Báo cáo phân tích và xây dựng hệ thống đóng bao xi măng tự động

BÀI TẬP LỚN
ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN
---------ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
1. NGUYỄN VĂN ĐẠO
2. VŨ MINH NGỌC
3. VŨ XUÂN LĨNH
4. PHẠM VĂN NAM
5. PHẠM THỊ KHUYÊN

NHÓM 9

TRANG 1


Ý kiến nhận xét của giáo viên:...............................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

NHÓM 9

TRANG 2


................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

NHÓM 9

TRANG 3


LI M U
Từ những năm 70, nhu cầu xi măng cho xây dựng công
nghiệp, cơ sở hạ tầng và nhà ở tăng lên nhanh chóng trên thế
giới ,đặc biệt là sự bùng nổ về đầu t phát triển công nghiệp xi
măng tại các nớc đang phát triển. Mặt khác để đáp ứng yêu
cầu ngày càng cao của khách hàng về chất lợng, tính đa dạng
của xi măng và yêu cầu khắt khe về môi trờng, tiết kiệm năng
lợng do giá nhiên liệu tăng nhanh sau cơn sốc dầu lửa, các nhà
nghiên cứu, thiết kế công nghệ và chế tạo thiết bị không

ngừng đầu t vào việc cải tiến, đổi mới công nghệ và thiết bị
xi măng ngày càng tiên tiến và có hiệu quả cao.
Vit Nam l t nc cũn nghèo, kinh tế và khoa học kĩ thuật còn phát
triển rất chậm, song trong bối cảnh phát triển kinh tế chung của khu vực và với
chính sách mở cửa đúng đắn của Đảng và nhà nước, thị trường Việt Nam đã và
đang thu hút vốn đầu tư của nước ngoài ngày càng nhiều, trong đó có ngành xi
măng. Thừa hưởng những thành tựu mới nhất của công nghệ và thiết bị sản xuất
xi măng trên thế giới những măn gần đây, tổng cơng ty xi măng Việt Nam dã
nhanh chóng tiếp cận và ứng dụng vào các cơng trình xi măng lớn mới được đầu
tư và đã mang lại hiệu quả kinh tế kĩ thuật rõ rệt ngang tầm với các nước trong
khu vực.
Hiện nay, kỹ thuật điện, điện tử trên thế giới đang phát triển rất mạnh mẽ.
Các thành tựu của kỹ thuật đã thúc đẩy sản xuất phát triển theo xu hướng tự
động hóa cao. Trong các hệ thống tự động hóa mọi q trình đều được đặc trưng
bởi các biến trạng thái. Các biến trạng thái này thường là các đại lượng không
điện như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, khối lượng, vị trí, tốc độ v.v... Để thực
hiện các quá trình đo lường và điều khiển cần phải thu thập các thông tin, đo
đạc, theo dõi sự biến thiên của các biến trạng thái của quá trình thực hiện chức
năng trên là các thiết bị cảm biến.
Cảm biến là các phần tử nhạy cảm dùng để biến đổi các đại lượng đo
lường, kiểm tra hay điều khiển từ trạng thái này sang trạng thái khác thuận tiện
hơn cho việc tác động của các phần tử khác. Cảm biến là một thiết bị chịu tác
động của đại lượng cần đo m khơng có tính chất điện và cho một đặc trưng
mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện, điện trở …). Cảm biến
thường dùng ở khâu đo lương và kiểm tra.
Các loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa các quá trình
sản xuất và điều khiển tự động các hệ thống khác nhau. Chúng có chức năng
NHĨM 9

