thiết kế chế tạo thiết bị đo khối lượng hàng hoá trên ôtô tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO KHỐI LƯỢNG HÀNG HỐ TRÊN ƠTƠ TẢI S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011 - 45 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ********** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NC KH&CN CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO KHỐI LƯỢNG HÀNG HĨA TRÊN ƠTƠ TẢI Mã số : T2011 - 45 Chủ nhiệm đề tài: KS THÁI HUY PHÁT TP.HCM THÁNG 11 - 2011 MỤC LỤC CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỜ LÝ THUYẾT 2.1 Kết cấu thân xe tơ tài 2.2 Cấu tạo ngun lý hệ thống treo 2.2.1 Kiểu đòn kéo có dầm xoắn 2.2.2 Kiểu nhíp song song CHƢƠNG 3: NGUN LÝ ĐO KHỐI LƢỢNG BẲNG CÃM BIẾN 3.1 Giới thiệu số cảm biến Cảm biến Hall Cảm biến quang 10 Cảm biến khoảng cách Sharp GP2D12 11 CHƢƠNG : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 12 4.1 Thiết kế phận khí 12 4.2 Thiết kế mạch điều khiển, mạch hiển thị 13 4.3 Lập trình cho thiết bị 15 4.4 Thử nghiệm cho thiết bị 16 4.5 Code cho chƣơng trình 17 4.6 Thử nghiệm thực tế 23 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 25 Tài liệu tham khảo 25 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài đơn vị phối hợp : STT Tên thành viên Đơn vị cơng tác Nhiệm vụ Thái Huy Phát Khoa CKĐ Chủ nhiệm đề tài Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 MỤC LỤC Danh mục bảng biểu – hình ảnh CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỜ LÝ THUYẾT 2.1 Kết cấu thân xe tơ tài 2.2 Cấu tạo ngun lý hệ thống treo 2.2.1 Kiểu đòn kéo có dầm xoắn 2.2.2 Kiểu nhíp song song CHƢƠNG 3: NGUN LÝ ĐO KHỐI LƢỢNG BẲNG CÃM BIẾN 3.1 Giới thiệu số cảm biến Cảm biến Hall Cảm biến quang 10 Cảm biến khoảng cách Sharp GP2D12 11 CHƢƠNG : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 12 4.1 Thiết kế phận khí 12 4.2 Thiết kế mạch điều khiển, mạch hiển thị 13 4.3 Lập trình cho thiết bị 15 4.4 Thử nghiệm cho thiết bị 16 4.5 Code cho chƣơng trình 17 4.6 Thử nghiệm thực tế 23 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 25 Tài liệu tham khảo 25 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Danh mục bảng biểu – hình ảnh : BANGDULIEU : Bảng liệu số liệu cho chương trình xử lý vi điều khiển Hình 1: Kết cấu thân xe tơ tải Hình 2: Kiểu đòn kéo có dầm xoắn Hình 3: Kiểu nhíp song song Hình 4: Kết cấu, bố trí nhíp Hình 5: Cảm biến quang Hình 6: Cảm biến khoảng cách Sharp GP2D12 Hình 7: Đồ thị mối quan hệ điện áp va khoảng cách cảm biến Hình 8: Cảm biến khoảng cách lắp đặt pát Hình 9: Lắp đặt nhíp xe Hình 10: Mạch điện thực tế Hình 11: Sản phẩm hồn thiện Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Chƣơng 1: DẪN NHẬP 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ngành vận tải ngành quan trọng kinh tế nước ta Việc vận chuyển hàng hóa trở thành nhu cầu cần thiết Ngồi khối lượng hàng hóa vận chuyển, nhiều doanh nghiệp vận tải muốn biết được, quản lý khối lượng hàng hóa mà xe tải bao nhiêu? Qua khảo sát cơng ty doanh nghiệp vận tải cho thấy nhu cầu sử dụng thiết bị đo khối lượng hàng hóa xe cần thiết Để giải vấn đề trên, đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị đo khối lƣợng hàng hóa tơ tải” chọn thực với mong muốn giải phần khó khăn việc quản lý khối lượng hàng hóa tơ tải Là thiết bị giao tiếp với modul quản lý từ xa thơng qua tín hiệu GPS giúp cho nhà quản lý cách xác nhanh chóng 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài thiết kế, chế tạo thiết bị đo khối lượng hàng hóa thùng chứa hàng tơ tải Ngồi ra, đề tài giúp cho việc giao tiếp truyền tín hiệu modul quản lý từ xa thơng qua tín hiệu đầu thiết bị để giúp cho việc quản lý tốt hơn, đáp ứng quy định hành Nhà nước lĩnh vực vận tải Đề tài xác định với mục tiêu cụ thể sau:  Nghiên cứu lý thuyết kết cấu thân xe tơ tải phương pháp đo khối lượng cảm biến  Thiết kế mạch điện  Thiết kế phần khí lắp tơ tải  Thiết kế phận cảm biến chuyển đổi  Lập trình cho mạch điện Tập tài với đầy