Đồ án tốt nghiệp thiết kế băng tải cân kiểm tra khối lượng túi bột mì

Băng tải cân sử dụng một load cell dạng single point để đo trọng lượng, cảm biến quang và gương phản xạ để phát hiện sản phẩm.. Ngoài ra, phần băng tải đầu ra của hệ thống là băng tải dạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BĂNG TẢI CÂN KIỂM TRA KHỐI LƯỢNG TÚI BỘT MÌ

Sinh viên thực hiện: MSSV:

GVHD: ThS Lương Thanh Nhật

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2024

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy ThS Lương Thanh Nhật, người

đã hướng dẫn tận tình và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

và thực hiện đề tài Sự giúp đỡ và hướng dẫn của thầy đã giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn và hoàn thành công việc một cách suôn sẻ

Ngoài ra, tôi xin cảm ơn bạn bè cùng khóa đã luôn sẵn sàng hỗ trợ, chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm Sự hỗ trợ lẫn nhau đã tạo nên một môi trường học tập tích cực và hiệu quả

Cuối cùng, tôi cũng xin cảm ơn gia đình đã luôn đứng sau, tạo điều kiện và động viên tinh thần để tôi có thể tập trung vào việc học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người!

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

Sinh viên thực hiện

Nông Văn Thiện

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục tiêu đồ án tốt nghiệp:

- Thiết kế băng tải cân kiểm tra khối lượng túi bột mì

- Sản phẩm đầu vào: 2 loại túi bột mì có khối lượng 1 kg, 2 kg

- Kích thước sản phẩm: 20 x 15 x 6 cm và 24 x 18 x 10 cm

- Năng suất: 60 sản phẩm/phút

- Loại bỏ sản phẩm có lượng thiếu quá 1% khối lượng sản phẩm

Nội dung đồ án tốt nghiệp được trình bày qua 7 chương như sau:

- Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

- Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

- Chương 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ

- Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

- Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

- Chương 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

- Chương 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Giới thiệu về đề tài 1

