PHÂN TÍCH và xây DỰNG hệ THỐNG cân KIỂM TRỌNG tải ô tô

Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN—
BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
Đề tài:
PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM TRỌNG TẢI Ô TÔ
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà
Nhóm sinh viên thực hiện : nhóm 2
Đào Đức Cường
Nguyễn Mạnh Cường
Phạm Văn Cường
Lê Văn Diễn
Trần Văn Diễn
Nguyễn Như Đạt
Lớp : ĐHCNKT Điện 3- khóa 6
1
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
2
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
MỤC LỤC
PHẦN A : PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CÂN Ô TÔ
Tổng quan về cân ô tô 4
Nguyên lí chung………………………………………………………………………… 6
I - Lựa chọn cân
II – Các thiết bị cho trạm cân ô tô
2.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động cảm biến áp trở ( Tenzo)……………………… 8
2.1.1 Cảm biến áp trở kim loại…………………………………… …………… 9

2.1.2 Cảm biến áp trở bán dẫn 11
2.2 Cấu tạo và nguyên lí của Loadcell…………………………………………………15
2.2.1 Cấu tạo Loadcell …………………………………………………… …………16
2.2.2 Nguyên lí Loadcell…… …………………………………………… …………16
2.3 Hộp nối dây (Junction Box)… 18
2.4 Đầu cân – Chỉ thị cân (Indicator).…………………………………………………20
2.5 Kết cấu hầm móng.…………………………………………………………………21
2.5.1 Kiểu móng hầm chìm………………………………………………… ……… 21
2.5.2 Kiểu móng hầm nổi.…………………………………………………………… 22
2.6 Mặt bàn cân……………………………………………………………… …… 22
2.7 Bảng đèn LED…………………………………………………………………… 23
2.8 Phần mềm quản lí cân………………………………………………………… 24
PHẦN B : XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM Ô TÔ TRONG NHÀ MÁY SẢN
XUẤT XI MĂNG
3.1 Mô hình hệ thống………………………………………………………………….26
3.2 Danh mục các thiết bị và chức năng…………………………………………… 27
3.3 Lựa chọn thông số thiết bị cân………………………………………………… 28
3
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
3.4 Sơ đồ khối………………………………………………………………………….32
PHẦN A
PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CÂN Ô TÔ
Tổng quan về cân ô tô điện tử
Cân ô tô điện tử là một thiết bị quan trọng trong các ngành công nghiệp. Nó vừa chính
xác, tiện lợi, tiết kiệm và là thiết bị không thể thiếu ở Việt Nam hiện nay.
1.cân ô tô điện tử là gi?
Cân ô tô điện tử là một thiết bị dùng để xác định trọng lượng của ô tô khi chở hàng hóa
nào đó. Người ta chỉ cần đưa xe lên cân để cân toàn bộ chiếc xe, trừ hao trọng lượng xe
và rút ra trọng lượng hàng hóa.