đủ sở lý thuyết, cách thiết kế, thi cơng hướng dẫn sử dụng thiết bị cách rõ ràng Đối tƣợng nghiên cứu  Các loại cảm biến liên quan sử dụng đề tài  Một xe tơ tải nhỏ Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu lý thuyết loại cảm biến, phương pháp đo cảm biến  Nghiên cứu kỹ thuật thiết kế mạch, kỹ thuật lập trình  Nghiên cứu phương pháp thiết lập, hiệu chỉnh, thử nghiệm thiết bị tơ 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu  Phương pháp tham khảo tài liệu  Phương pháp quan sát  Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm xe tơ cụ thể  Phương pháp tổng kết kinh nghiệm Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Kết cấu thân xe tơ tải Với cấu tạo gồm hai dầm dọc số dầm ngang, loại khung xe độc lập chia thành nhiều loại tuỳ theo hình dáng khung Ngoài số khung độc lập không gồm hai dầm dọc dầm ngang Hình Gồm hai dầm dọc chạy song song, hai bên nối với số dầm ngang Khung kiểu thang loại khung gốc ô tô Hiện loại khung loại khung thông dụng cho xe có khối lượng lớn hay xe có tải trọng nặng Hầu hết khung xe tải lớn làm thép chữ C dùng kết cấu hình hộp( kết hợp hai dầm chữ C) lệch tâm theo chiều đứng chiều ngang Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 2.2 Cấu tạo ngun lý làm việc hệ thống treo tơ tải Hệ thống treo phụ thuộc có nhiều kiểu khác nhau: o Kiểu đòn kéo có dầm xoắn o Kiểu nhíp song song o Kiểu đòn dẫn - đòn kéo có giằng ngang o Kiểu bốn liên kết Tuy có khác đơi chút kết cấu, song ngun lý hoạt động giống Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Chƣơng 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 4.1 Thiết kế phận khí Cảm biến khoảng cách lắp đặt pát: Hình Lắp đặt nhíp xe: Hình 15 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 4.2 Thiết kế mạch điều khiển, mạch hiển thị : Mạch nguồn: Linh kiện gồm: IC 7805: ic ổn áp 5V Diot D1: diot dùng để nắn dòng Tụ C1, C4 : tụ lọc nguồn Tụ C2, C3: tụ lọc nhiễu xung cao tần Mạch nguồn tạo điện áp 5V cung cấp cho bo mạch điều khiển, bo mạch hiển thị, đồng thời cấp nguồn ni cho cảm biến ( sensor) Mạch điều khiển trung tâm: 16 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Mạch điện sau hồn thành: Hình 10 Cả board điều khiển cụm LED đoạn lắp đặt hộp nhựa có kích thước ( dài x rộng x cao) 100mm x 70mm x 38mm Hình 11 17 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 4.3 Lập trình cho thiết bị Giải thuật điểu khiển: Bắt đầu Khởi tạo ghi Khởi tạo Timer Khởi tạo chế độ đọc ADC S Timer tràn = ? Đ Đọc giá trị đo từ cảm biến Xừ lý, tính tốn, tra bảng liệu cho cảm biến Xuất giá trị thành tín hiệu hiển thị Led đoạn Kết thúc 18 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 4.4 Thử nghiệm thiết bị : Vị trí lắp đặt xe thực tế: Hộp hiển thị: Vị trí lắp cảm biến sensor: 19 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 4.5 Code cho chương trình: cseg org 0x0000 include "m8def.INC" ldi r16,$04 ;Stack Pointer out SPH, r16 ldi r16,$50 out SPL,r16 rjmp main org 0x0020 main: bat_dau: ;=================khai bao cac ghi======= def tam1 =r16 def tam2 =r17 def tam3 =r18 equ kenhadc0 =0b00000000 ;ADMUX equ chuyenadc =0b11000000 ;ADCSRA equ donvi = ;PORTB equ chuc = ;PORTB equ tram = ;PORTB equ nghin = ;PORTB 20 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 equ cambien = ;PORTD equ nutnhan = ;PORTD4 ;============khai bao cac ngo vao========== ldi tam2,0 ; vao ldi tam3,0xff ; out ddrc,tam3 out ddrd,tam3 out ddrb,tam3 cbi ddrd,cambien cbi ddrd,nutnhan CBI DDRD,3 cbi ddrc,0 ldi r16,0xff out portb,r16 ; CHAN KIEM TRA DE CHON CHE DO QUET ;==== CHON CHE DO QUET LED THEO MAU DA CHON=========== DODIENAP: ldi r16,0b00000101 out tifr,r16 ldi r16,high(-970) ldi r17,low(-970) OUT TCNT1H,R16 OUT TCNT1L,R17 ldi r16,0b00000101 ;1xung=1024us OUT TCCR1B,R16 ldi tam1,kenhadc0 ;dia chi ghi de chuyen doi adc PORTC,5 21 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 ldi tam3,chuyenadc ;kenh de chuyen doi adc out admux,tam1 out adcsr,tam3 sbi