1.2 Giới thiệu về các phương pháp cân kiểm tra khối lượng 2

1.2.1 Cân thủ công 2

1.2.2 Hệ thống cân tự động 2

1.3 Một số hệ thống cân trên thị trường 3

1.3.1 ZGCW-4 3

1.3.2 A&D Checkweigher AD-4942B 4

1.3.3 Juzheng Electronic Technology XR 4

1.3.4 Hệ thống Weight Batching Machine DHPZ của Dahang 5

1.3.5 Toupack multi conveyor belt weight sorter 6

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ của đồ án 8

1.4.1 Mục tiêu của đồ án 8

1.4.3 Nhiệm vụ của đồ án 8

1.5 Tổ chức đồ án 8

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 10

2.1 Lựa chọn phương án cân 10

2.2 Lựa chọn phương án cơ khí 13

2.2.1 Phương án bố trí 13

2.2.2 Lựa chọn loại băng tải 13

2.2.3 Lựa chọn loại động cơ 15

2.2.4 Lựa chọn bộ truyền 17

2.2.5 Lựa chọn cơ cấu phân loại 20

2.3.1 Lựa chọn loại cảm biến để đo khối lượng 22

2.3.2 Loại cảm biến phát hiện sản phẩm 25

2.3.3 Lựa chọn bộ điều khiển 26

2.4 Cấu trúc điều khiển 28

2.5 Giải thuật chung của hệ thống 29

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 31

3.1 Tính toán kích thước băng tải và động cơ 31

3.2 Bộ truyền đai răng 35

3.4 Trục 38

3.5 Ổ lăn 40

3.6 Xy lanh khí nén 41

3.7 Khung đỡ 42

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN 45

4.1 Sơ đồ khối hệ thống điện 45

4.2 Lựa chọn thiết bị điện 45

4.2.1 Load cell 45

4.2.2 Bộ chuyển đổi tín hiệu 46

4.2.3 Bộ điều khiển 48

4.2.4 Cảm biến phát hiện sản phẩm 48

4.2.5 Thiết bị điều khiển động cơ 49

4.2.6 Van khí nén 50

4.2.7 Cảm biến hành trình xy lanh 50

4.2.8 Nút nhấn 50

4.2.9 Đèn báo 51

4.2.11 Quạt làm mát 52

4.2.12 Nguồn điều khiển 53

4.2.13 MCB 54

4.2.14 Contactor 55

4.2.15 Công tắc nguồn 55

4.2.16 Phích cắm điện công nghiệp 56

4.2.17 Dây dẫn 56

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 58

5.1 Giải thuật điều khiển 58

5.2 Thiết kế phần mềm điều khiển 61

CHƯƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 64

6.1 Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện mô hình 64

6.2 Kiểm tra cân tĩnh 65

6.2.1 Hiệu chuẩn cân 65

6.2.2 Kiểm tra tải tĩnh ở các góc của băng tải 66

6.3 Kiểm tra cân động 67

6.3.1 Chạy không tải để kiểm tra dao động của hệ 67

6.3.2 Thực nghiệm với túi bột mì để kiểm tra sai số và năng suất 69

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 74

7.1 Kết luận 74

7.2 Hướng phát triển 74

PHỤ LỤC 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1

Hình 1 1: Túi bột mì 2 kg 1

Hình 1 2: Cân thủ công 2

Hình 1 3: Hệ thống băng tải cân kiểm tra ZGCW-4 [1] 3

Hình 1 4: Hệ thống A&D Checkweigher AD-4942B [2] 4

Hình 1 5: Juzheng Electronic Technology XR [3] 5

Hình 1 6: Weight Batching Machine DHPZ [4] 6

Hình 1 7: Hệ thống multi conveyor belt weight sorter của Toupack [5] 7

CHƯƠNG 2 Hình 2 1: Hệ thống cân băng tải của Mettler [6] 10

Hình 2 2: Hệ thống cân tổ hợp của Dahang [4] 11

Hình 2 3: Hệ thống cân dạng khay của hãng Toupack [5] 12

Hình 2 4: Bố trí hệ thống băng tải cân 13

Hình 2 5: Băng tải cân dạng con lăn và dạng đai 14

Hình 2 6: Cơ cấu tay gạt 21

Hình 2 7: Cơ cấu xy lanh khí nén 21

Hình 2 8: Cấu tạo load cell strain gauge [8] 22

Hình 2 9: Single Ended Beam Load Cells [9] 23

Hình 2 10: Bố trí Single Ended Beam Load Cells trong cân băng tải [9] 24

Hình 2 11: Single Point Load Cells [9] 24

Hình 2 12: Cấu trúc điều khiển 29

Hình 2 13: Giải thuật chung của hệ thống 29

CHƯƠNG 3

Hình 3 1: Sơ đồ hệ thống truyền động băng tải 31

Hình 3 2: Chiều dài băng tải 32

Hình 3 3: Khung băng tải 33

Hình 3 4: Động cơ 9SDGE-90F2P kèm hộp số 9PBK5BH [12] 35

Hình 3 5: Đai răng và pulley 37

Hình 3 6: Biểu đồ lực trên trục dẫn động 39

Hình 3 7: Phân bố lực trên trục 40

Hình 3 8: Sơ đồ lực tác động lên sản phẩm 42

Hình 3 9: Khung đỡ băng tải 43

Hình 3 10: Thanh gá tủ điện 43

Hình 3 11: Khung đỡ hệ thống 44

CHƯƠNG 4 Hình 4 1: Sơ đồ khối hệ thống điện 45

Hình 4 2: Load cell Mettler Toledo MT1260 [21] 46

Hình 4 3: Đầu cân Excell 150S [22] 47

Hình 4 4: PLC Siemen S7-1200 1212C và module RS232 CM 1241 48

Hình 4 5: Cảm biến quang kèm gương phản xạ Omron E3Z-R81 [25] 48

Hình 4 6: Bộ điều khiển tốc độ DKM FX 3000-18S [26] 49

Hình 4 7: Van khí nén Airtac 3V120-M5 50

Hình 4 8: Cảm biến từ Airtac CS1-U [28] 50

Hình 4 9: Nút nhấn Scneider loại start, reset và stop [29] 50

Hình 4 10: Nút dừng Schneider XB4BS8444 51

Hình 4 11: Đèn báo XB7EV03MP [31] 52

Hình 4 12: Tháp đèn báo động Schneider XVGB3SM [32] 52

Hình 4 14: MCB Schneider A9F74206 [35] 54

Hình 4 15: Contactor Schneider LC1E0610M7 [36] 55

Hình 4 16: Công tắc nguồn Hanyoung Nux MAS-025-A [37] 56

Hình 4 17: Phích cắm Schneider PKE16M723 [38] 56

CHƯƠNG 5 Hình 5 1: Giải thuật điều khiển của PLC 58

Hình 5 2: Giải thuật cân tự động 59

Hình 5 3: Giải thuật hiển thị của máy tính 60

Hình 5 4: Giao diện phần mềm điều khiển 61

CHƯƠNG 6 Hình 6 1: Mô hình thiết kế hệ thống 64

Hình 6 2: Lắp ráp hệ thống thực tế 64

Hình 6 3: Lắp các cụm động cơ và bộ truyền đai răng; cơ cấu căng đai; load cell 65

Hình 6 4: Hiệu chuẩn cân 66

Hình 6 5: Các vị trí kiểm tra tải tĩnh 66

Hình 6 6: Kết quả kiểm tra tĩnh các vị trí trên băng tải 67

Hình 6 7: Biểu đồ giá trị khối lượng khi chạy không tải trong 5 s 68

Hình 6 8: Biểu đồ phân bố giá trị khối lượng khi chạy không tải trong 5 s 68

Hình 6 9: Đo khối lượng túi bột 1000 g, không dùng bộ lọc 70

Hình 6 10: Đo khối lượng túi bột 1000 g, bộ lọc = 5 (1.04 Hz) 70

Hình 6 11: Biểu đồ phân bố giá trị khối lượng tính toán, mẫu 1000 g 71

Hình 6 12: Biểu đồ phân bố giá trị khối lượng tính toán, mẫu 2000 g 72

Hình 6 13: Quá trình cân tĩnh 10 mẫu 1 kg và 10 mẫu 2 kg, đánh dấu lại 72

PHỤ LỤC

Hình P1 2: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 1 76

Hình P1 3: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 2 77

Hình P1 4: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 3 78

Hình P1 5: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 4 79

Hình P1 6: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 5 80

Hình P1 7: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 6 81

Hình P1 8: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 7 82

Hình P1 9: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 8 83

Hình P1 10: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 9 84

DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1

Bảng 1 1: Thông số kỹ thuật của hệ thống ZGCW-4 [1] 3

Bảng 1 2: Thông số kỹ thuật của hệ thống A&D Checkweigher AD-4942B [2] 4

Bảng 1 3: Thông số hệ thống Juzheng Electronic Technology XR [3] 5

Bảng 1 4: Thông số hệ thống Weight Batching Machine DHPZ [4] 6

Bảng 1 5: Thông số hệ thống Toupack multi conveyor belt weight sorter [5] 7

CHƯƠNG 2 Bảng 2 1: Ưu và nhược điểm của băng tải con lăn và băng tải đai 14

Bảng 2 2: Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC 15

Bảng 2 3: Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC servo 16

Bảng 2 4: Ưu điểm, và nhược điểm của động cơ bước 16

Bảng 2 5: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn động cơ cho băng tải 17

Bảng 2 6: Ưu điểm, nhược điểm bộ truyền đai dẹt và đai thang 18

Bảng 2 7: Ưu điểm, nhược điểm của bộ truyền đai răng 18

Bảng 2 8: Ưu điểm, nhược điểm của bộ truyền xích 19

Bảng 2 9: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn bộ truyền 20

Bảng 2 10: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn cơ cấu phân loại 22

Bảng 2 11: So sánh Single ended beam load cell và Single point load cell 25

Bảng 2 12: Một số đặc điểm của cảm biến quang thu phát chung và thu phát riêng 26

Bảng 2 13: Ưu điểm, nhược điểm của PLC và vi điều khiển 27

Bảng 2 14: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn bộ điều khiển 27