2. Cấu tạo của cân ô tô: gồm 3 bộ phận
- Móng cân: được làm từ sắt thép, xi măng, gạch…
- Bàn cân: được làm từ thép, hoặc bê tông cốt thép.
- Thiết bị điện cho trạm cân ô tô: Cảm biến lực, hộp cộng tín hiệu,đầu hiển thị, bảng led,
và thiết bị phụ trợ khác.
3. Phân loại cân ô tô
Cân ô tô được chia làm 3 kiểu, cân ô tô kiểu nổi (Pitless Type), cân ô tô kiểu chìm (Pit
Type) , cân ô tô kiểu nửa nổi nửa chìm (Semi Pit Type). Khi chọn lắp đặt một trạm cân ô
tô, các đơn vị công ty thường chọn cân ô tô điện tử lắp kiểu nổi vì nó dễ dàng thuận tiện
trong việc vệ sinh, lắp đặt, thay thế, bảo trì thiết bị trạm cân. Các cảm biến lực (Loadcell)
và bàn cân nằm hoàn toàn trên mặt đất nên không bị ngập nước (thoát nước tốt nhất).
Giảm thiểu tối đa sự tác động của môi trường như: độ ẩm, các loại côn trùng phá hoại
trạm cân….Thích hợp cho những nơi có diện tích rộng (do có 2 đầu dốc lên xuống)….sẽ
giúp cho thiết bị trạm cân ô tô có được tuổi thọ cao nhất và cũng tránh được sự tác động
của môi trường nhất. Ngược lại cân ô tô loại chìm và cân ô tô nửa nổi nửa chìm lại được
các khách hàng có nhà xưởng chật, hẹp lựa chọn
4
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Nguyên lí chung
Hệ thống cân ô tô hoạt động dựa trên công nghệ cân điện tử.Khi có áp lực do
trọng tải của xe lên mặt cân,các cảm biến (Loadcell) sẽ nhận tín hiệu và truyền đến
Hộp nối dây – Hộp cộng tín hiệu(Junction Box).Tại đây các tín hiệu từ các Loadcell
chuyển đến sẽ được cộng lại và chia trung bình để tìm ra giá trị khối lượng của
xe.Giá trị này sẽ được hiển thị ra màn hình thông qua một bộ chuyển đổi và hiển
thị.Đó là Đầu cân – Chỉ thị cân(Indicator).Hệ thống sẽ được kết nối với máy vi tính
để điều khiển và quản lí số liệu bằng phần mềm chuyên dụng cân ô tô
Bộ phận chính có nhiệm vụ xác định giá trị trọng tải xe trong hệ thống cân ô tô là
bộ cảm biến gồm các Loadcell được kết nối với nhau.Loadcell hoạt động nhờ vào cơ
cấu các cảm biến đo biến dạng – Áp trở(Tenzo) gắn trên nó

I . Lựa chọn cân
1.1 Lựa chọn mức MAX của cân:
Mức cân max cân phải phù hợp với yêu cầu thực tế của Quý Khách và dự tính
cho tương lai, thông thường giá cân ô tô không phụ thuộc nhiều vào mức cân max
mà thực tế lại phụ thuộc nhiều vào chiều dài của bàn cân .
Ví dụ : Cân xe chở xăng dầu, gas, xe chở rác .v.v. chỉ cần dùng loại cân 30 - 40 tấn.
Cân xe chở quặng, chở sắt thép thường dùng loại cân từ 80 - 150 tấn.
1.2 Lựa chọn kích thước bàn cân:
Kích thước bàn cân cần phù hợp với chiều dài xe thường cân để tránh lãng phí
tiền bạc và diện tích bố trí cân vì ngoài đường lên cân còn có đường tránh. Kích
thước bàn cân thường có các quy cách sau : Chiều ngang thường là 3m, chiều dài có
các mức 10m, 12m, 14m, 16m, 18m Bàn cân càng dài càng nhiều tiền hơn.
1.3 Lựa chọn kiểu cân chìm hay nổi:
Phụ thuộc vào địa hình và thế đất của Công ty.
- Cân nổi : Nằm hoàn toàn trên mặt đất nên việc bảo trì rất ít, vệ sinh dễ dàng
nhanh chóng. Không bị ảnh hưởng nhiều của môi trường bên ngoài, chi phí xây
dựng móng cân thấp.
5
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
- Nhược điểm : Chiếm nhiều diện tích làm đường dốc lên xuống.
- Cân chìm : Nằm chìm hoàn toàn dưới đất nên chỉ chiếm diện tích đúng bằng kích
thước của bàn cân. Không ảnh hưởng đến mỹ quan chung của nhà máy
- Nhược điểm :Hầm cân chìm chi phí xây dựng lớn. Phải làm vệ sinh thường kỳ do
rác bùn đất rơi xuống, phải bơm nước khi mưa xuống không nước ngập sẽ làm hỏng
cảm biến của cân .Dễ bị chuột làm tổ và cắn đứt dây tín hiệu của cân .
1.4 Lựa chọn bước nhảy của cân:
Bước nhảy của cân ( d hay e ) có thể là 5kg, 10 kg tùy theo nhà sản xuất nhưng
tổng số bước nhảy n của cân không được quá 10.000e theo quy định cân cấp 3.
Mức cân Max

