Chương 1: Tổng quan Chương này trình bày đặt vấn đề lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. • Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương này tập trung vào các lý thuyết liên quan đến đề tài bao gồm các kiến thức về khí gas, các loại module, các thiết bị ngoại vi, vi điều khiển sử dụng trong hệ thống. • Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Chương này trình bày về sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của hệ thống, trình bày chi tiết về các loại linh kiện, giao thức giao tiếp giữa các module với nhau. • Chương 4: Thi Công Hệ Thống Dựa trên sơ dồ nguyên lý tiến hành thi công phần cứng là lập trình phầm mềm cho hệ thống đáp ứng được các yêu cầu đã định ra.
• Chương 5: Kết Qủa, Nhận Xét và Đánh Giá Chương này sẽ trình bày kết quả mà nhóm đã thực hiện so với mục tiêu ban đầu, nhận xét hoạt động của hệ thống • Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Tóm lược lại những điều nhóm đã thực hiện, đồng thời đưa ra hướng phát triển để có được một đề tài hoàn thiện. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU CÁC LOẠI KHÍ GAS TRONG CÔNG NGHIỆP 2.1 Khái niệm Hiện nay, với đặc tính là nguồn nhiên liệu sạch và thân thiện với môi trường thì khí gas dần khẳng định được vị trí quan trọng trong đời sống của chúng ta và đã góp phần tạo nên sự văn minh của xã hội. Lợi ích của gas là rất tích cực, được sử dụng rộng rãi trong dân dụng, thương mại, vận tải và các ứng dụng công nghiệp.
Gas là hỗn hợp của các chất Hydrocacbon, trong đó thành phần chủ yếu là khí Propane (C3H8), Butane (C4H10) và một số thành phần khác.2 Ứng dụng của khí gas trong công nhiệp Khí công nghiệp là loại nguyên liệu khí được sản xuât để sử dụng trong công nghiệp. Các khí trong công nhiệp được sửu dụng nhiều nhất như: nitrogen, oxy, caarbon dioxide, hydro, acetylen,… Các loại khí công nghiệp được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Bao gồm các ngành công nghiệp nặng như dầu khí, hoá dầu, hóa chất, điện, khai thác mỏ, luyện kim, kim loại. Và cũng được sử dụng trong các ngành dược phẩm, công nghệ sinh học, thực phẩm, nước, phân bón, điện hạt nhân, điện tử, hàng không vũ trụ, phân tích thí nghiệm, kiểm nghiệm môi trường… 2.1 Ứng dụng trong ngành thực phẩm Nước ngọt có gas đã trở thành loại nước giải khát quá quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Nước có gas chiếm đến 94% thành phần của nước ngọt, có tên gọi hóa học là: Carbon dioxide (CO2) - có vai trò như một chất bảo quản nhẹ. Khí CO2 được sử dụng nhiều trong ngành sản xuất nước giải khát và bia rượu. Trong công nghiệp khí CO2 được điều chế từ các khí sinh ra khi lên men rượu bia, phân hủy chất béo, từ các khí thu được trong sản xuất hóa chất, như sản xuất amoniac hoặc tổng hợp methanol, từ khói các nhà máy công nghiệp đốt than.2 Ứng dụng trong thiết bị gia dụng a. Máy điều hòa Gas điều hòa là môi chất được sử dụng trong hệ thống làm hạnh hấp thụ nhiệt, có nhiệm vụ mang nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp thải ra nơi có nhiệt độ cao hơn.
Đây BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT chính là thành phần không thể thiếu trong quá trình làm lạnh của hệ thống điều hòa nói chung và các hệ thống làm lạnh nói riêng. Các loại gas được sử dụng trong máy điều hóa không khí như gas R22, gas R410A, gas R32. nhưng được sử dụng nhiều nhất vẫn là gas R22 và Gas R410A.
❖ Gas điều hòa R22 Gas R22 là loại gas được sử dụng đầu tiên trên các máy lạnh, chiếm hơn 70% trên thị trường điều hòa hiện nay, được sủ dụng cho máy điều hòa không khí loại thường (không sử dụng công nghệ Inverter). ❖ Gas điều hòa R410A Gas R410A có độ bay hơi cao hơn, và khi môi trường ở tầm thấp sẽ gây thiếu oxi chính vì vậy mà phòng của bạn phải được thoáng khí nếu không sẽ rất nguy hiểm khi có hiện tượng rò rỉ khí gas. ❖ Gas điều hòa R410A Loại Gas R32 là loại gas mới nhất hiện nay, được ứng dụng sử dụng nhiều nhất tại Nhật Bản. Loại gas này được phát minh ra nhằm thay thế cho loại gas R22 và loại R410A.
Tủ lạnh Gas tủ lạnh được nằm trong các dây đồng có tác dụng chuyển tải nhiệt từ dàn lạnh tới dàn nóng. Khí gas khi đi qua dàn lạnh sẽ hấp thụ nhiệt xung quanh dàn lạnh để chuyển tới dàn nóng. Tại đây, khí gas sẽ được làm mát thông qua việc tản nhiệt ra môi trường. ❖ Gas R12 Gas R12 là loại gas lâu đời nhất, được sử dụng phổ biến trong các tủ lạnh đời cũ.