TRANG 4

biến đổi sự thay đổi liên tục các đại lượng đầu vào không điện thành sự thay đổi
các đại lượng đầu ra là đại lượng điện. Căn cứ vào các đại lượng đầu vào cảm
biến được phân ra các loại: cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, cảm biến trọng
lượng, cảm biến vị trí, lực, áp suất,…. Các thiết bị cảm biến đang dần trở thành
một phần không thể thiếu trong đời sống hiện đại của chúng ta.
Q trình đóng bao xi măng là giai đọan cuối trong dây chuyền sản xuất
xi măng. Xi măng được sản xuất ra dưới dạng bột dễ hút ẩm và dễ bị hỏng dưới
sự tác động của nước. Ngoài ra, hầu hết các nhà máy xi măng đều được xây
dựng ở gần các nguồn nguyên liệu và xa nơi tiêu thụ nên quá trình vận chuyển
xi măng khó khăn. Do vậy việc đóng bao xi măng là rất cần thiết có ý nghĩa
quan trọng trong việc hoàn thành sản phẩm và bảo đảm chất lượng sản phẩm.
Hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng một lượng lớn các cảm biến và
được điều khiển tự động bằng PLC. Do kiến thức còn hạn chế nên việc nghiên
cứu hệ thống đóng bao xi măng còn rất sơ sài, mới chỉ dừng lại ở việc nghiên
cứu các cảm biến được sử dụng trong hệ thống. Rất mong được sự đóng góp ý
kiến từ phía cơ giáo và bạn đọc.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

NHÓM 9

TRANG 5


1. ĐƠI NÉT VỀ Q TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG
Quy trình sản xuất xi măng:

Gồm 6 giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Khai thác mỏ.

- Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu.
- Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống.
- Giai đoạn 4: Nung Clinker.
- Giai đoạn 5: Nghiền xi măng.
- Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng.
1.1 Giai đoạn 1: Khai thác mỏ.
Xác định nguồn khoáng sản,thăm dị địa hình và đánh giá chất lượng.
1.2 Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu.
Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác về nhà máy
thường ở dạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải được đập nhỏ trước để tiện
cho việc nghiền, sấy khô, chuyển tải và tồn trữ.
Vật liệu sau khi được đập nhỏ và có độ hạt đồng đều nên giảm được hiện tượng
phân li của độ hạt khác nhau trong q trình vận chuyển và tồn trữ, có lợi cho
việc tạo ra thành phần liệu sống và sự phối liệu được chính xác. Nhưng trong
sản xuất xi măng độ hạt của vật liệu là hạt vừa, nếu hạt quá nhỏ sẽ làm cho hệ
thống đập nhỏ phức tạp thêm
- Máy đập nhỏ:
+ Đập nhỏ là quá trình làm giảm nhỏ độ hạt của vật liệu bằng phương pháp
cơ học.
+Trước đây, đập nhỏ được chia làm 3 giai đoạn là đập thô, đập vừa và đập
nhỏ. Hiện nay chỉ áp dụng một giai đoạn đập nhỏ đã đạt được đường kính hạt là
1100mm, có khi cịn nhỏ hơn 25mm. Như vậ, hệ thống đập nhỏ đã được đơn
giản đi rất nhiều, không những giảm được vốn đầu tư, giảm ô nhiễm mà còn
nâng cao hiệu suất lao động.
- Thiết bị đập nhỏ:
+ Có nhiều kiểu thiết bị đập nhỏ như: kiểu hàm, kiểu cối xay, kiểu trục cán,
kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế và trình độ kỹ thuật của từng nước
mà sử dụng thiết bị đập nhỏ phù hợp để mang lại hiệu quả kinh tế cao và dễ vận
hành, sửa chữa.
+ Thường thì các nhà máy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập

nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…Ưu điểm của loại máy này năng lực sản xuất
lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơn giản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ

NHÓM 9

TRANG 6


thay thế linh kiện. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm là: đầu búa, rãnh
răng lược, tấm lót chống bị mài mịn; khi sản xuất tạo nhiều bụi; khơng thích
hợp đập nhỏ các vật liệu bị ẩm ướt hoặc vật liệu dính.
1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống.
- Sấy phối liệu sống:
+ Phối liệu đã được định lượng gồm đá vôi, đất sét sẽ được nạp vào máy
nghiền đứng. Tại đây phối liệu được nghiền và sấy khơ bằng khí thải từ lị nung.
Sau khi sấy thì lượng nước có trong nguyên liệu, chủ yếu là trong đất sét giảm
xuống rất nhiều, tạo điều kiện cho các giai đoạn sau như nung Clinker, tồn trữ xi
măng.
- Nghiền phối liệu sống:
+ Sử dụng phương pháp nghiền bi để nghiền phối liệu sống, tỉ lệ chiều
dài và đường kính của máy nghiền bi là 3:1.
+ Đặc điểm của máy nghiền bi thép là:
1. Áp dụng rộng rãi trong việc nghiền vật liệu rắn, năng lực sản xuất lớn.
2. Khi độ hạt liệu vào là 20 ÷ 30mm thì độ nhỏ của sản phẩm có thể đạt tới
0,1mm.
3. Có thể tiến hành nghiền, sấy cùng một lúc.
4. Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra, dễ thay thế linh kiện.
5. Vận hành tốt.
6. Phát ra tiếng ồn khá lớn khi vận hành, tiêu hao nhiều năng lượng trong
một đơn vị sản xuất.