Tổng số bước nhảy n = < 10.000
Bước nhảy của cân
Hai ô tô cùng có mức cân Max là 80 tấn và cùng kiểm định đạt tiêu chuẩn nhưng
có bước nhảy khác nhau là : 10 kg và 20 kg thì cân có bước nhảy 10 kg có sai số cho
phép nhỏ hơn .
1.5 Lựa chọn thiết bị cân :
Thông thường các thiết bị đồng bộ do một hãng sản xuất có độ tương thích giữa các
thiết bị tốt hơn nên độ ổn định và độ bền cao hơn các thiết bị đơn lẻ.
Trên thế giới có nhiều hãng sản xuất thiết bị cân, nhưng Mettler – Toledo là một
trong những tập đoàn hàng đầu thế giới về lĩnh vực này.
1.6 Lựa chọn khung bàn cân :
Khung bàn cân ô tô là bộ phận quan trọng nhất đảm bảo sự cứng vững và ổn định
lâu dài của cân, khung bàn cân lại chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành và phần lớn
được sản xuất tại Việt Nam, tùy thuộc vào tiêu chí phục vụ của nhà sản xuất mà thị
trường có 2 loại kết cấu khung bàn cân :
- Loại kết cấu bằng tôn dập chữ U, chữ C.
- Loại kết cấu bằng thép I đúc nhập khẩu .
Loại kết cấu bằng tôn dập có lợi thế là giá tôn tấm thường rẻ hơn thép I đúc nhập
khẩu và tương ứng là giá thành khung bàn cân cũng rẻ hơn. Ngược lại loại kết cấu
bằng thép I đúc nhập khẩu lại có độ bền lâu dài cao hơn hẳn.
Do vậy tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng của khách hàng: loại kết cấu bằng tôn dập,
loại khung này thường có giá bán tổng thể của cân rất rẻ, ngược lại kết cấu bằng
thép I đúc nhập khẩu sẽ giảm thiểu được những chi phí sửa chữa sau này mà nhiều
khi không tính trước được.
6
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
II . Các thiết bị cho trạm cân oto
2.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động cảm biến áp trở ( Tenzo) :
* Nguyên lí hoạt động chung :Cảm biến áp trở hoạt động dựa trên hiệu ứng áp

trở (Piezo resistive effect): “ khi vật dẫn chịu biến dạng cơ học thì điện trở của nó
thay đổi”
Như ta đã biết điện trở của một vật dẫn được biểu diễn bằng biểu thức
R = ρ
S
l
Do chịu ảnh hưởng của biến dạng nên điện trở của cảm biến thay đổi một lượng
ΔR.Ta có:
ΔR/R = Δl/l + Δρ/ρ – ΔS/S
Nếu gọi:
ε
R
= ΔR/R : lượng biến thiên tương đối của điện trở khi bị biến dạng
ε
l
= Δl/l : lượng biến thiên tương đối theo chiều dài
ε
ρ
= Δρ/ρ : lượng biến thiên tương đối theo điện trở suất
ε
S
= ΔS/S : lượng biến thiên tương đối theo tiết diện
Ta có thể viết lại dưới dạng : ε
R
= ε
l
+ ε
ρ
– ε
S

Trong cơ học ta đã biết: ε
S
= -2k
p
ε
l
và ε
ρ
= cε
v

k
p
: hệ số Poisson
c : hệ số Bridman
v : thể tích
ε
v
= Δv/v : lượng biến thiên tương đối theo thể tích
Mặt khác : ε
v
= (1 + 2k
p
)ε
l

