Sơ đồ các khối chức năng hệ thống phần mềm thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị nhƣ sau:
Hình 4. 3 Sơ đồ khối chức năng phầm mềm thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị
o Khối hiển thị LCD:
Màn hình LCD hiển thị “WATTING…” trong quá trình đợi lệnh chụp ảnh từ thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải. Khi nhận đƣợc tín hiệu chụp ảnh tƣơng ứng với hai thời điểm nhận “Start” và “Stop”, Màn LCD hiển thị lệnh nhận đƣợc “@@” và “chup”.
o Khối giao tiếp D-mi32 truyền tin không dây:
Khối chức năng giao tiếp UART giữa AVR với khối D-mi32. Nhận lệnh chụp ảnh màn hình định lƣợng có dạng “@@” – tín hiệu ra lệnh chụp hình đƣợc gửi từ thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
Khối chƣơng trình chính
(main) Khối hiển thị
LCD
Khối giao tiếp D-mi32 truyền
tin không dây
Khối phím chụp ảnh màn
45 o Khối chụp ảnh màn hình chỉ thị:
Chƣơng trình giao tiếp đóng mở PORTC.7, đóng mở Opto PC817, giả lập nút nhấn cho công tắc chụp ảnh thông qua giắc tai nghe cho smartphone.
46
CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết quả :
47
Hình 5. 1 Những hình ảnh thực tế thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải
48
Hình 5. 2 Hình ảnh thực tế mạch điện thiết bị chụp ảnh màn hình định lƣợng.
49
50
o Hình ảnh thực tế thử nghiệm gá lắp tại hiện trƣờng:
Hình 5. 4 Hình ảnh lắp đặt ngoài hiện trƣờng 5.2. Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo
5.2.1.Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo phép đo dịch chuyển băng tải
Theo công thức tính toán dịch chuyển băng tải dựa trên số xung encoder đếm đƣợc trong quá trình đo nhƣ sau:
L = (5.1) Trong đó :
L : Chiều dài dịch chuyển của băng tải. (m) D: đƣờng kính bánh xe lăn. (m)
: Hằng số pi ≈ 3,1416
N: tổng số xung encoder đếm đƣợc trong quá trình đo. PPR: thông số số xung trên 1 vòng của encoder.
Do điều kiện sử dụng thực tế của thiết bị trong khoảng nhiệt độ từ (25±15)°C nên có sự thay đổi nhiệt độ là Δt =30 °C, vật liệu chế tạo bánh xe trong đề tài là thép hợp kim có hệ số giãn nở nhiệt là : α = 11. 10-6 /°C.
51
Các thành phần độ không đảm bảo đo ảnh hƣởng tới phép đo chiều dài dịch chuyển băng tải
o ĐKĐBĐ của phép đo đƣờng kính bánh xe.
+ ĐKĐBĐ của phép đo đƣờng kính bánh xe tại nhiệt độ 25°C. + ĐKĐBĐ do ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng.
o ĐKĐBĐ do làm tròn khi hiển thị kết quả đo chiều dài dịch chuyển băng tải L lên LCD.
- Độ không đảm bảo đo của phép đo đƣờng kính bánh xe tại nhiệt độ 25°C.
Thông số bánh xe đo chiều dài dịch chuyển băng tải theo GCN hiệu chuẩn do phòng đo lƣờng độ dài (Viện Đo Lƣờng Việt Nam) cấp: D = 122,19 mm, với UD = 0,012 mm (uD = 0,006 mm) tại nhiệt độ 25°C (xem phụ lục 07).
uD(%) = = .100%= 0,0049 % (5.2) - Độ không đảm bảo đo do ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng:
ut (%)= = 0,0095 % (5.3) o Độ không đảm bảo đo do làm tròn khi hiển thị kết quả đo chiều dài dịch
chuyển băng tải L lên LCD.
Do việc hiển thị lên màn hình LCD kết quả đo chiều dài đƣợc làm tròn nên gây ra ĐKĐBĐ do làm tròn đƣợc tính nhƣ sau:
= (m)
Trong thực tế chiều dài băng tải tối thiểu là Lmin=50 m, nên độ không đảm bảo đo tƣơng đối do làm tròn lớn nhất trong thực tế đƣợc tính :
- Độ không đảm bảo đo tổng hợp của phép đo dịch chuyển băng tải :
52
5.2.2. Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo do sự chênh lệch thời gian chụp ảnh tại hai thời điểm “Start” và “Stop”
Tiến hành đo khoảng thời gian từ lúc ra lệnh chụp ảnh trên thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải tới lúc có bức ảnh lƣu trong điện thoại/ máy tính bảng. Các bƣớc thực hiện nhƣ sau:
- Bƣớc 1: Lập trình trên mạch đo chiều dài dịch chuyển băng tải sao cho mỗi khi có ngắt ngoài 0 sẽ gửi lệnh chụp ảnh tới thiết bị chụp, đồng thời bắt đầu đếm xung timer 1 hiển thị lên LCD, xung vào timer 1 là xung OUT của DS1307 thiết lập tần số xung suất ra la 4096 xung/s.
