BỘ CÔNG NGHIỆP PHÂN VIỆN DỆT MAY TẠI TP. HỒ CHÍ MINH **************** BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG THEO DÕI NHIỆT ẨM ĐỘ 4 KÊNH Chủ nhiệm đề tài: LÊ ĐẠI HƯNG 7836 07/4/2010 TP. HỒ CHÍ MINH - 2010 TRSI 1/53 BỘ CÔNG THƯƠNG TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM PHÂN VIỆN DỆT MAY TẠI TPHCM 345/128A – TRẦN HƯNG ĐẠO – Q1 – TPHCM TEL:39201396, FAX:39202215  BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ THỐNG THEO DÕI NHIỆT ẨM ĐỘ 4 KÊNH TPHCM 2009 TRSI 2/53 1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh 2.Cơ quan chủ trì: Phân Viện Dệt May tại TPHCM Địa chỉ: 345/128 A Trần Hưng Đạo Q1 TPHCM ĐT:08.39201396 Fax: 08.39202215 3.Mã số: 125.09-RD/HD-KHCN 4.Thời gian thực hiện đề tài: 1/2009 đến 12/2009 5.Cơ quan phối hợp chính: Phân Viện Dệt May tại TPHCM. 6.Chủ nhiệm đề tài: KS. Lê Đại Hưng Học hàm,học vị, chuyên môn: Kỹ Sư Chức Vụ :Trưởng Phòng Nghiên cứu tổng hợp 7.Các cộng tác viên: Họ và tên Học hàm, học vị Cơ quan 1 Lê Đại Hưng K.S Điện tử Phân Viện Dệt May Tại TP HCM 2 Nguyễn Văn Chất K.S Chế tạo máy Phân Viện Dệt May Tại TP HCM 3 Nguyễn Thanh Tuyến K.S Cơ khí Phân Viện Dệt May Tại TP HCM TRSI 3/53 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5 Mục tiêu đề tài………………………………………………………………………… …………… ………………………… …………… 6 Nội dung đề tài………………………………………………………………………………………………………………… ……………… 6 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………………………………………….……… ……………… 7 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI 8 I. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT…………………………………………………………………….…………….…………… 8 1. Nhiệt độ và ẩm độ trong không khí………………………………………………………………….… ………………8 2. Ảnh hưởng của nhiệt ẩm độ đến vật liệu dệt và môi trường làm việc của con người……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………14 2.1 Ảnh hưởng của nhiệt ẩm độ đến vật liệu dệt……………………………………………….… …………….…14 2. 2 Ảnh hưởng của nhiệt ẩm độ đến con người trong môi trường làm việc…….………………16 3. Nguyên tắc và các thiết bị đo nhiệt ẩm độ………………………………………………………………………17 3.1 Nguyên tắc ………………………………………………………………………………………………………………… ….…………17 3.2 Các thiết bị đo nhiệt ẩm độ…………………………………………………………………………………….………………21 4. Phương pháp truyền và nhận tín hiệu trong mạng CAN………………………………….………24 4.1 Tìm giải pháp truyền dữ liệu…………………………………………………………………………………….……………24 4.2. Mô hình mạng Can ………………………………………………………………………………………………………….………25 5. Tìm hiểu về tiêu chuẩn kiểm soát môi trường nhiệt ẩm độ………………………………………32 II. CÁC BƯỚC TRIỂN KHAI VÀ THỰC HIỆN…………………………………………………………… 34 1.Tìm hiểu các hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ hiện có……………………………………………………34 TRSI 4/53 2.Lựa chọn dạng hệ thống theo dõi để thiết kế…………………………………………………….……………34 2.1.Thiết kế hệ thống đo đọc và điều khiển …………………………………………………………………………35 2.2 Thiết kế vỏ cho thiết bị đo nhiệt ẩm độ………………………………………… ………………………………37 2.3 Thiết kế mặt Panel điều khiển……………………………………………………………………………………………37 2.4 Linh kiện vật tư phụ tùng……………………………………………………………………………………………………38 2.5 Viết phần mềm ……………………………………………………………………………………………………………………42 2.5.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu. ……………………………………………………………………………………………… ……42 2.5.2.Thiết kế phần mềm vẽ biểu đồ máy chủ (Server) ………………………………… …………………45 2.5.3.Thiết kế phần mềm vẽ biểu đồ máy tính trạm (Client) ……………………………………………45 2.6 .Lắp ráp, chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống…………………………………………….…………………………46 2.6.1 Lắp ráp………………………………………………………………………………………………………………………… ………46 2.6.2 Chạy thử………………………………………………………………………………………………………………………………46 2.7 Kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống…………………………………………………………….