Do đó : ε
ρ
= c(1 + 2k
p

)ε
l
= mε
l
(

m : hệ số )
7
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Từ các biểu thức trên ta có : ε
R
= ε
l
(1 + 2k
p
+m) = Kε
l
K : độ nhạy của cảm biến áp trở
- Với vật liệu lỏng ( thủy ngân,chất điện phân),V = l.S không đổi,k
p
= 0,5,bỏ qua m
(m rất nhỏ) ta có K = 2
- Với kim loại : k
p
= 0,24 ÷ 4 ta có K = 0,5 ÷ 4
- Với chất bán dẫn : quan hệ giữa điện trở suất ρ và ứng lực σ được biểu diễn bằng
biểu thức : ε
ρ
= k

1
σ = k
1
Eε
l
= mε
l
k
1
: hệ số
E : môđun đàn hồi
Do m rất lớn nên hệ số k = 1 + k
p
+ m cỡ từ 100 ÷ 200 trong điều kiện bình thường
Cảm biến áp trở chia thành hai dạng cơ bản là áp trở kim loại và áp trở bán dẫn
2.1.1 Cảm biến áp trở kim loại
Cảm biến áp trở kim loại được chế tạo theo 3 dạng cơ bản : dây mảnh,lá mỏng và
màng mỏng
a.Áp trở dạng dây mảnh : gồm có dây điện trở uốn hình răng lược,đường kính 0,02
÷ 0,03 mm.Hai đầu dây hàn với 2 lá đồng Berin hoặc đồng phốt pho để nối với mạch
đo.Hai phía dán hai tấm giấy mỏng 0,1 mm hoặc nhựa polymide ( 0,03 mm) để cố
định hình dáng dây,chiều dài dây L = nl
o
( l
o
:độ dài một đoạn dây,n :số đoạn);
n = 10-20 .Bình thường l
o
= 8 ÷ 15 mm,có thể tới 100 mm hoặc có thể nhỏ hơn 2,5
mm.Chiều rộng a

o
= 3 ÷ 10 mm
Điện trở dây R = 10 ÷ 150Ω và có thể tới 800 ÷ 1000 Ω
b. Áp trở dạng lá mỏng : là một lá rất mỏng có độ dày 4 ÷ 12 μm làm từ hợp kim
Constantan,chế tạo theo phương pháp ăn mòn quang học.Ưu điểm là có kích
thước nhỏ,hình dáng linh hoạt,độ nhạy lớn ít chịu biến dạng ngang do chế tạo và
điện trở lớn
8
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
c. Áp trở dạng màng mỏng : chế tạo bằng phương pháp bốc hơi kim loại có độ nhạy
cao bám vào một khung có hình dạng định trước,Ưu điểm là có thể chế tạo với
hình dáng phức tạp,kích thước nhỏ,điện trở ban đầu lớn,độ nhạy cao
Hình 2.1 : Sơ đồ cấu tạo áp trở kim loại
a) Áp trở dạng dây mảnh b) Áp trở dạng lá mỏng
d. Yêu cầu vật liệu chế tạo áp trở
+ Độ nhạy : Thông thường K nằm trong khoảng 1,8 ÷ 2,35 ± 0,1.Với hợp kim
platin-vonfram K = 4,1
+ Hệ số nhiệt cần nhỏ vì điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ.R
T
= R
o
[ 1 +
α
t
(T – T
o
)],trong đó R
o
: điện trở ở nhiệ độ chuẩn T

