chọn loadcell

I.CHỌN CẢM BIẾN LOADCELL a Khái niệm Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển lực hoăc trọng lượng thành tín hiệu điện Khái niệm”strain gage” : cấu trúc biến dạng đàn hồi chịu tác độngcủa lực tạo tín hiệu điện tỷ lệ với biến dạng Loadcell thường sử dụng để cảm ứng lực lớn, tĩnh hay lực biến thiên chậm Một số trường hợp loadcell thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế loadcell b Phân loại Có thể phân loại loadcell sau: - - Phân loại theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell, chịu nén (compression loadcell), chịu uốn (bengding), chịu xoắn (tensionloadcell) Phân loại theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S… Phân loại theo kích thước khả chiụ tải: loại be, vừa, lớn c Bộ phận loacell: Bộ phân loadcell điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở phương tiện để biến đổi biến dạng bé thành thay đổi điện trở Có hai loại điện trở dán dùng làm cảm biến lực dịch chuyển: - Loại liên kết (bonded) - Loại không liên lết(unbonded) Tấm điên trở liên kết dùng để đo độ biến dạng vị trí xác định bề mặt phận đàn hồi Điện trở loại không liên kết sử dụng để đo lượng di động nhỏ Một lượng di động mối liên kết khí tạo nên làm theo đổi điện trở làm cảm biến Tính tốn cơng thức: Từ biểu thức: R= ρ Lấy tích phân vế ta được: Với: S diện tích tiết diện day dẫn dùng làm điện trở D đường kính dây Do đó: Với : L chiều dài dây Trong đó: tỉ số thay đổi điện trở, thay đổi chiều dài chiều dài điện trở, số Poison tính bởi: Dấu “-” mang ý nghĩa vật biến dạng mang theo chiều dài giảm chiều ngang ngược lại Để có ý nghĩ so sánh phẩm chất, người ta định nghĩa độ nhạy ứng suất Gages Factor tính tỉ số thay đổi điện trở biến dạng sau: Thông thường giá trị nằm khoảng GF = 4; L = 0.5 cm cm; R = 50 100 Dựa vào cơng thức tính ứng suất phận đàn hồi xác định tỉ lệ lực đơn vị diện tích (A): () Modul đàn hồi số xác định tỉ số ứng suất lượng biến dạng ԑ = ta xác định quan hệ thay đổi điện trợ tác động lực P Quan hệ thay đổi tùy theo cách bố trí điện trở hình dạng phận đàn hồi E = ( N/) Trong cách lấy tín hiệu từ cảm biến mang đặc tính tổng trở, mạch lấy tín hiệu tối ưu mạch cầu Đây phương pháp để so sánh thay đổi nhỏ điện trở phần tử mà giá trị điện áp tỉ lệ với thay đổi điện trở có khổi lượng đặt vào cảm biến Hoạt động mạch cầu có hai trường hợp: mạch cầu cân mạch cầu không cân Ở mạch cầu cân điện trở cảm ứng xác định từ giá trị ba điện trở cho trước Ở cách đo không cân bằng, thay đổi điện trở cảm biến từ giá trị sở tạo nên sai lệch nhỏ hai điện áp ngõ mạch cầu Sử dụng khuếch khuếch đại sai lệch lên để dễ dang xử lý Điện trở cảm biến gắn vào nhánh mạch cầu Wheatstone không cân sau: Từ sơ đồ ta có điện áp ngõ mạch cầu: Thay vào biểu thức đơn giản biểu thức ta được: c Chọn loacell Với đề tài thang máy có trọng tải 10 người tương đương với trọng lượng 600Kg Do đó, ta chọn loadcell loại có nhãn hiệu SILVANUS type: CNT-800 (thơng tin sản phẩm có trang web https://silvanus.en.alibaba.com/product/60314250120801924614/elevator_load_weighing_device_load_cell.html Thông số kỹ thuật: Max công suất độ nhạy độ xác class số lượng tối đa xác minh khoảng thời gian tối thiểu load cell xác minh khoảng thời gian kết hợp lỗi Creep nhiệt độ tác dụng độ nhạy nhiệt độ tác dụng zero Zero cân điện trở đầu vào kháng đầu phạm vi nhiệt độ Service tải an tồn cuối q tải đề nghị kích thích điện áp điện trở cách điện lớp bảo vệ Load cell chất liệu chiều dài cáp Cable outer tầm cỡ KG mV/V 800 2.0 C3 nmax 3000 Vmin Emax/3000 % F.S % F.S/30 % F.S/10 & #8451; % F.S/10 & #8451; % F.S Ω Ω & #8451; % F.S % F.S V MΩ/50 V ≤ ± 02 ≤ ± 03 ≤ ± 02 ≤ ± 02 ±0 1030Ω 1000Ω -20-+ 55 150 200 9-12 > 5000 IP65 nhôm mm mm Hệ thống nối dây: II.CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI ADC