- Bƣớc 2: Lập trình trên mạch chụp ảnh màn hình chỉ thị thực hiện lệnh chụp màn hình mạch đo chiều dài dịch chuyển mỗi khi nhận đƣợc lệnh chụp, số xung thu đƣợc trên hình ảnh là khoảng thời gian từ thời điểm ra lệnh chụp tới thời điểm có ảnh.
- Bƣớc 3: Tiến hành đo 150 lần, lập bảng số liệu số xung encoder đếm đƣợc trong 150 lần chụp, quy đổi ra khoảng thời gian của hệ thống từ thời điểm ra lệnh chụp tới khi có ảnh là t = (s) trong đó : N là số xung đếm đƣợc hiển thị trên ảnh chụp.
53 Kết quả đo thực nghiệm:
STT Thời gian (s) STT Thời gian (s) STT Thời gian (s) 1 0,1255 26 0,1257 51 0,1257 2 0,1255 27 0,1255 52 0,1255 3 0,1255 28 0,1257 53 0,1257 4 0,1255 29 0,1257 54 0,1257 5 0,1257 30 0,1257 55 0,1255 6 0,1255 31 0,1255 56 0,1257 7 0,1255 32 0,1255 57 0,1255 8 0,1255 33 0,1257 58 0,1257 9 0,1267 34 0,1257 59 0,1257 10 0,1255 35 0,1257 60 0,1255 11 0,1255 36 0,1255 61 0,1255 12 0,1257 37 0,1255 62 0,1255 13 0,1255 38 0,1255 63 0,1257 14 0,1255 39 0,1255 64 0,1255 15 0,1255 40 0,1255 65 0,1255 16 0,1255 41 0,1257 66 0,1257 17 0,1255 42 0,1255 67 0,1255 18 0,1257 43 0,1255 68 0,1255 19 0,1255 44 0,1255 69 0,1414 20 0,1257 45 0,1257 70 0,1255 21 0,1257 46 0,1255 71 0,1255 22 0,1255 47 0,1255 72 0,1255 23 0,1257 48 0,1255 73 0,1255 24 0,1255 49 0,1257 74 0,1257 25 0,1255 50 0,1255 75 0,1255
54 STT Thời gian (s) STT Thời gian (s) STT Thời gian (s) 76 0,1255 101 0,1267 126 0,1257 77 0,1255 102 0,1255 127 0,1257 78 0,2390 103 0,1257 128 0,1255 79 0,1257 104 0,2390 129 0,1257 80 0,1255 105 0,1257 130 0,1255 81 0,1255 106 0,1257 131 0,1257 82 0,1257 107 0,1255 132 0,1267 83 0,1257 108 0,1257 133 0,1255 84 0,1255 109 0,1267 134 0,1255 85 0,1257 110 0,1255 135 0,1255 86 0,1255 111 0,1267 136 0,1255 87 0,1257 112 0,1255 137 0,1255 88 0,1257 113 0,1255 138 0,1257 89 0,1255 114 0,5808 139 0,1255 90 0,1257 115 0,1257 140 0,1255 91 0,1257 116 0,1255 141 0,1257 92 0,1255 117 0,1255 142 0,1257 93 0,1255 118 0,1255 143 0,1257 94 0,1255 119 0,1255 144 0,1255 95 0,1257 120 0,1255 145 0,1257 96 0,1255 121 0,1257 146 0,1257 97 0,1255 122 0,1257 147 0,1255 98 0,1257 123 0,1255 148 0,1267 99 0,1255 124 0,1257 149 0,1255 100 0,1255 125 0,1255 150 0,2390
Độ lệch chuẩn s = 0,0033 (s) Độ không đảm bảo đo tƣơng đối của thời gian
chụp ảnh up
0,0037 (%) Thời gian đo tối thiểu tmin 90 (s)
55
Bảng 3 Bảng tổng hợp các thành phần độ không đảm bảo đo
STT Các nguồn ĐKĐBĐ Ký hiệu Giá trị
(%) 01 ĐKĐBĐ do phép đo đƣờng kính bánh xe uD 0,0049 02 ĐKĐBĐ do ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng ut 0,0095
03 ĐKĐBĐ do làm tròn ud 0,00029
04 ĐKĐBĐ do hệ thống chụp ảnh up 0,0037
1
ĐKĐBĐ tổng hợp của hệ thống đo uht 0,011
ĐKĐBĐ mở rộng của hệ thống đo(k=2) Uht 0,022
Nhƣ vậy, hệ thống thiết kế đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra trong Chƣơng 2 là Uht ≤ 0,035%, đạt yêu cầu để sử dụng kiểm định/hiệu chuẩn cân băng tải cấp chính xác cao nhất của cân băng tải – cấp chính xác 0,5.