o
,do đó α
t
nhỏ sẽ làm cho cảm
biến ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi
+ Điện trở suất : phải đủ lớn để giảm kích thước và độ dài dây
+ Vật liệu chọn cần chịu được ứng lực lớn để tránh đứt khi chế tạo và sử
dụng.Ứng lực tối đa không nên biến dạng cố định có trị số lớn hơn 0,2%( Độ lớn
của giới hạn đàn hồi đo bằng kgN/mm
2
)
9
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Bảng 2.1 : Đặc tính một số vật liệu chế tạo áp trở kim loại
Vật liệu Thành phần K
α
(10
-6
1/
o
K)
ρ
(mm
2
/m)
Constantan 60%Cu,40%Ni 1,9 ÷ 2,1 ± 50 0,46 ÷ 0,5
NiChrome 80%Ni,20%Cr 2,1 ÷ 2,5 150 ÷ 170 0,9 ÷ 1,7
Platin 5,1 ÷ 5,4 1700 0,2
Manganin

84%Cu,12%Mn
4%Ni
0,47 ÷ 0,5 ± 10 0,4 ÷ 0,45
Karma
74%Ni,20%Cr
3%Cu,3%Fe
2,1
Platin-
Vonfram
92%Pt,8%W 4,1

2.1.2 Cảm biến áp trở bán dẫn
Cảm biến áp trở bán dẫn được chế tạo từ các chất bán dẫn như
Silic,Germani,Asenua…,chia thành hai loại : loại cắt và loại khuếch tán
2.1.2.1. Loại cắt : là một mẩu cắt từ tấm đơn tinh thể pha tạp.Các mẩu cắt này được
gắn lên một giá đỡ bằng nhựa có chiều dài l = 0,1 ÷ 5 mm,dày 10
-2
mm
Hình 2.2 : Áp trở bán dẫn loại cắt
2.1.2.2. Loại khuếch tán : điện trở được tạo nên bằng cách khuếch tán tạp chất như
S
b
,Ga,n…vào một phần của đế đơn tinh thể Silic đã pha tạp.Tùy theo loại tạp chất
khuếch tán mà ta cóa áp trở loại n hoặc loại p
10
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Hình 2.3 : Áp trở bán dẫn loại khuếch tán
2.1.2.3. Nguyên lí hoạt động : bình thường các điện tử phân bố trong tinh thể bán
dẫn bằng nhau,độ dẫn điện không thay đổi.Khi bị biến dạng,kích thước các ô mạng

tinh thể thay đổi làm cho nồng độ điện tử trong vùng đó độ dẫn thay đổi theo làm
cho điện trở bị thay đổi
2.1.2.4. Yêu cầu vật liệu chế tạo
a. Điện trở suất : ρ chịu ảnh hưởng của độ pha tạp và nhiệt độ
- Ảnh hưởng của độ pha tạp : khi tăng độ pha tạp,mật độ hạt dẫn tăng lên làm cho
điện trở suất giảm
ρ = 1/[q(μ
n
n + μ
p
p)]
q : giá trị tuyệt đối của điện tích điện trở hoặc lỗ trống
n,p : mật độ điện tử và lỗ trống tự do
μ
n
,μ
p
: độ linh động của điện tử và lỗ trống
-Ảnh hưởng của nhiệ độ : khi nhiệt độ nhỏ hơn 120
o
C,hệ số nhiệt dương và giảm
dần khi độ pha tạp tăng lên ; ở nhiệt độ cao hệ số nhiệt âm và không phụ thuộc vào
độ pha tạp
11
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Hình 2.4 : Sự phụ thuộc ρ vào nồng độ pha tạp và nhiệt độ
b. Độ nhạy : K phụ thuộc vào độ pha tạp,độ biến dạng,nhiệt độ
- Ảnh hưởng của độ pha tạp :
khi độ pha tạp tăng,K giảm

Hình 1.5 : Sự phụ thuộc K vào độ pha tạp
-Ảnh hưởng của độ biến dạng : K = K
1
+ K
2
ε + K
2
ε
2
Tuy nhiên với độ biến dạng dưới một giá trị cực đại nào đó thì K không đổi
-Ảnh hưởng của nhiệt độ : khi nhiệt độ tăng,K giảm.Tuy nhiên
khi độ pha tạp lớn (N
d
= 10
20
cm
-3
),K ít phụ thuộc nhiệt độ
12
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Bảng 2.2 : Đặc tính của áp trở bán dẫn
Vật liệu K α (10
-6
1/
o
C) ρ
Germani
Loại n -150 150 0,25.10
4

