KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY THÍ NGHIỆM CHÂN KHÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẤY GỖ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SẤY

62 107 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 19/09/2019, 14:28

Đề tài đã khảo nghiệm với 2 mẫu gỗ d = 30 mm, d = 50 mm ở nhiệt độ 60 oC Khảo nghiệm: Loại gỗ tràm + Nhiệt độ sấy dao động từ 25 oC  72 oC + Đã khảo nghiệm được khoảng 2 mẻ, ta thấy gỗ sau khi sấy chân không có chất lượng như màu sắc gỗ sáng hơn, độ ẩm giảm từ 10%  12%, các khuyết tật của gỗ như: độ cong vênh, nứt nẻ dưới 35%Ngoài ra còn thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển nhiệt độ sấy ứng dụng PID. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY THÍ NGHIỆM CHÂN KHƠNG ỨNG DỤNG TRONG SẤY GỖ - THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SẤY Họ Tên Sinh Viên: NGUYỄN THÀNH CHUNG THIÊN SANH XUÂN Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ ` Niên khóa: 2009-2013 Tháng 06 năm 2013 KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY THÍ NGHIỆM CHÂN KHƠNG ỨNG DỤNG TRONG SẤY GỖ - THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SẤY TÁC GIẢ NGUYỄN THÀNH CHUNG – THIÊN SANH XN Khóa luận tốt nghiệp đệ trình đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: Th.S TRẨN THỊ KIM NGÀ PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG Tháng 06 năm 2013 i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin cảm ơn gia đình em sinh ra, nuôi dưỡng dạy dỗ em có ngày hơm nay, lời biết ơn trân trọng Xin cảm ơn q thầy ngồi trường ĐH Nơng Lâm Tp.HCM nói chung thầy Khoa Cơ Khí-Cơng Nghệ nói riêng, người hết lòng truyền đạt kinh nghiệm sống, học tập cách làm việc suốt trình theo học trường Xin cảm ơn đến Thầy Cô hướng dẫn,Thầy PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, Cô Th.S Trần Thị Kim Ngà Thầy Cơ tận tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm mặt suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Xin cảm ơn Thầy Cô Anh Chị khoa Lâm Nghiệp tận tình giúp đỡ em trình nghiên cứu, khảo nghiệm để hồn thành luận văn Cuối xin cảm ơn bạn Cơ – Điện Tử K35 bạn CLB Cán Bộ Đồn Ngơi xanh, bạn thân hữu gần xa giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đề tài TPHCM, ngày tháng 06 năm 2013 Sinh viên thực NGUYỄN THÀNH CHUNG THIÊN SANH XUÂN ii TÓM TẮT - Đề tài nghiên cứu “ Khảo nghiệm máy sấy thí nghiệm chân không ứng dụng sấy gỗ - Thiết kế, chế tạo mơ hình điều khiển nhiệt độ sấy” thực trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng đến tháng năm 2013 Đề tài khảo nghiệm với mẫu gỗ d = 30 mm, d = 50 mm nhiệt độ 60 oC Khảo nghiệm: Loại gỗ tràm + Nhiệt độ sấy dao động từ 25 oC  72 oC + Đã khảo nghiệm khoảng mẻ, ta thấy gỗ sau sấy chân khơng có chất lượng màu sắc gỗ sáng hơn, độ ẩm giảm từ 10%  12%, khuyết tật gỗ như: độ cong vênh, nứt nẻ 35% - Ngoài thiết kế, chế tạo mơ hình điều khiển nhiệt độ sấy ứng dụng PID iii MỤC LỤC Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích: Chương TỔNG QUAN 2.1 Đối tượng gỗ sấy: 2.1.1 Đối tượng: 2.1.2 Khái niệm sấy gỗ 2.1.3 Tầm quan trọng gỗ: .3 2.2 Máy sấy chân không: 2.2.1 Định nghĩa: 2.2.2 Các loại máy sấy chân không: 2.3 Các giai đoạn vận tốc sấy : 2.4 Xả ẩm: 2.4.1 Quá trình khuếch tán nội (trong lòng vật liệu sấy) 2.