Hệ thống cân tải trọng ô tô sử dụng load cell

Hệ thống cân tải trọng ô tô có sử dụng load cell Chương 1: Tổng quan về hệ thống thiết kế Hệ thống cân ô tô hoạt động dựa trên công nghệ cân điện tử. Khi có áp lực của trọng tải xe lên mặt cân,các cảm biến (loadcell) sẽ nhận tín hiệu và truyền đến hộp nối dây – Hộp cộng tín hiệu (Junction Box). Tại đây các tín hiệu từ các Loadcell sẽ được cộng lại và chia trung bình để tìm ra giá trị khối lượng của xe. Giá trị này sẽ được hiển thị qua màn hình thông qua một bộ chuyển đổi và hiển thị. Đó là Đầu cân – Chỉ thị cân (Indication).Hệ thống sẽ được kết nối với máy vi tính để điều khiển và quản lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng của cân ô tô. Bộ phận chính có nhiệm vụ xác định giá trị trọng tải xe trong hệ thống cân ô tô là bộ phận cảm biến gồm các loadcell được kết nối với nhau. Loadcell nhờ vào cơ cấu các cảm biến đo có dạng – Áp trở (Tenzo) gắn trên nó.

Đề tài 7

I- Nội dung giao đề tài:

Hệ thống cân tải trọng ô tô như hình 7

Giới hạn điều kiện:

1 Dải cân (0-100 tấn)

2 Bàn cân bằng kim loại

3 Sai số của phép đo là 0,2%

- Yêu cầu:

1.Trình bày tổng quan về công nghệ cân kiểm tải trọng oto?

2.Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống?

3.Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống?

4.Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống?

5.Trình bày về loại cảm biến lựa chọn? (Nguyên lý hoạt động, số lượng cảm biến)6.Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu ra của cảmbiến để tác động đến đối tượng điều khiển?

7.Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân, biện pháp khắc phục)

hình 7 Cảm biến

Bàn cân

II- Hướng dẫn về yêu cầu chung về bố cục trình bày:

3- Bố cục trình bày theo hướng dẫn sau:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thiết kế

Chương 2: Nội dung thực hiện

2.1- Yêu cầu của đề tài

2.2- Các hướng giải quyết

2.3- Lý do lựa chọn cho thiết bị

Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến

4.1- Bản tài liệu lý thuyết

4.2-Bản tài liệu sử dụng cảm biến

Mục lục

III- Phông chữ sử dụng trong báo cáo: Times New Roman- 14

IV- Thời gian nộp:

Ngày 29/5/2014 Tại tầng 5 A7- Bộ môn đo lường & Điều khiển- Lớp trưởng thu

cả lớp và nộp trực tiếp cho GV

V- Mỗi nhóm in 1 bản nộp

VI- Lớp trưởng tổng hợp file mềm của các nhóm, ghi ra đĩa CD- nộp lại cho GV

giảng dạy

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thiết kế

Hệ thống cân ô tô hoạt động dựa trên công nghệ cân điện tử Khi có áp lực củatrọng tải xe lên mặt cân, các cảm biến (loadcell) sẽ nhận tín hiệu và truyền đến hộpnối dây – Hộp cộng tín hiệu (Junction Box) Tại đây các tín hiệu từ các Loadcell sẽđược cộng lại và chia trung bình để tìm ra giá trị khối lượng của xe Giá trị này sẽđược hiển thị qua màn hình thông qua một bộ chuyển đổi và hiển thị Đó là Đầucân – Chỉ thị cân (Indication) Hệ thống sẽ được kết nối với máy vi tính để điềukhiển và quản lý số liệu bằng phần mềm chuyên dụng của cân ô tô

Bộ phận chính có nhiệm vụ xác định giá trị trọng tải xe trong hệ thống cân ô tô là

bộ phận cảm biến gồm các loadcell được kết nối với nhau Loadcell nhờ vào cơ cấucác cảm biến đo có dạng – Áp trở (Tenzo) gắn trên nó

Chương 2: Nội dung thực hiện

Với yêu cầu,và giới hạn điều kiện:

Kích thước: dựa trên chiều dài thực tế của các loại ô tô có trọng tải trong khoảng0-100 tấn nên nhóm chọn kích thước bàn cân là: 3m x 18m.

