BÁO CÁO VI XỬ LÍ PIC16F887 ỨNG DỤNG LOADCELL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO -□□&□□ MÔN HỌC: VI XỬ LÝ BÁO CÁO CUỐI KÌ ỨNG DỤNG LOADCELL PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM GV: THỰC HIỆN: MSSV HỌ VÀ TÊN Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 11, 2021 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Đề tài: Đọc giá trị loadcell đếm sản phẩm, phân loại hiển thị số lượng sản phẩm LCD Lý chọn dề tài Ngày với phát triển ngành khoa học kĩ thuật điện-điện tử điều khiển tự động đóng vai trị cấp thiết lĩnh vực cơng nghiệp tự động hóa Dó cần phải nắm bắt vận dụng kiến thức học vào thực tiễn để thay hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, vi mạch số, PLC… nhằm tiết kiệm chi phí nhân cơng, thời gian sản xuất đơn giản hóa cơng tác quản lý dây chuyền sản xuất Mục tiêu Với tình hình dịch bệnh khó khăn cản trở q trình làm việc nhóm, tất thành viên thống tập trung nghiên cứu, thiết kế mạch mơ Cố gắng để áp dụng vào thực tiễn Các vấn đề cần nghiên cứu bao gồm: loại cảm biến loadcell nguyên lý hoạt động; phương pháp định lượng; IC chuyển đổi, động bước Các thiết kế bao gồm: sơ đồ giải thuật, sơ đồ nguyên lý, mạch mơ proteus chương trình Giới hạn Do tình hình xã hội chưa ổn định, nên nghiêm cứu nhóm mang tính chất lý thuyết mơ phỏng, chưa thể chứng thực giá trị mơ hình thực tiễn CHƯƠNG I TỔNG QUAN – LINH KIỆN CẦN THIẾT 1.1 Các phương pháp định lượng Hiện nay, công nghệ nước ta áp dụng phương pháp định lượng để phục vụ cho việc phân loại sản phẩm, chiết rót đóng gói dây chuyền sản xuất: Phương pháp thứ nhất: Định lượng kiểu trục vít Định lượng kiểu trục vít phương pháp định lượng khơng xác, sai số mà đảm bảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, dòng sản phẩm dành riêng cho phương pháp tương đối hẹp, không bao gồm tất loại sản phẩm, nằm vài loại dạng định Các sản phẩm tương thích với phương pháp đa số dạng bột mịn bột thơ Hình 1.1 Máy đóng gói áp dụng cân định lượng trục vít Phương pháp thứ hai: Định lượng kiểu bơm Phương pháp định lượng dạng bơm chất lỏng, yêu cầu khắt khe xác loại chất lỏng Nhiều chất lỏng bơm định lượng xác nhanh chóng nhờ hệ thống bơm tịnh tiến Bằng việc áp dụng áp suất khí nén đưa khí vào chất lỏng bịt kín lối khí Lúc khí nén chảy theo phương tịnh tiến dự tính mục đích đóng gói mà khách hàng đưa Hình 1.2 Phương pháp định lượng dạng bơm Phương pháp thứ ba: Định lượng cân điện tử Cân định lượng điện tử sử dụng cấu cân khối lượng mà yêu cầu độ xác đại cao Cân điện tử áp dụng cho dạng sản phẩm lớn, nhỏ tùy yêu cầu khác Dựa vào sản phẩm mà tốc độ định lượng tốc độ cân nhanh hay chậm Còn phần sai số khỏi phải bàn cãi độ chuẩn cân định lượng sử dụng đầu cân điện tử với cơng nghệ định lượng xác sai số nhỏ Nên khả nằm dung sai cho phép sản phẩm đáng kể, vượt xa phương pháp định lượng khác Có thể sử dụng cân điện tử cho cấu phân loại sản phẩm theo cân nặng,… Trong project này, nhóm em lựa chọn cân điện tử dựa cảm biến loadcell để áp dụng vào cấu Hình 1.3 Máy đóng gói định lượng áp dụng phương pháp cân điện tử 1.2 Cảm biến Loadcell 1.2.1 Khái niệm Cảm biến cân nặng Loadcell cảm biến chuyển đổi lực, trọng lượng thành tín hiệu điện Giá trị tác dụng tỉ lệ với thay đổi điện trở cảm ứng cầu điện trở, trả tín hiệu điện áp tỉ lệ Loadcell điện trở làm việc dựa vào nguyên lý áp lực – trở kháng Khi tải trọng, lực tác động lên cảm biến làm trở kháng thay đổi Sự thay đổi trở kháng dẫn đến dự thay đổi điện áp đầu điện áp đầu vào cấp Cảm biến Loadcell ứng dụng rộng rãi đời sống như: đo khối lượng vật, phân phối trọng lượng sản phẩm dây truyền tự động hóa, đo trọng lượng xe tải… Hình 1.4 Cân điện tử Loadcell 1.2.2 Cấu tạo Loadcell cấu tạo hai thành phần là: Strain gage Load Một loadcell thường bao gồm strain gauge dán vào bề mặt thân loadcell Thân loadcell khối kim loại đàn hồi tùy theo loại loadcell mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell thiết kế nhiều hình dạng khác nhau, chế tạo nhiều vật liệu khác (nhôm hợp kim, thép không gỉ…) + Strain gage điện trở đặc biệt, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn cấp nguồn ổn định + Load kim loại có tính đàn hồi Hình 1.5 Cấu tạo cảm biến Loadcell 1.2.3 Nguyên lí hoạt động: Một điện áp cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị Khi có tải trọng lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), dẫn đến thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gage -> thay đổi giá trị điện trở -> thay đổi điện áp đầu Hình 1.6 Sơ đồ ngun lí hoạt động Loadcell 1.2.4 Thơng số kỹ thuật Loadcell kg Hình 1.7 Số đo thơng số kỹ thuật Loadcell kg 1.3 IC chuyển đổi HX711 1.3.1 Khái niệm HX711 mạch chuyển đổi thiết kế để chuyển đối tín hiệu ứng dụng điều khiển công nghiệp để giao tiếp trực tiếp với cảm biến cầu Đây mạch đọc giá trị cảm biến loadcell với độ phân giải 24bit chuyển sang giao tiếp dây (clock data) để gửi liệu cho vi điều khiển arduino Hình 1.8 IC chuyển đổi HX711 1.3.2 Ngun lí hoạt động Nguyên lí hoạt động HX711 chuyển đổi thay đổi đo lường giá trị thay đổi điện trở, thông qua mạch chuyển đổi thành điện đầu 1.3.3 Thông số kỹ thuật − Hai kênh đầu vào khác lựa chọn − PGA tích hợp chip với giá trị lựa chọn 32,64 128 bit − Bộ điều chỉnh nguồn điện tích hợp chip cho nguồn analog loadcell ADC − Bộ dao động tích hợp chip khơng u cầu thành phần bên ngồi với tùy chọn bên ngồi Crystal − Có bật, khởi động lại nguồn chip − Điều khiển kỹ thuật số đơn giản giao diện nối tiếp: điều khiển theo hướng pin, khơng cần lập trình − Tốc độ liệu đầu lựa chọn 10SPS 80SPS − Kháng nguồn cung cấp đồng thời 50 60Hz − Mức tiêu thụ bao gồm điều chỉnh nguồn cho tín hiệu tương tự chip: hoạt động bình thường