ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu và thiết kế Buồng khử khuẩn toàn thân di dộng ĐHBK HN
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 3
1.1Lịch sử nghiên cứu. 3
1.2 Các vấn đề đặt ra. 4
1.3 Đối tượng nghiên cứu. 4
1.4 Phương pháp thực hiện. 4
1.5 Dự kiến kết quả đạt được. 5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 6
2.1 Các yêu cầu đối với buồng khử khuẩn. 6
2.2 Cấu tạo chung của buồng khử khuẩn. 6
2.2.1 Cơ cấu chấp hành. 6
2.2.2 Cơ cấu điều khiển. 9
2.3 Nguyên lý của buồng khử khuẩn. 13
2.4 Giải pháp điều khiển cho hệ thống. 14
2.4.1 Giao thức Modbus. 14
2.4.2 Phương thức giao tiếp nối tiếp RS485. 21
2.4.3 Sử dụng Modbus RTU.. 25
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH.. 32
HỆ THỐNG.. 32
3.1 Tính toán các thông số của hệ thống. 32
3.1.1 Tính toán thời gian phun sương. 32
3.1.2 Tính vận tốc phun sương. 33
3.1.3 Tính thời gian hút khí36
3.2 Xây dựng mô hình hệ thống cơ khí 37
3.3 Xây dựng mô hình hệ thống điện – điều khiển. 38
3.3.1 Sơ đồ khối38
3.3.2 Sơ đồ kết nối Modbus RTU.. 39
CHƯƠNG 4: THI CÔNG, TÍCH HỢP HỆ THỐNG.. 40
4.1. Thi công hệ thống cơ khí40
a. Khung buồng khử khuẩn. 40
b. Cơ cấu chuyển động. 41
c. Hệ thống phun sương. 42
4.2 Thi công hệ thống điều khiển. 43
4.3 Kết nối, xây dựng giao diện, chương trình điều khiển. 52
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.. 57
5.1 Kết quả đạt được. 57
5.2 Đánh giá. 57
5.3 Hạn chế và phương pháp giải quyết 57
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Mọi người xếp hàng sử dụng buồng khử khuẩn................................................. 3
Hình 2.1: Máy tạo sương...................................................................................................... 6
Hình 2.2: Quạt thổi sương.................................................................................................... 7
Hình 2.3: Quạt hút âm trần Vinawind QHT 150-PN........................................................ 8
Hình 2.4: Đèn tín hiệu.......................................................................................................... 9
Hình 2.5: Relay 5 chân......................................................................................................... 10
Hình 2.6 Sơ đồ kích thước Relay 24V 5 chân................................................................... 10
Hình 2.7: Các loại cảm biến quang..................................................................................... 11
Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến quang...................................................................................... 12
Hình 2.9: Lưu đồ tiến trình.................................................................................................. 14
Hình 2.10: Khái niệm cơ bản về Modbus.......................................................................... 15
Hình 2.11: Mô hình kết nối tín hiệu modbus rtu đưa lên Internet16
Hình 2.12: Các modbus slave nhận dữ liệu từ analog truyền về máy tính thông qua 2 dây RS485 18
Hình 2.13: Cách chuyển đối tín hiệu 4-20mA sang RS485............................................ 18
Hình 2.14: Hệ số Hexa......................................................................................................... 20
Hình 2.15: Cách truyền dữ liệu Mod RTU RS485............................................................ 21
Hình 2.16: RS485 sử dụng trong công nghiệp.................................................................. 22
Hình 2.17: Bảng tóm tắt thông số của RS485................................................................... 23
Hình 2.18: Cách RS485 hoạt động..................................................................................... 23
Hình 2.19: Hệ thống song công 2 dây RS485................................................................... 24
Hình 2.20: Hệ thống song công 4 dây RS485................................................................... 24
Hình 2.21: Cách kết nối Master – Slave Modbus RTU................................................... 26
Hình 2.22: Phương pháp chuyển đổi Digital sang Modbus RTU................................... 27
Hình 2.23: Chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ từ pt100 sang Modbus RTU.......................... 27
Hình 2.24: Chuyển đổi nhiều tín hiệuThermocouple sang Modbus RS485 28
Hình 2.25: Z-4AI Seneca nhận 4 tín hiệu analog chuyển sang Modbus RS485 29
Hình 2.26: Z-8AI Seneca input 8 tín hiệu 4-20mA output RS485................................. 30
Hình 2.27: Ứng dụng của Modbus Z-Key......................................................................... 31
Hinh 3.1: Mô phỏng quạt thổi phun sương........................................................................ 33
Hình 3.2: Minh họa một tia đơn vị..................................................................................... 34
Hình 3.3: Tổng quan hệ thống............................................................................................. 37
Hình 3.4: Mô hình hệ thống trên thiết kế.......................................................................... 37
Hình 4.1: Mô hình thiết kế khung buồng........................................................................... 40
Hình 4.2: Bánh xe hãm......................................................................................................... 41
Hình 4.3: Hệ thống phun sương . 43
Hình 4.4: Nguồn vào cảu Modbus RTU............................................................................. 44
Hình 4.5: Cảm biến quang NPN 24VDC và relay DI1..................................................... 44
Hình 4.6: Kết nối nút bấm reset biến đếm......................................................................... 45
Hình 4.7: Kết nối nút bấm reset Modbus RTU................................................................. 45
Hình 4.8: Sơ đồ kết nối đèn đỏ............................................................................................ 46
Hình 4.9: Sơ đồ kết nối đèn vàng........................................................................................ 46
Hình 4.10: Sơ đồ kết nối đèn xanh..................................................................................... 47
Hình 4.11: Sơ đồ kết nối còi báo hiệu................................................................................ 48
Hình 4.12:Sơ đồ kết nối bộ phun sương............................................................................ 48
Hình 4.13: Sơ đồ kết nối quạt hút trần............................................................................... 49
Hình 4.14: Sơ đồ kết nối Modbus RTU.............................................................................. 50
Hình 4.15: Mạch điều khiển sau khi lắp đặt.................................................................... .51
Hình 4.16: Giao diện phần mềm Modbus Poll.................................................................. 52
Hình 4.17: Cài đặt thông số bảng các chi tiết đầu ra....................................................... 53
Hình 4.18: Giao diện sau khi cài đặt xong........................................................................ 53
Hình 4.19: Cài đặt thông số bảng hiển thị thời gian thực................................................ 54
Hình 4.20: Giao diện sau khi cài đặt xong........................................................................ 54
Hình 4.21: Cài đặt thông số bảng trạng thái đầu vào....................................................... 55
Hình 4.22: Giao diện sau khi cài đặt xong........................................................................ 55
Hình 4.23: Bảng Connection . 56
Hình 4.24: Hoàn thành kết nối hệ thống............................................................................ 56
LỜI MỞ ĐẦU
Bước vào thế kỷ XXI, nhân loại chúng ta đã và đang có những bước tiến vĩ đại trong lĩnh vực công nghiệp. Quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa bùng nổ mạnh mẽ mang lại những cơ hội và thách thức không chỉ ở lĩnh vực công nghiệp mà còn ở đa dạng các lĩnh vực, ngành nghề khác trong cơ cấu kinh tế cũng như thực tiễn đời sống xã hội.