CHƯƠNG 3 Bảng 3 1: Bảng thông số sơ bộ của băng tải 33

Bảng 3 3: Thông số bộ truyền đai răng 38

Bảng 3 4: Bảng tính toán moment và đường kính trục 40

Bảng 3 5: Thông số ổ bi đỡ SKF6000 [19] 41

CHƯƠNG 4 Bảng 4 1: Thông số kỹ thuật load cell Mettler Toledo MT1260 [21] 46

Bảng 4 2: Thông số kỹ thuật đầu cân Excell 150S [22] 47

Bảng 4 3: Số lượng input/output của bộ điều khiển 48

Bảng 4 4: Thông số kỹ thuật cảm biến Omron E3Z-R81 [25] 49

Bảng 4 5: Thông số bộ điều khiển tốc độ DKM FX 3000-18S [26] 49

Bảng 4 6: Thông số van Airtac 3V120-M5 [27] 50

Bảng 4 7: Thông số kỹ thuật nút nhấn Schneider XA2EW [29] 51

Bảng 4 8: Bảng thông số nút nhấn Schneider XB4BS8444 [30] 51

Bảng 4 9: Thông số kỹ thuật tháp đèn báo động Schneider XVGB3SM [32] 52

Bảng 4 10: Thông số kỹ thuật quạt tủ điện Plastim PTF1000 [33] 53

Bảng 4 11: Dòng điện tiêu thụ của các thiết bị trong hệ thống 53

Bảng 4 12: Thông số nguồn Schneider ABLS1A24050 [34] 54

Bảng 4 13: Bảng thông số MCB A9F74206 [35] 55

Bảng 4 14: Thông số kỹ thuật công tắc nguồn Hanyoung Nux MAS-025-A [37] 56

Bảng 4 15: Bảng chọn các loại dây dẫn 57

CHƯƠNG 5 Bảng 5 1: Mô tả những thành phần của giao diện 62

Bảng 5 2: Các trạng thái của hệ thống 63

PHỤ LỤC Bảng P1 1: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 0 75

Bảng P1 3: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 2 77

Bảng P1 4: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 3 78

Bảng P1 5: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 4 79

Bảng P1 6: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 5 80

Bảng P1 7: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 6 81

Bảng P1 8: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 7 82

Bảng P1 9: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 8 83

Bảng P1 10: Kết quả thực nghiệm bộ lọc của đầu cân, filter = 9 84

Bảng P2 1: Kết quả cân mẫu 1000 g 85

Bảng P2 2: Kết quả cân mẫu 2000 g 85

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu về đề tài

Khâu kiểm tra khối lượng sản phẩm sau khi đóng gói là một khâu không thể thiếu, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp Nó giúp tránh sai sót trong quá trình sản xuất, đóng gói bị thiếu hoặc thừa trọng lượng Kiểm tra khối lượng giúp phát hiện những sản phẩm lỗi này, loại bỏ chúng khỏi lô hàng trước khi xuất kho, đảm bảo sản phẩm đạt đúng trọng lượng quy định, tuân thủ các tiêu chuẩn sản xuất, quy định pháp luật về đóng gói Tránh tình trạng sản phẩm thiếu hụt, gây thiệt hại cho khách hàng và ảnh hưởng uy tín thương hiệu

Từ đây cho thấy việc triển khai hệ thống kiểm tra khối lượng tự động trở nên vô cùng cần thiết để thay thế việc kiểm tra thủ công Hệ thống cân khối lượng tự động có những ưu điểm như:

- Tự động hóa hoàn toàn quy trình kiểm tra, loại bỏ thao tác thủ công tốn thời gian

và công sức, nâng cao năng suất

- Độ chính xác kiểm tra là nhất quán, tránh sai sót do yếu tố con người

- Dễ dàng quản lý, giám sát chặt chẽ chất lượng sản phẩm, phát hiện sớm và xử lý kịp thời các sai sót trong quá trình sản xuất, đóng gói

Do đó, đồ án này nhằm thiết kế hệ thống cân băng tải tự động nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm tra khối lượng Sản phẩm được kiếm tra là 2 loại túi bột mì có khối lượng 1 kg

và 2 kg

Hình 1 1: Túi bột mì 2 kg

1.2 Giới thiệu về các phương pháp cân kiểm tra khối lượng

1.2.1 Cân thủ công

Phương pháp cân thủ công là quy trình mà công nhân sử dụng cân điện tử hoặc cân

cơ học để kiểm tra khối lượng của sản phẩm Sau khi túi bột được đóng gói, công nhân

sẽ đặt từng túi bột lên cân, ghi nhận kết quả, và so sánh với trọng lượng tiêu chuẩn để xác định xem sản phẩm có đạt yêu cầu hay không

Hình 1 2: Cân thủ công

Phương pháp này có ưu điểm là chi phí đầu tư ban đầu thấp, không yêu cầu các hệ thống tự động hóa phức tạp Công nhân có thể dễ dàng phát hiện và xử lý các sai lệch nhỏ bằng cách điều chỉnh thủ công

Nhược điểm của nó là năng suất thấp khoảng 15-20 sản phẩm/phút, hiệu suất thấp khi công nhân có thể mắc lỗi trong quá trình cân liên tục và lâu dài, khó quản lý và giám sát kết quả của quy trình đóng gói, tốn nhiều công nhân để duy trì năng suất trong các dây chuyền sản xuất lớn

1.2.2 Hệ thống cân tự động

Với sự phát triển của công nghệ, các hệ thống cân tự động đã trở nên phổ biến hơn trong nhiều lĩnh vực công nghiệp Những giải pháp cân tự động không chỉ tăng cường

độ chính xác mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu sự can thiệp của con người

và tối ưu hóa quá trình vận hành Nổi bật trong số đó là cân băng tải, một thiết bị được thiết kế để đo lường khối lượng hàng hóa khi chúng di chuyển trên băng tải từ vị trí này sang vị trí khác