Ưu điểm bàn cân bằng thép:

 Khối lượng mặt bàn cân nhẹ

 Gia công nhanh

 Dễ dàng chuyển dời sang vị trí khác

Nhược điểm:

 Chi phí làm bàn cân đắt (do giá sắt thép cao hơn bêtông)

 Chi phí bảo dưỡng hàng năm lớn (sơn mặt bàn, khung bàn cân …) Khôngchịu được môi trường khắc nghiệt như hóa chất, phân bón, muối … (sắt thép bị ănmòn)

 Tuổi thọ phụ thuộc vào môi trường sử dụng và việc bảo dưỡng hàng năm,thường thì thấp hơn so với bàn cân bêtông

2 Lựa chọn cảm biến.

Bàn cân

3m18m

2.1 Cảm biến áp trở kim loại.

εR= ΔR, Ta có:R/R : lượng biến thiên tương đối của điện trở khi bị biến dạng

εl = ΔR, Ta có:l/l : lượng biến thiên tương đối theo chiều dài.

ερ = ΔR, Ta có:ρ/ρ : lượng biến thiên tương đối theo điện trở suất

εS = ΔR, Ta có:S/S : lượng biến thiên tương đối theo tiết diện

Ta có thể viết lại dưới dạng : ε R = ε l + ε ρ – ε S

Trong cơ học ta đã biết: ε S = -2k p ε l và ε ρ = cε v

Từ các biểu thức trên ta có : εR = εl(1 + 2kp +m) = Kεl

K : độ nhạy của cảm biến áp trở

 Với vật liệu lỏng ( thủy ngân,chất điện phân), V = l.S không đổi, kp = 0,5; bỏqua m (m rất nhỏ) ta có K = 2

 Với kim loại : kp = 0,24 ÷ 4 ta có K = 0,5 ÷ 4

 Với chất bán dẫn: quan hệ giữa điện trở suất ρ và ứng lực σ được biểu diễnbằng biểu thức : ερ = k1σ = k1Eεl= mεl.

k1 : hệ số

E : môđun đàn hồi

Do m rất lớn nên hệ số k = 1 + kp + m cỡ từ 100 ÷ 200 trong điều kiện bình thường

Cảm biến áp trở chia thành hai dạng cơ bản là áp trở kim loại và áp trở bán dẫn.

2.1.2 Phân loại.

2.1.2.1 Cảm biến áp trở kim loại.

Cảm biến áp trở kim loại được chế tạo theo 3 dạng cơ bản : dây mảnh, lá mỏng vàmàng mỏng

 Áp trở dạng dây mảnh: gồm có dây điện trở uốn hình răng lược, đường

kính 0,02 ÷ 0,03 mm Hai đầu dây hàn với 2 lá đồng Berin hoặc đồng phốtpho đểnối với mạch đo Hai phía dán hai tấm giấy mỏng 0,1 mm hoặc nhựa polymide( 0,03 mm) để cố định hình dáng dây, chiều dài dây L = nlo ( lo: độ dài một đoạndây, n : số đoạn); n = 10-20 Bình thường lo = 8 ÷ 15 mm, có thể tới 100 mm hoặc

có thể nhỏ hơn 2,5 mm Chiều rộng ao = 3 ÷ 10 mm Điện trở dây R = 10 ÷ 150Ω

và có thể tới 800 ÷ 1000 Ω

 Áp trở dạng lá mỏng: là một lá rất mỏng có độ dày 4 ÷ 12 μm làm từ hợp

kim Constantan, chế tạo theo phương pháp ăn mòn quang học Ưu điểm là có kíchthước nhỏ, hình dáng linh hoạt, độ nhạy lớn ít chịu biến dạng ngang do chế tạo vàđiện trở lớn

 Áp trở dạng màng mỏng: chế tạo bằng phương pháp bốc hơi kim loại có

độ nhạy cao bám vào một khung có hình dạng định trước, Ưu điểm là có thể chếtạo với hình dáng phức tạp, kích thước nhỏ, điện trở ban đầu lớn, độ nhạy cao

a) Áp trở dạng dây mảnh b) Áp trở dạng lá mỏng

Hình 1.1 : Sơ đồ cấu tạo áp trở kim loại

 Yêu cầu vật liệu chế tạo áp trở

Độ nhạy: Thông thường K nằm trong khoảng 1,8 ÷ 2,35 ± 0,1

Hệ số nhiệt cần nhỏ vì điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ

RT = Ro[ 1 + αt(T – To)], trong đó Ro : điện trở ở nhiệ độ chuẩn To, do đó αt nhỏ sẽlàm cho cảm biến ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi

Điện trở suất: phải đủ lớn để giảm kích thước và độ dài dây

Vật liệu chọn cần chịu được ứng lực lớn để tránh đứt khi chế tạo và sử dụng

Bảng 1 : Đặc tính một số vật liệu chế tạo áp trở kim loại

(10-6 1/oK)

ρ (mm2/m)

0,5NiChrome 80%Ni, 20%Cr 2,1 ÷ 2,5 150 ÷ 170 0,9 ÷ 1,7

84%Cu,12%Mn,4%Ni

 Loại khuếch tán: điện trở được tạo nên bằng cách khuếch tán tạp chất như Sb,

Ga, n…vào một phần của đế đơn tinh thể Silic đã pha tạp Tùy theo loại tạp chấtkhuếch tán mà ta có áp trở loại n hoặc loại p

Hình 1.3 : Áp trở bán dẫn loại khuếch tán

 Nguyên lí hoạt động : bình thường các điện tử phân bố trong tinh thể bán dẫnbằng nhau, độ dẫn điện không thay đổi Khi bị biến dạng,kích thước các ô mạngtinh thể thay đổi làm cho nồng độ điện tử trong vùng đó độ dẫn thay đổi theo làmcho điện trở bị thay đổi

 Yêu cầu vật liệu chế tạo

Điện trở suất : ρ chịu ảnh hưởng của độ pha tạp và nhiệt độ

Ảnh hưởng của độ pha tạp: khi tăng độ pha tạp, mật độ hạt dẫn tăng lên làm cho điện trở suất giảm

ρ = q(μ n n+μ p p)1

q : giá trị tuyệt đối của điện tích điện trở hoặc lỗ trống

n, p : mật độ điện tử và lỗ trống tự do

μn, μp : độ linh động của điện tử và lỗ trống

Ảnh hưởng của nhiệ độ: khi nhiệt độ nhỏ hơn 120 oC, hệ số nhiệt dương và giảmdần khi độ pha tạp tăng lên; ở nhiệt độ cao hệ số nhiệt âm và không phụ thuộc vào

độ pha tạp

 Hình 1.4: Sự phụ thuộc ρ vào độ nhạy K phụ thuộc vào độ pha tạp, độ biến dạng, nhiệt độ

- Ảnh hưởng của độ pha tạp: khi độ pha tạp tăng, K giảm

Hình 1.5 : Sự phụ thuộc K vào độ pha tạpẢnh hưởng của độ biến dạng : K = K1 + K2ε + K2ε2

Tuy nhiên với độ biến dạng dưới một giá trị cực đại nào đó thì K không đổi

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, K giảm.Tuy nhiên khi độ pha tạplớn (Nd = 1020 cm-3), K ít phụ thuộc nhiệt độ

Nhược điểm là độ bền cơ học kém.

Khi đo cảm biến áp trở được gắn vào bề mặt cấu trúc cần khảo sát, khi bề mặtcấutrúc bị biến dạng thì cảm biến cũng chịu một biến dạng như bề mặt cấutrúc

2.2 Load cell.

2.2.1 Khái niệm:

Load cell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tínhiệu điện Cấu tạo chính từ các áp trở

Khái niệm“strain gage”hay strain gauge: cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi

chịu tác động của lực tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với sự biến dạng này

Load cell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biến thiênchậm Một số trường hợp load cell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụthuộc vào thiết kế của load cell.

4.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén

hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn

điện ổn định, được dán chết lên “Load”

-một thanh kim loại chịu tải có tính đàn

hồi

Hình 1.7: Cấu tạo của Button Load cell

 Nguyên lý hoạt động

Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone Giá trị lực tácdụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đótrả về tínhiệu điện áp tỉ lệ

Hình 1.8: Mạch cầu Wheatstone

Thông số kĩ thuật cơ bản

- Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong phép đo Độ chính xác phụthuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp

- Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất mà load cell có thể đo được.

- Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra load cell được bù vào, nếunằm ngoài khoảng này, đầu ra không được đảm bảo thực hiện theo đúng chi tiết kĩthuật được đưa ra

- Cấp bảo vệ: được đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống được độ ẩm và

bụi)

- Điện áp: giá trị điện áp làm việc của load cell (thông thường đưa ra giá trị lớn

nhất và giá trị nhỏ nhất 5 - 15 V)

- Độ trễ: hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả Thường

được đưa ra dưới dạng % của tải trọng

- Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định thông qua S- và S+ khi load cell

chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải

- Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V Giá trị cách điện giữa

lớp vỏ kim loại của load cell và thiết bị kết nối dòng điện

- Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà load cell có thể bị phá vỡ hoặc biến dạng.

- Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV).

- Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và EX- trong điều

kiện load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải

- Quá tải an toàn: là công suất mà load cell có thể vượt quá (ví dụ: 125% công

suất)

- Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi

công suất của load cell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa là nếunhiệt dộ tăng thêm 10°C thì công suất đầy tải của load cell tăng thêm 0.01%)

- Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như trên nhưng đo ở chế độ không

tải

2.2.3 Các loại load cell cơ bản

2.2.3.1 Load cell tương tự

 Khái niệm:

Load cell cảm biến sức căng, biến đổi lực thành tín hiệu điện gọi là load cell tương

tự Tín hiệu này được chuyển thành thông tin hữu ích nhờ các thiết bị đo lường như

bộ chỉ thị

Mỗi load cell tải một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V Đầu ra kết hợpđượctổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng load cell Các thiết bị đolường hoặc bộ

hiển thị khuyếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý với phầnmềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết quả đọc được lên mànhình Đa phần các thiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp với cácthiết bị ngoài khác như máy tính hoặc máy in.

Ưu điểm chính của công nghệ này là xuất phát từ yêu cầu thực tế, với những tham

số xác định trước, sẽ có các sản phẩm thiết kế phù hợp cho từng ứngdụng củangười dùng Ở đó các phần tử cảm ứng có kích thước và hình dạngkhác nhau phùhợp với yêu cầu của ứng dụng

Các dạng phổ biến: dạng kéo (shear), dạng uốn (bending), dạng nén (compression)

…

Nhược điểm: Tín hiệu điện áp đầu ra của load cell rất nhỏ(thường không quá

30mV) Những tín hiệu nhỏ như vậy dễ dàng bị ảnh hưởng của nhiều loại nhiễutrong công nghiệp như:

+ Nhiễu điện từ: sinh ra bởi quá trình truyền phát các tín hiệu điện trong môitrường xung quanh, truyền phát tín hiệu vô tuyến điện trong không gian hoặc doquá trình đóng cắt của các thiết bị chuyển mạch công suất lớn…

+ Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: do thay đổi thất thường của nhiệt độmôi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn

2.2.3.2 Load cell số

 Khái niệm, sự ra đời

Thời gian ra đời: Từ cuối những năm 1970

Về cơ bản load cell số là sự tích hợp giữa load cell tương tự với công nghệ điện tửhiện đại Ban đầu, khi khái niệm load cell số mới ra đời, nhiều người hiểu lầm làcác load cell số có các phần tử điện tiêu hao thấp có thể được sử dụng để chuyển

đổi một load cell chất lượng thấp lên một load cell chất lượng cao Thực tế thìngược lại, mỗi load cell số đơn giản cũng mang trong nó một cấu trúc khá phức tạp.

- Thứ nhất: Phải có một load cell cơ bản với độ chính xác, độ ổn dịnh và khả

năng lặp lại rất cao trong mọi điều kiện làm việc

- Thứ hai: Phải có một bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) 16 đến 20 bit tốc độ

cao để chuyển đổi tín hiệu điện tương tự sang dạng số

- Thứ ba: Phải có hệ vi mạch xử lý để thực hiện điều khiển toàn bộ quá trình

chuyển đổi từ tín hiệu lực đo được thành dữ liệu số thể hiện trung thực nhất và giaotiếp với các thiết bị khác để trao đổi thông tin

Hình 1.9: Cấu trúc cơ bản một loại load cell số

 Ưu điểm và nhược điểm

- Dễ dàng thay thế load cell.