Trải qua nhiều năm thực hiện đúng đắn đường lối chính sách của Đảng cộng sản Việt Nam, chúng ta đã đạt được nhiều thành tựu nổi bật đưa đất nước từng bước tiến lên nền kinh tế thị trường xã hội chủ nghĩa, đời sống nhân dân được cải thiện và nâng cao rõ rệt.
Diễn biến của dịch bệnh Covid- 19 đang trở nên phức tạp ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ với tốc độ lây lan nhanh trong cộng đồng, gây ra nhiều hệ lụy. Hưởng ứng chủ trương phòng chống dịch bệnh của Đảng và Nhà nước, đem kiến thức khoa học- kỹ thuật- công nghệ đóng góp vào quá trình xây dựng và phát triển đất nước, đặc biệt là trong bối cảnh dịch bệnh cấp bách hiện nay nhóm chúng em đã nhận nhiệm vụ thực hiện đề tài: “Nghiên cứu và thiết kế buồng khử khuẩn toàn thân di động”.
Để hoàn thành đề tài này chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội cùng các thầy cô trong khoa Cơ khí đã truyền lại những kiến thức quý báu trong suốt thời gian chúng em theo học tại trường cũng như tạo điều kiện để chúng em tham gia vào nghiên cứu đề tài
Chúng em xin chân thành cảm ơn chân thành đến thầy TS. - Giảng viên khoa Cơ khí đã luôn tận tình hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình triển khai và thực hiện đồ án.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các cô chú, anh, chị cán bộ tại xưởng cơ khí TMD tạo điều kiện cho nhóm chúng em được tiếp xúc thực tế, được học hỏi thêm nhiều kiến thức chuyên môn cũng như tạo điều kiện được nghiên cứu và thực hiện đồ án tại đây
Trong quá trình thực hiện, mặc dù chúng em đã cố gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý và nhận xét từ phía thầy, cô giáo để đề tài ngày hôm nay của chúng em hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Lịch sử nghiên cứu
Cuối năm 2019, đầu năm 2020 đại dịch COVID-19 xuất hiện gây ảnh hưởng và thiệt hại trên phạm vi toàn cầu. Trong thời điểm căng thẳng đó thì nhiều giải pháp công nghệ đã được tận dụng để tạo ra những sản phẩm góp phần "chiến đấu" với COVID-19, giúp mỗi người thêm biện pháp phòng chống dịch, tự bảo vệ mình.
Với mục tiêu duy nhất là phòng chống và đẩy lùi dịch càng sớm càng tốt, nhiều công trình nghiên cứu đã ra đời trong đòi hỏi cấp bách trước diễn biến dịch bệnh như dung dịch sát khuẩn, máy rửa tay tự động, bộ dụng cụ test thử virus nhanh ,.. và không thể không kể đến buồng khử khuẩn toàn thân di động.
Hình 1: Mọi người xếp hàng sử dụng buồng khử khuẩn
Buồng khử khuẩn toàn thân như một chiếc phòng di động, được thiết kế với vật liệu gọn nhẹ, có bánh xe dưới các chân đế để thuận tiện di chuyển và có thể lắp đặt ở bất kỳ đâu do không chiếm quá nhiều diện tích. Buồng được lắp công nghệ phun sương giúp dung dịch khi phun ra như dòng sương với các hạt có kích thước cực nhỏ nên không gây ướt và chỉ cần 30 giây để khử khuẩn toàn thân, diệt vi khuẩn, virus trên bề mặt quần áo, túi xách. Hệ thống buồng khử khuẩn được ứng dụng để diệt vi khuẩn ở tất cả các nơi có khả năng nhiễm khuẩn. Vì vậy có thể được đưa vào ứng dụng ở các nơi có yêu cầu sát khuẩn như bệnh viện, các khu vực cách ly, doanh nghiệp sản xuất có yêu cầu sạch như chế biến thực phẩm, dược phẩm.
1.2 Các vấn đề đặt ra
Với đề tài “Buồng khử khuẩn toàn thân di động” chúng ta cần phải giải quyết được một số vấn đề trong đề tài như sau:
- Tìm hiểu về cảm biến và viết chương trình để có thể điều khiển hệ thống
- Tìm hiểu phương pháp truyền thông Modbus
- Thiết kế được các kết cấu cơ khí và liên kết phần cứng và phần mềm trong hệ thống
- Hệ thống làm việc một cách ổn định, an toàn cho người sử dụng.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu về mạch Modbus RTU
- Các thiết bị an toàn điện
- Hệ thống cảm biến
- Hệ thống tạo sương và lọc khí
- Vật liệu chế tạo khung mô hình
1.4 Phương pháp thực hiện
Với mục tiêu đề tài đã đề ra, dựa trên các kiến thức đã học và các thông tin tra cứu từ các nguồn thông tin khác, nhóm đưa ra phương pháp thực hiện đề tài như sau:
Nghiên cứu lý thuyết: Từ những kiến thức tích lũy được trong quá trình học tập, tài liệu, internet, hướng dẫn của giáo viên và bạn bè chúng em đã:
+ Nghiên cứu các tài liệu về buồng khử khuẩn
+ Tham khảo các hệ thống thực tế trên thị trường và giá thành của hệ thống
+ Sử dụng phần mềm Solidwork để thiết kế các bộ phận cơ khí của hệ thống và mô phỏng
+ Tính toán thiết kế mô hình hóa cơ khí cho hệ thống đảm bảo độ chính xác và độ cứng cần thiết đáp ứng nhu cầu hệ thống
+ Tìm hiểu phương pháp xây dựng hệ thống điều khiển và chương trình điều khiển
Nghiên cứu thực nghiệm:
+ Mô hình hóa, thiết kế các chi tiết của buồng khử khuẩn
+ Tính toán, lựa chọn vật liệu cơ khí, các thiết bị điện, điện tử phù hợp
+ Kết hợp cơ cấu chấp hành với hệ thống, đưa ra đánh giá về cơ khí, điện năng, công suất làm việc của hệ thống
+ Đưa ra các phương án cải tiến hoặc thay thế tạo ra hệ thống đạt độ tối ưu về mục tiêu đã đặt ra
1.5 Dự kiến kết quả đạt được
- Thiết kế thành công mô hình buồng khử khuẩn.
- Mô hình gọn gàng chắc chắn, hoạt động ổn định.
- Điều khiển đơn giản, dễ dàng.
- Ứng dụng thành công công nghệ Modbus vào đề tài.
- Thiết kế được hệ thống giao diện giám sát và điều khiển.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Các yêu cầu đối với buồng khử khuẩn
- Buồng khử khuẩn có khung cứng, chắc chắn
- Tiện lợi, có thể di chuyển được mọi nơi
- Đáp ứng thời gian khử khuẩn tối ưu
- Dễ dàng vận hành với tất cả mọi người
- Công suất có thể đạt trên 150 người một ngày
- Sản xuất chế tạo buồng với chi phí hợp lý
- Đảm bảo an toàn điện, phòng chống cháy nổ
- Có tính thương mại cao
2.2 Cấu tạo chung của buồng khử khuẩn
2.2.1 Cơ cấu chấp hành
a. Bộ phun sương
- Máy tạo sương:
Hình 2.1: Máy tạo sương
- Thông Số Kĩ Thuật Động Cơ Phun Sương:
+ Điện áp hoạt động: 24VDC
+ Công suất tiêu thụ: 19W
+ Lượng phun sương; >500ml/h
+ Tần số hoạt động: 1700 KHz
+ Nhiệt độ hoạt động: 5 C ~ 45 C
+ Mực nước hoạt động: 40mm ~ 95mm
+ Chiều cao sản phẩm: 25mm
+ Chiều cao đầu phun: 12mm
+ Đường kính đầu phun: 45mm
+ Chiều dài dây: 140cm
+ Chất liệu vỏ: Nhựa
Nguyên lý hoạt động:
Máy phun sương siêu âm được trang bị một board mạch điện tử có thể sử dụng dòng điện để tạo ra sóng siêu âm. Khi nước tiếp xúc với sóng siêu âm sẽ bị phân tách thành hơi nước dạng sương mù sau đó sẽ được đẩy ra môi trường bên ngoài.
Ứng dụng:
+ Phun sương để cân bằng độ ẩm trong phòng. Người ta thường kết hợp sử dụng máy phun sương với điều hòa để tăng hiệu quả làm mát, giúp cơ thể không bị mất nước, ngăn ngừa các bệnh về đường hô hấp, khô da, nứt nẻ.
+ Giúp tinh dầu khuếch tán vào không khí tốt hơn, từ đó làm tăng hiệu quả của tinh dầu trong việc khử mùi hôi, xua đuổi côn trùng, tạo hương thơm.
- Quạt thổi sương:
Quạt thổi sương 6x6x2.5 24VDC-5W có kích thước nhỏ gọn sử dụng động cơ minebea bền bỉ. Quạt được làm bằng nhựa cứng chắc chắn.
Hình 2.2: Quạt thổi sương
Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp sử dụng: 24VDC
+ Dòng điện sử dụng: 0.13A
+ Công suất: 5W
+ Kích thước:6x6x2.5cm
+ Khối lượng: 65g
b. Quạt hút âm trần
- Ứng dụng:
+ Quạt âm trần giúp đưa không khí bên trong ra ngoài và cung cấp không khí tươi mới bên ngoài vào trong, tạo không gian thông thoáng. Đặc biệt cần thiết ở những phòng kín, nhiều hơi ẩm, đảm bảo môi trường trong lành.
+ Quạt hút được sử dụng ở nhiều không gian như phòng ngủ, phòng khách, phòng tắm, văn phòng, nhà bếp...
- Ưu điểm:
+ Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ
+ Dễ lắp đặt, thay thế linh kiện và vệ sinh
+ Vận hành êm ái không gây tiếng ồn
+ Cải thiện môi trường, đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng
Hình 2.3: Quạt hút âm trần Vinawind QHT 150-PN
-Thông số kỹ thuật:
+ Số cánh quạt: 6 cánh
+ Sải cánh: 150mm
+ Công suất: 24W
+ Nguồn điện áp: 220V/50Hz
+ Kích thước lỗ lắp đặt: 210mm x 210mm
2.2.2 Cơ cấu điều khiển
a. Đèn tín hiệu
Hình 2.4: Đèn tín hiệu
- Thông số kỹ thuật
+ Mầu sắc: Đỏ, Vàng, Xanh Green
+ Chất liệu: Nhựa ABS
+ Có còi
+ Loại: AD16-16C
+ Điện áp: 24VDC/AC
+ Ánh sáng: LED
+ Kích thước: mm
+ Tổng chiều dài: 45mm
+ Tuổi thọ: 30.000 giờ
- Ứng dụng: Đèn báo trạng thái hoạt động.
b. Relay
Hình 2.5: Relay 5 chân
- Cấu tạo của relay 5 chân 24VDC:
Relay 5 chân SRD-24VDC là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản. Nó gồm 2 phần chính là cuộn hút và các tiếp điểm. Cấu tạo của relay được mô tả trong hình.
Hình 2.6 Sơ đồ kích thước Relay 24V 5 chân
Nguyên lý hoạt động
+Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
+Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
- Ứng dụng:
Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ trung gian chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác, ví như bộ bảo vệ tủ lạnh chẳng hạn, khi điện yếu thì rơle sẽ ngắt điện không cho tủ làm việc còn khi điện khoẻ thì lại cấp điện bình thường. Trong bộ nạp ắc quy xe máy, ô tô thì khi máy phát điện đủ khoẻ thì rơ le trung gian sẽ đóng mạch nạp cho ác quy.
c. Cảm biến quang
Hình 2.7: Các loại cảm biến quang
Cảm biến quang (Tiếng Anh gọi là Photoelectric Sensor) có thể phát hiện vật thể từ xa, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng,...... Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất.
- Cấu tạo:
Hình 2.8: Cấu tạo cảm biến quang
- Ưu điểm:
+ Phát hiện vật thể từ khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc với vật thể đó
+ Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao
+ Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau
+ Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.
- Nhược điểm:
+ Cảm biến sẽ hoạt động không tốt nếu như bề mặt của nó bị bẩn
+ Khoảng cách nhận biết vật phụ thuộc nhiều về yếu tố màu sắc và hệ số phản
xạ của vật đó.
- Ứng dụng:
+ Kiểm tra sản phẩm đi qua trong quá trình rửa.
+ Kiểm tra đường đi của xe ô tô trên băng tải
+ Xác minh mức độ đầy của cà phê trong lon
+ Đếm chai di chuyển trên băng tải tốc độ cao
+ Phát hiện các nhãn bị thiếu trên chai
+ Đảm bảo kiểm soát an toàn khi mở và đóng cửa nhà xe
+ Bật vòi nước rửa bằng sóng của bàn tay.
+ Phát hiện người và vật đi qua cửa
+ Phát hiện xe trong bãi giữ xe
2.3 Nguyên lý của buồng khử khuẩn
- Hệ thống khởi động, đèn màu đỏ sáng hệ thống đã sẵn sàng để người bước vào. Hệ thống sử dụng cảm biến phát hiện người và bộ phun dung dịch hoạt động, lúc đó đèn màu xanh sáng lên. Kết thúc 30 giây phun khử khuẩn, đèn màu vàng bật sáng quạt hút trần hoạt động hút dung dịch còn thừa trong buồng ra ngoài. Sau đó, còi báo tín hiệu hệ thống đã hoàn thành quá trình khử khuẩn, đèn đỏ sáng lên.
- Buồng khử khuẩn toàn thân sử dụng dung dịch muối ion dạng phun sương mịn trong buồng kín, khi có người vào thiết bị cảm biến quang sẽ kích hoạt phun sương tự động trong buồng 30 giây mỗi lần. Máy phun sương đảm bảo dung dịch dạng sương phủ kín toàn thân, giúp khử khuẩn tối đa, nhanh và an toàn cho người.
Hình 2.9: Lưu đồ tiến trình
2.4 Giải pháp điều khiển cho hệ thống
2.4.1 Giao thức Modbus
a. Định nghĩa
Modbus là một giao thức truyền thông nối tiếp ban đầu được Modicon (nay là Schneider Electric ) xuất bản năm 1979 để sử dụng với các bộ điều khiển logic lập trình (PLC). Modbus đã trở thành một giao thức truyền thông tiêu chuẩn thực tế và hiện là phương tiện phổ biến để kết nối các thiết bị điện tử công nghiệp . Modbus phổ biến trong môi trường công nghiệp vì nó được xuất bản công khai và miễn phí bản quyền . Nó được phát triển cho các ứng dụng công nghiệp, tương đối dễ triển khai và bảo trì so với các tiêu chuẩn khác và đặt ra một số hạn chế khác ngoài kích thước trên định dạng của dữ liệu được truyền.
Modbus cho phép liên lạc giữa nhiều thiết bị được kết nối với cùng một mạng, ví dụ, một hệ thống đo nhiệt độ và độ ẩm và truyền kết quả đến máy tính.
Modbus thường được sử dụng để kết nối máy tính giám sát với thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) trong các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu ( SCADA ).
Master Modbbus là các thiết bị có khả năng đọc được dữ liệu từ các thiết bị Slave. Các Master chính là PLC, PC, DCS …Khi cần một một thông tin Master gửi một thông điệp xuống tất cả các slave nhưng chỉ có một slave nhận được thông tin.
Slave là các thiết bị đo lường hoặc các thiết bị điều chấp hành như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, van điều khiển, thiết bị đo công suất điện năng …Khi được Master gọi thì các Slave truyền thông tin tới Master.
Hình 2.10: Khái niệm cơ bản về Modbus
Hình 2.11: Mô hình kết nối tín hiệu modbus rtu đưa lên Internet
b. Các loại Modbus
Trong công nghiệp – tự động hoá có 03 loại Modbbus thông dụng Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP/IP. Sự khác nhau giữa các loại Modbus:
Modbus RTU: mã hoá dạng nhị phân với 1 byte dữ liệu và một byte truyền thông có tốc độ truyền 9600 – 57600 baud.
Modbus ASC II: đươc mã hoá dạng hexadecimal – 4 bit, cần 2 byte truyền thông cho một byte thông tin.
Modbus TCP/IP: Modbus TCP là modbus RTU qua internet hay còn gọi là Modbbus IP tương ứng với một địa chỉ là một IP.
Với các loại Modbus trên thì Modbus IP đang dần được nhiều nhà lấp trình sử dụng do sự tiện lợi và truy cập mọi nơi có internet.
c. Ưu điểm, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Có thể dùng cho nhiều loại thiết bị có chung cổng Modbus RTU
+ Giảm số lượng dây kết nối về cho PLC, tối ưu hóa không gian nhà xưởng hay nơi làm việc.
+ Tiết kiệm một số lượng lớn module mở rộng PLC.
+ Ổn định và ít bị nhiễu hơn so với tín hiệu analog 4-20ma
+ Các dạng tín hiệu 2 dây RS-485 đều có khả năng truyền đi xa lên đến 1200m mà không sợ mất tín hiệu hay dữ liệu.
+ Các module hoạt động độc lập nên sẽ dễ dàng quản lý
- Nhược điểm:
+ Tín hiệu sẽ chậm hơn việc sử dụng trực tiếp như tín hiệu analog hay digital
+ Chỉ phù hợp cho các điều khiển có thời gian từ 1s trở xuống
+ Cần trang bị một PLC hay Scada có cấu hình mạnh để đọc hết các thanh ghi của nhiều modbus
d. Ứng dụng của Modbus RTU
Sử dụng truyền thông Modbus RTU giúp kết nối tất cả các thiết bị (max 128 địa chỉ) trên 2 dây tín hiệu RS485.
Với mỗi Modbus Slave tương ứng với một từ 4-8 tín hiệu Analog đầu vào hoặc nhiều hơn với 10 Digital. Các tín hiệu mắc song song nhau truyền vào Gateway để truyền lên Internet thông qua Modul R-Key hoặc Z-Key.
Như vậy tất cả các tín hiệu chỉ truyền đi trên 2 dây cho rất nhiều loại tín hiệu khác nhau thông qua cac Modul Modbus RTU. PLC hay các thiết bị có chuẩn Modbus có thể giao tiếp với các thiết bị đo tại bất kỳ nơi náo thông qua Modbus TCP hay còn gọi là Modbus IP.
Hình 2.12: Các modbus slave nhận dữ liệu từ analog truyền về máy tính thông qua 2 dây RS485
e. Modbus hoạt động như thế nào?
Modbus RTU hoạt động dựa trên nguyên tắc Master – Slave tức là một bên nhận (Master) và một bên truyền tín hiệu (Slave) thông qua địa chỉ thanh ghi. Phương thức truyền của Modbus RTU bằng đường truyền vật lý RS232 hoặc RS485, Modbus TCP/IP thì truyền trên địa chỉ IT thông qua Internet.
Hình 2.13: Cách chuyển đối tín hiệu 4-20mA sang RS485
Bộ chuyển đổi Z-8AI nhận 8 tín hiệu analog dạng 4-20mA hoặc 0-10V chuyển sang Modbus RTU 2 dây trên nền tảng RS485 thông qua hệ Hexadecimal.
Có 4 loại thanh ghi dùng chung:
+ Holding Register (Truy cập 16bit) – Master có thể ghi/đọc vào slave.
+ Discreate Input Register (Truy cập 1bit) – Master chỉ có thể đọc từ slave.
+ Output Coil Register (Truy cập 1 bit) – Master có thể ghi/đọc vào slave.
+ INPUT Register (Truy cập 16bit) – Master chỉ có thể đọc từ slave.
Do vậy 1 thiết bị modbus master sẽ có những hàm truy xuất dữ liệu từ slave như sau:
+ Read Input Register (0x04) – Đọc thanh ghi Input (16bit)
+ Read Holding Registers (0x03) – Đọc thanh ghi Holding (16bit)
+ Write Single Holding Register (0x06) – Ghi dữ liệu vào 1 thanh ghi Holding
+ Write Multiple Holding Registers (0x10) – Ghi dữ liệu vào nhiều thanh ghi Holding
+ Read/Write Multiple Holding Registers (0x17) – Đọc, xong ghi dữ liệu vào nhiều thanh ghi Holding
+ Read Coils (0x01) – Đọc thanh ghi Output Coil (1bit)
+ Write Single Coil (0x05) – Ghi 1bit vào thanh ghi Output coil
+ Write Multiple Coils (0x0F) – Ghi nhiều bit vào nhiều thanh ghi Output Coil
+ Read Discrete Inputs (0x02) – Đọc thanh ghi Discreate Inputs
+Report Slave ID (0x11) – Yêu cầu Slave báo về giá trị ID của nó.
f. Hệ số Hexadecimal
Trong toán học và trong khoa học điện toán, hệ thập lục phân (hay hệ đếm cơ số 16, tiếng Anh: hexadecimal), hoặc chỉ đơn thuần gọi là thập lục, là một hệ đếm có 16 ký tự, từ 0 đến 9 và A đến F (chữ hoa và chữ thường như nhau). Hệ thống thập lục phân hiện dùng, được công ty IBM giới thiệu với thế giới điện toán vào năm 1963. Một phiên bản cũ của hệ thống này, dùng các con số từ 0 đến 9, và các con chữ A đến F, đã được sử dụng trong máy tính Bendix G-15, ra mắt năm 1956.
Hình 2.14: Hệ số Hexa
g. Dữ liệu truyền trên Modbus như thế nào ?
Dữ liệu được lưu trữ trong Slave trong 4 bảng khác nhau với hai bảng lưu trữ On/OFF các giá trị Coil và hai thanh ghi lưu trữ. Các thanh ghi này đều có khả năng đọc và ghi. Mỗi thanh ghi có 1 Word = 16 bit = 2 bytes có địa chỉ từ 0000 đến 260E.
Coil được xem như là địa chỉ của thanh ghi. Ví dụ 40001 có địa chỉ dữ liệu là 0000 các giá trị này có thể lệch nhau 1, 10001, 30001, 40001.
Hình 2.15: Cách truyền dữ liệu Mod RTU RS485
2.4.2 Phương thức giao tiếp nối tiếp RS485
Năm 1983, Hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) đã phê duyệt một tiêu chuẩn truyền cân bằng mới gọi là RS-485. Đã được chấp nhận rộng rãi và sử dụng trong y tế, công nghiệp…Có thể coi chuẩn RS485 là một phát triển của RS232 trong việc truyền dữ liệu nối tiếp. Những bộ chuyển đổi RS232/RS485 cho phép người dùng giao tiếp với bất kỳ thiết bị mà sử dụng liên kết nối tiếp RS232 thông qua RS485.
Liên kết RS485 được hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho những ứng dụng. Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud có thể lên tới 115.200 cho một khoảng cách là 4000feet (1200m).
RS-485 sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A và B để phân biệt logic 0 và 1, chứ không so với đất. Đặc biệt, khi truyền tín hiệu xa, nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây nên tín hiệu vẫn đảm bảo.
a.Ứng dụng:
+ Tín hiệu RS-485 được sử dụng trong một loạt các hệ thống máy tính và tự động hóa. Trong một hệ thống máy tính, SCSI -2 và SCSI-3 có thể sử dụng thông số kỹ thuật này để triển khai lớp vật lý để truyền dữ liệu giữa bộ điều khiển và ổ đĩa. RS-485 được sử dụng để liên lạc dữ liệu tốc độ thấp trong xe buýt phương tiện của máy bay thương mại . Nó đòi hỏi hệ thống dây tối thiểu, và có thể chia sẻ hệ thống dây điện giữa một số chỗ ngồi, giảm trọng lượng.
+ Chúng được sử dụng trong các bộ điều khiển logic lập trình và trên sàn nhà máy. RS-485 được sử dụng làm lớp vật lý nằm dưới nhiều giao thức tự động hóa tiêu chuẩn và độc quyền được sử dụng để triển khai các hệ thống điều khiển công nghiệp , bao gồm các phiên bản phổ biến nhất của Modbus và Profibus.
Hình 2.16: RS485 sử dụng trong công nghiệp
+ Trong các địa điểm nhà hát và hiệu suất, mạng RS-485 được sử dụng để điều khiển ánh sáng và các hệ thống khác sử dụng giao thức DMX512 . RS-485 đóng vai trò là lớp vật lý cho kết nối âm thanh kỹ thuật số AES3.
+ RS-485 cũng được sử dụng trong tự động hóa tòa nhà vì hệ thống dây dẫn xe buýt đơn giản và chiều dài cáp dài là lý tưởng để tham gia các thiết bị từ xa. Nó có thể được sử dụng để kiểm soát các hệ thống giám sát video hoặc để kết nối các bảng và thiết bị kiểm soát an ninh như đầu đọc thẻ kiểm soát truy cập.
+ Nó cũng được sử dụng trong Điều khiển lệnh kỹ thuật số (DCC) cho đường sắt mô hình . Giao diện bên ngoài tới trạm lệnh DCC thường là RS-485 được sử dụng bởi các bộ điều khiển cầm tay [13] hoặc để điều khiển bố cục trong môi trường PC được nối mạng. Đầu nối mô-đun 8P8C được sử dụng trong trường hợp này.
Hình 2.17: Bảng tóm tắt thông số của RS485
Trong RS485 dữ liệu được truyền thông qua 2 dây khác nhau được xoắn với nhau, thường được gọi là cấp xoắn. Đặc tính xoản mang lại cho RS485 khả năng chống nhiễu cao và khả năng truyền đường dài.
Hình 2.18: Cách RS485 hoạt động
Trong hình ảnh trên, hướng của dòng nhiễu được tạo ra bởi từ trường từ môi trường đang chảy ngược lại với dòng điện trong các phần khác của cáp cho phép dòng nhiễu thấp hơn cáp thẳng thông thường. Trong mạng RS485, nó có thể được cấu hình theo 2 cách phổ biến: theo cấu hình 2 dây (hệ thống bán song công) hoặc cấu hình 4 dây (hệ thống song công toàn phần)
- Hệ thống song công 2 dây:
Trong hệ thống bán song công 2 dây RS485, dữ liệu chỉ có thể truyền theo một hướng tại một thời điểm (chỉ có thể truyền dữ liệu hoặc nhận dữ liệu một lần). Trong thiết lập này, tín hiệu TX và RX chủ sẽ chia sẻ một cặp dây duy nhất, điều đó có nghĩa là sẽ tiết kiệm tiền cho chi phí cài đặt với khả năng các nút cũng có thể nói chuyện với nhau. Trong thiết lập này, máy phát và máy thu được kết nối với mỗi nút trên một cặp xoắn. Tuy nhiên, trong thiết lập này, nó bị giới hạn ở chế độ bán song công và đòi hỏi phải chú ý đến trễ quay vòng.
Hình 2.19: Hệ thống song công 2 dây RS485
- Hệ thống song công 4 dây:
Với hệ thống song công toàn phần RS485 4 dây này, dữ liệu có thể truyền đồng thời cả đến và đi từ các nút (có thể đồng thời nhận và truyền dữ liệu). Trong hệ thống này, 2 dây sẽ được sử dụng để truyền và 2 dây còn lại sẽ được sử dụng để nhận. Trong thiết lập này, một cổng chính với máy phát được kết nối với mỗi nút nhận dữ liệu trên một cặp xoắn. Tuy nhiên, trong thiết lập song công toàn phần này, chúng bị giới hạn trong giao tiếp chính và phụ, nơi các nút không thể giao tiếp với nhau.
Hình 2.20: Hệ thống song công 4 dây RS485
b.Ưu điểm:
+ RS485 là sản phẩm kế thừa của RS232, chúng ra đời nhằm để khắc phục những nhược điểm còn tồn tại trên chuẩn giao tiếp RS232 trước đó.
+ RS485 so với các chuẩn giao tiếp khác có lẽ là chuẩn duy nhất có khả năng kết nối nhiều máy phát và máy thu trong cùng một mạng.
+ Với RS485, chúng ta cũng có thể kết nối nhiều thiết bị với mạng.
+ Với các máy thu RS485 mặc định có điện trở đầu vào là 12 kΩ, chúng ta còn có thể kết nối lên đến 32 thiết bị.
+ Với đầu vào RS485 có điện trở cao, chúng ta có thể kết nối tối đa 256 thiết bị.
+ Khi kết nối các thiết bị với khoảng cách xa, chúng ta dùng thêm bộ lặp để tăng thêm số lượng thiết bị kết nối vào đường mạng và giúp tín hiệu ổn định, tránh nhiễu.
Ngoài ra, với sự sắp xếp hai dây cho mỗi tín hiệu, tín hiệu có thể được truyền nhanh hơn trên khoảng cách lớn.
2.4.3 Sử dụng Modbus RTU
a. Cách kết nối Master – Slave Modbus RTU
Modbus RTU có mô hình dạng Master-Slave, dùng đường truyền vật lí RS485 nên để giao tiếp được giữa master và slave ta phải cài đặt các thông số về tốc độ truyền baudrate (4800.9600.115200...), số data bit (7-8), bit stop (0-1-2), Flag Parity kiểm tra chẵn lẻ (None, Event, Odd). Ngoài các thông số trên phản giống nhau giữa master và slave, thì bên master phải biết được ID của slave cần giao tiếp.
