Bạn đang có kế hoạch sử dụng van để điều khiển nhiệt độ, áp suất hay lưu lượng một cách chính xác mà chưa biết sử dụng loại nào. Trong bài viết này mình sẽ chi sẻ cho mọi người phần lớn các kiến thức về van điều khiển như : van điều khiển là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân biệt van điều khiển khí nén và van điều khiển bằng điện & ứng dụng của van điều khiển trong công nghiệp.
Tôi nghĩ rằng mọi người cũng đã biết van chính là một thiết bị công nghiệp được dùng để điều tiết lưu lượng nước, hơi, chất lỏng đi qua nó thông qua việc đóng mở. Khi mở 100% thì lưu lượng đi qua lớn nhất, khi van kín thì nó ngăn dòng chảy đi qua nó hoàn toàn.
Van đơn giản là như vậy. Có nhiều loại van khác nhau : van tay, van 1 chiều, van bi, van cắt, van rũ bụi, van điều khiển, van khí nén …
Trong giới hạn bài viết này tôi sẽ nói về chi tiết về van điều khiển. Cùng tìm hiểu nhé.
Van Tay
Van tay là loại van được sử dụng nhiều nhất trong tất cả các loại van trong công nghiệp. Tất cả các môi trường nước, hơi nước, khí nén, axit đều sử dụng có sử dụng van tay để đóng mở cho dòng chảy đi qua. Van tay hoạt động đúng với tên gọi của nó là hoạt động đóng mở bằng tay. Nếu không có tác động của con người thì nó luôn giữ im một vị trí.
Van tay sử dụng tay để đóng hoặc mở van
Có 3 loại van tay thường được sử dụng nhất chính là : van cổng ( gate ) , van cầu ( globle ), van màng ( Diaphragm ) dùng trong công nghiệp. Ngoài ra chúng ta còn thấy van bi, van bướm, van cóc được dùng khá nhiều cho môi trường nước.
Van điều khiển
Van điều khiển khí nén Ahock – Đức
Sự bất tiện khi cần thay đổi góc mở van để tăng hoặc giảm lưu lượng dẩn tới sự ra đời của van điều khiển. Van điều khiển được gọi đúng với tên chức năng của nó là điều khiển mà không cần tương tác của con người mà thông qua các chương trình điều khiển đã lập trình sẵn.
Có nhiều cách để sử dụng van điều khiển:
Điều khiển áp suất
Điều khiển nhiệt độ
Hay dùng van điều khiển để tăng hoặc giảm lưu lượng đi qua van
Một số trường hợp sử dụng van điều khiển để đóng mở góc gió hay còn gọi là van điều hướng
Cấu tạo van điều khiển
Cấu tạo van điều khiển khí nén
Van điều khiển có 3 thành phần chính không thể tách rời nhau : actuator, body và positioner. Mỗi thành phần đều có chức năng khác nhau & đều quan trọng như nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu nhé.
Nguồn lực – Actuator
Actuator – Van khí nén
Actuator được xem là nguồn năng lượng giúp van đóng hoặc mở một cách trơn tru. Van đóng nhanh hay chậm, lực mạnh hay yếu đều do kích thước và lực của Actuator quyết định.
Có hai loại Actuator thường bắt gặp nhất : actuator điện và actuator khí nén.
Như vậy chúng ta có hai loại van điều khiển :
Van điều khiển bẳng điện
Van điều khiển khí nén
Actuator tương phản cho độ lớn của lực đóng mỏ cho van vì thế nó sẽ có nhiều lực đóng khác nhau trong cùng một kích thước đường ống. Khi chọn lực đóng cho van thì chúng ta cần phải chọn lực đóng sao cho lớn hơn áp suất hoạt động trên đường ống.
Cùng một actuator thì sẽ có nhiều lực đóng van cho các body khác kích thước. Body càng lớn thì lực đóng càng nhỏ.
Thân Van – Body
Body hay còn gọi là thân van điều khiển
Bộ phận tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng được gọi là thân van hay còn gọi là body. Body van thường có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn kích thước đường ống. Tuỳ theo loại van mà chúng ta có nhiều loại body khác nhau : van bi, van bướm, van cầu, van dao …
Như vậy chúng ta có khá nhiều loại van điều khiển :
Van bướm điều khiển điện và van bướm điều khiển khí nén
Van bi điều khiển điện và van bi điều khí nén
Van cầu điều khiển điện và van cầu điều khiển bằng khí nén
Van thuỷ lực điều khiển điện và van thuỷ lực điều khiển khí nén
Thân van được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như : gang, thép không rỉ hoặc lót PTFE … tương ứng với môi trường cần điều khiển.
Bộ phận điều khiển Positioner
Positioner Foxboro SRD998 dùng cho van A.HOCK
Một thiết bị được xem là đầu não của van điều khiển chính là bộ điều khiển được gọi là positioner. Positioner nhận tín hiệu analog dạng 4-20mA hoặc 0-10V nhưng đa phần đều dùng analog 4-20mA. Chúng ta có hai loại van điều khiển : bằng điện và khí nén, tất nhiên posistioner cũng sẽ có hai loại tương ứng.
Positioner điện thường được tích hợp ngay trên Actuator với một bo mạch điều khiển sự truyền động của Motor.
Positioner khí nén là một bộ phận nhận tín hiệu 4-20mA để điều chỉnh lượng khí nén ngõ ra giúp van đóng hoặc mở.
Van là một thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ các thiết bị điều khiển. Positioner chính là nơi nhận tín hiệu điều khiển, một số positioner sẽ có thêm chức năng feedblack tín hiệu thực tế hành trình của van.
Khi nào dùng van điều khiển điện ?
Sử dụng van điều khiển bằng điện cho hệ thống nước
Nếu bạn cần điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng mà :
Không có khí nén tại khu vực đó
Muốn điều khiển bằng điện 24Vdc hoặc 220V
Thời gian đáp ứng chậm nhưng độ chính cao
Tốc độ đóng mở van không cần nhanh
Van không thể tự đóng lại khi mất điện.
Thì van điện là một sự chọn tuyệt vời cần sự lựa chọn thay cho van khí nén. Ngoài nguồn cấp cho van là điện 24Vdc hoặc 220Vac thì tín hiệu điều khiển vẫn là 4-20mA chung cho tất cả các loại van.
Tại sao van điều khiển khí nén được sử dụng phổ biến
Ứng dụng van điều khiển cho nhiệt độ
Loại van còn lại chính là van khí nén, một trong những loại van điều khiể được dùng nhiều nhất so với các loại van khác. Van điều khiển khí nén sẽ có những ưu điểm vượt trội hơn so với điện :
Thời gian đáp ứng nhanh hơn rất nhiều lần, giúp van đóng mở nhanh hơn
Độ chính xác cao và có dể dàng điều chỉnh khi cần thay đổi nhiệt độ, áp suất, lưu lượng
Bắt buộc phải có khí nén cấp vào van, nếu mất khí nén hoặc khí nén yếu thì van không làm việc được.
Van sẽ tự đóng lại khi mất điện hoặc khí nén đối với van thường đóng
Như vậy,
Van điều khiển đóng van trò quan trọng trong việc điều khiển hệ thống nhiệt độ, áp suất, lưu lượng. Hai loại van điều khiển thường gặp là van điều khiển điện và van điều khiển khí nén. Tương ứng với hai loại van này chúng ta lại có nhiều van khác như : van bi điều khiển, van bướm điều khiển, van cầu điều khiển khi kết hợp với actuator điện hoặc khí nén.
Bạn nên chọn một nhà cung cấp có nhiều kinh nghiệm về ngành van để có được tư vấn chính xác và hợp nhất khi chọn van điều khiển. Bởi giá thành của van điều khiển rất cao so với các thiết bị khác : cảm biến, bộ điều khiển.
Kỹ Sư Cơ Điện Tử
Nguyễn Minh Hoà
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn
Máy phát điện xoay chiều chắc chắn là thiết bị không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp hiện nay, để giải quyết tình hình quá tải điện áp và cắt điện thường xuyên từ điện lực.Vậy, chúng ta đã hiểu rõ về máy phát điện chưa? Cùng nhau tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều nhé!
Máy phát điện là thiết bị biến cơ năng thành điện năng theo nguyên lý cảm ứng từ.
Máy phát điện xoay chiều
Câu hỏi đặt ra là: Cơ năng từ đâu mà có?
Vâng, cơ năng từ những chuyển động của motor quay.
Vậy cái gì làm cho motor quay được? Có phải là điện không?
Không, nếu là điện làm motor quay thì còn gì gọi là phát điện nữa. Để kéo cho motor phát điện quay thì chúng ta cần dùng đến những tác động khác, ví dụ như nước, gió, hay khí đốt, nhiên liệu đốt,…
Nhà máy thuỷ điện- Phát điện xoay chiều
Ví dụ: Một thác nước tác động vào các cánh quay của hệ thống kéo motor, khiến cánh quay này quay đều và tác động vào làm cho motor phát quay theo, từ đó sinh ra điện.
Tuabin gió- Phát điện xoay chiều
Hay như, một cái máy nổ chạy nhiên liệu dầu, máy chạy tuyền động năng qua motor bằng dây cuaroa, kéo cho motor phát quay theo và phát ra điện có thể chiếu sáng được những bóng đèn.
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện có cấu tạo khá đơn giản:
Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
Phần cảm: Nam châm điện tạo ra từ trường. Hay gọi là Rôto
Phần ứng: Cuộn dây tạo ra dòng điện. Gọi là Stato
Máy phát điện xoay chiều là gì
Máy phát điện xoay chiều là một máy để chuyển đổi năng lượng cơ học từ động cơ chính sang nguồn điện dạng xoay chiều ở một điện áp và tần số cụ thể.
Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì?
Máy phát điện xoay chiều dùng để làm gì? Là câu hỏi chúng ta thường bắt gặp khi tìm hiểu những thông tin về dòng thiết bị này. Trong bài viết này, chúng ta cùng làm sáng tỏ cho câu hỏi này nhé!
Máy phát điện xoay chiều
Máy phát điện xoay chiều, đúng như tên gọi, là một thiết bị cấp nguồn có vai trò quan trọng, hữu ích trong đời sống và sản xuất hiện nay. Vì sao? Vì chúng có khả năng cấp điện xoay chiều cho chúng ta sử dụng, cho các hoạt động làm việc hay sản xuất không bị gián đoạn khi mất nguồn điện lưới quốc gia do hư hỏng hay bên công ty điện lực bảo trì định kỳ.
Ngoài ra, các máy phát điện xoay chiều còn có thể hiệu chỉnh điện áp: Máy phát điện xoay chiều còn có chức năng tiết chế điều chỉnh điện áp do chúng sinh ra. Đảm bảo điện áp luôn ổn định ngay cả khi tốc độ máy phát điện thay đổi..
Do đo, với tình hình quá tải điện năng như hiện nay, thì việc trang bị máy phát điện cũng là một phương án khả thi đúng không nào?
Máy phát điện xoay chiều 1 pha
Máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra dòng điện xoay chiều một pha. Máy có cấu tạo bao gồm 2 bộ phận:
Phần cảm hay Rôto là dạng nam châm vĩnh cửu hoặc dạng nam châm điện: phần tạo ra từ trường.
Phần ứng hay Stato gồm những cuộn dây, sinh ra suất điện động cảm ứng.
Nguyên lý hoạt động:
Khi rôto quay, từ thông qua cuộn dây biến thiên, lúc này sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng trong cuộn dây, khi rôto quay ổn định, suất điện động này chính là dòng điện xoay chiều được đưa ra ngoài để sử dụng.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha
Máy phát điện xoay chiều 3 pha bao gồm một hệ thống 3 dòng điện xoay chiều có cùng tần số, cùng biên độ, nhưng lệch pha nhau. Trong đó 3 cuộn dây của phần ứng đặt lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato.
Hệ thống máy phát điện xoay chiều trong công nghiệp
Tương tự như máy phát điện xoay chiều 1 pha, cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha gồm 2 bộ phận:
Phần cảm (Rôto): là 1 nam châm điện có thể quay xung quanh trục cố định để tạo ra từ trường biến thiên.
Phần ứng (Stato): gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau về số vòng, kích thước, và được bố trí trên vòng tròn lệch nhau một góc 120 độ.
Nguyên lý hoạt động:
Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.
Khi Rôto nam châm điện bắt đầu quay trong cuộn dây, sẽ sinh ra điện áp ở giữa 2 đầu cuộn dây đồng thời sẽ sinh ra một dòng điện xoay chiều.
Các cuộn dây trong Stato được đặt lệch nhau 120 độ. Khi Rôto nam châm quay giữa chúng dòng điện xoay chiều được sinh ra ở trong mỗi cuộn dây tạo ra dòng xoay chiều 3 pha.
Đánh giá ưu và nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha
Với các máy phát điện xoay chiều 1 pha, chúng ta đã quá quen thuộc và cũng hiểu rõ về ưu nhược điểm của chúng rồi. Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích, tìm hiểu về ưu nhược điểm của dòng máy phát điện xoay chiều 3 pha nhé!