Loại p +100 3000 ÷ 8000 1,1.10
4
Silic
Loại n -130 6000 0,35.10
4
Loại p +170 1300 7,8.10
4
Ưu điểm của áp trở bán dẫn là độ nhạy cao K = -200 ÷ +800,kích thước nhỏ 2,5
mm,dải nhiệt độ làm việc -250 ÷ +250
o
C
Nhược điểm là độ bền cơ học kém
Khi đo cảm biến áp trở được gắn vào bề mặt cấu trúc cần khảo sát,khi bề mặt cấu
trúc bị biến dạng thì cảm biến cũng chịu một biến dạng như bề mặt cấu trúc.
Hình 2.6 : Cố định áp trở lên bề mặt khảo sát
1 : bề mặt 5 : dây dẫn
2 : cảm biến áp trở 6 : cáp điện
3 : lớp bảo vệ 7 : keo dán
4 : mối hàn
2.2 Cấu tạo và nguyên lí của Loadcell
13
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Mô hình vị trí lắp đặt của các Loadcell trên bàn cân như hình vẽ dưới đây(cho bộ
cảm biến dùng 6 Loadcell)

Các Loadcell
Hình 2.7 :Sơ đồ vị trí lắp đặt các Loadcell

Hình 2.8 :Vị trí lắp đặt Loadcell

14
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
2.2.1 Cấu tạo của Loadcell :
Hình 2.9 :Hình ảnh Loadcell thực tế và cấu tạo
Cấu tạo cơ bản của Loadcell gồm có trụ thép,chịu tác động trực tiếp của trọng
lượng,trên trụ thép gắn 4 cảm biến áp trở.Các áp trở trên được nối thành mạch cầu
4 nhánh
2.2.2 Nguyên lí Loadcell :
Hình 2.10 : Sơ đồ tương đương Loadcell
Khi trụ thép chịu lực tác dụng ( trong hệ thống cân là trọng lượng của xe ) sẽ bị
biến dạng theo trục X và Y (Hình 7) làm cho các áp trở biến dạng theo.Điện trở áp
trở A tăng lên ΔR và áp trở B giảm ΔR
Lúc đó điện áp ra U
AB
(Hình 8) thay đổi theo công thức
U
ra
= e.ΔR/R
15
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
R : điện trở ban đầu các áp trở
ΔR : độ biến thiên điện trở áp trở khi có biến dạng
Điện áp ra U
ra
này tỉ lệ với lực tác động (trọng lượng xe trong cân ô tô)
Sự thay đổi điện áp ra này chính là tín hiệu của Loadcell mà ta cần.Tín hiệu này
sẽ được truyền đến hộp nối dây (Junction Box).Đây là tín hiệu tương tự Analog
Công nghệ Loadcell giới thiệu ở trên là công nghệ Analog.Hiện nay,ngoài công

nghệ Analog,trong các hệ thống cân ô tô còn ứng dụng công nghệ Digital – Công
nghệ số

Hình 2.11 : Loadcell Digital ( Digital Powercell )
Loadcell Digital có bộ vi xử lí riêng với công nghệ kí thuật số,tín hiệu xuất ra là tín
hiệu số.Ngoài ra Loadcell Digital con có bộ chống sét riêng nên có thể hoạt động tôt
trong thời tiết mưa bão
16
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Bảng 2.3 So sánh công nghệ cân Analog và công nghệ cân Digital
Công nghệ cân Analog Digital
Độ chính xác thấp hơn cao hơn
Tự động điều chỉnh các thông số môi
trường
không có
Chống sét,chống nhiễu không có
Tuổi thọ,độ bền thấp hơn cao hơn
Bảo trì khó hơn dễ hơn
Hoạt động tốt khi phải có đủ các Loadcell
thiếu 1 vẫn hoạt động
tốt
Hiệu quả kinh tế thấp hơn cao hơn
Dữ liệu cân lưu ở Loadcell không có

