Giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW

Bài báo nghiên cứu phương pháp đo nhiệt độ sử dụng các cảm biến khác nhau như: cặp nhiệt ngẫu, PT100 và LM35. Trên cơ sở đó bài báo đã xây dựng mô hình đo và giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và máy tính. Chương trình giám sát nhiệt độ được thực hiện trên phần mềm LabVIEW. Kết quả đã xây dựng mô hình mô phỏng việc giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW Monitor temperature using USB-6008 module and LabVIEW software Nguyễn Khắc Khiêm, Trần Sinh Biên Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, nkk@vimaru.edu.vn Tóm tắt Trong các dây chuyền sản xuất việc đo và giám sát nhiệt độ là một khâu quan trọng vì nhiệt độ là một trong các thông số có trong nhiều quá trình công nghệ. Việc đo lường chính xác giá trị nhiệt độ trong các điều kiện khác nhau và giám sát chúng có ý nghĩa quan trọng góp phần cho hệ thống hoạt động ổn định hơn. Bài báo nghiên cứu phương pháp đo nhiệt độ sử dụng các cảm biến khác nhau như: cặp nhiệt ngẫu, PT100 và LM35. Trên cơ sở đó bài báo đã xây dựng mô hình đo và giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và máy tính. Chương trình giám sát nhiệt độ được thực hiện trên phần mềm LabVIEW. Kết quả đã xây dựng mô hình mô phỏng việc giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW. Từ khóa: PT100, LM35, USB, LabVIEW. Abstract In the manufacturing line, it is important to measure and monitor temperature because it is one of the available parameters in multiple technology processes. Measuring temperature accurately under different conditions and monitoring temperature are necessary to make the operating system more stable. This paper researches on the way of measuring temperature using various sensors such as thermometers, PT100 and LM35. On that basis, models to measure and monitor temperature using USB-6008 module and computers have been built. Temperature monitoring program has been built on LabVIEW software. The result has developed simulation models for monitoring temperature with USB-6008 module and LabVIEW software. Keywords: PT100, LM35, USB-6008, LabVIEW. 1. Đặt vấn đề Trong các hệ thống kỹ thuật nói chung và các dây chuyền sản xuất nói riêng, việc đo và giám sát nhiệt độ là một khâu quan trọng vì nhiệt độ là một trong các thông số có trong nhiều quá trình công nghệ. Việc đo lường chính xác giá trị nhiệt độ trong các điều kiện khác nhau và giám sát chúng có ý nghĩa quan trọng, góp phần cho hệ thống hoạt động ổn định hơn. Việc nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới và phần mềm chuyên dụng cho phép việc đo lường và giám sát nhiệt độ linh hoạt hơn. Vì vậy việc nghiên cứu giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW là cần thiết. Vấn đề nghiên cứu giám sát nhiệt độ đã được nhiều công trình đề cập đến. Tuy nhiên việc nghiên cứu giám sát nhiệt độ ứng dụng module USB-6008 và phần mềm LabVIEW thể hiện tính linh hoạt hơn trong cả giải pháp về phần cứng cũng như phần mềm. Điều này cho thấy việc nghiên cứu có tính ứng dụng cao và khả thi trong cả môi trường công nghiệp. 2. Đo và giám sát nhiệt độ 2.1. Các phương pháp đo nhiệt độ Đo nhiệt độ là một vấn đề quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp như: sản xuất hóa chất, sản xuất thép, sản xuất xi măng. Tùy theo dải nhiệt độ cần đo ta có thể sử dụng các phương pháp đo nhiệt độ khác nhau: dải nhiệt độ thấp, dải nhiệt độ trung bình và dải nhiệt độ cao. Có 2 phương pháp đo phổ biến là: phương pháp đo tiếp xúc và phương pháp đo không tiếp xúc. Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo có các cảm biến nhiệt độ được đặt trực tiếp trong môi trường cần đo. Phương pháp đo không tiếp xúc là phương pháp đo từ xa, thiết bị đo đặt ngoài HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 350 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 môi trường đo. Với dải nhiệt độ thấp và trung bình thì ta sử dụng phương pháp đo tiếp xúc. Với dải nhiệt độ cao thì ta sử dụng phương pháp đo không tiếp xúc. Trong công nghiệp ta thường được sử dụng phương pháp đo tiếp xúc và sử dụng các cảm biến như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt ngẫu, các IC bán dẫn. Cảm biến nhiệt điện trở thường được chế tạo từ dây platin, đồng, niken, bán dẫn. Các dây này được quấn trên một lõi cách điện và đặt trong vỏ kim loại để bảo vệ. Mạch cầu đo thường được sử dụng cho cảm biến nhiệt điện trở. Sử dụng mạch cầu đo kết hợp với mạch khuếch đại vi sai có một ưu điểm đó là ta chỉ giữ lại thành phần tín hiệu ra (điện áp ra) tỷ lệ với tín hiệu nhiệt độ cần đo. Tuy nhiên ta có thể sử dụng nguồn dòng để xây dựng mạch đo. Trong cách này tín hiệu ra (điện áp ra) bao gồm cả 2 thành phần: phần tín hiệu ra tỷ lệ với tín hiệu nhiệt độ cần đo và phần tín hiệu ra cố định (ví dụ ở 00C cảm biến nhiệt điện trở loại PT100 có điện trở bằng 100 Ω) [1]. Khi dùng mạch cầu đo, nếu chỉ sử dụng hai dây dẫn mắc vào mạch cầu thì dụng cụ sẽ có sai số do sự thay đổi điện trở của đường dây khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi: Rd t  (1) RT  T Trong đó: Rd - sự thay đổi điện trở dây dẫn nối: Rd  Rd 1  Rd 2 ; RT, T - điện trở ban đầu của nhiệt điện trở và hệ số nhiệt của nó. Để khắc phục sai số do nhiệt độ môi trường làm thay đổi điện trở của dây nối, ta sử dụng mạch cầu đo cho cảm biến nhiệt điện trở như hình 1. Hình 1. Sơ đồ mạch cầu đo thường sử dụng cho cảm biến nhiệt điện trở Ở chế độ cầu cân bằng, nếu R1 = R2 và Rd1 = Rd2 thì sai số ảnh hưởng bởi sự thay đổi điện trở của dây nối được loại trừ. Ở chế độ cầu không cân bằng, sai số ảnh hưởng bởi sự thay đổi điện trở của dây nối giảm đáng kể so với sơ đồ cầu hai dây [2]. Cảm biến nhiệt ngẫu có cấu tạo gồm hai dây kim loại hàn vớ ...