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại 2.5 Tổng quan điều khiển sử dụng PID 2.5.1 Thành phần tỉ lệ (P): 2.5.2 Thành phần tích phân (I) 10 2.5.3 Thành phần vi phân (D) 12 2.5.4 Các phương pháp xác định tham số KP, KI, KD cho hệ thống điều khiển sử dụng thuật toán PID 13 2.6 Các phương pháp điều khiển số 16 2.6.1 Điều khiển On - Off .16 2.6.2 Điều khiển khâu tỉ lệ .16 2.6.3 Điều khiển khâu vi phân tỉ lệ PD 16 2.6.4 Điều khiển khâu vi tích phân tỉ lệ PID 16 2.7 Tra cứu linh kiện điện tử .17 2.7.1 Tìm hiểu contactor quang – solid state relay 17 2.7.2 Cảm biến nhiệt độ LM35 .18 2.7.3 Tìm hiểu vi điều khiển PIC 16f877A .18 iv Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Thời gian trí thực đề tài 21 3.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu .21 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 3.2.2 Thiết bị nghiên cứu: 21 3.3 Các bước thực hiện: 22 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 4.1 Khảo sát máy sấy chân không 24 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý: .24 4.1.2 Buồng sấy: 26 4.1.3 Tháp giải nhiệt: 28 4.2 Mạch điều khiển hệ thống: 29 4.3 Quy trình sấy gỗ chân khơng: 30 4.4 Kết khảo nghiệm sấy gỗ chân không mục đích khảo nghiệm: 30 4.4.1 Chọn điều kiện sấy: 30 4.4.2 Chọn thời gian sấy .30 4.5 Thiết kế, chế tạo mơ hình điều khiển nhiệt độ sấy gỗ ứng dụng PID 36 4.5.1 Sơ đồ khối điều khiển nhiệt độ 36 4.5.2 Thiết kế mạch nguồn .36 4.5.3 Mạch cảm biến .37 4.5.4 Mạch kích sử dụng SSR cho đối tượng điều khiển 37 4.5.5 Mạch hiển thị nhiệt độ 38 4.5.6 Mạch nút nhấn .38 4.5.7 Khối trung tâm xử lí Pic 16f877a 39 4.5.8 Mạch điều khiển tổng hợp .40 4.6 Giải thuật chương trình vi xử lí 41 4.7 Phương pháp chọn tham số PID dùng điều khiển 43 4.8 Khảo nghiệm sơ .44 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45 5.1 Kết đạt được: 45 5.2 Đề nghị 45 v TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 PHỤ LỤC 47 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT W: dτ: F: k: Lượng nước khuếch tán Thời gian khuếch tán Diện tích bề mặt khuếch tán Hệ số khuếch tán dc : dx Gradien độ ẩm Pbm: Áp suất nước bề mặt Pkk: Áp suất riêng phần nước khơng khí Dτ: Thời gian bay hơi, B: Hệ số bay U(t): Tín hiệu điều khiển e(t): Tín hiệu vào điều khiển Ti : Hằng số thời gian tích phân P: Cơng suất tiêu thụ L: Chiều dài h: Chiều cao ĐB1: Đèn báo điện ĐB2 : Đèn báo điện ĐB3 : Đèn báo điện ĐB4 : Đèn báo điện ĐB5 : Đèn báo điện vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Mẫu gỗ tràm Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống sấy phun chân không Hình 2.3 Sơ đồ máy sấy gỗ chân không .5 Hình 2.4: Sơ đồ máy sấy chân không SPT – 200 Hình 2.5 Đường cong sấy W=f(t) Hình 2.6 Đường cong vận tốc sấy Hình 2.7 Đồ thị đặc tính thành phần tỉ lệ 10 Hình 2.8 Đồ thị đặc tính thành phần tích phân 11 Hình 2.9 Đồ thị đặc tính thành phần vi phân .13 Hình 2.10 Khâu qn tính bậc bậc cao 14 Hình 2.11 Xấp xỉ dạng qn tính bậc có trễ .15 Hình 2.12 Dạng điều hòa 15 Hình 2.13 Contactor quang solid state relay 17 Hình 2.14 Cảm biến LM35 18 Hình 