Già thành công nghệ Digital cao hơn 30% so với công nghệ Analog nhưng do tính
ưu việt,kĩ thuật cao,độ bền cao,chất lượng tốt,độ chính xác tối ưu,mang lại hiệu quả
kinh tế cao nên trên thế giới hiện nay sử dụng công nghệ Digital 60%
2.3 Hộp nối dây - Hộp cộng tín hiệu ( Junction Box) :
Hộp nối dây là nơi kết nối các Loadcell lại với nhau,tùy từng loại mà có thể kết

nối được 4,6,8…Loadcell với nhau
17
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Hình 2.12 : Sơ đồ hộp nối dây 6 Loadcell
18
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Nguyên tắc của hộp nối dây là cộng tất cả các tín hiệu thu được từ các Loadcell
nối vào nó rồi chia trung bình để tìm ra khối lượng chính xác của vật cần cân
Hình 1.13 : Hình dáng 1 hộp nối dây J-Box
Tín hiệu từ J-Box sẽ được truyền đến đầu cân (Indicator)
2.4 Đầu cân – Chỉ thị cân (Indicator) :
Đầu cân là thiết bị nhận tín hiệu từ Loadcell thông qua hộp nối dây và thực hiện
việc chuyển đổi A/D (Analog/Digital),từ đó hiển thị thông số nhờ vào vi mạch và
phần mềm trong nó.Thông thường Indicator cũng là bộ phận cấp nguồn cho
Loadcell
Đầu cân được kết nối tới máy tính để truyền dữ liệu qua cổng giao tiếp truyền
thông RS 232.Trên đầu cân có máy in để in phiếu cân.Nguồn cấp cho đầu cân có thể
dùng Pin hoặc nguồn xoay chiều 220 V
Hình 2.14 : Đầu cân Analog
Ứng với công nghệ Digital cũng có loại Indicator chuyên biệt.Loại này không thực
hiện chuyển đổi Analog/Digital nữa mà nhận trực tiếp tín hiệu số từ Loadcell để xử
lí.Digital Indicator có thể kết nối với nhiều Loadcell hơn Analog Indicator
19
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Hình 2.15 : Digital Indicator
2.5 Kết cấu hầm móng :
Hiện nay có hai dạng hầm móng chính được sử dụng trong hệ thống cân ô tô :

Kiểu móng hầm chìm ( Pit Type )và Kiểu móng hầm nổi ( Pitless Type )
Tùy theo vị trí lắp đặt cân mà lựa chọn kiểu hầm móng thích hợp
2.5.1 Kiểu móng hầm chìm ( Pit Type )
Hình 2.14 : Mô hình kiểu móng hầm chìm
a. Ưu điểm :
- Gọn,không có bờ dốc,diện tích tối thiểu,có thể kiêm luôn đường đi
- Dễ cho xe vào cân,xe dễ di chuyển
- Chiếm ít diện tích đất sử dụng
- Không làm hạn chế tầm nhìn của nhà máy
- Chiều cao thấp nên không bị ảnh hưởng của gió
- Bàn cân thấp,chi phí xây dựng thấp
b. Nhược điểm :
- Khó bảo hành,bảo trì cân
20
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
- Khó làm vệ sinh cân vì phải chui xuống hầm cân
2.5.2 Kiểu móng hầm nổi ( Pitless Type )
Hình 2.15 : Mô hình kiểu móng hầm nổi
a. Ưu điểm :
- Dễ bảo trì,vệ sinh khi cần thiết
- Không bị ngập nước
- Chi phí xây dựng thấp
b. Nhược điểm :
- Chịu tác động của gió nhiều hơn
- Diện tích nhiều vì có hai bờ dốc
2.6 Mặt bàn cân
Mặt bàn cân là thiết bị trực tiếp chịu tải trọng của xe,là nơi gắn các cảm biến,hộp
nối dây.Có nhiều kích thước bàn cân khác nhau tùy vào nhu cầu sử dụng và mức
cân.Các kích thước bàn cân thường sử dụng là

