6. Điểm: (Bằng chữ: )
2.4. Nguyên lý hoạt động
2.4.2. Nguyên lý đo moment
Có rất nhiều thiết bị có thể sử dụng để đo moment, nhưng trong băng thử công suất người ta thường dùng load cell. Load cell là một cảm biến hay đầu dò hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện piezoelectric, có thể chuyển đổi một tải trọng hay lực tác dụng vào nó thành một tín hiệu điện. Tín hiệu điện này có thể là một sự thay đổi điện áp, dòng điện hay tần số tùy thuộc vào loại load cell và mạch đo được sử dụng.
Một loadcell thường bao gồm các strain gauges được dán vào bề mặt của thân loadcell. Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau và chế tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim).
21
Hình 2. 14 Nguyên lý hoạt động của loadcell
Nguyên lý hoạt động của loadcell: Bốn strain gauges được kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình trên và được dán vào bề mặt của thân loadcell. Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra. Sự thay đổi nhỏ về điện áp đầu ra (thường là khoảng 20 mVolt khi tải đầy) có thể được đo và số hóa sau khi khuếch đại cẩn thận các tín hiệu mức milli-volt nhỏ tới tín hiệu 0-5V hoặc 0-10V cao hơn.
Hình 2. 15 Nguyên lý đo lực (đo moment)
Nguyên lý đo lực được thể hiện như sau: Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe (Fkxe) khi đo trên băng thử cân bằng với lực cản tạo ra bởi bộ tạo tải theo phương trình:
Fxe – Fcản dyno = mdyno.a
Lực cản của bộ tạo tải được xác định bằng phương trình sau: Fcản dyno = Floadcellr
22 Trong đó:
mdyno – Khối lượng quán tính của băng thử bao gồm khối lượng quán tính của rulo và bộ tạo tải.
a – Gia tốc của xe
Fxe – Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động Fcản dyno – Lực cản tạo ra bởi bộ tạo tải.
Floadcell – Lực cản tác động lên loadcell. Floadcell có giá trị < 0 khi bộ tạo tải ở chế độ động cơ; Floadcell có giá trị > 0 khi bộ tạo tải ở chế độ máy phát.
i – Tỷ số truyền hệ thống truyền động từ rulo đến bộ tạo tải
loadcell
F r
iR - Lực tại bề mặt rulo
r - Chiều dài cánh tay đòn tác động lên loadcell R - Bán kính rulo
Fth - Lực tổn hao của băng thử (xem phần 2.4.5 – Nguyên lý xác định tổn hao) Từ lực đo được bởi loadcell và gia tốc xác định được, lực kéo của xe được xác định Từ lực đo được bởi loadcell và gia tốc xác định được, lực kéo của xe được xác định theo phương trình sau:
Fxe = Floadcellr
iR + Fth + mdyno.a