2.15 Vi điều khiển pic 16F877A 19 Hình 2.16 Sơ đồ chân pic 16F877A 19 Hình 3.1 Đồng hồ đo áp suất .21 Hình 3.2 Cân điện tử 22 Hình 4.1: Sơ đồ máy sấy chân không 24 Hình 4.2 Hệ thống máy sấy gỗ chân không .25 Hình 4.3 Sơ đồ buồng sấy 26 Hình 4.4 Buồng sấy 27 Hình 4.5 Đưa mẫu vào buồng sấy .27 Hình 4.6 Tháp giải nhiệt 28 Hình 4.7 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống sấy 29 Hình 4.8 Biểu đồ giảm ẩm d = 30 mm 32 Hình 4.9 Biểu đồ giảm ẩm d = 50 mm 34 viii khoảng 3-32VDC, điều khiển đối tượng sử dụng nguồn xoay chiều, thời gian đáp ứng nhanh đồng thời tạo trễ để tránh xung đột q trình đóng ngắt Hình 4.12 Solid state relay Tín hiệu xung vi điều khiển từ chân RC2 nối với chân số SSR, chân số nối mass Đầu SSR chân số chân số nối với nguồn xoay chiều đối tượng điều khiển 4.5.5 Mạch hiển thị nhiệt độ Mạch hiển thị nhiệt độ sử dụng led đoạn anot chung để hiển thị giá trị số Chân anot chung led nối với transistor A1015 để hiển thị giá trị sáng phương pháp quét led Hình 4.13 Sơ đồ ngun lí mạch hiển thị nhiệt độ Các chân liệu (a, b, c, d, e, f, g) nối với port B vi điều khiển, chân hiển thị nối với chân port D vi điều khiển 4.5.6 Mạch nút nhấn 36 - Khối nút nhấn với chức cài đặt nhiệt độ đặt với nút tăng, giảm, enter Các chân nút nhấn nối với chân RD4, RD5, RD6 vi điều khiển Hình 4.14 Sơ đồ ngun lí khối nút nhấn 4.5.7 Khối trung tâm xử lí Pic 16f877a Mạch trung tâm sử dụng PIC 16f877a Mạch đảm nhận chức quan quan trọng: xử lí tín hiệu nhiệt độ, hiển thị giá trị nhiệt độ, tính tốn giải thuật, xuất xung điều khiển đối tượng Hình 4.15 Sơ đồ nguyên lí mạch trung tâm xử lí 37 Trên mạch trung tâm pic 16f877a:  Port B nối với chân liệu led đoạn  Chân RD0, RD1 Port D nối với chân điều khiển led đoạn kích transistor A1015, chân RD4, RD5, RD6 nối với nút nhấn tương ứng với nút tăng, giảm, enter  Chân RC2 Port C nối với chân số SSR  Chân RA0 Port A nối với chân số cảm biến LM35 4.5.8 Mạch điều khiển tổng hợp 38           Hình 4.16 Sơ đồ ngun lí mạch điều khiển tổng hợp Mạch gồm phần Khối mạch nguồn 5V Khối mạch cảm biến Khối mạch hiển thị kết Khối mạch nút nhấn Khối Mạch trung tâm Mạch kích sử dụng solid state relay Nguyên lí hoạt động chung Nhiệt độ cần đạt cài đặt từ nút nhấn Tín hiệu từ cảm biến LM35 nối với port A vi điều khiển phải qua chuyển đổi ADC Bộ ADC dùng để chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu số Từ tín hiệu nhiệt độ đọc với giải thuật PID, vi điều khiển tiến hành xử lí, tính tốn gởi tín hiệu điều khiển cho đối tượng hiển thị lên thiết bị hiển thị 4.6 Giải thuật chương trình vi xử lí Begin 39 Hiển thị giá trị cài đặt Mode=0 ? ?? Nhập tem_dat Enter=1 ? Đọc ADC Tem_do ≥ tem_dat ? Duty=0 Quat=1 Ki=80, Kp=400, Kd=42 e2=tem_dat-tem_do; e_sum=e2+e1; e_del=e2-e1; Xung=0 e1=e2; ? Từ lưu đồ giải bắt đầu chương trình, giá trị cài đặt nhiệt độ hiển thị xungthuật = xung+(Kp*e2)+(Ki*e_sum)+(Kd*e_del); Xuất xung cho đối tượng khối hiển thị led đoạn, để chương trình hoạt động ta cần thực cài đặt nhiệt độ khối nut nhấn Khi nút enter nhấn chương trình bắt đầu thực END đọc tín hiệu nhiệt độ khối cảm biến, nhiệt độ cập nhật liên tục để vi điều khiển xử lí tính tốn giải thuật PID, giá trị