°C đến + 125 °C.
• Bao bì bề mặt bền bỉ (PPS).
Bảng 2.4. Tính năng hoạt động cảm biến MPXHZ6400A
Tiêu chuẩn

Ký hiệu

Giá trị

Io+
Io–

0.5
–0.5

mAdc
mAdc

Bảng 2.5. Đặc tính hoạt động (VS = 5.0 Vdc, TA = 25°C, khoảng nhiệt độ hoạt động
0oC-85oC)
Đặc tính
Khoảng áp suất
Nguồn cấp (1)
Dòng điện cấp

Ký hiệu
POP
VS
Io

Min
20
4.64
—

Typ
—
5.0
6.0

4.733

4.8

4.866

Độ chính xác (4)
Độ nhạy
Thời gian phản hồi (6)
Thời gian khởi động (7)

—
—
—
—

—
12.1
1.0
20

—
—
—
—

±1.5
mV/kPa
ms
ms



Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Hình 2.15. Mạch ứng dụng điển hình (hoạt động của nguồn ra)

Hình 2.16. Tín hiệu đầu ra cảm biến (Volts) tương ứng với áp suất đầu vào
Các đường cong đầu ra tối thiểu và tối đa điển hình được hiển thị để hoạt động trên
phạm vi nhiệt độ từ 0 đến 85 ° C. Đầu ra sẽ bão hòa bên ngoài phạm vi áp suất được
đánh giá.

Công thức chuyển đổi:
Giá trị chuyển đổi thông thường: Vout=Vs x (0,002421 x P – 0,00842) ±
(sai số áp suất) x (nhiệt độ) x 0,002421 x Vs


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

Hình 2.17. Bảng sai số nhiệt độ
Từ bảng trên ta thấy, cảm biến hoạt động tốt nhất trong khoảng từ 0°C-85°C, ngoài
khoảng nhiệt độ này, sai số về nhiệt độ là rất lớn và bội số tăng lên theo một đường
tuyến tính với các hệ số góc là 3 và 1,75.

Hình 2.18. Bảng sai số áp suất
(Sai số áp suất là ±5,5 kPa ở mọi nhiệt độ)

Kích thước cảm biến


Cải tiến, nâng cấp bộ thí nghiệm ống khí động và xây dựng các bài thí nghiệm xác định lực cản khí động

THÔNG THƯỜNG

3.1. Giới thiệu về các vật cản
Ở phần này, các vật thể được đặt vào buồng đo để đo lực cản tác dụng. Các vật thể
được xây dựng sao cho có kích thước phù hợp với kích thước buồng đo và được giữ cố
định bằng một thanh sắt để bắt vào cảm biến đo lực cản.
- Vật cản hình lăng trụ đứng
Vật cản có các kích thước như sau đường kính đáy 76 (mm), chiều cao 98 (mm), diện
tích cản chính diện A=74,48 (cm2)

Hinh 3.1. Vật cản hình lăng trụ đứng
- Vật cản hình cầu
Vật cản hình cầu có đường kính 11(cm), thể tích 0,696(lít), diện tích cản chính diện
A=95 (cm2)

Hình 3.2. Vật cản hình cầu
- Vật cản hình đĩa phẳng
Vật cản hình đĩa phẳng có đường kính 12 (cm), diện tích cản chính diện A=113(cm2)