- Dữ liệu số có thể xử lý trực tiếp bằng máy tính, PLC hoặc trên bộ hiển thịkhi cần

- Mỗi load cell là một thiết bị hoạt động độc lập trong hệ thống, do đó có thể

- Với hệ thống yêu cầu độ chính xác vừa và thấp có thể tự động chỉnh định màkhông cần tải chết

- Load cell có thể thay thế mà không cần chỉnh định lại

- Các thiết bị theo chuẩn RS485/422 đều có thể tham gia vào hệ thống

- Nhiều hệ thống có thể kết nối và điều khiển bởi một trạm Chỉ đơn giản là

mở rộng đường dây cáp Tiết kiệm phần cứng phần mềm dễ dàng phát triển

Những ưu điểm của hệ load cell số cho phép trong các ứng dụng độ chínhxác cao

và chống chịu nhiễu tốt, đặc biệt ở những ứng dụng yêu cầu các điểm đo nằm phântán trên phạm vi rộng

3.Bố trí load cell.

Mô hình vị trí lắp đặt của các Loadcell trên bàn cân như hình vẽ dưới đây(cho

bộ cảm biến dùng 6 Loadcell)

Các Loadcell

Hình 1.10: Vị trí lắp đặt các Loadcell

Hình 1.11: Vị trí lắp đặt Loadcell

4 Kết nối load cell.

Các load cell số cung cấp đầu ra theo giao diện RS422 hoặc RS 485 Các load cellnối với nhau thành cấu trúc hình sao Junction Box hỗ trợ nối song song 8 load cell

số Card RS422/RS485 cho phải kết nối trực tiếp đến máy tính PC hoặc PLC

Hình 1.12: Mô hình ứng dụng 1

Lựa chọn và bố trí các thiết bị cho cân.

Chọn loadcell.

Khi lựa chọn Loadcell thì các thông số cần phải quan tâm là:

- Chọn loại tương tự hay loại số

- Các thông số như mV/V là gì, tín hiệu vào ra, tầm sử dụng tải…

- Cấu tạo Loadcell, thụ động (thuần trở) hay tích cực (bán dẫn), độ ổn định,chịu nhiệt, chịu nước, chống nhiễu

- Kết cấu của ứng dụng, lưc tập trung, lực phân bố, tải trọng tỉnh, tảitrọngđộng

- Phương pháp cân: chất lỏng chất rắn, cân kiểm tra, cân định lượng, cân phânloại, cân gián tiếp liên tục (cân băng tải)…

- Thiết bị đọc tín hiệu: Indicator, PLC, Micro Controler, PC…

- Xử lí tín hiệu: ADC, mạch lọc, mạch tích phân, chống rung, khử xungnhiễu,khử quán tính, ghép nhiều Loadcell, giải thuật, độ chính xác,hiệu chỉnh…

Chọn hộp đấu dây.

Hộp nối dây là nơi kết nối các Loadcell lại với nhau,tùy từng loại mà có thể kết nốiđược 4,6,8…Loadcell với nhau sau khi đã lựa chọn xong load cell, tuỳ theo sốlượng load cell và loại loadcell mà ta chọn loại hộp nối là loại 4 đầu hoặc 8 đầu nối.Cũng từ chế độ dòng áp của load cell mà ta lựa chọn chế độ dòng áp của hộp nốicho phù hợp Một số thông số cần quan tâm khi chọn hộp nối:

- Số đầu đo của load cell phải bằng hoặc lớn hơn số load cell của cân

- Khả năng chỉnh góc của hộp nối

- Cấp bảo vệ của hộp nối (Ví dụ như IP65, IP66,…)

- Chọn bộ hiển thị (Indicator)

Bộ hiển thị thông thường có hai loại:

- Loại hiển thị số: đó là những bộ hiển thị mà nó nhận tín hiệu đầu vào dạng

số Đối với loại hiển thị số thì thường chọn loại hiển thị cùng chủng loại với chủngloại của load cell

- Loại hiển thị tương tự: là bộ hiển thị có tín hiệu đầu vào dạng tương tự Có

thể chọn loại bộ hiển thị cùng chủng loại với load cell Tuy nhiên, loại hiển thị đóphải đáp ứng được yêu cầu:

+ Phù hợp trở kháng đầu vào giữa load cell và bộ chỉ thị.