nhiệt độ đo nhỏ nhiệt độ đặt tín hiệu điều khiển truyền cho đối tượng nhiệt độ đo 40 End nhiệt độ đặt, nhiệt độ đo lớn nhiệt đặt tín hiệu điều khiển ngừng cấp cho đối tượng tín hiệu điều khiển cho quạt mở để làm mát Hình 4.17 Mơ hình thực tế 4.7 Phương pháp chọn tham số PID dùng điều khiển  Phương pháp thực trình tinh chỉnh:  Bước 1: cho Ki = 0, Kd = 0, thay đổi giá trị Kp cho đạt tốc độ phản ứng với lỗi gần mong muốn  Bước 2: bắt đầu thay đổi Ki, Kd Bằng nhiều phép thử kiểm tra tính đáp ứng hệ thống, rút tham số K p, Ki, Kd phù hợp gần với mong muốn Từ ta tính tín hiệu điều khiển ứng với tín hiệu vào Trong điều khiển nhiệt độ, chúng em sử dụng tham số Ki = 80, Kp = 400, Kd = 42 Khi cơng thức cho tín hiệu điều khiển: u(i) = KP*e + Ki*e_sum + Kd*delta_e Trong đó: e = nhiệt độ đặt – nhiệt độ - Thuật toán PID: e2: Sai lệch nhiệt độ e1: Sai lệch nhiệt độ khứ trước e_sum: Tổng sai lệch từ lúc đầu đến thời điểm e_del: Độ biến thiên sai lệch nhiệt độ xung: Độ rộng xung PWM(%) 41 Ta có giải thuật: { e2 = tem_dat - tem_do; e_sum = e2 + e1; e_del = e2 - e1; e1 = e ; xung = xung + (Kp*e2) + (Ki*e_sum) + (Kd*e_del) ; } 4.8 Khảo nghiệm sơ  Kết khảo nghiệm sơ điều khiển nhiệt độ sử dụng PID  Mục đích đánh giá mức độ ổn định nhiệt độ mơ hình điều khiển nhiệt độ sử dụng phương pháp PID  Sử dụng cảm biến nhiệt LM35  Cung cấp điện cho điện trở nhiệt hộp điều khiển, nhiệt độ cần điều khiển 50oC, thời gian khảo nghiệm 40 phút Thời gian Nhiệt độ 32 33 36 39 46 50 10 52 11 52 14 52 16 51 19 51 21 50 Bảng 4.1 Kết đo giá trị nhiệt độ mơ hình Biểu đồ thể nhiệt độ mơ hình 42 25 50 30 50 35 50 40 50 Hình 4.18 Biểu đồ kết đo nhiệt độ mơ hình nhiệt độ 50 oC  Kết khảo nghiệm cho thấy, hệ thống phút để tăng đến nhiệt độ cần đạt được, nhiệt độ tăng dần vọt lố sau độ nhiệt độ xuống đến nhiệt độ cần đạt Qua ta thấy giá trị KP làm tăng đáp ứng, sai số xác lập nhỏ, Ki làm tăng tốc trình đến điểm đặt vọt lố, Kd làm giảm độ vọt lố 43 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Qua trình kết hợp với lý thuyết sở tìm hiểu được, đề tài đạt số kết sau: 5.1 Kết đạt được: - Đã khảo nghiệm sấy chân không mẫu gỗ tràm: D = 30 mm + Nhiệt độ sấy: 60oC + Độ ẩm vật liệu sấy : 62,2%   12% + Kết cảm quang: Màu sắc có chuyển sang màu sẫm, độ cong vênh khuyết tật (30%) D = 50 mm + Nhiệt độ sấy: 60oC + Độ ẩm vật liệu sấy : 62,2%   12% + Kết cảm quang: Màu sắc có sáng màu ban đầu, độ cong vênh khuyết tật (40%) - Đã thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ sấy ứng dụng PID có kết đo giá trị nhiệt độ mơ hình biểu đồ kết đo nhiệt độ mơ hình nhiệt độ 50 oC 5.2 Đề nghị - Tiếp tục khảo nghiệm mẫu gỗ khác Đánh giá thiết bị cách xác - Sấy nhiệt độ khác qua tìm nhiệt độ sấy thích hợp loại sản phẩm - Ứng dụng hệ thống PID vào máy sấy để sai số hệ thống xác đạt hiệu tốt 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Tống văn Anh – Lê khả Trường, 2006, nghiên cứu tính tốn- chế tạo khảo nghiệm mơ hình máy sấy chân không Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại Học Nông Lâm Tp.HCM, Việt Nam Nguyễn Thế Hùng , 2006, Điều Khiển Tự Động, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Nguyễn Doãn Phước, 