Máy phát điện xoay chiều công suất lớn
Ưu điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha:
Khả năng tiết kiệm nhiên liệu tối ưu, nhiên liệu thường sử dụng: xăng hoặc dầu…
Thiết kế chắc chắn, chống rung tốt, linh hoạt dễ điều khiển
Khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, khói bụi, hay ngoài trời…
Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và bảo dưỡng
Có hệ thống làm mát bằng nước hoặc bằng gió, giúp máy vận hành bền bỉ.
Hiệu suất là việc cao, tạo ra điện năng có công suất lớn
Phù hợp vận hành cho các dây chuyền sản xuất, nhà máy…
Nhược điểm của máy phát điện xoay chiều 3 pha:
Máy phát điện xoay chiều 3 pha công suất lớn khó di chuyển do có kích thước và trọng lượng lớn.
Bảo dưỡng, vận hành và bảo trì máy phức tạp hơn so với máy phát điện 1 pha.
Cần lưu ý gì khi vận hành một máy phát điện xoay chiều cho nhà máy
Với thiết bị nào cũng vậy, chúng ta cần phải nghiên cứu kỹ tài liệu kèm theo của chúng hoặc học hỏi kinh nghiệm đi trước của các anh chị đồng nghiệp để vận hành một thiết bị. Đặc biệt là hệ máy phát điện xoay chiều. Thiết bị có liên quan đến hoạt động của cả hệ thống điện nhà máy.
Vậy chúng ta cần lưu ý điều gì? Các bạn có thể tham khảo một vài ý chính như sau:
Kiểm tra toàn hệ thống điện, các chi tiết như đầu nối, giắc cắm đã chắc chưa
Kiểm tra xung quanh máy xem có an toàn chưa?
Chọn chế độ vận hành phải phù hợp với hệ thống điện và kế hoạch từ trước
Có kế hoạch phân bổ công suất trên toàn hệ thống
Duy trì tần số, điện áp, dòng điện trong phạm vi cho phép
Trong quá trình hoạt động, kiểm tra các rơle, đầu ra, bộ phận làm mát xem có gì bất thường không?
Chú ý đến độ ồn của máy, âm thanh phát ra có bình thường hay không?
Trên đây là một số kinh nghiệm và lưu ý khi vận hành máy mà mình có dịp học hỏi được trong quá trình công tác tại các nhà máy.
Thiết bị kiểm soát nguồn điện từ máy phát điện xoay chiều
Mặc dù trên các máy phát điện hiện nay, đều có bộ phận điều khiển, điều chỉnh sao cho nguồn điện phát ra ổn định, phù hợp với các thiết bị sử dụng điện.
Thiết bị đo điện thông minh
Nhưng để đảm bảo nguồn điện đạt chất lượng, và các hệ số như: hệ số công suất, điện năng tiêu thụ, công suất phản kháng, công suất tiêu thụ, điện áp, dòng điện…hoạt động đúng như mong muốn thì cần phải có những thiết bị đo điện thông minh.
Thiết bị đo điện thông minh đa năng- Kiểm soát nguồn điện vào
Những thiết bị này không chỉ theo dõi, đo lường điện; mà còn có khả năng chẩn đoán, phân tích điện, đồng thời gửi các dữ liệu về hệ thống điều khiển. Nhằm điều chỉnh, tăng hoặc giảm dây chuyền sử dụng điện. Nhằm khai thác tối đa khả năng của các máy phát điện xoay chiều công suất lớn trong các nhà máy.
Với những thông tin mà mình chia sẻ về máy phát điện xoay chiều. Hy vọng sẽ đáp ứng được các nhu cầu tìm kiếm thông tin của các bạn sinh viên cũng như anh em kỹ thuật.
Trong quá trình thực hiện bài viết này; chắc chắn sẽ có lỗi và một số kiến thức không chính xác hoàn toàn. Vậy nên rất mong sẽ nhận được những góp ý, những ý kiến phản hồi của các bạn. Giúp cho bài viết ngày một hoàn thiện hơn!
Trong quá trình học về điện, chúng ta có khá nhiều thắc mắc về “dòng điện xoay chiều”. Nhưng ít khi tìm được câu trả lời thoả đáng. Nhân tiện, trong bài viết này mình sẽ tổng hợp lại những câu hỏi hay về dòng điện xoay chiều mà chúng ta thường gặp nhất mà chưa có được câu trả lời.
Theo như định nghĩa chúng ta đã được học trong bộ môn vật lý ở thời cấp 2. Thì chúng ta có thể hiểu dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cường độ biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định.
Dòng điện xoay chiều
Cách tạo ra dòng điện xoay chiều?
Trong sách vật lý thời cấp 2, chúng ta cũng đã được học cách để tạo ra dòng điện xoay chiều. Vậy, dòng điện xoay chiều thường được tạo ra từ các máy phát điện xoay chiều hoặc được biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện tử thường gọi là bộ nghịch lưu.
Máy phát dòng điện xoay chiều
Tác dụng của dòng điện xoay chiều
Một số tác dụng chính của dòng điện xoay chiều trong cuộc sống hằng ngày mà chúng ta có thể thấy như:
Tác dụng phát sáng: Dùng dòng điện để làm các loại đèn như: bút thử điện, đèn dây tóc,…
Tác dụng từ: Tạo ra từ trường chế tạo nam châm điện, loa điện, cần cẩu điện…
Tác dụng nhiệt: Dùng làm nóng kim loại, chế tạo mỏ hàn, bàn ùi, nồi cơm điện, bình đun nước…
Tác dụng sinh lý: Ứng dụng trong việc thăm khám và điều trị bệnh từ tác dụng giật của dòng điện như: châm cứu, kích tim…
Tác dụng của dòng điện xoay chiều
Ký hiệu dòng điện xoay chiều?
Dòng điện xoay chiều có ký hiệu là “~ ”, hoặc là “AC”. Chúng ta thường thấy các ký hiệu này trên các mạch điện xoay chiều, các sơ đồ điện xoay chiều trong bộ môn vật lý mà chúng ta đã học, hay phổ biến hơn là trên các thiết bị điện dân dụng trong nhà của chúng ta.
Dòng điện xoay chiều 1 pha?
Dòng điện xoay chiều 1 pha là dòng điện trong mạch điện xoay chiều có hai dây nối với nguồn điện, hướng của cường độ dòng điện trong mạch AC thay đổi nhiều lần mỗi giây tùy theo tần số của nguồn điện trong mạch.
Dòng điện xoay chiều 1 pha
Điện 220V cung cấp cho mỗi hộ gia đình sử dụng là điện xoay chiều 1 pha và có 2 dây: dây nóng và dây nguội.
Dòng điện xoay chiều 1 pha được sử dụng cho đời sống hằng ngày, với các thiết bị điện có công suất nhỏ, ít hao phí điện năng như: tivi, tủ lạnh, máy lạnh, máy giặt, bóng đèn,…
Dòng điện xoay chiều 3 pha?
Dòng điện xoay chiều 3 pha là dòng điện trong mạch điện xoay chiều có 3 dây pha và một dây trung tính. Trong đó, 3 pha này sẽ lệch nhau góc phi nhưng lại cùng tần số và biên độ.
Dòng điện xoay chiều 3 pha
Điện 3 pha được sử dụng cho các ứng dụng về truyền tải điện, dùng trong các nhà máy sản xuất công nghiệp… để giải quyết vấn đề hao tổn điện năng khi sử dụng các motor có công suất lớn.
Đo dòng điện xoay chiều bằng những thiết bị nào?
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều thiết bị có thể đo được dòng điện xoay chiều, nhưng phổ biến nhất vẫn là các bộ ampe kìm của dân điện.
Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều 3 pha Seneca
Ngoài ra, trong hệ thống điện thông minh, hay trong các nhà máy, xí nghiệp. Các phòng kỹ thuật điều khiển cần giám sát được các thông số điện như: tần số, điện áp, dòng điện, công suất tiêu thụ, công suất phản kháng,… để đảm bảo nguồn điện ổn định, chất lượng cung cấp cho các dây chuyền sản xuất hoạt động. Để làm được điều này, họ cần sử dụng đến các thiết bị như bộ đo đếm điện năng thông minh, đồng hồ đo điện đa năng,…lắp trên các hệ thống nguồn vào của điện.
Tần số của dòng điện xoay chiều ở Việt Nam?
Tần số dòng điện xoay chiều ở Việt Nam là 50Hz. Và thường có điện áp phổ biến như 220V, hay 380V.
Ứng dụng của dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều hiện nay được sử dụng rộng rãi trong đời sống thường ngày, cũng như trong sản xuất công nghiệp.
Có chút khác biệt về pha khi sử dụng dòng điện xoay chiều trong 2 môi trường trên.
Với đời sống thường ngày thì chỉ sử dụng dòng điện xoay chiều 1 pha, thường có điện áp khoảng 220V/50Hz. Dùng để cấp nguồn cho các thiết bị điện trong gia đình chúng ta như: Đèn chiếu sáng, tivi, tủ lạnh, máy lạnh, máy giặt….nói chung là các thiết bị sử dụng điện trong gia đình đều dùng đến nguồn 220V/50Hz làm nguồn cấp để hoạt động.
Với môi trường công nghiệp thì sử dụng dòng điện xoay chiều 3 pha, thường có điện áp 380V. Dùng để chạy các dây chuyền sản xuất, các motor công suất cao, các lò nung, … Nhưng phổ biến hơn hết đó chính là dùng dòng điện xoay chiều 3 pha để truyền tải điện.
So sánh dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều
Về cơ bản giữa dòng AC và dòng DC có một vài điểm khác biệt mà chúng ta đã biết ở kiến thức dòng điện xoay chiều lớp 9 hay dòng điện xoay chiều lớp 12, như:
So sánh dòng điện xoay chiều và 1 chiều
Nguồn cấp
Với nguồn sản sinh ra dòng điện xoay chiều AC là máy phát điện…
Nguồn sản sinh ra dòng điện một chiều DC là acquy, pin…
Chiều dòng điện
Dòng điện xoay chiều có thể đổi hướng liên tục theo tần số
Dòng điện một chiều chạy theo 1 hướng cố định và không thay đổi theo thời gian, tần số
Cụ thể:
Dòng điện xoay chiều được sản xuất bởi các máy phát điện xoay chiều, có khả năng truyền tải điện đi rất xa, với công suất nguồn suy hao rất thấp. Ngược lại, điện một chiều được sản xuất từ pin, ắc quy, năng lượng mặt trời,… nên không thể truyền tải xa vì suy giảm năng lượng nhanh, truyền càng xa, năng lượng điện càng thấp.
Dòng điện xoay chiều có tần số là 50Hz ở Việt Nam hoặc 60Hz ở Mỹ. Có phương hướng có thể đổi chiều. Dòng điện một chiều có tần số bằng 0 và chỉ có thể chảy theo một hướng nhất định.
Trong các bản vẽ mạch điện, dạng sóng biểu thị dòng điện một chiều là một đường thẳng. Trong khi đó,
Dòng điện xoay chiều có dạng hình sin, hình tam giác, hình vuông,…Dòng điện một chiều có dạng đường thẳng.
Tại sao dòng điện xoay chiều là đại lượng vectơ, dòng điện một chiều là đại lượng vô hướng?
Ta có thể hiểu như sau:
AC (dòng điện xoay chiều) là đại lượng vectơ vì nó biểu thị hoặc có độ lớn và có dấu (+ hoặc -). Dấu cho biết hướng của dòng chảy trong mạch điện.
DC (dòng điện một chiều) là đại lượng vô hướng vì nó chỉ biểu thị một giá trị duy nhất và chỉ chảy theo một hướng không đổi.
Tại sao dòng điện xoay chiều nguy hiểm hơn dòng điện một chiều?
Khi nói đến dòng điện, tất nhiên là sẽ có nguy hiểm. Nhưng, mức độ nguy hiểm còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như: cường độ của dòng điện; điện áp qua người, điện trở người, thời gian tiếp xúc,…
Theo đó, chúng ta cũng đã được học trong bộ môn vật lý về an toàn điện như:
Dòng điện có cường độ từ 10mA trở lên thì thực sự nguy hiểm cho con người; khi tiếp xúc với điện áp xoay chiều.
Biện pháp phòng tránh tai nạn điện
Khi làm việc với dòng điện xoay chiều, các bạn cần lưu ý mang đồ bảo hộ lao động; ít nhất là phải có giày hoặc dép để cách điện giữa cơ thể với đất. Và khi sửa điện cần phải cúp nguồn điện để đảm bảo an toàn.
Trang bị an toàn khi tiếp xúc dòng điện xoay chiều
Trên đây là những câu hỏi tường gặp nhất khi nói đến dòng điện xoay chiều. Hy vọng qua bài tổng hợp này, sẽ giúp ích cho các bạn đang học về điện nói chung; và học về dòng điện xoay chiều nói riêng.
Huphaco rất mong nhận được những phản hồi và đóng góp của các bạn. Giúp bài viết ngày một hoàn thiện hơn và chất lượng hơn đến với bạn đọc.
Công tơ điện là một thiết bị điện quen thuộc còn có tên gọi là đồng hồ điện hay điện năng kế, công tơ điện là dụng cụ dùng để đo số lượng điện tiêu thụ của một thiết bị điện, hệ thống điện…
Công tơ điện dùng để làm gì?
Công tơ điện có chức năng chính là đo lường lượng điện tiêu thụ của phụ tải điện.