+ Nguồn cấp cho load cell từ bộ chỉ thị phải phù hợp

Nguyên tắc của hộp nối dây là cộng tất cả các tín hiệu thu được từ các Loadcellnối vào nó rồi chia trung bình để tìm ra khối lượng chính xác của vật cần cân

Hình 1.14 : Hình dáng 1 hộp nối dây J-Box Tín hiệu từ J-Box sẽ được truyền đến đầu cân (Indicator)

4.2 Đầu cân – Chỉ thị cân (Indicator) :

Đầu cân là thiết bị nhận tín hiệu từ Loadcell thông qua hộp nối dây và thực hiệnviệc chuyển đổi A/D (Analog/Digital), từ đó hiển thị thông số nhờ vào vi mạch vàphần mềm trong nó.Thông thường Indicator cũng là bộ phận cấp nguồn choLoadcell

Đầu cân được kết nối tới máy tính để truyền dữ liệu qua cổng giao tiếp truyềnthông RS 232.Trên đầu cân có máy in để in phiếu cân Nguồn cấp cho đầu cân cóthể dùng Pin hoặc nguồn xoay chiều 220V

Hình 1.15 : Đầu cân Analog

Ứng với công nghệ Digital cũng có loại Indicator chuyên biệt Loại này không thựchiện chuyển đổi Analog/Digital nữa mà nhận trực tiếp tín hiệu số từ Loadcell để xử

lý Digital Indicator có thể kết nối với nhiều Loadcell hơn Analog Indicator

4.3 Kết cấu hầm móng :

Hiện nay có hai dạng hầm móng chính được sử dụng trong hệ thống cân ô tô :Kiểu móng hầm chìm (Pit Type)và Kiểu móng hầm nổi (Pitless Type).

Tùy theo vị trí lắp đặt cân mà lựa chọn kiểu hầm móng thích hợp

4.3.1 Kiểu móng hầm chìm (Pit Type).

Hình 1.16: Mô hình kiểu móng hầm chìm

 Ưu điểm :

- Gọn, không có bờ dốc, diện tích tối thiểu, có thể kiêm luôn đường đi

- Dễ cho xe vào cân, xe dễ di chuyển

- Chiếm ít diện tích đất sử dụng

- Không làm hạn chế tầm nhìn của nhà máy

- Chiều cao thấp nên không bị ảnh hưởng của gió

- Bàn cân thấp, chi phí xây dựng thấp

 Nhược điểm :

- Khó bảo hành,bảo trì cân

- Khó làm vệ sinh cân vì phải chui xuống hầm cân

Kiểu móng hầm nổi ( Pitless Type )

Hình 1.17: Mô hình kiểu móng hầm nổi

- Chịu tác động của gió nhiều hơn

- Diện tích nhiều vì có hai bờ dốc

Bàn cân thép Hình 1.18 : Mặt bàn cân

Bảng đèn LED hiển thị phụ

Hình 1.19: Bản LED hiển thị phụ

Bảng đèn LED hiển thị phụ là thiết bị dùng để hiển thị trực quan giá trị khốilượng cân được của ô tô, dùng để quan sát từ xa

Kích thước bảng LED thường là 200(cao) x 600(dài) x 150(rộng) mm, hoặc 200

x 600 x 100 mm Số chữ số hiển thị tùy vào kích thước, thường là hiển thị 5 – 6 số Bảng LED có cổng RS 232 kết nối với máy vi tính

Phần mềm quản lí cân.

Phần mềm chuyên dụng TPC – Truck Scales chạy trên môi trường Windows, giaodiện tương tác bằng tiếng Việt có dấu nên dễ dàng sử dụng

Các nhóm chức năng cơ bản được lập trình :

- Lưu trữ và quản lí tự động các thông tin liên quan đến: tên chủ hàng, tênhàng hóa, số xe, thời gian và khối lượng hàng hóa xuất nhập…

- In phiếu cân cho từng xe, trong mỗi phiếu ghi rõ các chi tiết: số xe, mã sốkhách hàng, nhân viên vận hành cân, khối lượng tổng, khối lượng tịnh, khối lượng

trừ bì, thời gian…

- Khai báo thông tin phục vụ mục đích quản lí thống kê: thống kê chi tiết theothời gian, theo khách hàng, theo mặt hàng, theo số xe trong một giai đoạn nhấtđịnh

Ngoài ra trong một hệ thống cân ô tô còn có các bộ phận thiết bị phụ trợ khác như :

bộ chống giao động, bộ chống sét đường dây nguồn, hệ thống dây dẫn cáp điện, hệ

thống đèn tín hiệu, barie điều khiển vào ra…

Lựa chọn chi tiết

Tên thiết bị Model Hãng sản xuất

Bộ cảm biến lực (6 Loadcell) DDE SERIES Mettler – ToledoChỉ thị cân (Indicator) 8142 Pro hoặc Kingbrid Mettler – Toledo

Kích thước nhỏ gọn của nó làm cho nó thuận lợi trong các ứng dụng mà khôngphù hợp với các loadcell thông thường.