1.4 Giai đoạn 4: Nung Clinker.
Clinker là sản phẩm nung thiêu kết ở 1450oC của đá vôi, đất sét và một số
phụ gia điều chỉnh.
Nung Clinker xi măng là khâu then chốt trong sản xuất xi măng. Nhiệt độ của
vật liệu từ 1300 ÷ 1450 ÷ 1300oC là tiến hành nung Clinker. Khi nhiệt độ của
vật liệu đạt mức trên thì các chất sắt nhơm 4 canxi, nhơm 3 canxi, oxit magie và
các chất kiềm bắt đầu nóng chảy; oxit canxi, silic 2 canxi hoà vào trong pha
lỏng.
Trong pha lỏng, oxit canxi, silic 2 canxi xảy ra phản ứng tạo thành silic 3
canxi, đây là q trình hấp thụ vơi. Khi đạt 14500C vôi tự do được hấp thụ đầy
đủ.
Phản ứng:
2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2
Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→13000C là q trình hồn thiện tinh thể
Alite, cho tới 13000C thì pha lỏng bắt đầu đơng kết, phản ứng tạo thành silic 3
canxi cũng kết thúc. Lúc này trong vật liệu cịn một số oxit canxi chưa hố hợp
với silic 2 canxi, gọi là oxit canxi tự do.
Sau khi nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích là để tăng
chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của Clinker, giảm
NHÓM 9

TRANG 7


hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận
tiện cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền Clinker.
1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng.
Sau khi làm nguội, Clinker được chuyển lên xilo Clinker. Từ đây, Clinker
được nạp vào máy nghiền xi măng cùng thạch anh và các phụ gia điều chỉnh; hệ
thống nghiền sơ bộ có thiết bị lọc bụi hiệu suất cao.

Mục đích của việc nghiên xi măng: có 2 mục đích
- Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt.
- Tăng tính năng thuỷ phân hố rất mạnh, nó bao bọc cát sạn trong bê tơng
và dính kết lại với nhau.
Nhưng thực tế nếu nghiền quá mịn sẽ giảm sản lượng của máy nghiền, tăng
tiêu hao điện năng. Đồng thời, kích cỡ hạt càng mịn thì khi tồn trữ dễ mất đi
hoạt tính, giảm độ bền vững của bê tơng. Vì vậy độ mịn của xi măng được
khống chế trong khoảng 88µm, dư trên rây khoảng 5→10%.
1.6 Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng.
Sau khi nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng ngay mà phải qua tồn trữ
trung gian. Nhiên liệu được cấp cho các vòi phun qua khâu trung gian,từ đây các
vịi phun sẽ cấp nhiên liệu để đóng bao.
Sau khi đóng bao các bao sẽ được vận chuyển về kho bằng băng tải, hoặc
được vận chuyển trực tiếp lên xe để vận chuyển đến nơi tiêu thụ.

2. PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ HỆ THỐNG ĐĨNG
BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG
NHĨM 9

TRANG 8


Xi măng dạng bột ở thùng chứa xi măng được đưa xuống buồng chứa
trung gian.Buồng chứa trung gian có chức năng chứa xi măng để cung cấp cho
vòi phun.Tại buồng chứa sử dụng các con cảm biến mức dạng tiếp điểm “level
switch” . khi xi măng bột dâng cao đến một độ cao nhất định,thì tiếp điểm của
cảm biến tác động. và khi xuống thấp quá cho phép thì cảm biến lại tác động để
xi măng từ thùng chứa nạp vào buồng chứa trung gian.
Mơ hình như hình vẽ:

Cảm biến lưu
lượng level
switch

Buồng chứa
trung gian

Xi măng từ buồng chưá trung gian được đưa xuống các vòi phun.trên các
vòi phun được gắn các pistong khí nén và các van đóng mở để điều khiển lượng
xi măng qua vòi phun.Các vòi phun được gắn cảm biến vị trí tiệm cận proximity
switch để nhận biết vỏ bao xi măng được đưa vào phía dưới. Bên cạnh các vòi
phun là hệ thống đưa bao vào và kẹp mở miệng bao, khi vỏ bao đến phía dưới
vịi phun thì tác động lên cảm biến vị trí trên vòi phun,cảm biến này tác động lên
vòi phun. Vòi phun hạ xuống,mở các van trên vòi xả xi măng vào bao. Ở đây đặt
hệ thống cân sử dụng cảm biến trọng lượng Load cell dùng để đo trọng lượng
của bao. Tín hiệu ra của cảm biến tác động lên bộ điều khiển điều khiển các van
đóng mở vịi phun để các bao xi măng đạt được khối lượng định trước là 50kg
với sai số khoảng 0.5%.
NHÓM 9

TRANG 9


Bao xi măng đã đủ khối lượng đưa tới khâu may bao. Bao may xong
thông qua hệ thống băng truyền đưa về kho lưu trữ hoặc đưa trực tiếp ra xe vận
chuyển đến nơi tiêu thụ.Trên băng tải đươc gắn cảm biến quang để xác định số
lượng xi măng đã được đóng gói.

Phần quay

Phần đứng
yên

1: Phễu cấp bột liệu
1.1, 1.2: Cơ cấu đóng mở phễu nhiên liệu.
2: Cảm biến mức dạng tiếp điểm điều khiển cơ cấu đóng
mở phễu

3. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

NHÓM 9

TRANG 10


Thùng chứa xi
măng bột

Computer

Buồng đựng
xi măng
trung gian

Vòi phun

đưa bao
vào

Khâu cân

may bao

Cấp chuyển đổi
mạch giao tiếp

Điều khiển đóng
mở các pittong khí
nén, các van

PLC

Bộ phận truyền
nhập dữ liệu

Băng tải

Kho chứa

4. CẢM BIẾN SỦ DỤNG TRONG HỆ THỐNG
Hệ thống sử dụng nhiều cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Dưới đây là
các cảm biến được sử dụng trong hệ thống:
1. cảm biến trọng lượng (load cell)
NHÓM 9

TRANG 11


2. cảm biến vị trí (hall hoặc cảm biến điện trở)
3. cảm biến mức dạng tiếp điểm ( level switch)

4. cảm biến quang. (loại phản xạ hoặc thu phát độc lập)
a. Cảm biến: thu nhận và biến đổi sự thay đổi của đại lượng không điện

thành
sự thay đổi của đại lượng điện đầu ra.
Mạch đo: gia cơng tín hiệu từ khâu chuyển đổi cho phù hợp với cơ cấu chỉ
thị. Bao gồm : khuếch đại, dịch mức, lọc, phối hợp trở kháng
Cơ cấu chỉ thị: hiển thị kết quả đo ( Số, kim, điện tử ).
Đại lượng
Không điện

X

CẢM
BIẾN

Y

Đại lượng điện

Quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của cảm biến được biểu diễn :
Y = f(X)
Nếu xuất hiện nhiễu, thì Y = f(X, X1, X2,…, Xn)
Trong đóX1, X2,…là những đại lượng nhiễu, ở điều kiện lý tưởng thì
các nhiễu này bằng 0.
b. Ngưỡng độ nhạy và giới hạn đo.
Ngưỡng độ nhạy là độ biến thiên lớn nhất của ngõ vào mà ngõ ra chưa
thay đổi
Y = f(X + ∆0) Ỉ ∆0 càng nhỏ càng tốt
Giới hạn đo là phạm vi biến thiên ngõ vào mà phương trình chuyển đổi

còn nghiệm đúng. Khi lựa chọn cảm biến phải chọn cảm biến có giới hạn đo lớn
hơn hoặc bằng khoảng muốn đo.
c. Độ tuyến tính.
Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải đo
đó độ nhạy khơng phụ thuộc vào giá trị đo.Nếu cảm biến khơng tuyến tính,
người ta sử dụng các mạch đo để hiệu chỉnh thành tuyến tính gọi là sự tuyến tính
hóa.
d. Sai số.
Là sai lệch giữa giá trị thực và giá trị đo được gồm sai số tuyệt đối và sai số
tương đối