Cân băng tải đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại, mang

- Đảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn về khối lượng, giúp giảm thiểu tỷ lệ sản phẩm thiếu

khối lượng, nâng cao uy tín thương hiệu

- Phát hiện sớm các sản phẩm có trọng lượng vượt mức, giúp kịp thời điều chỉnh

quy trình đóng gói một cách chính xác, ngăn ngừa thất thoát nguyên liệu và tiết kiệm chi phí sản xuất

- Tăng hiệu quả và năng suất

- Giảm thiểu sai sót do thao tác thủ công

- Cải thiện quản lý hàng tồn kho, giúp theo dõi chính xác khối lượng nguyên liệu

và thành phẩm, hỗ trợ quản lý hàng tồn kho hiệu quả

1.3 Một số hệ thống cân trên thị trường

1.3.1 ZGCW-4

Hình 1 3: Hệ thống băng tải cân kiểm tra ZGCW-4 [1]

Cấu tạo của hệ thống bao gồm băng tải đi vào, băng tải đo cân nặng và bàn lăn đầu

ra Băng tải cân sử dụng một load cell dạng single point để đo trọng lượng, cảm biến quang và gương phản xạ để phát hiện sản phẩm Sau khi cân, sản phẩm được phân loại

tự động bằng xy lanh khí nén

Bảng 1 1: Thông số kỹ thuật của hệ thống ZGCW-4 [1]

Hệ thống có dải trọng lượng đo từ 0,3 đến 15 kg, đáp ứng được yêu cầu của đầu

của hệ thống không đáp ứng được nhu cầu năng suất 60 sản phẩm/phút Ngoài ra, phần băng tải đầu ra của hệ thống là băng tải dạng con lăn, nó phù hợp hơn với ứng dụng đo các thùng carton cứng, khi ứng dụng để đo sản phẩm túi bột mì mềm có thể bị kẹt sản phẩm

1.3.2 A&D Checkweigher AD-4942B

Hình 1 4: Hệ thống A&D Checkweigher AD-4942B [2]

Hệ thống sử dụng băng tải dạng con lăn (roller) giúp tăng khả năng chịu tải trọng lớn Để tăng tải trọng, độ chính xác của cân cũng như phạm vi đo, hệ thống sử dụng 4 load cell dạng single ended beam giúp nâng cao khả năng tải Hệ thống này còn cho phép lựa chọn các chế độ cân như cân liên tục, cân dừng hoặc cân tĩnh, phù hợp với nhiều yêu cầu kiểm tra khối lượng khác nhau

Bảng 1 2: Thông số kỹ thuật của hệ thống A&D Checkweigher AD-4942B [2]

Kích thước tối đa của sản phẩm 300 x 350 (mm)

Hệ thống này sử dụng băng tải con lăn có ưu điểm là tải trọng tối đa lớn, nhưng lại gặp phải hạn chế về độ chính xác 10 g và tốc độ đo thấp chỉ đạt 18 sản phẩm/phút, không

để đáp ứng được yêu cầu của đề tài

Hình 1 5: Juzheng Electronic Technology XR [3]

Hệ thống bao gồm ba phần: băng tải đầu vào, băng tải cân, và băng tải đầu ra Để phát hiện các sản phẩm dạng khối đặc, hệ thống sử dụng cảm biến quang dạng gương Băng tải đầu ra có các tùy chọn về số cụm phân loại và cơ cấu phân loại, bao gồm thổi khí, xy lanh đẩy, hoặc cần gạt chuyển hướng Một số thông số nổi bật của hệ thống này như:

Bảng 1 3: Thông số hệ thống Juzheng Electronic Technology XR [3]

1.3.4 Hệ thống Weight Batching Machine DHPZ của Dahang

Hình 1 6: Weight Batching Machine DHPZ [4]

Sản phẩm là hệ thống cân băng tải tiên tiến, làm bằng thép không gỉ 304, có thê ứng dụng trong môi trường sản xuất có độ ẩm cao Hệ thống sử dụng phương pháp cân tĩnh cho từng băng tải cân, có 3 lựa chọn phân loại theo trọng lượng, số lượng, hoặc cả hai Một số thông số nổi bật của hệ thống:

Bảng 1 4: Thông số hệ thống Weight Batching Machine DHPZ [4]

Kích thước từng băng tải cân 400 mm x 150 mm

Có thể thấy hệ thống có ưu điểm là độ chính xác cao lên đến 1 g nhờ phương pháp cân tĩnh và thời gian cân lớn, có thể phân loại nhiều cỡ sản phẩm cùng lúc tùy theo nhu cầu Nhược điểm là năng suất thấp, tối đa 40 sản phẩm/phút, phụ thuộc vào tốc độ cấp mẫu, dải khối lượng cân nhỏ hơn so với túi bột yêu cầu

1.3.5 Toupack multi conveyor belt weight sorter

Hình 1 7: Hệ thống multi conveyor belt weight sorter của Toupack [5]

Hệ thống phân loại này được thiết kế để xử lý đa dạng sản phẩm từ thủy sản đến các loại trái cây tròn như táo, cam Hệ thống sử dụng cấu trúc nhiều khay riêng biệt, mỗi khay được trang bị cảm biến khối lượng và cơ cấu phân loại độc lập để phân loại chính xác từng sản phẩm Tích hợp các phương thức phân loại đa dạng như đẩy, đòn bẩy, phun khí, hoặc trượt Hệ thống có khả năng phân loại nhiều kích thước sản phẩm cùng lúc với hiệu suất và độ chính xác cao Dưới đây là một số thông số của hệ thống: Bảng 1 5: Thông số hệ thống Toupack multi conveyor belt weight sorter [5]

Kích thước sản phẩm tối đa 180 mm x 120 mm

Hệ thống phân loại có độ chính xác cao lên đến 0.3g và năng suất lớn đến 300 sản phẩm/phút Điều này rất phù hợp với các ứng dụng yêu cầu phân loại sản phẩm nhỏ, có trọng lượng nhẹ và yêu cầu độ chính xác cao Tuy nhiên, khi áp dụng hệ thống này cho việc cân sản phẩm có trọng lượng lớn hơn, như túi bột mì 1 kg hoặc 2 kg, sai số 0.3 g quá nhỏ và không cần thiết, gây lãng phí tài nguyên Năng suất của hệ thống này vượt

xa yêu cầu sản xuất 60 sản phẩm/phút, dẫn đến việc không khai thác hết công suất, làm