admux,adlar ;bt chuyen doi adc call delay_adc ;delay in r25,adch ;nap gia tri chuyen doi ghi r0 ldi r25,22 ldi zh,high(BANGDULIEU*2) ldi zl,low(BANGDULIEU*2) laplai: laplai_sosanh: lpm r16,Z cp r25,r16 brsh lonhon jmp nhohon lonhon: adiw ZH:ZL,6 jmp laplai_sosanh nhohon: adiw ZH:ZL,1 lpm r20,Z adiw ZH:ZL,1 lpm r21,Z adiw ZH:ZL,1 lpm r22,Z 22 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 adiw ZH:ZL,1 lpm r23,Z ldi r20,0b01110111 ldi r21,0b01101110 ldi r22,0b01000001 ldi r23,0b01110111 jmp ; 150 call quet in r16,tifr ;nap gia tri tran vao r16 sbrs r16,2 ;nhay neu bi tran timer1 dodienap bangdulieu: db 20 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 0b01110111 , 0b01110111 , db 21 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 50 0b01101110 , 0b01110111 , db 22 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 100 0b01110111 , 0b01000001 , db 23 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 150 0b01101110 , 0b01000001 , db 24 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 200 0b01110111 , 0b00111011 , db 25 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 250 0b01101110 , 0b00111011 , db 26 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 300 0b01110111 , 0b01101011 , db 27 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 350 0b01101110 , 0b01101011 , db 28 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 400 0b01110111 , 0b01001101 , 23 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 db 29 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 450 0b01101110 , 0b01001101 , db 30 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 500 0b01110111 , 0b01101110 , db 31 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 550 0b01101110 , 0b01101110 , db 32 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 600 0b01110111 , 0b01111110 , db 33 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 650 0b01101110 , 0b01111110 , db 34 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 700 0b01110111 , 0b01000011 , db 35 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 750 0b01101110 , 0b01000011 , db 36 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 800 0b01110111 , 0b01111111 , db 37 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 850 0b01101110 , 0b01111111 , db 38 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 900 0b01110111 , 0b01101111 , db 39 , 0b01110111 , 0b01110111 ; 950 0b01101110 , 0b01101111 , db 40 , 0b01110111 , 0b01000001 ; 1000 0b01110111 , 0b01110111 , db 41 , 0b01110111 , 0b01000001 ; 1050 0b01101110 , 0b01110111 , db 42 , 0b01110111 , 0b01000001 ; 1100 0b01110111 , 0b01000001 , db 43 , 0b01110111 , 0b01000001 ; 1150 0b01101110 , 0b01000001 , 24 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 QUET: OUT PORTB,R20 SBI PORTC,donvi CALL DELAY_QUET CBI PORTC,donvi CBI PORTC,chuc CBI PORTC,tram CBI PORTC,nghin RET delay_adc: ldi tam1,10 vong_adc2: ldi tam2,20 vong_adc1: dec tam2 cpi tam2,0 brne vong_adc1 dec tam1 cpi tam1,0 brne vong_adc2 ret 25 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 4.6 Thử nghiệm thực tế: Khi xe khơng tải: Thiết bị thị 0000: 26 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Khi xe có tải ( tải xe máy Yamaha Nouvo LX, có khối lƣợng 139kg (số liệu theo nhà sản xuất, cộng thêm vật nặng có khối lƣợng 28kg) Thiết bị thị “150”: 27 Đề Tài NCKH&CN Cấp Trường Mã số: T2011 - 45 Chƣơng 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ Sau thời gian ngiên cứu, thiết kế lắp đặt, thử nghiệm xe tơ tải, đề tài có số hướng áp dụng mới:  Sử dụng cảm biến tốc độ xe để việc đo khối lượng hàng hóa trở nên xac thêm xe chuyển động  Lập trình cho thiết bi có tính tự tính tốn cho loại xe khác  Chức giao tiếp với thiết bị định vị GPRS… Thiết bị đo đạt u cầu chức đo khối lượng hàng hóa xe, với khoảng đo sai lệch khoảng 20kg Thiết bị đạt độ ổn định tương đối Tài liệu tham khảo: www.oto-hui.com www.datasheetcatalog.com www.avr.com.vn 28