Phụ tải ở đây nhỏ nhỏ thì có thể là một thiết bị điện như bơm nước, hoặc lớn như hộ gia đình, văn phòng công ty, nhà máy sản xuất… Với các bạn sinh viên, thì chắc chắn ai thuê trọ ở cũng sẽ biết công tơ điện dùng để làm gì rồi phải không nào? Lỡ sử dụng quá tay, thế là cuối tháng, nhìn chỉ số điện của công tơ báo mà méo mặt thôi!
Công tơ điện dùng để đo điện năng tiêu thụ
Ngoài ra, trong công nghiệp còn có những loại công tơ điện có những chức năng vô cùng đặc biệt và có khả năng truyền thông, gửi dữ liệu lên trung tâm điều khiển để quản lý, đo lường các chỉ số điện của một hệ máy sản xuất, dây chuyền hay cả phân xưởng sản xuất.
Công tơ điện tiếng Anh là gì?
Công tơ điện dịch sang tiếng Anh nghĩa là gì? Chắc hẳn khi học đến tiếng Anh chuyên ngành kỹ thuật, ai ai cũng đã từng gặp từ này rồi đúng không nào?
Mình xin tạm nhắc lại trong bài viết này cho bạn nào đã quên hoặc còn chưa biết nhé!
Công tơ điện khi dịch sang tiếng Anh thường có nghĩa là electric meter, electricity meter, electrical meter, kWh meter hay energy meter.
Tuỳ từng trường hợp, cũng như cách thể hiện nội dung mà người viết có thể sử dụng từ ngữ khác nhau, nhưng tựu chung chúng đều có nghĩa tiếng Việt là công tơ điện.
Đơn vị tính của công tơ điện là gì?
Theo quy chuẩn của điện lực Việt Nam thì các đồng hồ điện, công tơ điện lắp đặt cho người sử dụng điện đều thống nhất đơn vị tính điện là kWh, cho dù người sử dụng là hộ cá thể hay là nhà máy, tập đoàn sản xuất.
Ký hiệu kWh đọc là kilô Watt giờ. Tương đương với 1000Wh.
Ví dụ: Công tơ điện báo số 000377 thì ta hiểu là 37.7kWh. Cụ thể đọc chỉ số điện như thế nào. Phần bên dưới mình có phân tích rõ hơn. Mời các bạn đọc tiếp!
Ý nghĩa các thông số trên công tơ điện
Các thông số trên công tơ điện cơ
Trên mặt trước, hay mặt hiển thị của công tơ điện, có các thông số cơ bản và ý nghĩa của chúng mà chúng ta cần quan tâm như sau:
220V: Điện áp lưới điện qua đồng hồ
50Hz: Tần số điện lưới theo quy chuẩn Quốc gia
900 vòng/kWh: Số vòng quay tương ứng với 1 kWh, nghĩa là đĩa công tơ điện quay được 900 vòng sẽ tính là 1 kWh. Ngoài ra còn có các cấp khác như: 225 vòng/kWh, 400 vòng/kWh
5(20)A: Có 2 số chúng ta cần hiểu. Số 5 là dòng điện định mức qua công tơ. Số 20 là dòng điện chịu quá tải tối đa của công tơ. Nghĩa là, dòng điện chạy qua công tơ điện được phép nằm trong phạm vi <20 A. Ngoài phạm vi này thì đồng hồ sẽ hỏng. Có một số cấp khác tham khảo như: 10(40)A, 20(80)A, 40(120)A.
27°C: Nhiệt độ làm việc của công tơ điện
Cấp 2: Mang ý nghĩa là cấp chính xác, hay mức sai số cho phép của công tơ điện. Chúng có các cấp như: cấp 0.5 (sai số 0.5% toàn dải đo), cấp 1 (sai số 1% toàn dải đo), cấp 2 (sai số 2% toàn dải đo).
Nguyên lý hoạt động của công tơ điện
Chúng ta nhìn thấy cái công tơ điện hàng ngày như vậy, lâu lâu để ý quan sát thấy cái gì nhìn như cái đĩa kim loại cứ quay quay một lúc thì cái đếm số nó nhảy số, thì lại ra số kWh điện mà mình tiêu thụ, sử dụng. Vậy bạn có thắc mắc rằng đồng hồ điện này hoạt động như thế nào không?
Đừng lo lắng, ngay trong mục này, mình sẽ giải quyết vấn đề mà bạn thắc mắc.
Trong mục này, chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của chúng nhé, cả loại cơ và loại điện tử luôn nào!
Nguyên lý hoạt động công tơ điện cơ
Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu sơ qua về cấu tạo cơ bản của công tơ điện cơ. Chúng gồm có:
Cái đĩa quay: Có cấu tạo bằng nhôm
Cuộn áp: Có số vòng dây lớn, tiết diện nhỏ
Cuộn dòng: Có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn
Nam châm vĩnh cửu
Vậy nguyên lý hoạt động công tơ điện là gì?
Cấu tạo công tơ điện cơ
Nguyên lý hoạt động của công tơ điện là sự phối hợp và khống chế nhau của 3 thành phần lực điện trên lên một chiếc đĩa nhôm. Cụ thể:
Vòng quay của đĩa nhôm dùng để xác định mức tiêu thụ năng lượng của tải.
Đĩa nhôm được đặt giữa các cuộn dây và nam châm như hình mô tả
Sơ đồ công tơ điện cơ
Khi có tải tiêu thụ điện năng. Nguồn điện đi qua cuộn dòng tạo ra từ thông tỷ lệ với dòng điện và cuộn shunt tạo ra từ thông tỷ lệ với điện áp. Hai từ thông này trễ nhau 90 độ do tính chất dòng điện cảm. Lúc này đĩa nhôm sẽ quay.
Một nam châm vĩnh cửu được đặt trên một mặt của đĩa, tạo ra một mô-men hãm trên đĩa nhôm. Độ lớn của lực tỷ lệ thuận với tốc độ quay, nhưng hướng của lực này ngược với hướng quay.
Trục của đĩa nhôm được liên kết với các bánh răng tương ứng tỷ lệ với số vòng quay của đĩa. Từ đó sẽ nhảy số theo số lượng vòng quay của đĩa nhôm này.
Và chúng ta sẽ có được kết quả đo điện năng tiêu thụ tính bằng kWh.
Có mấy loại công tơ điện?
Hiện nay trên thị trường, công tơ điện được phân ra làm 2 loại chính. Đó là: Công tơ điện 1 pha và công tơ điện 3 pha.
Bên trong mỗi loại còn phân ra làm loại công tơ điện cơ và công tơ điện tử.
Ngoài ra, cùng với sự phát triển của nguồn năng lượng mặt trời, cụ thể là các hệ thống điện mặt trời ngày càng xuất hiện nhiều cả trong các nhà máy sản xuất và các hộ gia đình. Thì còn có thêm một loại công tơ điện khác xuất hiện, đó là công tơ điện 2 chiều. Mục đích của công tơ điện 2 chiều này là gì? Mình sẽ trình bày trong nội dung bên dưới đây thôi, các bạn theo dõi tiếp nhé!
Công tơ điện 1 pha cơ
Công tơ điện 1 pha 2 dây dạng cơ là loại phổ biến nhất từ xưa đến giờ. Loại công tơ điện dùng cho điện lưới 1 pha. Chắc chắn một điều là chúng luôn hiện diện trong mỗi gia đình có sử dụng điện của công ty điện lực cung cấp. Nhưng cho đến thời điểm hiện tại, ở các thành phố lớn, các công tơ điện cơ đang dần bị thay thế bởi công tơ điện tử.
Công tơ điện cơ
Ưu điểm:
Giá thành thiết bị rẻ
Cấu tạo đơn giản
Sử dụng khá bền và ổn định
Nhược điểm:
Nhược điểm lớn nhất có thể xét đến đó chính là độ chính xác chưa cao. Do phụ thuộc vào cơ cấu hoạt động cơ khí.
Có thể bị “hack” làm cho thiết bị hoạt động sai lệch kết quả…
Công tơ điện 1 pha điện tử
Công tơ điện tử hiển thị các giá trị điện năng tiêu thụ trên màn hình LCD hoặc LED, và một số loại cũng có thể truyền các dữ liệu này đi xa qua các cổng giao tiếp tích hợp.
Công tơ điện tử
Ngoài việc đo điện năng tiêu thụ, công tơ điện tử cũng có thể ghi lại các thông số khác của tải và nguồn, chẳng hạn như số điện sử dụng tức thời hay số điện tối đa, mức điện áp, hệ số công suất và công suất phản kháng…
Một chức năng khác cũng khá hay ho, đó là công tơ điện tử có thể hỗ trợ tính toán theo thời gian cài đặt. Ví dụ như: ghi lại số kWh điện năng tiêu thụ trong giờ cao điểm hoặc giờ thấp điểm.
Ưu điểm:
Có cảnh báo rò rỉ điện
Đo nhiều thông số
Cài đặt nhiều chức năng đo
Giám sát được chất lượng nguồn điện
Tính toán được giá điện bậc thang
Độ chính xác cao…
Nhược điểm:
Giá thành cao
Độ bền phụ thuộc vào linh kiện điện tử
Khó sửa chữa…
Công tơ điện 3 pha công nghiệp
Trong công nghiệp sản xuất, để đảm bảo công suất điện năng vận hành cho các hệ thống máy móc, motor công suất cao thì cần phải cấp nguồn có công suất điện lớn, và điện lưới 3 pha là lựa chọn hàng đầu.
Công tơ điện tử 3 pha chuyên dụng
Tất nhiên, để đo lượng điện năng tiêu thụ từ mạng lưới điện 3 pha, thì chúng ta cần phải sử dụng loại công tơ điện 3 pha rồi!
Công tơ điện 3 pha được phân ra làm nhiều loại như sau: Công tơ điện 3 pha cơ, cơ điện tử, điện tử, công tơ điện 1 giá, công tơ điện 3 giá… hoặc theo cách đo lường như công tơ điện 3 pha trực tiếp, 3 pha gián tiếp.
Vậy các cách đo lường trực tiếp, gián tiếp này là như thế nào? Cùng mình tìm hiểu nhé!
Công tơ điện 3 pha trực tiếp là gì
Công tơ điện 3 pha trực tiếp cũng là dạng công tơ điện 3 pha thông thường, và chỉ số điện chúng ta sẽ đọc trực tiếp giống như các loại công tơ điện 1 pha trong gia đình.
Công tơ điện 3 pha gián tiếp là gì?
Công tơ điện 3 pha gián tiếp, công tơ điện tử 3 pha gián tiếp có cách đấu dây khác biệt, có số lượng chân nối nhiều hơn và cần dùng đến CT dòng (biến dòng). Thường dùng cho các tải có công suất lớn. Và cách đọc chỉ số điện cũng khác hơn.
Cách đọc: Sau khi đọc giá trị như bộ công tơ điện 3 pha trực tiếp thì chúng ta cần nhân kết quả với hệ số biến dòng và biến áp đo lường thì mới ra đúng kết quả đo điện năng tiêu thụ của tải. Hệ số biến dòng phụ thuộc vào loại CT dòng mà các bạn sử dụng.
Công tơ điện 2 chiều là gì?
Công tơ điện 2 chiều là một dạng công tơ điện được sinh ra để phục vụ cho nhu cầu sử dụng điện mặt trời có hoà lưới điện.
Công tơ điện tử 2 chiều
Công tơ điện 2 chiều này có cấu tạo đo đếm được điện năng ở cả chiều thuận và chiều ngược.
Mục đích của loại công tơ điện 2 chiều này dùng cho các đơn vị sử dụng điện lưới nhưng có thêm hệ thống điện năng lượng mặt trời hoà lưới.
Công tơ điện 2 chiều sẽ tính toán số điện từ hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng dư cho phụ tải hoà vào lưới điện Quốc gia để bên điện lực trả tiền mua điện từ hệ thống điện mặt trời của các bạn.
Câu hỏi đặt ra là: Điện lực sẽ mua lại với giá bao nhiêu cho 1kWh điện mặt trời hoà lưới?
Trả lời: Theo thông tin hiện tại thì giá mua vào cho 1kWh điện mặt trời hoà lưới là 2.086vnd/kWh
Cách đấu dây cho công tơ điện
Chúng ta tham khảo cách đấu dây cơ bản cho công tơ điện một pha và ba pha nhé!
Cách đấu dây công tơ điện 1 pha
Công tơ điện 1 pha 2 dây có cách đấu dây rất đơn giản, chủ yếu chúng ta tuân thủ theo quy định dây nóng dây nguội của nhà sản xuất mà đấu thôi
Các bạn tham khảo hình ảnh sau:
Cách đấu dây công tơ điện 1 pha
Chỉ cần nhớ dây nóng L vào chân 1 ra chân 2. Dây nguội N vào chân 3 ra chân 4 là có thể đấu được ngay.
Cách đấu dây công tơ điện 3 pha
Với công tơ điện 3 pha, chúng ta có 2 cách đấu:
Sơ đồ đấu dây công tơ điện 3 pha trực tiếp
Chỉ cần bình tĩnh, đấu theo sơ đồ điện như hướng dẫn bên dưới, và đặc biệt các bạn lưu ý các bạn phân biệt rõ các pha và đầu nối thì có thể dễ dàng đấu nối rồi
Sơ đồ công tơ điện 3 pha trực tiếp
Như trên sơ đồ có 8 điểm đánh số thứ tự từ 1-8 ta có thể chia thành 4 nhóm
Nhóm Pha A: 1 vào 2 ra
Nhóm Pha B: 3 vào 4 ra
Nhóm Pha C: 5 vào 6 ra
Nhóm Trung tính: 7 vào 8 ra
Sơ đồ đấu dây công tơ điện 3 pha gián tiếp
Với công tơ điện 3 pha gián tiếp, có đến 11 điểm nối dây, vì thế, độ phức tạp sẽ cao hơn. Cần đến các CT dòng và phải đấu đúng chiều vào ra của CT dòng. Nhưng cơ bản cũng tương tự như đấu trực tiếp. Ta có:
Sơ đồ công tơ điện 3 pha gián tiếp
Pha A: gồm dây pha A (chân số 2) và dây dòng pha A chân số 1 (K) và chân số 3 (L)
Pha B: gồm dây pha B (chân số 5) và dây dòng pha B chân số 4 (K) và chân số 6 (L)
Pha C: gồm dây pha C (chân số 8) và dây dòng pha C chân số 7 (K) và chân số 9 (L)
Trung tính (N): gồm dây trung tính đấu vào chân số 10 và 11 (đã được nối với nhau)
Cách đọc trị số công tơ điện
Cách đọc trị số, số kWh, hay số điện tiêu thụ có đôi chút khác biệt giữa 2 loại công tơ điện cơ và công tơ điện tử. Sau đây mình hướng dẫn cho các bạn cách đọc đơn giản nhất, có thể áp dụng cho cả loại 1 pha và 3 pha. Vì cách báo số điện của chúng là giống nhau.
Cách đọc trị số công tơ điện cơ
Với các dạng đồng hồ điện cơ thì nguyên lý hoạt động chúng ta đã nắm được như mục trên đã trình bày. Ở phần này chúng ta đi vào một ví dụ cụ thể nhé
Ví dụ: Trên mặt đồng hồ đang hiển thị giá trị là: 105397 thì căn cứ vào mô tả trên mặt đồng hồ, chúng ta hiểu được con số màu đỏ mang ý nghĩa thập phân, là số lẻ có giá trị 0.1kWh. Nhảy 10 số thì hàng đơn vị sẽ nhảy lên 1 số. Cứ vậy cho đến giá trị chục ngàn. Vậy chúng ta đọc giá trị này là 10 ngàn 5 trăm 39 chấm 7 kWh.
Con số này sẽ chạy từ 00000 đến 99999. Vậy khi đến giá trị 99999 thì đồng hồ có chạy nữa không? Tất nhiên là nó sẽ chạy tiếp, và tự nó sẽ reset lại giá trị 00000.0 hoặc trước đó bên điện lực sẽ can thiệp vào bộ chuyển số.
Cách đọc trị số công tơ điện tử
Các các công tơ điện tử, giá trị số điện được hiển thị trên màn hình LCD hoặc led.
Hệ thống công tơ điện tử
Trên màn hình này sẽ hiển thị nhiều thông số hơn. Nhưng các bạn chỉ cần quan tâm đến giá trị có đuôi đơn vị là kWh mà thôi.
Khi đó, giá trị này có cách đọc cũng tương tự như đồng hồ cơ mà thôi. Nhưng với các anh nhân viên điện lực, thì họ sẽ có cái máy bấm điện từ xa mà không cần quan sát giá trị trên đồng hồ điện.
Ngoài ra, trên màn hình này có hiển thị thêm các thông tin như:
Hiển thị hàng 1: 6 chữ số đầu của số seri công tơ.
Hàng 2: 6 chữ số sau của số seri công tơ.
Hàng 3: điện năng tiêu thụ (kWh)
Hàng 4: điện áp (V)
Hàng 5: dòng điện (A)
Qua nội dung bài viết này, hy vọng sẽ góp chút kiến thức về công tơ điện giúp các bạn đang theo học lĩnh vực điện có thêm những thông tin hữu ích cần thiết cho quá trình học tập và làm việc của mình.
Hy vọng sẽ nhận được những đóng góp của các bạn đọc, giúp cho bài viết ngày một hoàn thiện hơn, nội dung thể hiện kiến thức chuẩn hơn!
Năng lượng mặt trời hay còn gọi là nguồn năng lượng tái tạo. Nguồn năng lượng sạch của tương lai, sẽ thay thế cho các nguồn năng lượng khai thác từ hoá thạch hiện nay.
Điện năng lượng mặt trời tại Ninh Thuận
Chúng ta cùng tìm hiểu, cũng như xem xét những ưu nhược điểm hiện tại của nguồn năng lượng mặt trời là như thế nào, mà có tác động to lớn đến bản đồ khai thác năng lượng của thế giới nhé!
Các bạn biết đó, năng lượng, điện năng mà chúng ta đang sử dụng hàng ngàycả trong đời sống sinh hoạt và sản xuất, là được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, những nhà máy mà gây ô nhiễm ở mức báo động và ảnh hưởng đến thay đổi hệ sinh thái, biến đổi khí hậu, và hiệu ứng nóng lên của Trái đất. Mặt khác, nguồn năng lượng này là hữu hạn, chúng ta khai thác đến một thời điểm nào đó sẽ cạn kiệt nguyên liệu sản xuất như: than đá, đất hiếm, khí, nước…
Nhưng thật may mắn là, với sự phát triển của công nghệ, giúp chúng ta có những nguồn năng lượng có thể tái tạo lại và có thể coi như là vô hạn, vĩnh cửu như: năng lượng gió, ánh sáng mặt trời,… Trong đó, năng lượng mặt trời được ưu tiên nghiên cứu phát triển hơn vì theo như số liệu công bố từ Nasa thì mặt trời cung cấp hàng ngày cho chúng ta đến 120.000TW (Tera Watts), cao gấp 20.000 lần nhu cầu sử dụng hiện tại của con người trên trái đất. Và ước tính nguồn năng lượng mặt trời này có thể phục vụ cho chúng ta đến gần 7 tỉ năm nữa. Thật là tuyệt vời đúng không nào?
Vậy năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời là sự chuyển đối năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng. Với năng lượng mặt trời, chúng ta có thể khai thác được cả phần ánh sáng và phần nhiệt toả ra.
Nhiệt điện mặt trời: Hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời tập trung. Chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, được sử dụng cho hệ thống sưởi, đun nóng, hoặc đun nước tạo hơi nước quay tuabin phát điện.
Quang điện mặt trời: Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời. Phương pháp này dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý.
Có nên lắp điện năng lượng mặt trời?
Để trả lời cho câu hỏi này, chúng ta hãy xem những đặc điểm sau của điện mặt trời nhé!
Là nguồn năng lượng gần như vô tận.
Khai thác đơn giản, không cần những cỗ máy phức tạp, to lớn
Là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn…
Khả năng khai thác lâu dài và sản lượng cực lớn
Chi phí vận hành phát điện ngày càng giảm
Không gây ra những hệ luỵ cho Trái đất như nguồn năng lượng hoá thạch
Nhà máy sử dụng năng lượng mặt trời
Ưu nhược điểm của năng lượng mặt trời
Chúng ta cùng đi sâu vào phân tích các mặt lợi và mặt chưa lợi của nguồn năng lượng mới, năng lượng mặt trời nhé!
Phần phân tích này mình có tham khảo thêm từ nhiều nguồn, nên phần nào cũng có thiếu sót và chưa đúng, rất mong các bạn đọc đóng góp thêm cho bài viết ngày một hoàn thiện, là nền tảng cho anh em kỹ thuật học hỏi thêm những cái mới, những công nghệ mới.
Chúng ta cùng đi vào phân tích ưu điểm của năng lượng mặt trời
Nguồn năng lượng có khả năng tái tạo
Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi.
Mặt khác, năng lượng mặt trời không tốn công tìm kiếm, thăm dò và khai thác như các nguồn năng lượng khác.
Tài nguyên năng lượng dồi dào, nguồn cung năng lượng vô tận
Năng lượng mặt trời đem đến một tiềm năng khai thác cực lớn.
Hàng ngày, ánh sáng mặt trời đem đến trái đất nguồn năng lượng hơn 100.000 terawatts, mà chúng ta chưa khai thác hiệu quả được. Nguồn năng lượng này được cho miễn phí này cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của cả nhân loại (1 terawatts = 1.000 tỉ Watt, một con số khổng lồ).
Nguồn năng lượng mặt trời gần như là vĩnh cửu, với phát triển của công nghệ, khả năng khai thác tối đa nguồn năng lượng này là rất khả thi. Dần trở thành nguồn năng lượng chính cho nhu cầu ngày một cao của nhân loại.
Năng lượng mặt trời là khả dụng trên toàn thế giới
Những nơi nào ánh sáng mặt trời chiếu đến đều có khả năng khai thác. Dù là ở vùng đầy nắng gió như Châu Phi, hay vùng xa xích đạo như Nga,… đều có thể tận dung khai thác nguồn điện mặt trời.
Nhà máy năng lượng mặt trời ở Úc
Ví dụ, Anh, Đức, Tây Ban Nha, Úc… hiện đang chiếm vị trí hàng đầu thế giới trong việc sử dụng năng lượng mặt trời và có kế hoạch tận dụng tối đa nguồn năng lượng tiềm năng này.
Năng lượng mặt trời sạch về sinh thái, không gây ô nhiễm
Để đảm bảo cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng, điện năng cho các hoạt động của con người. Mặt khác, phải đảm bảo hạn chế đến mức thấp nhất tình trạng gây ô nhiễm không khí, môi trường sống, biến đổi hệ sinh thái, hiệu ứng nhà kính. Thì năng lượng mặt trời là ứng cử viên sáng giá cho nguồn cung cấp năng lượng thay thế cho các nguồn năng lượng từ khai thác hoá thạch.
Việc chọn địa điểm triển khai lắp đặt, vận hành và khai thác các nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời không gây ra ô nhiễm môi trường qua rác thải, khí xả độc hại…
Và trong đó, cũng không gây ô nhiễm về tiếng ồn đo các động cơ phát điện gây ra.
Điện năng lượng mặt trời đem lại hiệu quả cao, chi phí vận hành thấp, công nghệ hiện đại
Một khi gia đình bạn đầu tư sử dụng điện năng lượng mặt trời, bạn sẽ bớt gánh nặng về chỉ số điện quay như chong chóng gặp gió của các công tơ điện trong nhà. Mặt khác, nếu là hệ thống công suất lớn, thì khả năng dư dả về điện năng và bán lại cho nhà cung cấp điện lưới là hoàn toàn khả thi.
Bảo dưỡng tấm pin năng lượng mặt trời
Với chi phí hoạt động vận hành thấp; và thời gian bảo hành của các tấm pin năng lượng mặt trời là rất lâu. Nên khả năng thu hồi vốn nhanh cũng là một điểm đáng cân nhắc.
Ngoài ra, trên thế giới còn nhiều khu vực không có điện lưới; thì phương án sử dụng điện năng lượng mặt trời là rất khả thi. Đây cũng là lời giải cho các bài toán về cung cấp năng lượng vận hành máy; cho các trạm quan trắc, đo đạc; trắc địa ở xa xôi; hẻo lánh trên địa cầu.
Hay như ứng dụng vào việc khử muối, tạo nguồn nước ngọt, nước sử dụng sinh hoạt cho nhiều gia đình tại các vùng, lãnh thổ ở khu vực Châu Phi…
Các nhà nghiên cứu đang đi sâu vào nghiên cứu thêm các nguyên liệu chế tạo pin mặt trời, nhằm gia tăng khả năng khai thác nguồn bức xạ từ ánh sáng mặt trời.
Với các tập đoàn hàng đầu về năng lượng mặt trời như Tesla, Sharp, chúng ta sẽ sớm có những công nghệ mới, nâng khả năng khai thác nguồn năng lượng này lên 30%, 50% thậm chí là khai thác được hoàn toàn 100% trong tương lai gần.
Bên cạnh đó, nguồn năng lượng mặt trời cũng có không ít những nhược điểm
Chi phí đầu tư cho một hệ thống năng lượng mặt trời khá cao
Là công nghệ mới, khai thác nguồn năng lượng sẵn có, cho nên chi phí đầu tư cho hệ thống ban đầu khá là đắt đỏ. Chính xác là chi phí cho các thiết bị như tấm pin năng lượng mặt trời, acquy lưu trữ điện năng hiện có giá khá cao, do nguồn nguyên liệu sản xuất đắt đỏ và công nghệ sản xuất chưa phổ biến tại địa phương.
Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời
Ở một số quốc gia trên thế giới; để khuyến khích người dân đầu tư sử dụng năng lượng mặt trời thì Nhà nước có hỗ trợ giá thiết bị, hoặc cho thuê những tấm pin; thuê acquy với chi phí thấp.
Chưa thể là nguồn năng lượng ổn định
Cho dù là nguồn năng lượng vô tận, nhưng thực tế, khả năng khai thác năng lượng mặt trời là không cao cho đến thời điểm hiện tại.
Do một mặt là về công nghệ, mặt khác là do thiên nhiên. Sẽ có những ngày không có ánh nắng mặt trời như mưa dông; bão, hoặc những ngày nhiều mây và đặc biệt là vào ban đêm.