Độ lệch thấp và tần số riêng cao của DDE cung cấp lợi ích đặc biệt trong thử

nghiệm vật liệu và giám sát các ứng dụng sức căng bằng cáp

DDE cũng như tất cả các cảm biến khác, có thể được cung cấp đầy đủ các thông số

kĩ thuật (tham khảo Datasheets)

Rated Capacities (Tải trọng): 200, 500, 1000,

2000, 5000, 10000,

20000, 50000

N

Non-Linearity(Sai số tuyến tính): <0.25 ±% of Rated

Ultimate Overload (Quá tải phá hủy hoàn

toàn):

CapacityExcitation Recommended (Điện áp làm

Insulation Impedance (Điện trở cách điện): >500 MegaohmsConstruction (Vật liệu); Stainless Steel (Thép

không gỉ)Environmental Protection (Cấp bảo vệ): IP65

Screened

Bảng 1: Datasheets

 Chỉ thị cân Indicator (Model 8142 hoặc Kingbrid) :

- Độ phân giải theo tiêu chuẩn TC CE,OMIL

- Hiển thị 7 chữ số, màn hình Katot, hiển thị khối lượng tịnh, tổng , thực

- Chống sét cho dây pha và dây trung tính

Ngoài ra còn có bộ chân đế định tâm (Mounting kit) kèm theo Loadcell, bộ giảmchấn gồm 4 bộ ngang và 4 bộ dọc ở 4 góc cân, hệ thống dây cáp điện tiêu chuẩn

6 Mạch cấp nguồn loadcell và xử lí tín hiệu ra.

6.1 Thiết kế mạch nguồn

 Hình 1.21 : Sơ đồ mạch nguồn

 Để loadcell có thể làm việc được cần tạo ra một nguồn nuôi cho loadcell,trong đề tài sử sụng nguồn 5V để nuôi loadcell Ngoài ra mạch chính cũng cần cónguồn nuôi cho vi điều khiển, các mạch nguồn này được tích hợp trên từng mạch.

 Nguồn vào là nguồn AC 9V, trong mạch sử dụng hai ic l7805và l7905 để tạo

ra điện áp +5V và -5V

 Diode cầu dùng để chỉnh lưu

 Các tụ điện dùng trong mạch có chức năng lọc để điện áp ra thẳng hơn

6.2.Thiết kế mạch khuyếch đại tín hiệu

 Vì điện áp đầu ra của loadcell rất nhỏ thường thì chỉ 1 mV/V đến 3 mV/V, để

vi điều khiển đọc được tín hiệu ra từ loadcell ta phải sử dụng mạch khuyếch đại tínhiệu đó lên nhiều lần rồi mới đưa tín hiệu điện áp vào vi điều khiển

 Nhất là với những loại loadcell chịu tải trọng lớn từ 500kg trở lên nếu ta đặtvật có khối lượng nhỏ lên thì điện áp ra đo được sẽ rất nhỏ, nếu đặt hai vật có khốilượng chênh lệch nhau một vài kg thì hầu như điện áp ra thay đổi không đáng kể.Vìvậy việc thiết kế mạch khuyếch đại là rất quan trọng

 Trong mạch bên dưới sử dụng ba ic opm(op07) dùng để khuyếch đại, mộtbiến trở có chức năng điều chỉnh để đạt hệ số khuyếch đại mong muốn Các điệntrở dùng trong mạch phải là các điện trở có sai lệch nhỏ(0.1%)

Hình 1.22: Sơ đồ mạch khuyếch đại

Trong sơ đồ mạch trên các điện trở R1 = R2 = R6 = R7 = 100k Điện áp ngõ ra được tính bởi công thức:

Trong đó: V1,V2 là các giá trị điện áp từ loadcell

+Rgain: giá trị của biến trở.