Bộ biến đổi ADC biến đổi từ tín hiệu tương tự (Analog) thành tín hiệu số (Digital) Do điều khiển PLC làm việc với tín hiệu số tín hiệu lấy từ cảm biến loadcell có dạng tín hiệu tương tự, đó, ta cần chuyển đổi dạng tín hiệu từ đầu loacell thành tín hiệu số để đưa vào PLC xử lý Với điều khển ta dùng PLC FX3U hang Mitsushibi nên chọn modul ADC phải tương thích với plc Ta chọn modul ADC loại FX3U-4AD Thông số Module ADC FX3U-4AD Số cổng vào cổng Thông số đầu vào -10V đến 10V DC -20 đến 20 mA đến 20mA Độ phân giải 0.32mV(20V x 1/64000) 2.5mV(20V x 1/8000) 16 bit 1.25uA(40mA x 1/32000) 5uA(40mA x 1/8000) 15 bit Đầu số Độ xác Thời gian chuyển đổi ±0.3% (20 đến 30 ºC) ±0.5% (30ºC đến 55ºC) 500μs × số kênh chọn Tính Tốn Đầu Ra Và Thông Số Cài Đặt ADC Với đầu vào cảm biến trọng lượng loadcell chọn ta có dãi tín hiệu đầu 2mV/V Ta sử dụng nguồn cấp cho loadcell có điện áp 10V Như vậy, điện áp khỏi loadcell 0-20mV ứng với tải trọng 0-800Kg • Ta có đặc tính điện áp ứng với trọng lượng đầu vào loadcell hình bên Độ phân giải Loadcell = 0.025 (mV/Kg) Ở modul ADC FX3U-4AD có kênh ta sử dụng kênh cho loadcell Sử dụng tín hiệu vào dạng điện áp (do tín hiệu từ loadcell có dạng điện áp) nên cài đặt ADC ta chọn chế độ có đặc tính hình bên Như để tín hiệu modul ADC nằm dãy từ 0800 ứng với đầu vào 0-20mV ta phải cài đặt ADC với giá trị offset giá trị gain Offset = (mV) Gain = độ phân giải x 32000 Gain =0.025 * 32000= 800(mV) Địa cài đặt Offset (Channels to4: BFM#41 to #44) Địa cài đặt Gain (Channels to 4: BFM#51 to #54) Đặc tính sau cài đặt ADC III.CHỌN PLC ĐIỀU KHIỂN Ta chọn plc loại FX3G hãng Mitsushibi Những tính * Số I/O linh hoạt: 14/24/40/60 I/O * Tập lệnh điều khiển vị trí linh hoạt mạnh mẽ, cho phép phát xung tối đa lên đến 100kHz trục độc lập (40/60 I/O) * Bộ nhớ đến 32Kb * Cổng lập trình Giao tiếp USB RS422 giúp tăng tốc cho việc lập trình, gỡ lỗi giám sát * Tích hợp đếm tốc độ cao 60Hz x kênh 10Hz x kênh * Cho phép kết nối board đồng thời, mở rộng thêm tính phụ * Tương thích với hầu hết module mở rộng hệ trước * Điều khiển đồng thời nhiều biến tần qua mạng RS485 Ta có tổng hợp tín hiệu đầu vào đầu sau: Các tín hiệu đầu vào Các tín hiệu đầu Nút gọi lên tầng Nút gọi lên tầng Nút gọi lên tầng Nút gọi xuống tầng Nút gọi xuống tầng Nút gọi xuống tầng Nút đến tầng Nút đến tầng Nút đến tầng 10 Nút đến tầng 11 Cảm biến dừng xác tầng 12 Cảm biến dừng xác tầng 13 Cảm biến dừng xác tầng 3 14 Cảm biến dừng xác tầng Động thang máy Động thang máy Báo có cố Hiển thị lên Hiển thị xuống Mở cửa Đóng cửa Hiển thị vị trí tầng Hiển thị vị trí tầng 10 Hiển thị vị trí tầng 11 Hiển thị vị trí tầng 12 Báo tải 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Cảm biến gần tầng phía Cảm biến gần tầng phía Cảm biến gần tầng phía Cảm biến gần tầng phía Cảm biến gần tầng phía Cảm biến gần tầng phía Nút mở cửa nhanh Nút đóng cửa nhanh Nút cố Cảm biến vật cản cửa Cảm biến đóng cửa Cảm biến mở cửa Rơ le nhiệt Start Stop Reset trên dưới Từ bảng tổng hợp tín hiệu đầu vào đầu ta thấy có tất 30 đầu vào 12 đầu Do đó, ta chọn plc FX3U- 60M Thông số kỹ thuật FX3G-14MR/ES-A: Nguồn cung cấp: 100–240 V AC (+10 % / -15 %), 50/60 Hz Công suất tiêu thụ: 31 W  ... 55ºC) 500μs × số kênh chọn Tính Tốn Đầu Ra Và Thơng Số Cài Đặt ADC Với đầu vào cảm biến trọng lượng loadcell chọn ta có dãi tín hiệu đầu 2mV/V Ta sử dụng nguồn cấp cho loadcell có điện áp 10V... vào biểu thức đơn giản biểu thức ta được: c Chọn loacell Với đề tài thang máy có trọng tải 10 người tương đương với trọng lượng 600Kg Do đó, ta chọn loadcell loại có nhãn hiệu SILVANUS type: CNT-800... điện áp 10V Như vậy, điện áp khỏi loadcell 0-20mV ứng với tải trọng 0-800Kg • Ta có đặc tính điện áp ứng với trọng lượng đầu vào loadcell hình bên Độ phân giải Loadcell = 0.025 (mV/Kg) Ở modul