Vì những hạn chế về tự nhiên trên; mà sẽ phải tốn thêm nhiều thời gian nữa, năng lượng mặt trời mới trở thành nguồn năng lượng cung cấp điện năng chính để sử dụng.
Chiếm diện tích lớn cho các nhà máy năng lượng mặt trời
Rõ ràng, với kích thước hiện tại của các tấm pin năng lượng mặt trời; chỉ sản sinh 170W/m2 lượng điện năng, thì để xây dựng được một nhà máy có công suất khai thác năng lượng mặt trời lớn; thì đòi hỏi phải có một diện tích đất để lắp đặt lớn. Đa số các nhà máy năng lượng mặt trời như Tesla; đều chọn những khu vực đất đai bị sa mạc hoá để xây dựng.
Nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời
Vấn đề này cũng ảnh hưởng lớn đến vấn đề nhường đất trồng cây cho việc trồng pin mặt trời. Về lâu dài; cũng gây thiếu hụt cây xanh trên trái đất; ảnh hưởng đến bầu không khí của chúng ta; đây cũng là một bài toán về công nghệ cần các nhà khoa học giải quyết.
Điện năng lượng mặt trời hoà lưới
Cùng với sự phát triển của ngành điện năng lượng tái tạo. Điện năng lượng mặt trời ngày càng phổ biến hơn trong đời sống gia đình; cũng như trong công nghiệp sản xuất.
Hệ thống máy bơm nước dùng năng lượng mặt trời
Đơn cử như các hệ thống điện năng lượng mặt trời hoà lưới; điện năng lượng mặt trời cho gia đình. Vậy một hệ thống khai thác điện năng lượng mặt trời gồm có gì?
Một hệ thống khai thác điện năng lượng mặt trời cơ bản gồm có những thành phần; thiết bị như sau:
Tấm pin năng lượng mặt trời: Là thành phần đắt nhất, cũng như quan trọng nhất của hệ thống. Tấm pin năng lượng mặt trời có thể lắp ghép lại với nhau để tăng công suất. Tuổi thọ của những tấm pin này cũng rất bền bỉ, tương đương 15-20 năm
Bộ điều khiển sạc acquy: Là thiết bị nạp phần điện nhận từ tấm pin vào các bình acquy.
Bộ chuyển đổi DC-AC: Là bộ phận chuyển đổi nguồn điện lưu trữ trong acquy thành điện áp 220V; sử dụng trong mạng lưới điện.
Acquy lưu điện: Tuỳ theo chi phí đầu tư mà chúng ta chọn loại phù hợp với hệ thống; để lưu trữ điện từ năng lượng mặt trời
Bộ chuyển mạch: Bộ chuyển mạch có nhiệm vụ đổi qua lại; giữa điện từ hệ thống năng lượng mặt trời; và điện lưới một cách tự động.
Đồng hồ đo điện 2 chiều hay còn gọi là công tơ điện 2 chiều: Là dạng công tơ điện; có khả năng đo điện từ hệ thống năng lượng mặt trời và từ lưới điện; giám sát thông minh qua phần mềm..
Công tơ điện đo điện năng lượng mặt trời
Lời kết
Công nghệ là thứ thay đổi hàng ngày, chính vì thế; đòi hỏi chúng ta phải liên tục cập nhật kiến thức, cập nhật những cái mới trên thế giới.
Những công nghệ về năng lượng mặt trời; trong tương lai sẽ là nguồn năng lượng cấp cho các nhà máy sản xuất. Với nhiệm vụ là người nắm bắt kỹ thuật trong nhà máy; mình tin rằng những thông tin cung cấp trong bài viết này rất đáng để chúng ta tham khảo. Làm nền tảng để tiếp thu những kiến thức về năng lượng mặt trời.
Nội dung bài viết được mình tìm hiểu; nghiên cứu từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau trên internet; và tổng hợp chúng lại theo cách hiểu của mình. Chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót; những thông tin chưa đúng. Rất mong sẽ nhận được những đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn chỉnh hơn.
Lúc còn là sinh viên, mình cũng như các bạn bây giờ, khi xài những thiết bị điện lúc nào cũng tiết kiệm, nhất là máy quạt. Nhiều lúc không dám sử dụng vì sợ tốn nhiều điện.
Sau này, khi học đến kiến thức điện rồi, cũng tìm tòi, lôi công thức ra tính các điện năng tiêu thụ của từng thiết bị trong phòng. Lúc đó mới vỡ lẽ rằng, cái quạt nó cũng đâu tiêu thụ điện năng quá nhiều đâu!
Qua bài viết này, mình muốn cùng với các bạn trao đổi, thảo luận về điện năng tiêu thụ, và các cách tính điện năng tiêu thụ của thiết bị điện, mà mình tin chắc rằng có nhiều bạn còn chưa biết đến!
Mình nhớ không lầm thì đây là một phần kiến thức cơ bản trong một bài học về dòng điện hay nguồn điện của môn vật lý hồi ở cấp 2. Hình như là kiến thức vật lý ở lớp 9 thì phải.
Điện năng tiêu thụ trong sách vật lý lớp 9
Trong đó, sách có định nghĩa rằng :” Điện năng là năng lượng của dòng điện”. Vậy năng lượng này là như thế nào?
Năng lượng này có khả năng chuyển hoá thành những dạng năng lượng khác. Trong đó, năng lượng này cũng bao gồm luôn cả phần năng lượng có ích và năng lượng vô ích. Mà cái tỉ lệ phần trăm giữa 2 phần năng lượng này thì được định nghĩa là hiệu suất điện năng hay hiệu suất sử dụng điện năng.
Nguồn cung cấp điện năng là gì?
Như các bạn đã biết, năng lượng không phải là vĩnh cữu. Với tình trạng khai thác nhiệt điện như hiện nay, cũng như trái đất ngày càng nóng lên thì ảnh hưởng lớn đến lượng nước tại các đập thuỷ điện. Khiến cho nguồn cung cấp năng lượng, cung cấp điện năng từ đây sẽ giảm dần công suất và không đủ đáp ứng cho nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng lớn của toàn địa cầu.
Chính vì thế, các nguồn năng lượng tái tạo được gấp rút nghiên cứu và triển khai trên toàn thế giới. Vậy năng lượng tái tạo gồm có những gì?
Trạm cung cấp điện năng
Năng lượng tái tạo cung cấp điện năng hiện nay chủ yếu từ nguồn năng lượng gió và năng lượng pin mặt trời.
Dù đã đầu tư phát triển thần tốc nhưng đơn cử như Trung Quốc vẫn không thể nào đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện năng cho đời sống hàng ngày chứ chưa nói đến cung cấp điện năng cho hoạt động sản xuất công nghiệp.
Theo số liệu thống kê thì mỗi giờ có thêm 2 tuabin gió được lắp lặt tại Trung Quốc và hiện có hơn 500.000 tấm pin năng lượng mặt trời lắp đặt mỗi ngày trên toàn thế giới.
Nguồn năng lượng tái tạo
Hy vọng, với đà phát triển này, trong tương lai gần, các nguồn năng lượng tái tạo sẽ đủ sức đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện năng của toàn cầu và góp phần giảm bớt những ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu.
Điện năng tiêu thụ là gì?
Điện năng tiêu thụ là gì? Chúng ta có thể hiểu đơn giản là số lượng kilowatt điện mà chúng ta đã sử dụng cho các thiết bị điện trong gia đình, công ty, hay nhà máy sản xuất…
Điện năng tiêu thụ được kiểm soát qua thiết bị đo điện, hay còn gọi là công tơ điện, hoặc các thiết bị điện tử đo điện chuyên dụng trong công nghiệp…
Bất kể thiết bị gì, khi kết nối với nguồn điện, đều tiêu thụ điện năng.
Ví dụ như: điện thoại các bạn cắm sạc, laptop khi cắm sạc, bóng đèn, tivi, tủ lạnh,….
Điện năng tiêu thụ đơn vị là gì?
Điện năng tiêu thụ là một đại lượng về năng lượng. Đại lượng này có đơn vị là W, KW hay phổ biến hơn, thường thấy hơn đó là Kwh. W viết tắt của Watt tên của một nhà khoa học, là đơn vị đo công suất chuẩn trong hệ thống đo lường quốc tế.
Vậy có thể chuyển đổi giữa các đơn vị này không? Có, chúng ta có thể chuyển đổi chúng qua lại dễ dàng.
Ví dụ:
1KW đọc là 1 kilowatt tương đương với 1000W
1KWh là 1000 Watt giờ. Nghĩa là năng lượng 1000W trong một giờ.
Trong giao tiếp hàng ngày, chúng ta thường hay nói nhà mình xài một tháng 40 ký điện hay 40 số điện, có nghĩa là chúng ta xài 40Kwh điện trong một tháng hay 40000 Watt điện.
Công thức tính điện năng tiêu thụ 3 pha
Hiện nay, việc áp dụng công thức để tính điện năng tiêu thụ thủ công đã không còn được sử dụng đến. Mọi tính toán giám sát điện năng tiêu thụ đều đã được các thiết bị đo đảm nhiệm.
Nhưng, để giúp các bạn sinh viên đang theo đuổi ngành điện được hiểu rõ hơn, mình xin nhắc lại một vài công thức tính điện năng tiêu thụ theo Kwh như sau:
Để tính được điện năng tiêu thụ Kwh thì chúng ta áp dụng công thức:
Điện năng tiêu thụ (Kwh) = Công suất của thiết bị (Kw)* Thời gian sử dụng (h)
Điện năng tiêu thụ được tính bằng công thức nào
Theo định nghĩa mà chúng ta được học trong môn vật lý thì điện năng tiêu thụ của đoạn mạch chính là năng lượng điện được chuyển hóa thành công để có thể dịch chuyển các điện tích chạy trong mạch.
Vậy điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được xác định theo công thức:
A=U|q|=U.I.t
Trong đó:
U: là điện áp giữa 2 đầu của đoạn mạch (V)
I: là cường độ dòng điện không đổi ở trong đoạn mạch (A)
q: là điện tích dịch chuyển trong đoạn mạch (C)
t: là thời gian mà điện tích dịch chuyển trong đoạn mạch (s)
A: là điện năng tiêu thụ của đoạn mạch (J)
Điện năng tiêu thụ được đo bằng
Trong thực tế, thiết bị đo điện năng chúng ta thường thấy nhất đó chính là công tơ điện, thiết bị mà bên công ty điện lực lắp cho mỗi nhà chúng ta để theo dõi chỉ số điện. Đây là công tơ điện 1 pha, loại công tơ điện nhảy số bao nhiêu thì chúng ta đọc và nhân với giá tiền mà trả tiền cho điện lực thôi!
Công tơ điện đo điện năng tiêu thụ
Hiện nay, để tránh gian lận số điện; cũng như dễ dàng ghi chỉ số điện hơn thì các công tơ điện cơ đã được thay thế bằng công tơ điện tử, và được lắp bên ngoài cột điện.
Trong công nghiệp, thiết bị quản lý điện năng tiêu thụ vẫn là công tơ điện nhưng là công tơ điện dạng 3 pha có công suất lớn, chịu tải cao hơn, và cũng có nhiều loại.
Thiết bị đo điện năng tiêu thụ công nghiệp đa năng
Tính điện năng tiêu thụ trong 30 ngày
Trong đời sống hằng ngày, để kiểm chứng xem công tơ điện đo có đúng chỉ số hay không, chúng ta sẽ áp dụng công thức tính ở trên đối với từng thiết bị điện trong nhà chúng ta, sau đó cộng tất cả lại với nhau, để ra được tồng giá trị điện năng tiêu thụ trong gia đình theo ngày, tuần, tháng hay năm, tuỳ theo nhu cầu theo dõi, kiểm tra của chúng ta.
Chi phí điện năng tiêu thụ của một gia đình
Sau đây, mình chia sẻ cách tính điện năng tiêu thụ của một vài thiết bị điện tiêu biểu trong gia đình như bên dưới:
Tính điện năng tiêu thụ pc
Máy tính hiện nay có thể nói là thiết bị điện quá phổ biến, mỗi gia đình ít nhất đều có một bộ để sử dụng cho công việc, học tập cũng như giải trí. Để đo được điện năng tiêu thụ của máy tính, chúng ta có 2 cách.
Sử dụng phần mềm đo tính chạy trên máy tính
Dùng công thức ở trên
Mình trình bày cách tính theo công thức nhé!
CPU: Thường có công suất nguồn vào khoảng 560W, màn hình LCD vào khoảng 22W
Vậy áp dụng công thức ta được điện năng tiêu thụ trong 8h sử dụng:
Vậy trong 8h sử dụng máy tính để làm việc, chúng ta tiêu thụ xấp xỉ 5 số điện. Một tháng chúng ta sẽ tiêu thụ 5*30 = 150kWh điện năng.
Điện năng tiêu thụ máy giặt
Để tính điện năng tiêu thụ của máy giặt, chúng ta cần biết được 1 lần sử dụng là bao nhiêu giờ, và 1 ngày hay 1 tuần sử dụng mấy ngày, đồng thời phải biết được công suất của máy giặt nữa.
