Bài giảng Đo lường - Cảm biến - Chương 7: Cảm biến đo lưu lượng, vận tốc lưu chất và mức

Đo lường - cảm biến Cảm biến đo lưu lượng, vận tốc lưu chất và mức Nội dung • Đo lưu lượng bằng phương pháp đếm • Đo lưu lượng bằng chênh lệch áp suất • Đo tốc độ gió • Đo mức bằng phao • Đo mức bằng cảm biến điện dung • Đo mức bằng cảm biến siêu âm và quang Đo lường – Cảm biến Đo lưu lượng bằng phương pháp đếm Đo lường – Cảm biến Nguyên lý: đếm trực tiếp số lượng thể tích chất lỏng đi qua buồng chứa có thể tích biết trước. Khi chất lỏng đi vào buồng sẽ tác động làm quay bánh răng, đồng thời tác động đến cơ cấu đếm. Đo lưu lượng bằng phao Đo lường – Cảm biến Rotameter: Dùng đo lưu lượng của khí hay chất lỏng, gồm 1 ống thủy tinh đặt đứng chứa một phao. Phao sẽ được nâng lên tỉ lệ với vận tốc lưu chất. Đo lường – Cảm biến Độ dịch chuyển của phao (hoặc nút) có thể được đo bởi cảm biến đo dịch chuyển Đo lưu lượng bằng chênh lệch áp suất Đo lường – Cảm biến Phương trình Bernoulli cho đường ống nằm ngang như hình: Định luật bảo toàn khối lượng Lưu lượng chất lỏng: Có 4 loại: Đo lường – Cảm biến • Một đồng hồ dạng Venturi có K = 0.008 m4N-0.5s-1. Tính lưu lượng chất lỏng khi chênh lệch áp suất p = 180 Pa • Một đồng hồ dạng Orifice có K = 0.004 m4N-0.5s-1. Tính lưu lượng chất lỏng khi chênh lệch áp suất đo được là 200 Pa Đo lường – Cảm biến Lưu lượng K: hằng số đồng hồ Đo lưu lượng bằng turbine hoặc cánh quạt Đo lường – Cảm biến Nguyên lý: Phần tử cảm nhận là một rotor hướng trục, được đặt để quay do dòng chất lỏng đi qua. Số vòng quay trong một đơn vị thời gian: n = k.v Trong đó, k là hệ số tỉ lệ và v là tốc độ dòng chảy qua tiết diện A. Lưu lượng bằng: Q = A.v Số vòng quay có thể được đo bằng cảm biến đo tốc độ (ví dụ, máy phát tốc) Đo tốc độ gió Đo lường – Cảm biến Đo mức bằng phao Đo lường – Cảm biến Phao có chứa nam châm, sẽ tác động vào tiếp điểm trong ống dẫn hướng. Có thể đặt nhiều tiếp điểm trong ống để đo nhiều mức khác nhau. Đo mức bằng cảm biến điện dung Đo lường – Cảm biến Nguyên lý: Một điện cực cách điện được nhúng vào chất lỏng. Điện dung giữa thanh dẫn bên trong điện cực và thành bồn được đo về thay đổi theo mức chất lỏng (a) (b) Công tắc mức dạng điện dung Đo mức bằng cảm biến điện dung Đo lường – Cảm biến  là hằng số điện môi 0 là hằng số điện môi chân không Nếu chất lỏng có độ dẫn điện cao, ta có thể đơn giản công thức trên: Quan hệ giữa điện dung và mức L: Đo mức bằng siêu âm và quang Đo lường – Cảm biến Sóng siêu âm được phản xạ tại bề mặt chất lỏng. Thời gian trễ được đo giữa lúc phát và nhận tín hiệu Bài tập Quan hệ giữa vận tốc v và sai lệch áp suất (đồng hồ dạng orifice) Đo lường – Cảm biến 1 Psi = 6894.75729 Pa Tính chất của chất lỏng: Mật độ chất lỏng  = 1000 kg/m3 Đường kính ống (A1): 1cm Đường kính vòi (A2): 0.5cm Lưu lượng tối đa: 0.2 lít/giây (0.0002 m3/s) a/ Thiết kế 1 cảm biến dùng đồng hồ dạng orifice với tầm ngõ ra 0-5V để đo lưu lượng chất lỏng trên? Dùng cảm biến áp suất tầm đo 10psi/250mV b/ Ngõ ra bằng bao nhiêu tại ½ lưu lượng cực đại? Bài tập Đo lường – Cảm biến Thiết kế mạch điện đo lưu lượng chất lỏng, tầm đo 0V (lưu lượng min) tới 5V (lưu lượng max) Dùng máy phát tốc, tầm đo 2.4V/1000rpm 1 fluid ounce = 29.57 ml Thiết kế mạch điện đo lưu lượng chất lỏng dùng ống dạng piot, tầm đo 0V (lưu lượng min) tới 5V (lưu lượng max) Dùng cảm biến áp suất, tầm đo 10psi/250mV