Gas R12 bình thường có mùi hôi, khi đốt có màu xanh lá và mùi hắc, có thể gây choáng và nhức đầu khi hít nhiều. ❖ Gas R134A Do tính chất độc hại và gây nguy hiểm cho tầng Ozon của gas R12 nên gas R134A được tạo ra để thay thế cho gas R12. Loại gas này được sử dụng phổ biến cho nhiều loại tủ lạnh dân dụng hiện nay. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ❖ Gas R404 Gas R404 là loại gas chuyên dùng cho các tủ cấp đông. Loại gas này được thiết kế dành riêng cho nhu cầu làm đông ở nhiệt độ sâu hơn đồng thời đảm bảo tuổi thọ cho máy nén, các chi tiết và dầu bôi trơn cao hơn. ❖ Gas R600 Gas R600 được ứng dụng trong các dòng tủ lạnh cao cấp. Gas R600 là Gas Hidrocacbon (HC gas) nhằm bảo vệ môi trường và an toàn với tầng ozon, tránh hiện tượng biến đổi toàn cầu.3 Ứng dụng làm nhiên liệu khí đốt a.
Khí đốt hóa lỏng (Liquefied Petrolium Gas - LPG) LPG là khí không màu, không mùi (được thêm mùi để dễ phát hiện khi bị rò rỉ), nhiệt độ ngọn lửa từ 1890ºC đến 1935ºC, nhẹ hơn nước nhưng nặng hơn không khí, dễ cháy, không chứa chất độc nhưng có thể gây ngạt thở. Khí đốt ( Petrolium gas) là sản phẩm phụ thu được trong quá trình chế biến dầu, Khí đốt được hóa lỏng để tạo thành LPG. Thành phần hóa học chủ yếu gồm propan, butan và một lượng nhỏ propylen, butylen và các khí khác. Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas - LNG ) LNG là khí không màu, không mùi, không vị, không độc hại và không có tính chất ăn mòn, có nhiệt độ ngọn lửa khoảng 2440oC và nhẹ hơn không khí.
Khí thiên nhiên (Natural gas) được hóa lỏng ở -120ºC đến -170ºC (tùy vào tỷ lệ thành phần hỗn hợp trong chất khí), giúp dễ dàng bảo quản và vận chuyển. Khí nén thiên nhiên( Compressed Natural Gas - CNG) CNG là khí không màu, không mùi, có nhiệt độ ngọn lửa khoảng 1950ºC và nhẹ hơn không khí. Thành phần chủ yếu của CNG gồm các hydrocarbon, trong đó metan có thể chiếm đến 95%, etan chiếm 5% đến 10% cùng một lượng nhỏ propan, butan và các khí khác. Thông thường, hương lưu huỳnh được thêm vào giúp dễ phát hiện khi bị rò rỉ.
Do nhẹ hơn không khí nên trong trường hợp rò rỉ, khí thiên nhiên (cả CNG và LNG) không gây thiệt hại nghiêm trọng như xăng hoặc LPG. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2.3 Tính chất nguy hiểm cháy, nổ của gas Khi thoát ra khỏi thiết bị chứa, gas chuyển thành thể khí nên rất khó bảo quản. Mặt khác, do không có mùi, không có màu nên gas thoát ra thiết bị chứa rất khó phát hiện, do đó nhà sản xuất phải đưa thêm vào hỗn hợp gas chất tạo ra mùi bắp cải thối để dễ phát hiện gas bị rò rỉ. Tỷ trọng của gas nặng hơn không khí (Propan gấp 1,55 lần; Butan gấp 2,07 lần) nên khi thoát khỏi thiết bị chứa, gas tích tụ ở những chỗ trũng trên mặt đất và tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ.
Do nhiệt độ ngọn lửa của gas khi bị cháy rất cao (1900oC đến 1950oC) nên dễ gây bỏng cho người và gia súc đồng thời gây cháy lan, khó khăn cho việc chữa cháy (vận tốc cháy lan của Butan là 0,38m/s của Propan là 0,46m/s) Hình 2. 1: Sự nguy hiểm khi gas phát nổ 2.2 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 2.1 Khái niệm Cảm biến là thiết bị dùng cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý không có tính chất điện (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) cần đo thành các đại lượng (thường mang tính chất điện) có thể đo và xử lý được. Sau đó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận dạng tín hiệu điện trở hay điện áp đó để xử lí. Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật, việc đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng để cảm nhận sự biến đổi về nhiệt độ của đại lượng cần đo. Đối với các loại cảm biến nhiệt thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đó là “Nhiệt độ môi trường cần đo” và “Nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Điều đó nghĩa là việc truyền nhiệt từ môi trường vào đầu đo của cảm biến nhiệt tổn thất càng ít thì cảm biến đo càng chính xác 2.2 Phân loại cảm biến nhiệt độ Hiện nay cảm biến nhiệt độ được chia ra làm các loại sau: • Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ).
• Nhiệt điện trở ( RTD-resitance temperature detector ). • Bán dẫn ( Diode, IC ,…. • Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc ( hỏa kế- Pyrometer ).Dùng hồng ngoại hay lazer.3 GIỚI THIỆU TIA LỬA ĐIỆN 2.1 Khái niệm Tia lửa điện là quá trình phóng điện tự lực trong chất khí đặt giữa hai điện cực khi điện trường đủ mạnh để biến phân tử khhis trung hòa thành ion dương và electron tự do Hình 2. 2: Tia lửa điện BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2.2 Điều kiện tạo ra tia lửa điện Tia lửa điện có thể hình thành trong không khí khi điện trường đạt giá trị ngưỡng vào khoảng 3.
Hiệu điện thế đủ để phát phát sinh tia lửa điện trong không khí giữa hai điện cực dạng khác nhau.3 Ứng dụng Tia lửa điện được dùng phổ biến trong động cơ nổ để đốt hỗn hợp trong xilanh.