Mình ví dụ: Máy giặt 7.5Kg nhà mình có công suất ghi trên nhãn: 11Wh/Kg điều này có nghĩa là cứ bỏ vào 1kg quần áo giặt thì máy giặt tiêu tốn 11Wh. Chúng ta giặt 7Kg đồ thì tương đương với 77Wh cho một lần giặt. Một con số rất thấp đúng không nào?
Điện năng tiêu thụ của điều hoà
Với thiết bị tiêu thụ điện năng nhiều như máy lạnh, thì việc cân nhắc lựa chọn một thiết bị phù hợp với căn phòng của gia đình luôn phải được suy tính kỹ càng.
Thiết bị có inverter tiết kiệm điện năng tiêu thụ
Một bộ máy lạnh 9000btu thì tiêu thụ bao nhiêu điện năng nếu chúng ta sử dụng trong 5h?
Công suất của máy lạnh 9000btu thường khoảng 850W-950W
Như vậy, nếu chúng ta sử dụng trong 5h liên tục thì sẽ tiêu tốn khoảng 4.250kWh- 4.750kWh (850W*5h – 950W*5h)
Điện năng tiêu thụ của tủ lạnh
Một thiết bị có công nghệ tiên tiến như tủ lạnh inverter thì điện năng tiêu thụ sẽ như thế nào nhỉ? Có ai từng hỏi chưa? Nếu chưa, mình xin giải đáp qua cách tính đơn giản sau:
Công suất của 1 tủ lạnh inverter 234 lít của hãng Panasonic có công bố điện năng tiêu thụ là 1.09Kw/ngày. Khá tiết kiệm so với tủ lạnh thông thường đúng không nào? Vậy tính ra, chi phí cho một tủ lạnh thể tích 234 lít chạy liên tục trong một tháng chỉ tốn tương đương 30 số điện mà thôi.
Tiết kiệm điện năng tiêu thụ là bài toán khó
Điện năng tiêu thụ của quạt treo tường
Quạt máy là thiết bị điện phổ biến nhất, là thiết bị điện mà nhà nhà đều có sử dụng. Nhất là các bạn sinh viên ở trọ, bạn nào cũng phải có một cái để chống lại cái nóng của đất Sài thành.
Vậy nếu xài liên tục trong một ngày khoảng 22h; thì một cái quạt tiêu tốn bao nhiêu số điện, điện năng tiêu thụ là bao nhiêu?
Với một cái quạt cỡ trung thì công suất tiêu thụ điện rơi vào khoảng 45W.
Vậy điện năng tiêu thụ là: 45/1000 *22= 0.99kWh. Một tháng sẽ tiêu tốn 0.99*30 ngày = 29.7kWh
Với mức tính trung bình 3500vnd/kwh điện; thì các bạn sẽ phải chi: 3500*29.7= 103.950 vnd để trả tiền điện năng tiêu thụ của chỉ riêng cái quạt cho chủ trọ.
Điện năng tiêu thụ trong công nghiệp thì như thế nào
Điện năng tiêu thụ trong gia đình; thì chúng ta có thể áp dụng công thức để tính một cách dễ dàng. Nhưng, với điện năng tiêu thụ của những cỗ máy sản xuất khổng lồ; những dây chuyền máy móc, những motor công suất cao hoạt động cùng lúc; thì làm sao chúng ta có thể dùng công thức để tính toán được. Có chăng rất lãng phí thời gian và công sức mà không đem lại kết quả tốt hơn.
Nhà máy công nghiệp tiêu thụ nhiều điện năng
Trong công nghiệp, điện năng thường cấp là dạng điện 3 pha. Vì thế, phải sử dụng những công tơ đo điện 3 pha. Và sẽ có 2 loại: công tơ điện 3 pha trực tiếp và công tơ điện 3 pha gián tiếp. Để hiểu rõ hơn về các loại thiết bị đo điện công nghiệp; mình sẽ có một bài viết chia sẻ chi tiết hơn.
Ngoài ra, để giải quyết bài toán tính điện năng tiêu thụ trong công nghiệp; các hãng sản xuất đã phát triển các thiết bị đo điện năng tiêu thụ chuyên dụng; thay cho những đồng hồ đo điện thông thường. Ví dụ: thiết bị đo điện năng tiêu thụ 3 pha S203 Seneca…
Đo điện năng tiêu thụ công nghiệp
Thiết bị đo điện năng tiêu thụ; có thể được biết đến như một thiết bị đa năng: Đo điện năng tiêu thụ; vừa tối ưu hệ số cos phi, tần số, đo được công suất hao tổn; kiểm soát điện áp, dòng điện; kiểm soát hoàn toàn các phân bổ điện năng đến từng khu vực sản xuất hay từng máy móc sản xuất…Từ đó, máy móc hay khu vực sản xuất kiểm soát được nguồn điện năng tiêu thụ; cũng như theo dõi được hệ số điện, tối ưu dây chuyền sản xuất.
Lời kết
Qua bài viết này, chúng ta hiểu hơn về điện năng tiêu thụ là gì rồi; và biết được những cách tính cơ bản cho thiết bị trong gia đình. Và hơn hết, chúng ta biết được trong nhà máy sản xuất thì người ta đo lường điện; tính điện năng tiêu thụ như thế nào rồi phải không nào.
Mọi góp ý về nội dung bài viết, hay liên hệ tư vấn thiết bị đo điện năng tiêu thụ; các bạn liên hệ với Huphaco theo thông tin bên dưới nhé!
Cảm biến siêu âm arduino là cảm biến gì? Cảm biến siêu âm arduino dùng để làm gì? Có mấy loại cảm biến siêu âm arduino? Và cách sử dụng chúng như thế nào?
Nội dung bài viết này, chúng ta cùng đi tìm hiểu nhé! Cũng như tìm hiểu về arduino là gì luôn nào!
Cùng với sự phát triển của mạng lưới internet, nhu cầu học hỏi ngày càng cao. Đó cũng là nguyên nhân chính cho sự phát triển bùng nổ của nền tảng arduino tại Việt Nam. Giúp cho mọi người tiếp cận được với arduino cũng như các loại module, board mạch, cảm biến như cảm biến siêu âm arduino, cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang…và nắm được các cách sử dụng chúng, ứng dụng vào các mô hình phục vụ lợi ích, nhu cầu vọc vạch của mọi người.
Theo như thông tin trên Wikipedia thì Arduino được lấy tên từ tên của một vị vua ở nước Ý. Nơi mà nền tảng này ra đời và phát triển cho đến ngày hôm nay.
Mạch Arduino
Và sau đó, vào năm 2005, nền tảng này được giới thiệu chính thức bởi giáo sư Massimo Banzi, và trở thành công cụ học tập của sinh viên trường IDI.
Vậy Arduino là gì?
Arduino có thể xem như là một nền tảng mã nguồn mở, dùng để tạo ra nhiều ứng dụng điện tử, có khả năng tương tác với nhau và môi trường
Arduino ra đời, giải quyết bài toán nạp code, chương trình cho các phần cứng điện tử một cách dễ dàng nhất mà không cần đến những bộ kit chuyên dụng. Arduino được ví như một cỗ máy tính mini vậy!
Arduino bao gồm những gì?
Arduino bao gồm cả phần cứng và phần mềm.
– Phần cứng vi điều khiển (hay còn gọi là board mạch mã nguồn mở)
Một số board mạch phổ biến hiện nay như:
Arduino Uno: Đây là board mạch đơn giản nhất phù hợp với đối tượng mới bắt đầu.
Bao gồm 14 chân, đầu vào gồm 6 chân 5V, khả năng phân giải là 1024 mức.
Chạy với tốc độ 16MHz, điện áp từ 7V đến 12V.
Kích thước board 5.5x7cm.
Mạch arduino uno
Arduino Micro:
Gồm có 20 chân
Có 7 chân phát PWM.
Thiết kế khá nhỏ gọn, nhẹ
Kích thước board là 5 x 2cm.
Mạch arduino micro
Arduino Pro: Thiết kế dạng module mới, chân số không có sẵn, tùy vào số chân bạn sử dụng để gắn trực tiếp và giúp tiết kiệm được không gian lắp đặt. Có 2 loại nguồn 3.3V và nguồn 5V.
Mạch arduino pro
Arduino Nano: Là board có kích thước nhỏ gọn nhất, lắp đặt dễ dàng, có kích thước 2 x 4cm.
Mạch arduino nano
Arduino Mega: Là một dạng board lớn
Mạch arduino mega
Có đến 64 chân
Có 14 chân phát PWM
4 cổng truyền tín hiệu
Kích thước board 5 x 10 cm
Arduino Leonardo:
Là board không có cổng USB dùng để lập trình
Có một chip nhỏ điều khiển
Kết nối qua cổng COM ảo
Có thể kết nối với chuột và bàn phím
Mạch arduino leonardo
– Phần mềm: Có các phần mềm dành riêng tích hợp IDE (Integrated Development Environment) dành cho công việc soạn thảo, nạp chương cho board và biên dịch code.
Arduino làm được những gì?
Arduino làm được những gì? Hay ứng dụng và vai trò của nó như thế nào trong đời sống hàng ngày? Luôn là những câu hỏi mà người dùng quan tâm đến arduino.
Ứng dụng của mạch arduino
Trong đời sống hiện nay, Arduino đã được biết tới và sử dụng rất nhiều, chúng cũng khá quan trọng trong việc chế tạo ra các thiết bị điện tử chất lượng cao. Một số ứng dụng từ nền tảng Arduino chính là:
Lập trình cho robot
Đọc và điều khiển các cảm biến siêu âm arduino
Thực hiện lập trình các loại game tương tác
Lập trình máy bay không người lái
Điều khiển đèn giao thông, chạy các hiệu ứng đèn nhấp nháy trên các biển quảng cáo
Điều khiển thiết bị ánh sáng
Ứng dụng trong máy in 3D
Khả năng giao tiếp kết nối của arduino
Arduino là nền tảng nguồn mở, bao gồm cả phần cứng và phần mềm và có khả năng giao tiếp, kết nối với các thiết bị bên ngoài
Hoạt động độc lập
Giao tiếp với máy tính, truy cập dữ liệu
Kết nối được với các arduino khác
Giao tiếp với các bộ điều khiển, thiết bị khác,…
Để hiểu rõ hơn về arduino, chúng ta sẽ tìm hiểu về một module arduino dạng cảm biến, đó là cảm biến siêu âm arduino. Cùng theo dõi nào!
Cảm biến siêu âm arduino có những loại nào?
Cảm biến siêu âm arduino thực chất là các module cảm biến siêu âm chuyên để kết hợp chung với các nền tảng arduino để tạo ra các ứng dụng trong đời sống cũng như trong học tập và thí nghiệm, tiêu biểu có các module phổ biến như:
Cảm biến siêu âm HC-SR04
Cảm biến siêu âm HC-SR05
Cảm biến siêu âm SRF04
Cảm biến siêu âm SRF05…
Đặc điểm của cảm biến siêu âm arduino
Cảm biến siêu âm arduino có những đặc điểm vượt trội như sau:
Cảm biến dạng module với nhiều model khác nhau
Có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, cũng như trong học tập
Cảm biến có dạng chống nước và dạng không chống nước
Dạng module, tháo lắp dễ dàng
Có sẵn chân pin lắp đặt, chỉ cần cắm dây không cần đến tuavít
Khả năng đo từ 2 cm đến 400 cm
Độ nhạy cao, sai số thấp trong khoảng 3 mm
Giá thành rẻ
Dễ dàng mua
Cảm biến siêu âm arduino hoạt động như thế nào?
Tuỳ vào từng model cảm biến siêu âm arduino, mà chúng ta có cách lắp ráp, đấu dây khác nhau. Nhưng về cơ bản, cảm biến sẽ hoạt động theo 2 cách điều khiển như sau:
Cách điều khiển 1: Điều khiển tách biệt giữa kích hoạt và phản hồi. Cơ cấu điều khiển như sau:
Phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds) từ chân TRIG
Sau đó cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân ECHO cho đến khi nhận được xung phản xạ ở chân này
Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biến quay trở lại
Cảm biến siêu âm arduino
Cách điều khiển 2: Dùng 1 chân cho cả kích hoạt và phản hồi
Dùng chân OUT để nó vừa phát ra xung rồi nhận xung phản xạ về,chân chế độ thì nối đất.
Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng 1 chân với tín hiệu kích hoạt.
SR05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau khi kết thúc các tín hiệu kích hoạt
Ứng dụng của cảm biến siêu âm arduino
Cảm biến siêu âm arduino khi kết hợp với các kit arduino cùng với một số thiết bị, linh kiện khác, có thể đem đến cho chúng ta rất nhiều ứng dụng hay trong đời sống cũng như trong học tập như:
Mạch báo vật cản dùng cảm biến siêu âm arduino
Mạch báo vật cản dùng cảm biến siêu âm arduino
Chế tạo radar với cảm biến siêu âm và arduino
Xe tự động tránh vật cản
Đo khoảng cách phát hiện xe trong garage
Cảm biến siêu âm arduino chế thước đo điện tử
Cảm biến siêu âm arduino đo mức
Mua cảm biến siêu âm arduino ở đâu
Cảm biến siêu âm arduino, các bạn có thể dễ dàng tìm mua tại chợ Nhật Tảo HCM, hay các cửa hàng bán linh kiện điện tử, bán đồ chơi mô hình điều khiển…
Với mức giá khá rẻ, cảm biến siêu âm arduino phù hợp cho chúng ta, những người làm kỹ thuật, hay phù hợp cho các bạn thích tìm tòi nghiên cứu về arduino nói chung, có thể mua thiết bị về lắp ráp, tìm hiểu các đoạn code và nạp vào board mạch để làm mô hình điều khiển từ xa,…
Cảm biến siêu âm HC-SR04 hay module cảm biến đo khoảng cách HC-SR04 bằng sóng siêu âm là một module arduino nhỏ gọn, rất thích hợp cho chúng ta tìm hiểu nghiên cứu về hoạt động và nguyên lý của dòng cảm biến siêu âm.