2002, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn Tình, 2005, Tài liệu vi điều khiển pic 18f877a, Trường Sĩ Quan CHKT Thông Tin Nguyễn hữu trí, 1992, Vật lý kỹ thuật chân khơng, ĐH tổng hợp TPHCM Hồng văn Chước, 1999 Kỹ thuật sấy Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Việt Nam Tài liệu tiếng anh Li-Xin Wang, 2006, “A Course in Fuzzy Systems and Control”, Prentice Hall Tood P.Meyrath, 2007, “Multipurpose Analog PID controller” Tài liệu internet “Bộ Điều Khiển PID”, truy cập ngày 1-4-2013 “Thiết kế điều khiển nhiệt độ cho lò nhiệt điện trở dùng PID”, truy cập ngày 10-4-2013 Lê Tiến Lộc, “Nghiên cứu ba chế độ điều khiển on/off, pid, fuzzy ứng dụng điều khiển mơ hình lò nhiệt”, truy cập ngày 15-4-2013 “Ứng dụng Pic16F877A đo ổn định nhiệt độ thuật toán PID”, truy cập ngày 5-4-2013 45 PHỤ LỤC CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN TRONG Q TRÌNH ĐO ĐẠC: TÊN THIẾT BỊ - Buồng sấy - - Khay sấy - Điện trở - Bình ngưng tụ - Quạt làm mát - - - Bơm nước Chiều cao h = 1000 mm Vật liệu Inox dày mm Đường kính D’’ = 500 mm; cao h = 600 mm Đường kính vành Dv = 520 mm, thép CT3, Ø = 10 mm - Bơm vòng chất lỏng Vật liệu Inox mm, lưới Inox Ø mm Chiều dài D = 500 mm Chiều rộng R = 390 mm Chiều cao H = 50 mm Kích thước 400x150x50 mm (dài*rộng*cao) Công suất 500W Điện áp 220 V Vật liệu Inox dầy 1.5 mm Đường kính thân bình D = 230 mm Đường kính đáy Dd = 320 mm Chùm 24 ống ngưng tụ Ø = 17 mm thép CT3 dày mm - Thân tháp giải nhiệt THÔNG SỐ CƠ BẢN Vật liệu Inox dày  = 2.5 mm Đường kính ngồi Dn = 500 mm Chiều dài buồng sấy Lb = 550 mm Đường kính miệng DM = 550 mm Ron cao su chịu nhiệt 20 Lớp cách nhiệt b = 25 mm - Tên: Quạt hút SenKo, sản xuất Việt Nam Cánh 250 mm Công suất 40W, điện áp 220V/ 50Hz Độ tăng nhiệt cuộn dây Max 70oC Vận tốc hút: 200 l/sec Cơng suất riêng: 200W/ (1/s) Trọng lượng riêng vòng chất lỏng bơm: 10Kg(1/s) Công suất 200W Điện áp 200 V - code: 46 #include #include #device *=16 adc=10 #fuses XT,NOWDT,NOLVP,NOPROTECT,HS #use delay(clock=20M) int8 tem_dat=0,tem_do,i; int8 chuc, donvi; float adc_tong,adc_tb,xung; signed int8 e2,e1,e_sum,e_del; float Kp; float Ki; float Kd; unsigned int16 value; unsigned char led7[10] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; void doc_adc() { set_adc_channel(0);//Truoc doc ADC can chi ro kenh can doc delay_ms(10);//chong nhieu vi sai lay mau========================= adc_tong=0; for(i=0;i
- Xem thêm -

Xem thêm: KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY THÍ NGHIỆM CHÂN KHÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẤY GỖ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SẤY, KHẢO NGHIỆM MÁY SẤY THÍ NGHIỆM CHÂN KHÔNG ỨNG DỤNG TRONG SẤY GỖ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SẤY, 2 Máy sấy chân không:, 5 Tổng quan về bộ điều khiển sử dụng PID, 7 Tra cứu các linh kiện điện tử, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN, 1 Khảo sát máy sấy chân không, 4 Kết quả khảo nghiệm sấy gỗ chân không và mục đích khảo nghiệm:, 5 Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển nhiệt độ sấy gỗ ứng dụng PID, 1 Kết quả đạt được:, TÀI LIỆU THAM KHẢO

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm