Tổng quan
- Hysteresis được định nghĩa là sự phụ thuộc của trạng thái hệ thống vào các thay đổi trước đó trong lịch sử của nó, ảnh hưởng đến nhiều loại vật liệu và công nghệ như ổ đĩa cứng và trường từ tính.
- Hysteresis đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường chính xác và đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong các thiết bị cảm biến báo động và Lưu lượng kế (flow meter).
- Việc áp dụng hysteresis giúp cải thiện độ ổn định của hệ thống và giảm thiểu các cảnh báo sai.
Hysteresis is a pivotal feature in the realm of flow meters and sensor alarms, where precise control and measurement are paramount. It embodies the system's inherent delay or the lag in response when experiencing changes in input or environmental conditions
1. Hysteresis là gì?
Hysteresis là hiện tượng mà mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của một hệ thống phụ thuộc vào lịch sử của hệ thống đó. Nói cách khác, đầu ra của hệ thống không chỉ phụ thuộc vào đầu vào hiện tại mà còn phụ thuộc vào các đầu vào trước đó.
Một ví dụ về hysteresis là hành vi của vật liệu từ tính. Khi một từ trường được áp dụng lên vật liệu từ tính, vật liệu sẽ bị nhiễm từ. Tuy nhiên, khi từ trường được loại bỏ, vật liệu không hoàn toàn bị khử từ mà vẫn giữ lại một phần từ tính của mình. Điều này là do các miền từ trong vật liệu đã được sắp xếp bởi từ trường và không trở về trạng thái ban đầu khi từ trường bị loại bỏ.
Hysteresis cũng được quan sát thấy trong các hệ thống khác như vật liệu sắt điện, hợp kim nhớ hình, và các hệ thống sinh học.
2. Hysteresis trong Đo Lưu Lượng Chính Xác
Các cảm biến lưu lượng kế có hysteresis có thể cung cấp đo lường lưu lượng chính xác và đáng tin cậy hơn so với các cảm biến không có hysteresis. Hysteresis là sự phụ thuộc của đầu ra của cảm biến vào lịch sử của nó. Trong trường hợp của lưu lượng kế, hysteresis có thể khiến đầu ra phản ứng chậm so với lưu lượng thực tế, dẫn đến các kết quả đọc không chính xác, đặc biệt khi lưu lượng thay đổi nhanh.
[3]
3. Cài Đặt Phạm Vi Hysteresis: Chọn Phạm Vi Tối Ưu
Hysteresis là mối quan hệ phi tuyến giữa đầu vào và đầu ra của cảm biến. Trong các lưu lượng kế, hysteresis có thể khiến đầu ra chậm hơn so với lưu lượng thực tế, dẫn đến kết quả đo không chính xác, đặc biệt khi lưu lượng thay đổi nhanh.
Phạm vi hysteresis là khoảng giá trị đầu vào mà cảm biến thể hiện hiện tượng hysteresis. Phạm vi hysteresis tối ưu là khoảng giá trị giúp giảm thiểu sai số trong đầu ra của cảm biến.
Phạm vi hysteresis tối ưu có thể được chọn bằng cách xem xét các yếu tố sau:
- Yêu cầu độ chính xác của ứng dụng
- Phạm vi giá trị đầu vào mà cảm biến sẽ tiếp xúc
- Chi phí của cảm biến
Ví dụ: Ứng dụng－Lưu Lượng Kế
- Yêu cầu độ chính xác: Lưu lượng phải được đo chính xác trong khoảng ±5%.
- Phạm vi đầu vào cảm biến tiếp xúc: 0 LPM đến 1000 LPM.
- Chi phí cảm biến: Chi phí trung bình.
- Phạm vi hysteresis tối ưu: ±25 LPM.
Trong các ứng dụng lưu lượng kế, yêu cầu độ chính xác là ±5%, có nghĩa là độ lệch giữa giá trị đầu ra của lưu lượng kế và lưu lượng thực tế không được vượt quá ±5%; phạm vi đầu vào cảm biến tiếp xúc cho thấy lưu lượng kế cần có khả năng đo các lưu lượng từ 0 đến 1000 LPM; chi phí cảm biến ở mức trung bình cho thấy các nhà sản xuất lưu lượng kế cần cân bằng giữa chi phí và hiệu suất, và việc thiết lập phạm vi hysteresis tối ưu ở mức ±25 LPM cho biết giá trị đầu ra của lưu lượng kế sẽ không thay đổi trong phạm vi ±25 LPM.