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ của đồ án

1.4.1 Mục tiêu của đồ án

Thiết kế một hệ thống cân để kiểm tra khối lượng với các yêu cầu sau:

- Sản phẩm đầu vào: 2 loại túi bột mì nặng 1 kg và 2 kg

- Chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm hệ thống cân băng tải

- Đánh giá kết quả, đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài

1.5 Tổ chức đồ án

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp bao gồm các chương như sau:

- Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

- Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

- Chương 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ

- Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN

- Chương 6: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

- Chương 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Để giải quyết yêu cầu của đồ án, cần sự phối hợp chặt chẽ trong thiết kế toàn bộ phần cơ khí, điện và lập trình Quá trình phân tích và lựa chọn phương án được thực hiện cụ thể như sau:

Về phần cơ khí, việc lựa chọn phương án cân sẽ được thực hiện đầu tiên Tiếp theo

là lựa chọn từng phần của hệ thống như loại băng tải, động cơ, bộ truyền và cơ cấu phân loại phù hợp

Phần điện sẽ tập trung vào việc chọn lựa các thiết bị điện cần thiết như cảm biến lực, phương pháp đọc và xử lý tín hiệu, các loại cảm biến phát hiện vật và bộ điều khiển cho hệ thống

Phần lập trình sẽ đưa ra và phát triển giải thuật cho hệ thống, kết nối hệ thống với máy tính để quản lý dữ liệu, đồng thời tạo ra giao diện để người dùng có thể dễ dàng vận hành và quan sát kết quả

2.1 Lựa chọn phương án cân

• Phương án 1: Cân băng tải

Hình 2 1: Hệ thống cân băng tải của Mettler [6]

- Sản phẩm được đặt lên băng tải đầu vào để ổn định, tránh gây rung cho hệ cân

- Cuối cùng sản phẩm được phân loại ở băng tải đầu ra

Ưu điểm:

- Giá thành rẻ vì chỉ cần một băng tải để cân, một cơ cấu để phân loại

- Năng suất cao khi cân liên tục

- Dễ bố trí tích hợp vào các khâu khác

Nhược điểm:

- Độ chính xác giảm khi cân liên tục, thời gian cân ngắn

- Băng tải rung khi hoạt động có thể ảnh hưởng đến kết quả

• Phương án 2: Cân tổ hợp

Hình 2 2: Hệ thống cân tổ hợp của Dahang [4]

- Sản phẩm được đặt tên từng khay và tiến hành cân

- Khi đủ số lượng, các sản phẩm được cơ cấu vận chuyển (băng tải hoặc xy lanh) đẩy ra theo từng cỡ

Ưu điểm:

- Độ chính xác cao nhờ cân tĩnh, thời gian cân lớn

- Khoảng cân rộng, từ vài g đến vài kg

Nhược điểm:

- Năng suất thấp vì hệ thống cần chờ đặt sản phẩm lên từng khay

- Giá thành cao, cần nhiều load cell và cơ cấu phân loại cho từng khay

• Phương án 3: Cân dạng khay

Hình 2 3: Hệ thống cân dạng khay của hãng Toupack [5]

- Các khay được bố trí thành vòng trên băng tải

- Sản phẩm được đặt lên khay tích hợp load cell để tiến hành cân khối lượng

- Khi đến vị trí thả hàng, sản phẩm được cơ cấu phân loại trên khay phân loại theo từng cỡ

Ưu điểm:

- Độ chính xác cao, lên đến 0.3 g nhờ thời gian cân lớn

- Năng suất rất cao, tùy theo kích thước và khối lượng sản phẩm cũng như số lượng khay mà năng suất có thể lên đến 300 sản phẩm/phút

2.2 Lựa chọn phương án cơ khí

2.2.1 Phương án bố trí

Hình 2 4: Bố trí hệ thống băng tải cân

Hệ thống băng tải cân cần được chia thành nhất 3 cụm chính như sau:

- Cụm băng tải đầu vào: tiếp nhận và giúp ổn định sản phẩm, tránh gây rung động cho hệ cân

- Cụm băng tải cân: Được tích hợp cảm biến để đo khối lượng và phát hiện sản phẩm Cụm này cần được tách biệt khỏi các cụm băng tải khác nhằm đảm bảo kết quả cân không bị ảnh hưởng bởi rung động hay các yếu tố bên ngoài

- Cụm băng tải đầu ra: Cụm này bao gồm cơ cấu loại phân loại để loại bỏ các sản phẩm không đủ khối lượng và chuyển sản phẩm đạt chuẩn đến khâu tiếp theo trong dây chuyền sản xuất

2.2.2 Lựa chọn loại băng tải

Cần đảm đảm bảo băng tải ít rung để đảm bảo không ảnh hưởng đến kết quả cân

Khả năng tải của hệ thống phù hợp với sản phẩm 2 kg Chi phí đầu tư vào hệ thống hợp

lý để đảm bảo tính kinh tế

Trong việc cân sản phẩm đơn lẻ, có hai loại băng tải chính được sử dụng là băng tải con lăn và băng tải đai Mỗi loại băng tải đều có ưu và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của hệ thống cân Dưới đây là bảng so sánh ưu và nhược điểm của hai loại băng tải này

Hình 2 5: Băng tải cân dạng con lăn và dạng đai

Bảng 2 1: Ưu và nhược điểm của băng tải con lăn và băng tải đai

Băng tải cân dạng con lăn Băng tải cân dạng đai

sản phẩm khi di chuyển qua các con lăn

bị rung nên ảnh hưởng đến kết quả

Độ chính xác cao với sai số dưới 1g, sản phẩm di chuyển trên mặt phẳng không bị rung

Tốc độ Chậm dưới 30 sản phẩm/phút Nhanh, đa dạng tốc độ từ 40 sản

phẩm/phút đến hơn 200 sản phẩm/phút

Với khối lượng sản phẩm tối đa 2 kg, sai số nhỏ nhất ±5 g, tốc độ tối thiểu 60 sản phẩm/phút, có thể thấy băng tải đai với những ưu điểm như bề mặt phẳng không gây rung khi vật di chuyển, tốc độ cao là phù hợp hơn Băng tải con lăn có thể không đáp ứng được sai số và tốc độ Do đó loại băng tải ta lựa chọn là băng tải đai

2.2.3 Lựa chọn loại động cơ

Khi lựa chọn loại động cơ cho hệ thống băng tải, cần cân nhắc các yêu cầu như độ chính xác, mô-men xoắn ở tốc độ cao, độ rung và độ ồn khi làm việc cũng như chi phí

để triển khai Các yêu cầu này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và khả năng hoạt động của hệ thống Trong băng tải cân, có 3 loại động cơ phù hợp là động cơ AC, AC servo và động cơ bước

Bảng 2 2: Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC

- Hiệu suất ổn định khoảng 80%

- Vận hành nhẹ nhàng, êm ái dù ở vận tốc

thấp hay cao

- Điều khiển đơn giản

- Chi phí ban đầu rẻ

- Độ chính xác khi điều khiển thấp hơn động cơ servo và động cơ bước

- Hiệu suất thấp hơn động cơ servo

- Momen thấp ở tốc độ thấp

• Động cơ AC servo

Động cơ servo là một bộ truyền động quay hoặc tuyến tính cho phép điều khiển chính xác vị trí góc hoặc vị trí, vận tốc và gia tốc Nó bao gồm một động cơ phù hợp kết hợp với cảm biến phản hồi vị trí Động cơ cũng đòi hỏi một bộ điều khiển tương đối tinh

vi, thường là một mô-đun chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để sử dụng với động cơ servo

Bảng 2 3: Ưu điểm và nhược điểm của động cơ AC servo

- Hiệu suất cao, lên tới 90% khi tải nhẹ

- Động cơ có tỉ lệ mô-men xoắn trên quán

tính cao và có thể nhanh chóng tăng tốc

- Hoạt động yên tĩnh, trơn tru

- Độ chính xác cao hơn các động cơ khác

nhờ điều khiển vòng kín

- Bởi vì các thành phần phản hồi là bắt buộc, làm tăng chi phí lắp đặt

- Điều khiển động cơ servo khá phức tạp, thường yêu cầu một bộ điều khiển chuyên biệt để điều khiển

- Giá thành cao hơn các loại động cơ khác

• Động cơ bước

Động cơ bước có trục quay bằng cách thực hiện các bước, nghĩa là bằng cách di chuyển theo một lượng độ cố định Tính năng này có được nhờ cấu trúc bên trong của động cơ và cho phép biết vị trí góc chính xác của trục bằng cách đếm các bước có thể

đã được thực hiện như thế nào mà không cần cảm biến

Bảng 2 4: Ưu điểm, và nhược điểm của động cơ bước

- Không cần cảm biến để phát hiện vị trí

- Điều khiển động cơ bước khá đơn giản

so với động cơ servo Động cơ cần trình

điều khiển, không cần tính toán hoặc điều

chỉnh phức tạp để hoạt động bình thường

- Với microstepping, động cơ bước có thể

- Có thể trượt bước khi tải cao, sử dụng

microstepping làm cho động cơ bước thậm chí còn có nhiều khả năng gặp phải vấn đề này

- Momen xoắn thấp và chạy khá ồn ở tốc

độ trung bình đến cao

đạt được độ chính xác vị trí cao, lên đến

• Đánh giá và lựa chọn động cơ

Bảng 2 5: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn động cơ cho băng tải

Tiêu chí Trọng số Động cơ AC Động cơ servo Động cơ bước

Điểm Kết quả Điểm Kết quả Điểm Kết quả

Dựa trên bảng đánh giá và các tiêu chí được đề ra, động cơ AC với ưu điểm chi

phí rẻ, độ rung, độ ồn thấp là lựa chọn phù hợp nhất trong trường hợp này

2.2.4 Lựa chọn bộ truyền

Bộ truyền đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi và truyền lực một cách hiệu quả Nó giúp điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn từ động cơ đến băng tải, đảm bảo băng tải hoạt động ổn định, cải thiện khả năng truyền động và độ bền của hệ thống Với băng tải cân, bộ truyền cần có hiệu suất ổn định và không gây rung lắc, tránh ảnh hưởng đến quá trình cân Các loại bộ truyền có thể áp dụng là bộ truyền đai dẹt, đai thang, đai răng, bộ truyền xích Ưu và nhược điểm của các bộ truyền như sau [7]

• Bộ truyền đai dẹt và đai thang

Bảng 2 6: Ưu điểm, nhược điểm bộ truyền đai dẹt và đai thang

- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau

(>15m)

- Làm việc êm và không ồn nhờ vào độ

dẻo của đai, có thể truyền chuyển động

với vận tốc lớn

- Đề phòng sự quá tải của động cơ nhờ

vào sự trượt trơn của đai khi quá tải

- Kết cấu và vận hành đơn giản

- Không cần bôi trơn, giá thành giảm

- Kích thước bộ truyền lớn (kích thước lớn hơn khoảng 5 lần so với bộ truyền bánh răng nếu truyền cùng công suất)

- Tỷ số truyền khi làm việc thay đổi do hiện tượng trượt đàn hồi của đai và bánh đai

- Hiệu suất truyền động phụ thuộc nhiều vào góc ôm đai, ma sát giữa dây đai và bánh đai và lực căng đai Dễ xảy ra hiện tượng trượt đai

- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn do cần căng đai

- Tuổi thọ thấp (từ 1000-5000 giờ)