…………………………47 III. ĐÁNH GIÁ KẾT QỦA…………………………………………………………………………………………………… 49 1. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị TH09………………………………………………………………….………… ……50 2. Đặc điểm của hệ thống…………………………………………………………………………………………………… ……50 3.Ứng dụng hệ thống vào thực tế……………………………………………………………………………………….……51 KẾT LUẬN 52 1. Ý nghĩa khoa học………………………………………………………………………………………………………………….…52 2.Ý nghĩa kinh tế xã hội …………………………………………………………………………………………………… ……52 Phụ lục………………………………………………………………………………………………………………………………… ………53 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………………………………………… … ………53 TRSI 5/53 LỜI NÓI ĐẦU Như chúng ta đã biết môi trường nhiệt ẩm độ có tầm ảnh hưởng rất lớn đến mọi lĩnh vực, như các kho lưu trữ, môi trường làm việc và các phòng thí nghiệm nói chung. Đặc biệt đối với nghành dệt thì vật liệu dệt có tính chất hút hơi nước và thả ra môi trường xung quanh. Sự hút ẩm sẽ làm thay đổi mạnh mẽ nhiều tính chất cơ học và vật lý của vật liệu như thay đổi khối lượng, kích thước, độ bền cơ học…Ngòai ra môi trường nhiệt ẩm độ trong các phòng thí nghiệm vật liệu dệt may phải nằm trong môi trường chuẩn để đảm bảo tính chính xác giữa các phòng thí nghiệm với nhau. Trước khi thử, vật liệu dệt phải được điều hòa bằng cách đặt vào môi trường để thử sao cho dòng khí lưu chuyển tự do quanh vật liệu dệt và giữ tại đó trong một khoảng thời gian yêu cầu để đạt đến trạng thái cân bằng với môi trường. Theo dõi định kỳ sự biến động trong không gian của điều kiện môi trường tại các vị trí khác nhau bên trong phòng thử nghiệm là một vấn đề rất khó khăn và phức tạp với yêu cầu phải đảm bảo ít nhất 1 đầu đo trên 50 m 3 trong thời gian liên tục. Để đáp ứng được yêu cầu này, chúng tôi đã chọn đế tài nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh. Hệ thống này có khả năng đo, thu thập, lưu trữ dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm môi trường và cung cấp số liệu 24/24 giờ cho người sử dụng qua mạng nội bộ (mạng Lan) TRSI 6/53 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. 1. Nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh, có độ chính xác cao với chức năng theo dõi và ghi lại thông tin nhiệt độ - độ ẩm tại nhiều điểm bên trong phòng thử nghiệm lên mạng nội bộ, thuận tiện cho việc theo dõi kiểm tra môi trường bên trong phòng thử nghiệm và làm hồ sơ quản lý chất lượng. 2. Thay thế hàng nhập khẩu và đáp ứng nhu cầu theo dõi nhiệt ẩm độ bên trong phòng thử nghiệm. 3. Trang bị cho Trung tâm giám định dệt may - Phân viện dệt may. 4. Thích hợp cho các phòng thử nghiệm vật liệu dệt may và các kho lưu trữ đòi hỏi nghiêm ngặt môi trường. 5. Hệ thống phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 1748 và ISO 139. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1. Tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết. 1.1 Tổng quát nhiệt độ và độ ẩm trong không khí. 1.2 Những ảnh hưởng nhiệt ẩm độ đến con người,động vật,vật liệu dệt may. 1.3 Các thiết bị đo nhiệt ẩm độ và nguyên tắc hoạt động. 1.4 Phương pháp truyền và nhận tín hiệu trong mạng CAN. 1.5 Tìm hiểu về tiêu chuẩn kiểm soát môi trường nhiệt ẩm độ. 2. Các bước triển khai và thực hiện. 2.1 Tìm hiểu các hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ hiện có. 2.2 Lựa chọn các thông số và sơ đồ bố trí. 2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển. 2.4 Thiết kế board mạch nhiệt độ và độ ẩm. 2.5 Viết phần mềm theo dõi và lưu trữ nhiệt ẩm độ . TRSI 7/53 2.6 Lắp ráp chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ. 2.7 Kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ. 3. Viết báo cáo. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 1. Tiếp cận thông tin trên mạng, các tài liệu từ các hãng cung cấp thiết bị và những tiêu chuẩn cần thiết về nhiệt ẩm độ trong môi trường thử nghiệm. 2. Lựa chọn nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật cần thiết cho việc thiết kế. 3. Tiến hành thiết kế dựa trên các thông số đã được lựa chọn. TRSI 8/53 NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI I. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT. 1. Nhiệt độ và ẩm độ trong không khí. 1.1. Nhiệt độ: là đại lượng biểu thị mức độ nóng lạnh. Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến cảm giác của con người. Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường sử dụng 2 thang nhiệt độ là độ C độ F. F = 32 + 1,8. o C  Sự truyền nhiệt diễn ra dưới 3 hình thức sau:  Dẫn nhiệt.  Đối lưu nhiệt.  Bức xạ nhiệt. +Trong ba hình thức truyền nhiệt trên thì Bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt chủ yếu.Các vật liệu hấp thu năng lượng mặt trời sẽ nóng lên. Sự gia tăng nhiệt cũng bắt nguồn từ chuyển động phân tử (chất rắn) hoặc chuyển động khối lượng (đối lưu nhiệt chất lỏng và khí). +Tất cả vật liệu kể cả không khí đều có hình thức truyền nhiệt như nhau.Vật liệu rắn có sự khác biệt ở hệ số truyền nhiệt,tỷ trọng,cấu trúc phân tử… +Nhiệt lượng được bức xạ và truyền dẫn đi theo mọi hướng,nhưng đối lưu nhiệt chủ yếu từ thấp đến cao.Bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt quyết định.  Dẫn nhiệt Là sự truyền nhiệt bên trong vật thể hoặc qua sự tiếp xúc trực tiếp trên bề mặt.Nhiệt lượng truyền đi tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt (k), diện tích bề mặt cắt ngang hướng truyền nhiệt và tỷ lệ nghịch chiều dài (d) giữa 2 mặt nóng và lạnh của mỗi loại vật liệu. Nhiệt lượng truyền theo phương thức dẫn nhiệt tính theo công thức Fourier. Q = k.A.(T n -T l ).t/d  Q: nhiệt lượng. TRSI 9/53  k: hệ số dẫn nhiệt (w/m. o K),đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt vật liệu.  A: diện tích bề mặt  T n : nhiệt độ bề mặt nóng.  T l : nhiệt độ bề mặt lạnh.  t: thời gian dẫn nhiệt.  d: khoảng cách giữa hai bề mặt. Vật liệu có tỷ trọng càng cao thì dẫn nhiệt càng tốt.Thủy tinh,thép,nhôm là những vật liệu dẫn nhiệt tốt. Hình 1 : Mô tả qúa trình truyền nhiệt trong vật liệu Bảng 1: Hệ số truyền nhiệt k tương ứng những vật liệu. [...]... trên thì hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ đề nghiên cứu phải đáp ứng các yêu cầu sau + Hệ thống làm việc 24/ 24 giờ + Hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ được thiết kế bao gồm các máy đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường được kết nối thành mạng do một máy tính giám sát + Hệ thống có chức năng theo dõi hiển thị thu thập, lưu trữ và vẽ biểu đồ nhiệt ẩm độ TRSI Trang 35 + Hệ thống có độ chính xác cao và hoạt động ổn... dùng Ẩm kế điểm sương, Ẩm kế bay hơi 3.2 Các thiết bị đo nhiệt ẩm độ 3.2.1 Thiết bị đo nhiệt ẩm độ hiện số do Hàn Quốc sản xuất Hình 9: Thiết bị đo nhiệt ẩm độ điện tử Model: DHT-1 - Khoảng đo nhiệt độ -30 +70oC (-22 +122oF) - Độ phân giải nhiệt độ: 0,1oC Độ chính xác: ±1oC - Khoảng đo độ ẩm: 20 95% RH - Độ phân giải độ ẩm: 1% Độ chính xác: ±5% - Hiển thị các thông số: nhiệt độ (oC và oF), độ ẩm, thời... chính TRSI Trang 34 II/ CÁC BƯỚC TRIỂN KHAI VÀ THỰC HIỆN 1 Tìm hiểu các hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ hiện có Hệ thống giám sát nhiệt ẩm độ do Jacarta sản xuất gồm : 8-Port with 8 x Temperature & Humidity Sensors 16-Port with 16 x Temperature & Humidity Sensors 24- Port with 24 x Temperature & Humidity Sensors Hình 23: Hệ thống giám sát nhiệt ẩm độ 2 Lựa chọn dạng hệ thống theo dõi để thiết kế Qua... Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ do India sản xuất - Phạm vi đo độ ẩm từ 0 đến 100% RH Độ chính xác: ± 3%RH - Phạm vi đo nhiệt độ từ (-5 đến 50oC ) Độ chính xác: ±1 oC - Độ phân giải: 1 (%RH), 1 0C Hình 12: Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ (ẩm ướt ) 3.2.5 Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ do USA sản xuất - Phạm vi đo độ ẩm từ 0 đến 95% RH Độ chính xác: ± 3%RH - Phạm vi đo nhiệt độ từ (-5 đến 50 oC ) Độ chính xác: ±1 oC - Độ phân giải:... nhiệt độ từ (-10 đến 40 oC) Độ chính xác: ±1 oC - Độ phân giải: 1 (%RH), 1 0C Hình 10 : Máy ghi nhiệt ẩm độ - Sử dụng Pin 3.6V / 0.8 Ah 1/2AA 3.2.3 Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ do Taiwan sản xuất - Phạm vi đo độ ẩm từ 0 đến 100% RH Độ chính xác: ± 3%RH - Phạm vi đo nhiệt độ từ (0 đến 120oC ) Độ chính xác: ±1 oC - Độ phân giải: 1 (%RH), 1 0C Hình 11: Đồng hồ đo nhiệt ẩm độ ( Kim chỉ thị ) TRSI 23/53 3.2 .4. .. Tốc độ gió thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố : nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm 3 Nguyên tắc và các thiết bị đo nhiệt ẩm độ 3.1 Nguyên tắc Có rất nhiều phương pháp đo nhiệt ẩm độ cũng như những thiết bị cơ bản sử dụng sự dãn nở chất lỏng,kim loại đến những loại thiết bị có độ chính xác cao sử dụng Sensor điện tử.Nhưng mục đích là dùng để xác định nhiệt độ, độ ẩm xung quanh chúng ta.Tùy theo. .. con người.Trong đó nhiệt độ và ẩm độ đóng vai trò quan trong nhất.Con người đều thích nghi với nhiệt độ, độ ẩm nhất định trong môi trường làm việc  Nhiệt độ: Nhiệt độ không khí có gây cho cơ thể những cảm giác không thoải mái như nóng, lạnh Nhiệt độ thay đổi đột ngột có thể làm con người sinh bệnh hoặc bệnh nặng hơn Nhiệt độ thích hợp nhất với con người trong khoảng 22-27 oC  Độ ẩm: Không khí bão... 10 Lanh 100 70 41 24 12 Gai 100 62 26 12 6 Tơ tằm 100 73 39 - - TRSI 16/53 +Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của sợi thể hiện biểu đồ sau Po (glực/T) ex 54 45 1 1.Terilen 2.Nilon 3.Oclon 4. Axetat 5.Vixco 6.Bông 7.Tơ 2 36 3 7 27 5 18 6 9 4 0 50 100 150 200 (toc) Hình 4: Độ bền sợi giảm theo nhiệt độ 2 2 Ảnh hưởng của nhiệt ẩm độ đến con người trong môi trường làm việc Thời tiết luôn tác động đến đời... kim loại theo nhiệt độ môi trường xung quanh nó.Mỗi kim loại có hệ số giãn nở,những thiết bị thường sử dụng kim loại để chế tạo là những lưỡng kim Hình 6: Dụng cụ đo nhiệt ẩm +Ưu điểm thiết bị: giá thành rẻ, dễ sử dụng, bền +Nhược điểm: Độ chính xác không cao, khó chế tạo  Nhiệt kế điện: +Nhiệt kế điện: dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng các đặc tính điện hoặc từ phụ thuộc nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện... chúng ta.Tùy theo mức độ chính xác cao hay thấp, khoảng nhiệt độ đo, giá thành và nơi làm việc của thiết bị mà chọn thiết bị đo phù hợp 3.1.1 Nhiệt kế: Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ và phần biểu thị kết quả  Nhiệt kế chất lỏng +Nhiệt kế chất lỏng: hoạt động trên cơ sở dãn nhiệt của chất lỏng theo nhiệt độ môi trưởng xung quanh . chọn đế tài nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh. Hệ thống này có khả năng đo, thu thập, lưu trữ dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm môi trường và cung cấp số liệu 24/ 24 giờ cho người. 6/53 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI. 1. Nghiên cứu chế tạo hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ 4 kênh, có độ chính xác cao với chức năng theo dõi và ghi lại thông tin nhiệt độ - độ ẩm tại nhiều điểm bên trong. HIỆN…………………………………………………………… 34 1.Tìm hiểu các hệ thống theo dõi nhiệt ẩm độ hiện có…………………………………………………… 34 TRSI 4/ 53 2.Lựa chọn dạng hệ thống theo dõi để thiết kế…………………………………………………….…………… 34 2.1.Thiết kế hệ thống