4.1. CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG ( LOAD CELL)
4.1.1 Vài nét về cảm biến biến dạng strain gage:

NHÓM 9

TRANG 12


Hình ảnh cảm biến biến dạng strain gage
Cảm biến biến dạng gồm một sợi dây dẫn có điện trở suất ρ (thường dùng
hợp kim của Niken) có chiều dài l và có tiết diện s, được cố định trên một phiến
cách điện như hình vẽ:

Khi đo một biến dạng của một bề mặt dùng strain gage, người ta dán chặt
strain gage lên trên bề mặt cần đo sao cho khi bề mặt thiết bị biến dạng thì strain
gage cũng bị biến dạng. Điện trở của cảm biến:

Khi cảm bến bị biến dạng do kích thước của dây dẫn bị thây đổi nên điện
trở của cảm biến thay đổi một lượng ΔR:

Trong đó Δl là biến thiên chiều dài dây dẫn, Δρ là biến thiên điện trở suất
của dây dẫn, và Δs là biến thiên tiết diện dây dẫn, R là điện trở cảm biến khi
chưa bị biến dạng.
Biến dạng dọc của dây dẫn kéo theo biến dạng ngang của dây. Nếu dây
dẫn hình chữ nhật có các cạnh a,b hoặc dây dẫn trịn có đường kính d thì quan
hệ giữa biến dạng dọc và ngang của dây như sau:

NHÓM 9

TRANG 13


Trong đó v là hệ số Poisson. Trong vùng đàn hồi , v ≈0,3. tiết diện s của
dây s = a.b = Π.l2/4 nên :

Sự thay dổi của điện trở suất của dây dẫn theo quan hệ:

Trong đó C là hằng số Bridman. V = l.s. ΔV là thể tích và lượng biến thiên
thể tích của dây dẫn.
Từ đó ta được:

Với K = ( 1 + 2v + C – 2Cv ).
- Mạch đo dùng strain gage :
Trường hợp dùng 2 strain gage thì Rx1 sẽ là strain gage nén
( Rx1 = R - ΔR), Rx2 là strain gage giãn ( Rx2 = R + ΔR).
Mạch đo:

a. Mạch đo dùng một strain gage

mạch a điện áp V0 là:

b. Mạch đo dùng 2 strain gage

Mạch đo 2 điện áp V0 là:

4.1.2 Cảm biến trọng lượng load cell:

NHÓM 9

TRANG 14


a. Cấu tạo load cell
- load cell là một vật chứng đàn hồi, là một khối nhôm hoặc thép không
gỉ được xử lí đặc biệt, trên vật chứng có dán 4 strain gage. Khi vật chứng bị biến
dạng dưới tác dụng của trọng lượng tác động vào load cell thì có thể 2 hoặc 4
strain gage bị tác động. tùy vào dạng của vật chứng ta có các loại load cell.

Các strain gage trong load cell được kết nối thành một mạch cầu
Wheastone như hình vẽ. các strain gage trong mạch cầu có tác dụng bù ảnh
hưởng của nhiệt độ.

Kết nối các strain gage trong load cell

NHÓM 9

TRANG 15

Khi không bị tác động, điện trở của các strain gage bằng nhau, cầu ở trạng
thái cân bằng. khi bị tác động, vật chứng bị biến dạng, các strain gage thay
đổi điện trở làm cầu bị lệch và xuất hiện ở ngõ ra một điện áp V0.
+ khi load cell cos 2 strain gage tích cực ( R2, R4 giãn, R1, R3 cố định)

Thường thì giá trị của ΔR << R nên biểu thức trên có thể viết lại :

+ khi load cell có 4 strain gage tích cực (R1 =R4 =R+ΔR, R1 =R3=R+ ΔR)
điện áp ra của cầu V0:

Từ đây ta thấy điện áp ngõ ra của cầu tỷ lệ với lượng thay đổi diện trở của
strain gage.
- Mạch tương đương của load cell:
Từ sơ đồ kết nối ta có sơ đồ tương đương Thevenin của load cell như hình
dưới. trong đó Rtd là tổng trở tương đương của mạch khi ngắn mạch nguồn
cung cấp. V0 là điện áp ở ngõ ra của load cell khi hở mạch.