Cảm biến siêu âm HC-SR04 là một dạng cảm biến module. Cảm biến này thường chỉ là một bản mạch, hoạt động theo nguyên lý thu phát sóng siêu âm bởi 2 chiếc loa cao tần.
Cảm biến siêu âm HC-SR04 thường được kết hợp với các bộ arduino, PIC, AVR,… để chạy một số ứng dụng như : phát hiện vật cản trên xe robot, đo khoảng cách vật,…
Module cảm biến siêu âm HC-SR04
Chính vì là một cảm biến siêu âm dạng module, cho nên hầu như ứng dụng hay độ chính xác của cảm biến đều phụ thuộc vào phần code mà người sử dụng lập trình và nạp vào bản mạch điều khiển.
Bộ phận phát sóng siêu âm
Cấu tạo của các đầu phát và đầu thu siêu âm là các loa gốm đặc biệt, phát siêu âm có cường độ cao ở tần số thường là 40kHz cho nhu cầu đo khoảng cách.
Phát sóng trên cảm biến siêu âm HC-SR04
Về nguyên lý, các loa này cần có nguồn điện áp cao mới phát tốt được ( nhà sản xuất công bố = 30V). Trên mạch công suất sử dụng IC MAX232 làm nhiệm vụ đệm. IC này sẽ lấy tín hiệu từ bộ điều khiển, khuếch đại biên độ lên mức +/-30V cấp nguồn cho bộ loa trên. IC này sẽ được đóng ngắt qua một transistor để hạn chế việc tiêu thụ dòng.
Bộ phận thu sóng siêu âm phản xạ
Thiết bị thu là dạng loa gốm có cấu tạo chỉ nhạy với một tần số chẳng hạn như 40KHz. Qua một loạt các linh kiện như OPAM TL072, transistor NPN…Tín hiệu này liên tục được khuếch đại biên độ và cuối cùng là đưa qua một bộ so sánh, kết hợp với tín hiệu từ bộ điều khiển để đưa về bộ điều khiển.
Bộ phận xử lý, điều khiển tín hiệu
Vi điều khiển (PIC16F688, STC11,…) được sử dụng làm nhiệm vụ phát xung, xử lý tính toán thời gian từ khi phát đến khi thu được sóng siêu âm nếu nhận được tín hiệu TRIG.
Nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm HC-SR04
Để đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm HC-SR04, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds) từ chân Trig. Tiếp theo, 1 xung HIGH ở chân Echo sẽ được cảm biến tạo ra và phát đi cho đến khi nhận lại được sóng phản xạ ở chân này. Lúc này, độ rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biến và phản xạ lại.
Trong không khí, tốc độ âm thanh đạt mức 340 m/s (hằng số), tương đương với 29,412 microSeconds/cm (106 / (340*100)).
Khi đã tính được thời gian, ta sẽ chia cho 29,412 để ra giá trị khoảng cách.
Kích thước và sóng cảm biến siêu âm HC-SR04
Ví dụ đo mức chất lỏng có trong bồn chứa bằng cảm biến siêu âm HC-SR04:
Ta sẽ có các bước như sau:
Đặt chân TRIG lên mức Cao (5V) trong 10 μs (microseconds)
Sau đó module siêu âm ghi lại thời gian và gửi ra sóng âm tần số 40Khz
Sóng siêu âm truyền xuống bề mặt chất lỏng trong bồn chứa và phản xạ lại
Sóng phản xạ truyền ngược về đầu dò
Module siêu âm nhận được sóng phản xạ và đánh dấu thời gian nhận được tín hiệu này
Cuối cùng, module siêu âm đưa chân ECHO lên mức cao trong khoảng thời gian (microseconds ) phản hồi sóng âm (Gửi đi – nhận về) và tính toán ra khoảng cách.
Kết quả trên chân ECHO: 58 μs/cm
Vì vậy, nếu chân ECHO lên mức cao trong thời gian 5800 μs (5.8 ms) , thì chúng ta tính được khoảng cách giữa cảm biến và mức chất lỏng trong bể là:
5800μs / 58μs/cm = 100cm = 1m
Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm HC-SR04
Trước khi đi vào tìm hiểu các phần tiếp theo của dòng cảm biến này, chúng ta cùng điểm qua một vài thông số kỹ thuật nổi bật của cảm biến siêu âm HC-SR04 như sau:
Model: HC-SR04
Điện áp làm việc: 5VDC
Dòng điện: 15mA
Tần số: 40 KHZ
Khoảng cách phát hiện: 2cm – 4m
Tín hiệu đầu ra: Xung mức cao 5V, mức thấp 0V
Góc cảm biến: Không quá 15 độ.
Độ chính xác cao: Lên đến 3mm
Chế độ kết nối: VCC / Trig (T-Trigger) / Echo (R-Receive) / GND
Sơ đồ kết nối cảm biến siêu âm HC-SR04 với arduino
Chúng ta tham khảo qua một số sơ đồ kết nối cơ bản khi kết hợp module cảm biến siêu âm HC-SR04 với các bộ kit arduino như hình thể hiện bên dưới.
Sơ đồ mạch cảm biến siêu âm HC-SR04
Module cảm biến có 4 chân:
Chân VCC: Dùng để cấp nguồn 5v
Chân Trig: Chân digital output
Chân Echo: Chân digital input
Chân GND: Chân 0v
Phần code nạp chương trình tham khảo
Về phần code nạp vào mạch, các bạn có thể tham khảo từ nhiều nguồn chia sẻ trên internet như: arduino.vn, forum.arduino.cc, cộng đồng Arduino Việt Nam trên Facebook tại địa chỉ: www.facebook.com/Arduino.Vietnam … Để học hỏi và chia sẻ thêm kinh nghiệm về phần cứng cũng như phần mềm dành cho module cảm biến siêu âm HC-SR04
Bên dưới là một đoạn code phổ biến của model HC-SR04 dùng cho ứng dụng đo khoảng cách mà các bạn có thể tham khảo
const int trig = 8; // chân trig của HC-SR04
const int echo =7; // chân echo của HC-SR04
void setup()
{
Serial.begin(9600); // giao tiếp Serial với baudrate 960
pinMode(trig,OUTPUT); // chân trig sẽ phát tín hiệu
pinMode(echo,INPUT); // chân echo sẽ nhận tín hiệu
}
void loop()
{
unsigned long duration; // biến đo thời gian
int distance; // biến lưu khoảng cách
/* Phát xung từ chân trig *
digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig
delayMicroseconds(2)
digitalWrite(trig,1); // phát xung từ chân trig
delayMicroseconds(5); // xung có độ dài 5 microSeconds
digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig
/* Tính toán thời gian *
// Đo độ rộng xung HIGH ở chân echo.
duration = pulseIn(echo,HIGH);
// Tính khoảng cách đến vật
distance = int(duration/2/29.412)
/* In kết quả ra Serial Monitor *
Serial.print(distance)
Serial.println(“cm“)
delay(200)
}
Ưu nhược điểm của module cảm biến siêu âm HC-SR04
Ưu điểm
Nhỏ gọn
Giá thành rẻ
Dễ tìm mua
Dễ dàng lắp đặt, kết hợp với các bộ kit arduino
Phát sóng siêu âm, có độ chính xác cao
Phạm vi đo rộng 2-400cm
Được hỗ trợ phần code nhiều từ cộng đồng arduino
Nhược điểm
Hiệu suất làm việc liên tục không cao
Không thích hợp sử dụng trong môi trường công nghiệp
Dễ bị nhiễu tác động
Độ nhạy và dải đo phụ thuộc vào code nạp
Ứng dụng cảm biến siêu âm HC-SR04
Với các module cảm biến siêu âm HC-SR04 được ứng dụng nhiều nhất trong các bài toán đo khoảng cách vật từ xa. Phạm vi đo ngắn, trong khoảng 2-400cm mà thôi.
Ứng dụng cảm biến siêu âm HC-SR04
Một số ứng dụng khác cũng hay dùng module cảm biến siêu âm HC-SR04 mà chúng ta thường thấy như:
Dùng đo mức chất lỏng trong chai, hộp sữa,…
Dùng phát hiện vật cản trên đường đi của robot…
Cảm biến siêu âm HC-SR04 có rẻ không? Mua ở đâu?
Các model cảm biến siêu âm HC-SR04 hiện nay có bán tại rất nhiều cửa hàng chuyên về linh kiện điện tử. Nếu ở HCM, các bạn có thể ghé qua chợ điện tử Nhật tảo để tìm mua. Hoặc tham khảo ở các website bán linh kiện online qua từ khoá “cảm biến siêu âm HC-SR04” để tìm được của hàng bán giá tốt và có chính sách ship hàng đến vị trí của bạn.
Giá tham khảo cảm biến siêu âm HC-SR04
Về giá cả của các module cảm biến siêu âm HC-SR04 có giá rất rẻ luôn. Mình có dạo qua một vài website chuyên cung cấp linh kiện thì thấy giá dao động trong khoảng từ 20-70 ngàn/bộ mà thôi.
Qua bài viết này, hy vọng sẽ cung cấp đầy đủ kiến thức về dòng module cảm biến siêu âm HC-SR04 đến các bạn sinh viên hay kỹ thuật đang nghiên cứu về arduino.
Mọi thắc mắc hay góp ý bổ sung cho bài viết, các bạn liên hệ với Huphaco theo thông tin bên dưới nhé!
Các loại cảm biến siêu âm nói chung và các loại cảm biến siêu âm chuyên dùng trong công nghiệp nói riêng bao gồm những loại nào? Chúng được dùng vào mục đích gì? Ứng dụng hiệu quả vào những hoạt động nào?
Chắc hẳn sẽ rất thú vị khi các bạn biết được những thông tin này!
Sóng siêu âm được định nghĩa là một loại sóng có tần số cao mà con người không thể nghe thấy được. Trong tự nhiên, sóng siêu âm được tìm thấy ở các loài động vật như dơi, cá heo … Chúng dùng sóng siêu âm để định hướng đi, liên lạc với đồng loại, hay để săn mồi…
Cá heo định hướng bằng sóng siêu âm
Khi nghiên cứu về các loài động vật này, các nhà khoa học tìm hiểu được nguyên tắc mà chúng sử dụng sóng âm để định hướng khá đơn giản và thú vị. Cơ bản gồm:
Đối tượng phát ra sóng âm
Sóng âm va chạm với vật cản và phản xạ lại
Khoảng cách được xác định dựa trên thời gian phát / thu.
Tuy nhiên, quá trình xác định khoảng cách phụ thuộc rất nhiều vào môi trường truyền dẫn.
Cụ thể, sóng âm truyền trong mỗi môi trường khác nhau sẽ có thời gian phản hồi khác nhau. Ví dụ: Sóng âm truyền trong môi trường chất lỏng hay rắn sẽ nhanh hơn rất nhiều so với sóng âm được truyền trong môi trường không khí. Điểm hạn chế lớn là sóng âm không thể truyền được trong môi trường chân không.
Dựa nguyên tắc này, và cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ hiện đại, các nhà khoa học đã cung cấp ra thị trường rất nhiều các ứng dụng như: thiết bị định hướng cho tàu ngầm, các hệ thống đo khoảng cách trong công nghiệp, trong môi trường như: đo độ sâu của hồ nước, đo khoảng cách các vật thể trên dây chuyền, đo mức chất lỏng… từ các loại cảm biến siêu âm…
Sóng siêu âm có an toàn không?
Như định nghĩa ở mục trên, sóng siêu âm đơn thuần chỉ là sóng âm thanh có tần số cao, ngoài khả năng cảm nhận âm thanh của tai con người. Chính vì thế, sóng siêu âm không gây hại cho sức khoẻ của con người cũng như môi trường sống.
Dải tần số của sóng siêu âm
Vì là sóng an toàn, sóng siêu âm còn được ứng dụng trong các ngành như: chuẩn đoán hình ảnh siêu âm trong y khoa, kiểm tra không phá huỷ các kết cấu cơ khí, ứng dụng trong ngành quan trắc môi trường, hoá học, sinh học,… qua các loại cảm biến siêu âm.
Cảm biến siêu âm là gì?
Sau khi đã đọc qua các danh mục ở trên, chắc hẳn chúng ta dễ dàng định nghĩa được “cảm biến siêu âm” là gì rồi phải không nào?
Các loại cảm biến siêu âm
Vâng,
Hiểu đơn giản, cảm biến siêu âm chính là một dạng cảm biến dùng nguyên lý sóng siêu âm để hoạt động phát hiện đối tượng. Cảm biến này sẽ có nhiệm vụ phát ra những sóng âm có tần số cao, sóng này phát tán tới đối tượng cần đo như: chất lỏng, rắn…sau đó sẽ bi phản xạ lại, về đầu dò cảm biến. Bộ phận xử lý vi mạch điện tử bên trong thiết bị sẽ tính toán thời gian phản hồi và truyền về bộ hiển thị hay hệ thống điều khiển. Từ đó, chúng ta có kết quả đo từ cảm biến.