Mỗi thiết bị trong mạng modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất. Trong mạng modbus chỉ có 1 node được gán là Master (ta gọi là Master, các node còn lại gọi là Node) mới có thể khởi tạo lệnh. Trong frame truyền có chứa địa chỉ của thiết bị slave (1 đến 247), chỉ thiết bị có ID tương ứng mới đáp ứng, mặc dù các thiết bị khác có thể nhận được nó (một ngoại lệ là các lệnh có thể phát được cụ thể được gửi đến nút 0, được thực hiện nhưng không được xác nhận). Tất cả các lệnh Modbus chứa thông tin tổng kiểm tra (check sum CRC) để cho phép người nhận phát hiện lỗi truyền. Master sẽ đọc và ghi các dữ liệu vào thanh ghi của thiết bị slave.
Hình 2.21: Cách kết nối Master – Slave Modbus RTU
Cách đấu nối
A- (Master) A- (Slave)
B+ (Master) B+ (Slave)
GND (Master) GND (Slave)
Dây GND cần nối trong trường hợp khu vực đấu nối ở vùng nhiều sấm sét, máy móc hoạt động dòng lớn, nhiễu phức tạp...để tránh bị phá hỏng thiết bị hoặc tín hiệu thu được bị sai. Điện thế chênh lệch giữa GND hai bên tối đa là 7V.
b. Bộ chuyển đổi tín hiệu Digital sang Modbus
Với các dự án lớn có 100 tín hiệu Digital thì chúng ta chỉ cần dung 10 bộ Z-10-D-IN mắc song song nhau đưa về 2 dây tín hiệu Modbus RTU để giải quyết vấn đề kết nối dây tín hiệu.
Hình 2.22: Phương pháp chuyển đổi Digital sang Modbus RTU
Sử dụng Z-10-D-IN tiết kiệm chi phí và không gian lắp đặt cho tủ điện.
Điều đặc biệt là Modul chuyển đổi Digital sang Modbus này có thể nhận các loại tín hiệu Digital khác nhau: relay, PNP, NPN, Namur và cả tần số.
c. Bộ chuyển đổi nhiệt độ Pt100 sang Modbus
Hình 2.23: Chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ từ pt100 sang Modbus RTU
Bộ chuyển đổi Z-4RTD2 nhận cùng lúc 4 tín hiệu RTD loại Pt100 sang Modbus RTU RS485 2 dây. Thang đo của 4 cảm biến nhiệt độ pt100 được đọc trong thanh ghi của Z-4RTD2.
Các loại tín hiệu RTD mà Z-4RTD2 có thể nhận loại 2 dây, 3 dây, 4 dây
+ Pt100: -200 … 650oC
+ NI100: -60… 250oC
+ Pt500: -200 … 750oC
+ Pt1000: -200…210oC
d. Bộ chuyển đổi tín hiệu Thermocouple sang Modbus
Hình 2.24: Chuyển đổi nhiều tín hiệuThermocouple sang Modbus RS485
Bộ chuyển đổi Z-4TC nhận 4 tín hiệu nhiệt độ dạng Thermocouple cho ra Modbus RTU
Tương tự bộ chuyển đổi Z-4RTD2 thì bộ chuyển đổi Z-4TC nhận được 4 tín hiệu riêng biệt nhưng dạng Thermocouple. Các loại tín hiệu Thermocouple (can nhiệt) mà Z-4TC nhận được:
+ Thermocouple loại K với thang đo từ -210….1372oC
+ Thermocouple loại J thang đo nhiệt độ từ -210…1200oC
+ Can nhiệt loại E: -200…1000oC
+ Can nhiệt loại N: -210…1300oC
+ Cảm biến nhiệt độ loại S
+ Cảm biến nhiệt độ loại R
+ Thermocouple loại T
+ Thermocouple loại B
+ Tín hiệu milivoltage
e. Bộ chuyển đổi tín hiệu Z-4AI
Hình 2.25: Z-4AI Seneca nhận 4 tín hiệu analog chuyển sang Modbus RS485
Bộ chuyển đổi Z-4AI nhận cùng lúc 4 tín hiệu analog dạng 4-20mA hoặc 0-10V độc lập nhau chuyển đổi thành tín hiệu Modbus RTU đưa về Scada.
Các giá trị 4-20mA / 0-10V có thể xem kẽ lẫn nhau tức là bộ Z-4AI có thể nhận 3 tín hiệu 4-20mA và 1 tín hiệu 0-10V cho từng kênh độc lập.
Sai số 0.1% trên toàn Input đầu vào đảm bảo tín hiệu truyền đi không bị biến đổi so với đầu vào. Thời gian đáp ứng nhanh nhỏ hơn 10ms đáp ứng nhanh cho các yêu cầu cần độ chính xác cao.
f. Bộ chuyển đổi tín hiệu Z-8AI
Hình 2.26: Z-8AI Seneca input 8 tín hiệu 4-20mA output RS485
Nếu chúng ta có nhiều hơn 4 tín hiệu analog đầu vào thì bộ chuyển đổi tín hiệu Z-8AI chính là giải pháp hoàn hảo với 8 tín hiệu analog đầu vào. Tín hiệu ngõ ra dạng Modbus RTU cũng với sai số 0.1% và thơi gian đáp ứng nhỏ hơn 10ms.
Tất cả các tín hiệu sau khi được xử lý truyền qua chuẩn Modbus để truyền các dữ liệu này lên Internet chúng ta chỉ cần thêm một bộ Modbus Gateway Z-Key. Truyền tín hiệu từ Modbus RTU sang Internet qua cổng RJ45.
Với một bộ gateway Z-key chúng ta có thể truyền thông về PLC và cả PC cùng một lúc. Hai thiết bị này làm Master cho các thiết bị Slave như Z-8AI.
Với cách truyền như vậy chúng ta sẽ kết nối được rất nhiều Modul Analog vào internet với chi phí cực thấp so với việc dùng Modul Analog kết nối với PLC hoặc DCS.