Trong hệ thống sử dụng nhiêu load cell, việc kết nối nhiều load cell vào
một cơ cấu chỉ thị phải đảm bảo sao cho cùng một khối lượng tác động vào
các load cell thì chỉ số trên cơ cấu chỉ thị phải như nhau. Để đảm bảo được
yêu cầu này thì các load cell phải được nối vào mạch cộng tín hiệu trước khi
đưa về đầu cân để xử lý. Vì mỗi load cell có một độ nhạy khác nhau cho dù
cùng loại nên Junction Box có 4 biến trở điều chỉnh để các load cell cùng ra
một sai lệch điện áp đối với cùng một tải trọng. Các biến trở này được mắc
vào nguồn cung cấp cho load cell vì thay đổi áp nguồn cung cấp sẽ làm thay
đổi tín hiệu điện áp ra. Ngồi ra có thể cộng các tín hiệu lại với nhau, người
ta dùng thêm một điện trở mắc ở ngõ ra của các load cell. Sơ đồ ngun lý
của Junction Box ngư hình vẽ:

NHĨM 9

TRANG 16


Sơ đồ kết nối một load cell và mạch tương đương Thevenin

Sơ đồ Junction Box 4 load cell
Ta có sơ đồ thay thế mạch của mạch Junction Box :

NHÓM 9

TRANG 17


- Khi nối thêm biến trở chỉnh nguồn và điện trở cộng tín hiệu vào load cell,
thì điện áp ngõ ra của mỗi load cell :

Gọi U = Sig(+) – Sig(-) là điện áp ngõ ra của Junction Box, Rtd2, Rtd3, Rtd4 là
tổng trở tương đương của mỗi load cell ta có :

Nếu tổng trở tương đương của các load cell là giống nhau thì ta có:

b. Ứng dụng:
Load cell được sử dụng trong hệ thống cân như cân oto, cân định lượng
trong các hệ thống trộn phối liệu: bê tông, thức ăn gia súc, xi măng…., các hệ
thống cân đóng bao. Ngồi ra cịn có thể dùng để đo lực, đo mơmen…
Trong hệ thống đóng bao xi măng tự động sử dụng load cell để kiểm tra
khối lượng bao xi măng đảm bảo yêu cầu. Ở đây sử dụng loại cảm biến Load
Cell SBA sau:

NHÓM 9

TRANG 18


Kích thước thân:

Chất liệu : thép mạ kẽm
Dây cáp: bện 4 dây cáp trịn có bọc lớp Urethane.

Đây là cảm biến SBA load cell do hãng DG cell sản xuất với các thơng số
kỹ thuật sau:

NHĨM 9

TRANG 19


Khối lượng tối đa

Kg

Cấp chính xác
Sai số
Tính lặp lại
Độ biến dạng trong 30 phút
ảnh hưởng nhiệt độ
giá trị 0
giá trị đầu ra
Kích thích

Trung bình
Cực đại
Điện trở
Đầu vào
Đầu ra
Cách điện
Bù nhiệt độ hoạt động
Nhiệt độ hoạt động

50, 100, 200, 250, 500,
1tf, 2tf, 3tf,
D3
C3

%
%
%

0,03
0,01
0,03

0,02
0,01
0,017

%/100C
%/100C

0,028

0,015

0,014
0,011

V
V

10
15

Ω
Ω
MΩ
0C
0C

400 ± 25
350 ± 3,5
> 2000
-10 -> +40
-30 -> +80

4.2 CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
4.2.1 Cảm biến Hall:
1.Nội dung:
a.Khái niệm:

NHÓM 9

TRANG 20