Lý do chọn ±25 LPM
1. Lưu lượng kế yêu cầu độ chính xác cao, vì vậy phạm vi hysteresis không được quá lớn.
2. Cảm biến có chi phí trung bình, do đó phạm vi hysteresis không được quá nhỏ.
Nếu phạm vi hysteresis quá nhỏ, giá trị đầu ra của lưu lượng kế sẽ thay đổi theo những biến động nhỏ trong lưu lượng, làm giảm độ chính xác của lưu lượng kế. Ngược lại, nếu phạm vi hysteresis quá lớn, giá trị đầu ra của lưu lượng kế có thể chậm so với lưu lượng thực, cũng làm giảm độ chính xác.
Phạm vi hysteresis ±25 LPM cân bằng giữa độ chính xác và chi phí của lưu lượng kế. Nó đảm bảo giá trị đầu ra của lưu lượng kế nằm trong phạm vi chính xác ±5%, đồng thời giảm chi phí của lưu lượng kế.
Trong các ứng dụng cụ thể, phạm vi hysteresis có thể được điều chỉnh dựa trên yêu cầu về độ chính xác, chi phí và thời gian phản hồi. Ví dụ, nếu yêu cầu độ chính xác cao hơn, phạm vi hysteresis có thể giảm xuống ±10 LPM. Nếu chi phí là ưu tiên hàng đầu, phạm vi hysteresis có thể tăng lên ±50 LPM.
Các ví dụ khác
Dưới đây là một số ví dụ cụ thể:
- Nhà máy Hóa chất: Lưu lượng kế sử dụng trong các nhà máy hóa chất thường yêu cầu độ chính xác cao hơn để đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình sản xuất. Do đó, phạm vi hysteresis có thể được đặt ở mức ±10 LPM.
- Nhà máy Xử lý Nước: Lưu lượng kế trong các nhà máy xử lý nước thường ưu tiên chi phí thấp hơn để giảm chi phí vận hành. Do đó, phạm vi hysteresis có thể được đặt ở mức ±50 LPM.
- Nhà máy Điện: Lưu lượng kế trong các nhà máy điện thường cần thời gian phản hồi nhanh hơn để đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình phát điện. Do đó, phạm vi hysteresis có thể được đặt ở mức ±25 LPM.
4. Độ Ổn định Cảnh báo của Lưu lượng kế LORRIC qua Hysteresis
Mối quan hệ giữa đầu ra và lưu lượng:
Theo tuyến tín hiệu ban đầu (đường màu xanh trong hình dưới), giả sử 200 LPM là giá trị kích hoạt cảnh báo đèn đỏ, 0 (mở) làm đèn đỏ tắt và 1 (đóng) làm đèn đỏ bật.
Nếu dữ liệu lưu lượng dao động giữa 199 và 201 LPM mà không có hysteresis, đèn đỏ sẽ tắt ở 199 LPM; đèn đỏ sẽ nhấp nháy ở 201 LPM, và đèn sẽ tiếp tục thay đổi, nhấp nháy, tắt, nhấp nháy, tắt, v.v., có thể gây nhiễu đến hoạt động tại hiện trường. Nếu thiết lập tỷ lệ hysteresis là 10%, tín hiệu phải giảm xuống dưới 10% của 200 LPM, tức là 180 LPM (đường màu đỏ trong hình dưới) để đèn đỏ tắt.
Lưu lượng kế Cánh quạt FP-AS510 với Công nghệ AxleSense Được Cấp Bằng Sáng Chế
Sản xuất tại Đài Loan và được trang bị công nghệ AxleSense độc quyền, được kiểm tra và chứng nhận bởi SGS, tuân thủ tiêu chuẩn RoHS, FP-AS510 có phạm vi đo gấp đôi so với các thương hiệu khác, cho phép phát hiện sự biến mất của cánh quạt gây ra vấn đề lưu lượng bằng không. Ngoài ra, đèn báo lớn và màn hình lớn giúp giám sát tại chỗ thuận tiện hơn.