• Bộ truyền đai răng

Bảng 2 7: Ưu điểm, nhược điểm của bộ truyền đai răng

- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn so với bộ

truyền đai dẹt cùng công suất

- Hiệu suất cao do không có hiện tượng

trượt giữa đai và bánh đai 𝜂 = 0,92 −

0,98

- Hoạt động êm ái nhờ tính mềm dẻo của

đai

- Chỉ có thể truyền động giữa các trục có khoảng cách gần

- Khó điều chỉnh tỉ số truyền

- Cấu tạo phức tạp hơn đai dẹt

- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn đai

dẹt và đai thang vì không yêu cầu đai quá

căng

- Ít bị ảnh hưởng bởi ma sát do nhiệt độ

và độ ẩm như đai dẹt

• Bộ truyền xích

Bộ truyền xích bao gồm xích và các đĩa xích dẫn, bị dẫn Xích truyền chuyển động

và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào sự ăn khớp giữa các mắt xích với răng của đĩa xích Các trục của bộ truyền xích song song nhau, có thể trong bộ truyền

có nhiều bánh xích bị dẫn Ngoài ra, trong bộ truyền xích có thể có bộ phận căng xích,

bộ phận che chắn và bộ phận bôi trơn

Bảng 2 8: Ưu điểm, nhược điểm của bộ truyền xích

- Không có hiện tượng trượt

- Hiệu suất cao η ≈ 0,95 − 0,97

- Làm việc với tải nặng rất tốt và có thể

làm việc khi có quá tải đột ngột

- Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác

dụng lên trục và ổ nhỏ hơn bộ truyền đai

- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền

đai nếu truyền cùng công suất và số vòng

quay

- Bộ truyền xích truyền công suất nhờ vào

sự ăn khớp giữa xích và bánh xích, do đó

góc ôm không có vị trí quan trọng như

trong bộ truyền đai và do đó có thể truyền

- Do sự phân số của các nhánh xích trên đĩa xích không theo đường tròn, mà theo hình đa giác, do đó khi vào khớp và ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mòn, gây nên tải trọng động phụ, ồn khi làm việc

- Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi

- Cần phải bôi trơn thường xuyên và phải

có bộ phận điều chỉnh xích

công suất và chuyển động cho nhiều đĩa

xích bị dẫn

• Đánh giá và lựa chọn bộ truyền

Bảng 2 9: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn bộ truyền

Tiêu chí Trọng

số

Điểm Tổng Điểm Tổng Điểm Tổng Điểm Tổng Rung ở

bộ truyền đai răng làm bộ truyền cho băng tải

2.2.5 Lựa chọn cơ cấu phân loại

Với yêu cầu phân loại sản phẩm túi bột mì có khối lượng tối đa 2 kg ở tốc độ 60 sản phẩm/phút và phân loại theo phương vuông góc với băng tải, các cơ cấu có thể được

áp dụng bao gồm tay gạt (flipper), tay quay (turning), và xy lanh khí nén (pusher)

• Tay gạt:

Hình 2 6: Cơ cấu tay gạt

- Thiết kế đơn giản

- Hoạt động bằng động cơ điện hoặc xy lanh khí nén kèm cần gạt

- Tốc độ phân loại chậm, thường dưới 40 sản phẩm/phút, để đạt được tốc độ

60 sản phẩm/phút có thể yêu cầu cấu hình động cơ hoặc xy lanh cao hơn, dẫn đến tăng chi phí

• Xy lanh khí nén:

Hình 2 7: Cơ cấu xy lanh khí nén

- Tốc độ nhanh, phù hợp cho các dây chuyền sản xuất tốc độ cao

- Có thể điều chỉnh lực đẩy và hành trình của xy lanh để phù hợp với nhiều loại sản phẩm

- Yêu cầu nguồn khí nén để cung cấp cho hoạt động của xy lanh

- Việc điều khiển thời điểm thực hiện phân loại đơn giản

Bảng 2 10: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn cơ cấu phân loại

Điểm Kết quả Điểm Kết quả

2.3 Lựa chọn phương án điện

2.3.1 Lựa chọn loại cảm biến để đo khối lượng

Với cân điện tử, ta sử dụng load cell để đo khối lượng Load cell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện Hiện nay loại load cell phổ biến nhất là load cell strain gauge, ngoài ra còn các loại load cell khác như thủy lực, khí nén

Hình 2 8: Cấu tạo load cell strain gauge [8]

Load cell strain gauge bao gồm strain gauge, bộ đo biến dạng, lò xo uốn bảo vệ và

load cell Khi load cell bị biến dạng do lực tác dụng, strain gauge cũng bị biến dạng, dẫn đến thay đổi điện trở Sự thay đổi điện trở này có thể đo được bằng điện kế và được

sử dụng để tính toán lực tác dụng Bộ chuyển đổi tín hiệu điện trở từ strain gauge thành tín hiệu điện áp có thể sử dụng được Nó có thể là bộ khuếch đại, bộ lọc,

Cầu Wheatstone là một mạch điện được sử dụng để đo chính xác sự thay đổi điện trở., thường bao gồm bốn strain gauge và hai điện trở cố định Các điện trở được kết nối theo một cấu trúc hình cầu gọi là Wheatstone bridge

Cách hoạt động: Load cell cung cấp một điện áp thấp cho các strain gauge Khi không có lực tác dụng (load cell cân bằng), mỗi strain gauge có cùng điện trở Lúc này, cầu Wheatstone đạt trạng thái cân bằng, điện áp đầu ra bằng 0 Khi một lực tác dụng lên load cell, các strain gauge sẽ biến dạng không đều nhau Sự thay đổi điện trở này làm mất cân bằng cầu Wheatstone, dẫn đến sự thay đổi điện áp đầu ra Trong trường hợp lý tưởng, sự thay đổi điện áp đầu ra này có tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên load cell Bằng cách đo sự thay đổi điện áp đầu ra, hệ thống có thể chuyển đổi nhanh chóng thành giá trị trọng lượng

Trong ứng dụng cân băng tải, có hai dạng load cell strain gause được sử dụng phổ biến là Single Ended Beam Load Cells và Single Point Load Cells

• Single Ended Beam Load Cells

Hình 2 9: Single Ended Beam Load Cells [9]

Loại load cell này được được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cân băng tải lớn, cần sàn, cân bồn/phễu/silo Tải trọng được đưa vào dọc theo đường tâm của lỗ thẳng đứng (trục tải chính)