Hình 2.27: Ứng dụng bộ chuyển đổi Modbus RTU sang Internet
Hình 2.28: Ứng dụng của Modbus Z-Key
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH
HỆ THỐNG
3.1 Tính toán các thông số của hệ thống
3.1.1 Tính toán thời gian phun sương.
Với mong muốn đảm bảo khả năng khử trùng của buồng đáp ứng được yêu cầu bộ y tế, thuốc khử trùng bao phủ trên 95% cơ thể người sử dụng. Chúng em đã thiết kế buồng với các điều kiện như sau:
Với môi trường ngoài trời (nhiệt độ 270C), mong muốn thuốc khử trùng phủ kín buồng thì độ ẩm không khí đạt 100%. Vì khối lượng của dung dịch khử trùng và nước khác nhau không đáng kể, ta coi dung dịch khử trùng là nước để tính:
+ Tại t=270C, biết độ ẩm cực đại của không khí là A= 25,81 (g/m3) ([1], 2020)
+ Độ ẩm không khí:
(1.1)
Thay f=100%, A=25,81 (g/m3) vào (1.1), ta được:
=> (g/m3)
Khối lượng hơi nước cần có trong buồng là:
(1.2)
-Trong đó thể tích của buồng:
V=a.b.c (1.3)
a: Chiều rộng buồng = 0,9m.
b: Chiều dài buồng = 1,0m.
c: Chiều cao buồng = 2,0m.
Thay a=0,9m; b=1,0m; c=2,0m vào (1.3) ta được:
V= 0,9 . 1,0 . 2,0 (m3)
=> V=1,8 (m3).
Thế α=25,81 (g/m3); V=1,8 (m3) vào (1.2) ta được:
(g)
=> (g).
Với mong muốn không gây ướt quần áo của người sử dụng, dung dịch khử khuẩn phun vào buồng dưới dạng sương, đáp ứng điều đó buồng khử khuẩn được thiết kế sử dụng Động Cơ Phun Sương GT-18 với các đặc tính của động cơ như sau:
Nguồn điện sử dụng: 24V DC.
Công suất động cơ: 19 W.
Lượng phun sương: >50 ml/min.
Sét lượng phun sương của động cơ:
50ml/min =0.833ml/s hay 0.833 g/s.
Thời gian cần thiết phun sương phủ kín buồng:
(s) (1.4)
Do thuốc khử trùng gây kích ứng hô hấp trong quá trình sử dụng, vì vậy sử dụng 2 Động Cơ Phun Sương GT-18 nhằm giảm thời gian phun sương xuống 30 (s), giúp thuận tiện cho quá trình sử dụng buồng khử khuẩn.
3.1.2 Tính vận tốc phun sương.
Trước hết xét một dòng khí nguyên thủy trong dòng chảy dừng. Khi đó tại mỗi điểm của dòng đang xét vận tốc chuyển động và trạng thái (khối lượng riêng, nhiệt độ, áp suất) khí là không đổi theo thời gian. Qũy đạo của các phần tử khí được gọi là các đường dòng.
Đối với chất khí, mặt bên của dòng chảy gọi là mặt dòng (vector vận tốc chảy tiếp tuyến với nó); đường sinh của mặt dòng là các đường dòng.
Xét một đoạn nhỏ của dòng khí giới hạn bởi hai thiết diện pháp tuyến với dòng là 1 và 2: theo hướng chảy như trên hình 1 luồng khí chảy vào thể tích 1-2 chỉ qua tiết diện ngang 1, và đi ra qua tiết diện 2.
Trong một thời gian vô cùng bé dt, luồng khí dịch chuyển đến vị trí mới 1′-2′. Có nghĩa là, trong khoảng , phần thể tích gạch sọc 1′-2 nhận vào một lượng khí từ 1-1’ và đẩy vào 2-2’ đúng một lượng như thế. Lượng khí mà 1′-2 nhận được là ([8],2020):
(kg) (1.5)
là khối lượng riêng của khí tại mặt cắt 1.
diện tích mặt cắt 1.
khoảng cách diện tích mặt cắt 1 và 1′.
Khoảng cách giữa các mặt 1 và 1′ bằng tích của vận tốc chảy với thời gian :
(1.6)
là vận tốc tại mặt cắt 1, khi đó phương trình (1.5) trở thành:
(1.7)
Lượng khí thoát ra từ thể tích 1′-2 bằng:
(1.8)
Trong chế độ chảy dừng và môi trường liên tục thì lượng khí chảy vào bằng lượng khí thoát ra (điều kiện không tồn tại sự tích đọng vật chất):
(1.9)
Trong trường hợp chất lỏng không bị nén (), phương trình (1.9) có thể viết lại ở dạng đơn giản sau:
(2.0)
Trong đó:
+ Tiết diện ống quạt thổi:
(m2) (2.1)
+ Vận tốc tại ống quạt:
(2.2)
Động cơ tản nhiệt NMB-MAT có lưu lượng (L): 10 (l/min) , tiết diện thoát khí gió tại miệng quạt . Suy ra ta có:
(m/s)
+ Tiết diện ống ra:
(m2) (2.3)
Vậy ta rút ra vận tốc khí tại đầu ra là:
(m/s) (2.4)
Do kích thước thuốc khử trung dưới dạng sương ( 5µm) quá nhỏ, nên vận tốc khí thoát ra ở đầu phun cũng là vận tốc phun sương của buồng khử khuẩn và bằng (m/s).
3.1.3 Tính thời gian hút khí
Quạt trần hút khí sử dụng quạt hút âm trần Vinawind QHT150-PN với các thông số như sau:
Công suất: 24W
Điện áp: 220V/50 Hz
Lưu lượng quạt: 6 m3/min
Mong muốn làm sạch không khí trong buồng sau khi phun sương khử trùng quạt hút trần cần thời gina hoạt động tối thiểu:
(s) (2.5)
Thể tích buồng khử khuẩn: V =0,9.1,0. 2,0 (m3).
Lưu lượng quạt: L=6 (m3/min) = 0,1 (m3/s).
Phương trình (2.5) trở thành:
(s) (2.6)
Vậy ta chọn quạt hút âm trần Vinawind QHT150-PN hoạt động 20(s) đảm bảo buồng khử khuẩn được thông thoáng, sẵn sàng đón tiếp người sử dụng tiếp theo.