- 3m x 8m : thường dùng 4 Loadcell,mức cân max <= 50 tấn
- 3m x 10m : thường dùng 4 Loadcell,mức cân max <= 60 tấn
- 3m x 12m : thường dùng 6 Loadcell,mức cân max <= 80 tấn
- 3m x 16m : thường dùng 6 Loadcell,mức cân max >= 80 tấn
- 3m x 18m : thường dùng 8 Loadcell,mức cân max >= 100 tấn
Bàn cân có 3 dang chính tùy theo vật liệu chế tạo : bàn cân bê tông,bàn cân
thép,bàn cân bê tông – thép
21
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô

(a) (b)
Hình 2.16 : Mặt bàn cân
a : bàn cân bê tông
b : bàn cân thép
2.7 Bảng đèn LED hiển thị phụ
Hình 2.17 : Bản LED hiển thị phụ
Bảng đèn LED hiển thị phụ là thiết bị dùng để hiển thị trực quan giá trị khối
lượng cân được của ô tô,dùng để quan sát từ xa
Kích thước bảng LED thường là 200(cao) x 600(dài) x 150(rộng) mm,hoặc 200 x
600 x 100 mm.Số chữ số hiển thị tùy vào kích thước,thường là hiển thị 5 – 6 số
Bảng LED có cổng RS 232 kết nối với máy vi tính
2.8 Phần mềm quản lí cân
Phần mềm chuyên dụng TPC – Truck Scales chạy trên môi trường Windows,giao
diện tương tác bằng tiếng Việt có dấu nên dễ dàng sử dụng.
22
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Các nhóm chức năng cơ bản được lập trình :
- Lưu trữ và quản lí tự động các thông tin liên quan đến : tên chủ hàng,tên hàng

hóa,số xe,thời gian và khối lượng hàng hóa xuất nhập,…
- In phiếu cân cho từng xe,trong mỗi phiếu ghi rõ các chi tiết : số xe,mã số khách
hàng,nhân viên vận hành cân,khối lượng tổng,khối lượng tịnh,khối lượng trừ
bì,thời gian…
- Khai báo thông tin phục vụ mục đích quản lí thống kê : thống kê chi tiết theo
thời gian,theo khách hàng,theo mặt hàng,theo số xe trong một giai đoạn nhất
định
- Ngoài ra trong một hệ thống cân ô tô còn có các bộ phận thiết bị phụ trợ khác
như : bộ chống giao động,bộ chống sét đường dây nguồn,hệ thống dây dẫn cáp
điện,hệ thống đèn tín hiệu,barie điều khiển vào ra…
23
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
PHẦN B
XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM Ô TÔ TRONG NHÀ
MÁY SẢN XUẤT XI MĂNG
3.1 Mô hình hệ thống
Hình 3.1 : Mô hình hệ thống
24
Đo lường & Cảm biến D3_NHÓM 2 Hệ thống cân kiểm trọng tải
ô tô
Hình 3.2 : Sơ đồ liên kết các thiết bị trong hệ thống
3.2 Danh mục các thiết bị và chức năng
Các thiết bị được sử dụng trong hệ thống là :
- Bộ cảm biến lực Loadcell : Gồm 6 Loadcell
- 1 hộp nối dây Junction Box
- 1 đầu cân Indicator
- 1 bảng đèn Led hiển thị
- 1 bộ máy vi tính và máy in
- 1 bàn cân thép

Các thiết bị phụ trợ kèm theo : bộ chống sét,dây cáp điện,bộ giảm chấn….
25