Hình 2 10: Bố trí Single Ended Beam Load Cells trong cân băng tải [9]

Loại load cell này thường được ứng dụng trong cân dừng (stop-weight) hoặc với ứng dụng đo sản phẩm có kích thước lớn Cách bố trí 4 load cell ở 4 góc băng tải giúp tăng khả năng tải, tăng vùng làm việc, đồng thời giảm giảm thiểu ảnh hưởng của sự lệch tâm và tải trọng không đồng đều, từ đó nâng cao độ chính xác của phép đo

Trong hệ load cell này, ball/cup và rocker pin thường được sử dụng làm bề mặt giữa bộ nhận tải và load cell; điều này cho phép bộ thu tải mở rộng/co lại mà không tạo

ra các lực bên không mong muốn lên loacell và do đó cung cấp lực phục hồi để giữ cho cân ở giữa Đầu nhận tải có lỗ ren để kết nối chặt chẽ bề mặt cân với load cell

• Single Point Load Cells

Hình 2 11: Single Point Load Cells [9]

Cảm biến tải trọng một điểm thường được sử dụng riêng lẻ trong các ứng dụng cân băng tải kích thước nhỏ, cân bàn, bồn chứa, phễu

Cách bố trí tốt nhất là tâm thẳng đứng của cảm biến tải trọng (trục tải chính) được đặt ở giữa băng chuyền hoặc trọng tâm của mặt phẳng nhận tải Load cell này có đáp ứng như nhau ở mọi điểm nằm trong vùng làm việc

Các khung trên và dưới được gắn vào các bề mặt nằm ngang của load cell, thường

có các tấm đệm giữa hai mặt phẳng tiếp xúc để tạo khoảng trống nhằm điều chỉnh độ lệch của load cell khi chịu tải

Bảng 2 11: So sánh Single ended beam load cell và Single point load cell

Tiêu chí Single ended beam load cell Single point load cell

Cấu tạo Dầm đơn giản, một đầu cố định,

một đầu chịu tải

Khối hộp nhỏ gọn, chịu tải trực tiếp lên tâm load cell

Bố trí 4 load cell ở 4 góc băng tải 1 load cell ở giữa băng tải

Vùng làm

việc

Vùng làm việc lớn nhờ bố trí nhiều

load cell, có thể đến vài mét

Vùng làm việc nhỏ hơn, khoảng 600 (mm)

Chi phí Giá thành cao vì cần 4 load cell Giá thành rẻ

• Đánh giá và lựa chọn load cell

Từ bảng ưu và nhược điểm trêm, với kích thước túi bột mì tối đa là 24 cm x 18 cm, vùng làm việc của 1 single point load cell là đủ để đáp ứng nhu cầu đo lường Load cell này còn có ưu điểm giá thành rẻ, giảm yêu cầu về bộ xử lý tín hiệu phức tạp Do đó lựa chọn loại load cell là single point

2.3.2 Loại cảm biến phát hiện sản phẩm

Để đảm bảo quá trình cân hoạt động chính xác, cần sử dụng cảm biến để phát hiện vật trên băng tải, nhằm xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cân Đối với việc phát hiện túi bột trên băng tải, có thể sử dụng cảm biến quang để phát hiện vật Có hai loại cảm biến quang phù hợp: cảm biến thu phát chung và cảm biến thu phát riêng Một số đặc điểm của hai loại cảm biến này có thể kể đến như:

Bảng 2 12: Một số đặc điểm của cảm biến quang thu phát chung và thu phát riêng

Cấu tạo Thiết bị thu và phát ánh sáng được đặt

chung trong một khối cảm biến

Với vật phản xạ kém, có thể dùng gương phản xạ

Hai thiết bị thu và phát riêng biệt

Nguyên lý Ánh sáng từ mắt phát bị vật phản xạ lại đến

mắt thu làm tín hiệu đầu ra của cảm biến thay đổi

Khi có vật chắn ánh sáng từ thiết bị phát đến thiết bị thu, đầu ra của cảm biến sẽ chuyển đổi

Ưu điểm Thiết kế nhỏ gọn, đơn giản, giá thành rẻ Độ nhạy cao, khoảng cách

đọc lớn (có thể đến 15 m),

ít bị nhiễu bởi ánh sáng môi trường

Nhược

điểm

Khoảng cách đọc ngắn (khoảng 1 m), có thể bị nhiễu bởi ánh sáng môi trường

Thiết kế phức tạp, cần không gian bố trí, giá thành cao

• Đánh giá và lựa chọn loại cảm biến

Từ những đặc điêm trên, với túi bột có bề rộng tối đa 18 cm, ta chọn cảm biến quang thu phát chung là cảm biến để phát hiện vật

2.3.3 Lựa chọn bộ điều khiển

Để điều khiển hệ thống, xử lý kết quả cân, hiển thị kết quả trên màn hình và giao tiếp với máy tính, cần có một bộ điều khiển chung cho toàn bộ hệ thống Có thể sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) hoặc vi điều khiển để thực hiện chức năng này PLC cung cấp khả năng điều khiển mạnh mẽ và linh hoạt cho các ứng dụng công nghiệp, trong khi vi điều khiển có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của hệ thống, giúp xử

lý và quản lý các thông tin hiệu quả Dưới đây là bảng ưu nhược điểm của từng loại thiết

Bảng 2 13: Ưu điểm, nhược điểm của PLC và vi điều khiển

PLC - Dễ lập trình

- Hoạt động ổn định và bền trong môi trường công nghiệp

- Có khả năng mở rộng dễ dàng với các module bổ sung

- Các giao thức truyền thông đa dạng

- Tiết kiệm năng lượng

- Cho phép tùy chỉnh và lập trình theo yêu cầu cụ thể của ứng dụng, phù hợp cho các dự án DIY hoặc ứng dụng nhúng

- Khả năng chống nhiễu kém

- Khó mở rộng và hạn chế về bộ nhớ

• Đánh giá và lựa chọn bộ điều khiển

Bảng 2 14: Tiêu chí đánh giá và lựa chọn bộ điều khiển

Điểm Kết quả Điểm Kết quả