Các loại cảm biến siêu âm trong công nghiệp
Các loại cảm biến siêu âm trong công nghiệp mà chúng ta thường thấy như:
Cảm biến siêu âm đo khoảng cách
Cảm biến siêu âm đo mức nước
Cảm biến siêu âm phát hiện vật cản
Cảm biến siêu âm dạng module
Cụ thể từng dòng như thế nào? Chúng ta cùng theo dõi tiếp để nắm được những thông tin cơ bản của cảm biến nhé!
Các loại cảm biến siêu âm dạng module
Nói về các loại cảm biến siêu âm dạng module, thì nếu bạn là dân chuyên nghiên cứu về dòng này, các bạn sẽ biết được một số tên tiêu biểu như: cảm biến siêu âm SRF04, cảm biến siêu âm SRF05, cảm biến siêu âm HC-SR04, cảm biến siêu âm HC-SR05, …
Các loại module cảm biến siêu âm
Các loại cảm biến này chuyên dùng để nghiên cứu, học tập và làm những mô hình phát hiện khoảng cách trong phạm vi nhỏ, có độ chính xác cao, nhưng không tuyệt đối do vẫn có nhiễu.
Các loại cảm biến này khá dễ dàng để kết nối với các bộ kit MCU như: DSP, AVR, ARM, PIC, Arduino…
Đặc điểm chung của các loại cảm biến này là có giá rất rẻ, chỉ vài chục ngàn đến hơn trăm ngàn đồng. Rất thích hợp cho các bạn sinh viên ngành cơ điện tử nghiên cứu vọc vạch với các bộ code và thư viện có sẵn đồ sộ trên các cộng đồng Arduino.
Khoảng cách phát hiện của các loại cảm biến siêu âm này thì trong phạm vi khoảng 2…400cm. Khoảng cách càng xa thì độ chính xác sẽ giảm đi khá nhiều. Cho nên chúng ít được sử dụng trong môi trường công nghiệp sản xuất.
Các loại cảm biến siêu âm đo khoảng cách
Các loại cảm biến siêu âm đo khoảng cách cũng tương tự như trường hợp đo mức nước. Nguyên lý chung đều dựa vào thời gian thu phát sóng siêu âm đến đối tượng cần đo. Nhưng điểm khác biệt ở chỗ là môi trường đo.
Các loại cảm biến siêu âm đo khoảng cách thường đo trong môi trường không khí.
Ví dụ: Một cảm biến siêu âm đo khoảng cách các vật thể trên băng chuyền, báo cáo giám sát đến hệ thống điều khiển cho thao tác tiếp theo. Cánh tay robot gắp vật chẳng hạn, hay sản xuất các bánh răng, khớp cơ khí,…
Các loại cảm biến siêu âm phát hiện vật cản
Các loại cảm biến siêu âm dùng để phát hiện vật cản dùng tín hiệu sóng siêu âm phát đến vật, đối tượng di chuyển trên băng chuyền để theo dõi, phát hiện khi có vật, đối tượng di chuyển đến, từ đó xác định khoảng cách, và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển cho hành động kế tiếp như dừng băng tải, hay phân loại sản phẩm trên băng tải…
Ứng dụng thường thấy nhất có lẽ là trên các phương tiện không người lái như: xe mô hình thăm dò những khu vực nguy hiểm. Cảm biến siêu âm giúp xe xác định được hướng di chuyển, tránh được các vật cản trên địa hình làm việc…
Các loại cảm biến siêu âm đo mức nước
Các loại cảm biến siêu âm đo mức nước trong công nghiệp thường phổ biến là dạng cảm biến đo mức liên tục. Với dòng cảm biến này, chúng được ứng dụng để theo dõi liên tục các đối tượng trong bồn chứa, hồ, bể chứa, kênh,…
Nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến đo mức nước liên tục có thể hiểu như sau: Vẫn dựa theo nguyên lý của cảm biến siêu âm là phát liên tục các tia sóng âm thanh cao tần đến vật thể cần đo. Tín hiệu phản hồi về cảm biến liên tục và từ đó khoảng cách hay mức nước cũng được phản hồi đến người giám sát một cách liên tục.
Các loại cảm biến siêu âm có hiển thị
Các loại cảm biến siêu âm đo mức nước dạng liên tục này thướng có 2 dòng model
Cảm biến siêu âm đo mức nước liên tục không hiển thị
Và cảm biến siêu âm đo mức nước, chất lỏng liên tục có hiển thị
Chúng khác biệt nhau ở những điểm nào?
Với dòng cảm biến siêu âm có hiển thị thì chúng có:
Màn hình hiển thị dạng LCD,
Phần mềm tích hợp nhiều thông số và tính năng,
Tích hợp nút nhấn
Có thể thao tác chọn và cài đặt thông số ngay trên màn hình,
Có khả năng copy các thông số cài đặt qua một thiết bị cảm biến cùng dòng khác.
Giá đắt
Còn dòng cảm biến siêu âm đo mức nước không hiển thị
Các loại cảm biến siêu âm không hiển thị
Cấu tạo, ngoại hình nhỏ gọn
Không có màn hình hiển thị
Tuỳ chỉnh chức năng bằng bút từ
Phần mềm đơn giản, ít thông số và tính năng
Giá tốt hơn dòng trên
Ưu nhược điểm của các loại cảm biến siêu âm công nghiệp
Tuỳ vào từng trường hợp; hay ứng dụng cụ thể mà các loại cảm biến siêu âm sẽ có những mặt ưu điểm và mặt hạn chế riêng. Vì là có cơ cấu hoạt động giống như nhau, cho nên mình sẽ lấy một ví dụ về cảm biến siêu âm được dùng phổ biến nhất. Đó chính là cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng.
Ví dụ:
Các loại cảm biến siêu âm đo mức nước sẽ có ưu điểm là đo chính xác cao, không cần tiếp xúc với các đối tượng đo. Vì vậy cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng sẽ được dùng để đo những chất lỏng dạng như hoá chất, dầu mỏ, thực phẩm…Ngoài ra, cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng có tín hiệu ra dạng 4…20mA rất dễ dàng truyền tải và điều khiển trong hệ thống công nghiệp.
Nhưng về hạn chế thì cảm biến siêu âm đo mức nước cũng có nhược điểm như: Không chịu được nhiệt độ cao, áp suất cao. Nhiệt độ làm việc thường chỉ tầm dưới 65C thôi. Vì trên nhiệt độ này, co khả năng bốc hơi nước gây nhiễu tín hiệu sóng siêu âm, khiến cho kết quả đo bị sai lệch. Hay cảm biến siêu âm còn bị ảnh hưởng bởi sóng gợn trên bề mặt chất lỏng, trong bồn có cánh khuấy, có các vật cản, thành bồn không trơn nhẵn…
Vì thế, tốt nhất là nên lắp cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng ở các bồn hở, mặt nước tĩnh, không có nhiệt độ cao cũng như áp suất,…thì hoạt động đo đạc của các loại cảm biến áp suất sẽ chính xác hơn.
Ứng dụng của các loại cảm biến siêu âm trong công nghiệp
Ứng dụng của các loại cảm biến siêu âm trong công nghiệp thường gắn liền với các ứng dụng đo mức, đo khoảng cách, phát hiện vật, thăm dò độ sâu, xác định vị trí,…
Ứng dụng của các loại cảm biến siêu âm
Ví dụ:
Các loại cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng: sữa, hoá chất, mỹ phẩm, dầu gội đầu, nước giải khác, dung dịch tẩy rửa,…trên các silo nguyên liệu để theo dõi lượng nhiên liệu sản xuất
Các loại cảm biến siêu âm đo độ sâu: Phát hiện lỗi trên chi tiết máy, phát hiện mặt phẳng không đồng nhất, đo độ sâu của hồ chứa,…
Cảm biến siêu âm phát hiện sự hiện diện của vật trên dây chuyền sản xuất: Dây chuyền đóng gói sản phẩm, dây chuyền phân loại sản phẩm, đóng nắp chai,…
Cảm biến siêu âm phát hiện mặt giấy
Phát hiện đường kính vật
Kiểm tra kích thước hộp
Phát hiện vết nứt
Phát hiện mối nối bằng cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm phát hiện nhãn dán, vật liệu trong suốt
Cảm biến siêu âm phát hiện người,…
Nhưng phổ biến hơn cả, các loại cảm biến siêu âm thường thấy nhiều nhất là ở ứng dụng đo mức chất lỏng; rắn,…vì với ứng dụng này thì phát huy hết khả năng làm việc của cảm biến: không cần tiếp xúc vật, độ chính xác cao,…
Cần lưu ý gì khi chọn các loại cảm biến siêu âm nói chung?
Một số lưu ý khi chọn lựa các loại cảm biến siêu âm nói chung mà các bạn cần biết như:
Lắp đặt các loại cảm biến siêu âm
Biết được loại đối tượng cần đo là gì? Là dạng chất rắn hay lỏng
Xác định loại bồn chứa, silo lắp đặt: hình dáng, kích thước, chiều cao…
Bên trong bồn chứa có vật cản, có cánh khuấy hay không? Để xác định được vị trí lắp đặt cảm biến siêu âm tối ưu nhất
Chọn loại cảm biến có dải làm việc phù hợp
Loại trừ điểm mù, vùng chết của cảm biến cho phù hợp với bể chứa
Nắm rõ nhiệt độ và áp suất hoạt động trong bồn chứa, silo: Cảm biến siêu âm chỉ hoạt động chính xác với nhiệt độ dưới 65C và áp suất dưới 3 bar
Yêu cầu của tín hiệu đầu ra là gì? Cảm biến siêu âm có tín hiệu ra dạng dòng 4-20mA hoặc áp 0-10V
Xác định ren lắp đặt…
Với việc lựa chọn sử dụng cảm biến siêu âm; tuy phải đòi hỏi nhiều yêu cầu kỹ thuật, nhưng bù lại; khi chúng ta giải quyết được những vấn đề trên thì việc sử dụng một cảm biến siêu âm đem lại rất nhiều hiệu quả cho chúng ta trong việc đo đạc, giám sát và điều khiển.
Chi phí đầu tư cho các loại cảm biến siêu âm có đắt không?
Hiện nay, cảm biến siêu âm các loại đã có mức giá tốt hơn nhiều so với 2-3 năm về trước. Lý do là vì; công nghệ ngày càng phát triển, nhiều hãng tìm ra công thức phát triển sản phẩm tối ưu hơn; từ đó giảm chi phí đầu tư nghiên cứu,…sẽ đem đến một mức giá tốt hơn cho người tiêu dùng.
Giá của các loại cảm biến siêu âm hiện tại chỉ nhỉnh hơn cảm biến điện dung một chút thôi; và khá là rẻ so với các loại cảm biến công nghệ cao như: cảm biến radar…
Nếu hệ thống của các bạn đang làm; cần một cảm biến không được tiếp xúc với đối tượng đo mà các dòng cảm biến như, quang, hồng ngoại, điện cảm không đáp ứng được yêu cầu của hệ thống; thì mình khuyên bạn hãy mạnh dạn chọn dòng cảm biến siêu âm để sử dụng. Vì hiệu quả của nó sẽ nhanh chóng đem lại lợi nhuận cho bạn!
Bảo trì cho các loại cảm biến siêu âm như thế nào?
Việc bảo trì bảo dưỡng thường xuyên cho các thiết bị công nghiệp nói chung; và các loại cảm biến siêu âm nói riêng là một điều đáng làm; và nên có lịch thực hiền định kỳ thường xuyên. Vì sao?
Vì trong quá trình hoạt động, các cảm biến siêu âm sẽ bị bám chất bẩn; bên ngoài và cả bên trong cảm biến. Vì thế, chúng ta cần định kỳ vệ sinh nhằm đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định; cũng như tăng độ bền của thiết bị hơn.
Ngoài ra, trong quá trình bảo trì; chúng ta sẽ kịp thời phát hiện ra những hỏng hóc gây ra trên cảm biến như: vỏ bị hỏng; nứt, dây điện bị chảy, nứt hư hỏng; đứt dây, mái che không đảm bảo che chắn cho cảm biến,…từ đó chúng ta sẽ có cách điều chỉnh lại tốt hơn; đồng thời cũng phát hiện được cảm biến siêu âm đang đo sai mà hiệu chỉnh lại cho đúng hơn.
Lời kết,
Với bài viết chia sẻ này, tuy rằng là một bài viết tổng hợp khá dài. Nhưng mình tin rằng, những kiến thức này sẽ giúp cho các bạn kỹ thuật; các bạn sinh viên có thêm những hiểu biết về các loại cảm biến siêu âm hiện có trên thị trường; cũng như hiểu rõ được những ứng dụng của chúng.
Kiến thức chia sẻ, luôn không tránh khỏi những thiếu sót; mong rằng mình cũng nhưng web Huphaco sẽ nhận được những đóng góp kiến thức của các bạn; mục tiêu đem đến những kiến thức chuẩn cho cộng đồng điện công nghiệp của chúng ta!