Nhận xét: Qua bảng tổng hợp các thành phần độ không đảm bảo đo, có thể thấy ảnh hƣởng nhiều nhất tới hệ thống là sự ảnh hƣởng của nhiệt độ môi trƣờng. Sự ảnh hƣởng của phép hiệu chuẩn đƣờng kính bánh xe và do hệ thống chụp ảnh là gần nhƣ nhau. ĐKĐB đo do làm tròn rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
Do chƣa có điều kiện thực nghiệm chạy thực tế để so sánh với phƣơng pháp cũ, nên hệ thống mới chỉ ở mức nghiên cứu và trƣớc khi đƣa ra hiện trƣờng đo thử nghiệm cần hoàn thiện một số khâu nhƣ: thiết nguồn điện sử dụng (có thể sử dụng Acquy 12v) và đóng vỏ hộp cho hai thiết bị.
56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu đã đạt đƣợc những kết quả nhất định nhƣ thiết kế thiết bị đo dịch chuyển băng tải, thiết bị chụp hình màn hình định lƣợng giúp đo đạc những thông số quan trọng trọng kiểm định cân băng tải nhƣ: chiều dài dịch chuyển băng tải đã chạy, vận tốc băng tức thời, vận tốc băng nhỏ nhất, vận tốc băng lớn nhất…, góp phần thay thế và khắc phục những hạn chế khi sử dụng đồng hồ bấm giây và thƣớc cuộn (L=50m, d=1mm),đã đạt đƣợc các mục tiêu đã đặt ra. Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện nghiên cứu tôi thấy còn nhiều nhƣợc điểm cần cải tiến khắc phục nhƣ sau :
o Thiết bị đo còn cồng kềnh, nặng gây khó khăn trong di chuyển.
o Phƣơng án đánh dấu điểm bắt đầu trên mặt băng bằng phƣơng án sử dụng kim loại gây khó khăn trong việc tháo lắp sau khi thực hiện xong giúp giữ nguyên trạng thiết bị cân băng tải trƣớc và sau khi kiểm định.
o Cơ cấu gá cố định giữa thiết bị đo vào băng tải chƣa đáp ứng đƣợc trong mọi trƣờng hợp.
Các biện pháp cải tiến:
o Tận dụng khối lƣợng quả tải của xích chuẩn để gia trọng cho hệ thống cơ khí đo chiều dài dịch chuyển băng tải khi cần thiết (sử dụng cọc) ,đồng thời hạ bậc bánh xe nhằm giảm khối lƣợng cơ cấu.
o Nghiên cứu thêm các phƣơng án truyền tin không dây khác đảm bảo đơn giản, tiêu tốn ít năng lƣợng, hoạt động tin cậy và cho khoảng cách truyền tin xa (khoảng cách tối thiểu 300m trong mọi trƣờng hợp nhiều vật cản).
Hƣớng phát triển:
o Hệ thống có thể truyền dữ liệu đo lên thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thể để kiểm định viên có thể đọc đƣợc kết quả trực tiếp và tiến hành tính toán, xử lý số liệu đo.
o Hệ thống có thể thực hiện việc thiết lập số vòng băng tải sẽ đo, thiết lập số điểm từ trên băng tải ngay trên thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị mà không cần phải thiết lập trên thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
57 Kiến nghị :
Tôi rất mong đề tài nghiên cứu này đƣợc quan tâm, phát triển nghiên cứu sâu hơn nữa để phát triển thành chế tạo chuẩn đo lƣờng phục vụ công tác kiểm định, hiệu chuẩn cân băng tải trong lĩnh vực đo lƣờng.
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
01. Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng(2009), Cân băng tải -Quy trình kiểm định, Hà Nội.
02. Quế Dƣơng Electronics – Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng module RF(UART) 2 chiều D-mi32 Hight power V3.
03. http://ctech.vn/vn/Tin-tuc/Can-bang-tai-Giai-phap-can-dien-tu-phan-4.aspx 04. International Organization of legal metrology, OIML R111-1- Weights of
classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3, - Edittion 2004.
05. Taylor_J.R Second Edition.. An introduction error analysis of Physical Measuremnt.
06. JCGM 2008, First edittion September 2008, Evaluation of measurement data - Guide to the expression of uncertaity in measurement.
59
PHỤ LỤC
01. Sơ đồ nguyên lý mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải. 02. Sơ đồ nguyên lý mạch điện thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị.
03. Bản vẽ kỹ thuật bộ phận bánh xe. 04. Bản vẽ kỹ thuật bộ phận gá lắp.
05. Code nạp thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải. 06. Code nạp thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị.