phân tích và xây dựng hệ thống cân kiểm trọng tải của ôtô (cân trọng tải ôtô 50 -100 tấn)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 37 trang )
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
Đề tài:
●●●●●●●●Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hành :
Lớp TDH1-K5
NHÓM 7:
Hà Nội Tháng 6, 2012
GV: Nguyễn Thu Hà
Ths NGUYỄN THU HÀ
1
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
1.Nguyễn Đức Kha
+Giới thiệu đề tài
-Tổng quan về hệ thống cân xe tải
-Vai trò của hệ thống cân xe tải
2. Nguyễn Xuân Thủy
Tổng quan về hệ thống cân xe tải:
-Yêu cầu của hê thống cân xe tải
3.Dương Quang Hiếu
Nguyên lý hoạt động:
-Nguyên lý chung
-Đầu cân-chỉ thị cân
-Đèn Led hiển thị
-Phần mềm quản lý cân
4.Dương Văn Lương
Nguyên lý hoạt động:
-Tìm hiểu về cảm biến Loadcell
5.Nguyễn Văn Hướng
Nguyên lý hoạt động:
- Trọng tải cân
- Cỡ bàn cân
- Chất liệu làm bàn cân
- Kiểu lắp đặt hầm móng cân
6.Nguyễn Văn Dương
Xây dựng hệ thống cân kiểm ô tô
GV: Nguyễn Thu Hà
2
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Hà Nội, ngày ….tháng….. năm 2012
Chữ kí
GV: Nguyễn Thu Hà
3
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
Mục lục ______________________________________________________
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………………5
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……………………………………………………….…...6
A.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN XE TẢI
I.Vai trò………………………………………………………………………..7
II.Yêu cầu của cân…………………………………………………………...8
B.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
I. Nguyên lý chung……………………………………………………….….12
II.Phân tích chi tiết…………………………………………………….…….12
1.Loadcell………………………………………………………….…….12
2.Phân lại Loadcell……………………………………………….….….18
3. Đầu cân – Chỉ thị cân (Indicator)….……………………….….……21
4. Bảng đèn LED hiển thị phụ……………………………….….…….22
5. Phần mềm quản lí cân……………………………….……….……..23
6.Trọng tải cân……………………………….…………………….……24
7.Cỡ bàn cân……………………………….…………………….……..24
8.Chất liệu làm bàn cân……………………………….………….……25
9. Kiểu lắp đặt hầm móng cân……………………………….….…….27
C.XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM Ô TÔ
I. Danh mục các thiết bị và chức năng…………………………….…….30
1. Loadcell tương tự…………………………………………………….…….32
2. Loadcell số…………………………………………………….…………….33
TỔNG KẾT…………………………………………………………….……….35
GV: Nguyễn Thu Hà
4
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
GV: Nguyễn Thu Hà
Bộ môn đo lường-Cảm biến
5
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
Trong thời đại ngày nay, việc tự động hoá trong quá trình sản xuất và ứng dụng
mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sự
phát triển công nghiệp của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng. Sự tự động
hoá trong sản xuất làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm
và tiếp cận thâu tóm thị trường. Những chỉ số đó là những mục tiêu mà các doanh
nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện.
Vì tầm quan trọng quá to lớn như vậy nên là sinh viên chuyên ngành tự động hoá,
chúng em càng phải trau dồi kiến thức cho mình để có nền tảng phát huy tính sáng tạo
sau này phát triển đất nứơc.
Chính vì thế mà sau khi tìm hiểu kĩ và cuối cùng, chúng em đã hoàn thành báo
cáo đề tài:“ TÌM HIỂU HỆ THỐNG CÂN KIỂM TRỌNG TẢI ÔTÔ”. Với mô
hình này sẽ cho chúng ta hình dung một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực tự động hóa qua
đó cũng tư duy cho chúng ta về một hệ thống lớn, một băng chuyền được điều khiển
logic thông minh là như thế nào.
Chúng em là sinh viên của trường Đại học công nghiệp Hà Nội, là chủ nhân tương
lai của đất nước, chúng em sẽ cố gắng học hỏi, nâng cao tính sáng tạo và tư duy để
không phụ lòng mong mỏi của thầy cô, của đất nước.
Chúng em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến:
Cô Nguyễn Thu Hà đã hết sức giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực hiện
tốt đề tài.
Các giáo viên bộ môn cũng đã giúp đỡ nhóm chúng em thực hiện đề tài này.
Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thiện hệ thống nhưng do còn
nhiều khó khăn về tài chính cũng như kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót.
Chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô!
Nhóm thực hiện đề tài !
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
6
...................................................................................................................................................................
GV: ...................................................................................................................................................................
Nguyễn Thu Hà
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.Cơ sở lựa chọn đề tài.
Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghiêp điện tử,kỹ thuật
thì một số các hệ thống điều khiển được tự động hóa.với những kỹ
thuật tiên tiến như vi điền khiển,PLC…được sử dụng vào hầu hết các
hệ thống công nghiệp,và rộng khắp trên nền công nghiệp hiện nay.
Trong quá trình sản xuất,phân phối,vận chuyển sản phẩm của các
xí nghiệp-nhà máy hiện nay,việc cân trọng tải của các sản phẩm là hết
sức cần thiết và quan trọng để thực hiện việc cân trọng tải đảm bảo
tính an toàn,tiện ích,chính xác và không tiêu tốn nhiêu thời gian thì
việc cân trọng tải của ôtô để ta có thể biết được cân nặng của sản
phẩm.Bên cạnh đó việc cân trọng tải ôtô dúp ta phân loại được đường
dành cho các loại xe….
Để đáp ứng được yêu cầu trên có rất nhiều phương pháp để thực
hiện,qua quá trình học tập và nghiên cứu cảm biến và nhiều bộ môn
khác … và được sự dẫn dắt của cô giáo Nguyễn Thu Hà nhóm chúng
em tiến hành thực hiện đề tài :”phân tích và xây dựng hệ thống cân
kiểm trọng tải của ôtô”(cân trọng tải ôtô 50-100 tấn)
2.Đối tượng nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cân điện tử:trong thực tế về cuộc
sống và trong công ngiệp nhiều vị trí cần và thường dùng cảm biến
trọng lượng.Khi diều khiển trọng lượng,đặc tính cần chú ý là nhận và
sử lý thông tin nhanh từ cảm biến tới bộ sử lý trung tâm.
GV: Nguyễn Thu Hà
7
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
A.Tổng quan về hệ thống cân xe tải
I.Vai trò.
Trong thời buổi kinh tế phát triển theo hướng CNH-HĐH như hiện nay
thì cân xe tải đã trở thành 1 thnahf phần thiết yếu,trang bị cho các nhà
máy sản xuất chế biến,cân hàng hóa phục vụ công tác quản lý hàng
hóa nhập xuất,nguyên liệu cho sản xuất trong nhà máy cũng như là
công cụ phục vụ cho các mô hình ISO,TQM…
Lợi ích:
-Giúp góp phần quản lý,kiểm tra chéo nguyên liệu cho quá trình sản
xuất và hàng hóa xuất kho.
-Cân xe tải giúp cho nhà máy có thể kiểm tra được nguyên liệu tồn
kho cũng như khả năng dự trữ tối đa của nhà máy giúp cho công tác
quản trị cung ứng được dễ dàng hơn,nhà quản lý có thể tham chiếu
số liệu báo cáo để có thể có kế hoạch nhập nguyên vật liệu sản xuất
thích hợp.
GV: Nguyễn Thu Hà
8
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
II.Yêu cầu của cân
+)Cân đạt độ chính xác nhất định theo tiêu chuẩn Việt Nam và thế
giới:
-Cân ôtô là phương tiện đo thuộc danh mục phương tiện đo phải
kiểm định được ban hành kèm theo Quyết định số 13/2007/QĐBKHCN ngày 6/ 7/ 2007 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ .
- Sai số cho phép khi kiểm định:
0
< mức tải trên cân
< 500e
Sai số cho phép ± 1e
500e < mức tải trên cân
< 2000e
Sai số cho phép ± 2e
2000e < mức tải trên cân
< 10000e
Sai số cho phép ± 3e.
e = d: Phân độ của cân hay bước nhảy trên bộ chỉ thị.
Vd: Cân ôtô 60 tấn có bước nhảy 10kg
0
10
< mức tải trên cân < 5.000kg
Sai số cho phép ±
5.000kg
20
< mức tải trên cân
< 20.000kg
Sai số cho phép ±
20.000kg
30.
< mức tải trên cân
< 60.000kg
Sai số cho phép ±
Vd: Cân ôtô 60 tấn có bước nhảy 20kg
0
< mức tải trên cân < 10.000kg
Sai số cho phép ± 20
10.000kg
< mức tải trên cân < 40.000kg
Sai số cho phép ± 40
40.000kg
60.
< mức tải trên cân < 60.000kg
Sai số cho phép ±
Qua hai ví dụ dễ dàng nhận thấy cân có bước nhảy (phân độ chia)
càng nhỏ, độ chính xác càng cao. Tại cùng một mức tải thì cân có
GV: Nguyễn Thu Hà
9
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
bước nhảy 20kg có sai số cho phép lớn hơn gấp 2 lần của cân có
bước nhảy 10kg.
+)Cân phải có độ ổn định cao
Cân ôtô sau khi lắp đặt phải đảm bảo có độ chính xác, ổn định trong
thời gian vận hành lâu dài. Thông thường các cân chỉ cần hiệu chỉnh
sơ bộ sau lần kiểm định thứ 3.
Các thiết bị chính của cân như: loadcell, indicator được lắp ghép đồng
bộ sẽ đảm bảo tuyệt đối vế tín hiệu kết nối là chính xác. Trường hợp
sử dụng các thiết bị chính của các hãng khác nhau sẽ có nhiều hạn
chế như: làm việc không ổn định, tuổi thọ không cao, cấp chính xác
thấp và không đảm bảo an toàn về mặt quản lý các dữ liệu trong quá
trính cân vì vậy cần sử dụng thiết bị số Digital PDX & IND560
( Loadse POWERCELL PDX và bộ chì thị số IDN560) là thiết bị có các
tính năng bảo vệ cân.
+)Đặc điểm của thiết bị số Digital PDX & IND560:
- Độ phân giải: 1.000.000e.
- Tiêu chuẩn bảo vệ: IP69k.
- Powercell PDX có độ chính xác, độ ổn định, độ bền cao => hiệu
quả kinh tế cao.
- Powercell PDX tự căn chỉnh và hiệu chuẩn cân => tiết kiệm thời
gian và chi phí căn chỉnh, hiệu chuẩn cân.
- Powercell PDX tự động đồng bộ tín hiệu nên khồn cần hộp đồng
bộ tín hiệu bên ngoài => giảm chi phí bảo trì và giảm thiểu nguy cơ
hỏng hóc cho cân.
- Powercell PDX là thiết bị có khả năng tiên đoán trước được sự chố
của thiết bị và lập tức thong báo cho bạn qua email hoặc mobiphone
để cho bạn có thể tránh được những thiệt hại đang tiếc xảy ra => chủ
động bảo trì và tiết kiệm chi phí xử lý sự cố cũng như những thiệt hại
gián tiếp do sự cố của cân gây ra.
VD: Khi loadcell bị lỗi, trô số thì cân sẽ tự động dò lỗi và báo ngay
trên màn hình hiển thị là lỗi từ loadcell nào.
GV: Nguyễn Thu Hà
10
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
- Powercell PDX có hệ thống cảnh báo chống gian lận cân trọng
lượng. Cảnh báo trước cho bạn qua email hoặc mobile phone khi cân
có nguy cơ bị điều chỉnh làm sai lệch kết quả cân => đảm bảo kết quả
cân luôn được chính xác va công bằng.
- Thay thế dễ dàng ( khi thay thế Powercell PDX chỉ cần tháo ra và
cắm lại dây, không cần phải thay dây, không cần hiệu chỉnh lại, không
cần thợ chuyên nghiệp vì cân sẽ tự động hiệu chuẩn và căn chỉnh lại
khi thay thế loadcell).
- Trong trường hợp 01 loadcell bị hỏng mà chưa kịp thay thế được
thì cân vẫn tạm thời hoạt động được mà không ảnh hưởng đến kết
quả cân.
- Powercell PDX có khả năng chịu đựng được những điều kiện khắc
nghiệt nhất của môi trường thiên nhiên gây nên:
+) Chống sét cực đại: Mỗi thiết bị Powercell PDX được tích
hợp sẵn bên trong hệ thống chống sét độc lập, có khả năng chống sét
với cường độ 82.000A (gấp đôi cường độ sét đánh thong thường).
+) Chống gỉ: Toàn bộ vỏ bọc bên ngoài của Powercell PDX và
hệ thống cáp nối đều làm bằng INOX có khả năng chống gỉ và ăn mòn
rất cao.
+) Chống nươc: Powercell PDX được hàn bằng Laze kín, đạt
tiêu chuẩn IP68/69k, có khả năng chịu được nước phun có áp lực lớn
hoặc ngâm trong nước sâu 1m lien tục trong vòng 7 ngày ( tương
đương 168 giưof đồng hồ).
+) Chống nhiễu: Có khả năng chống nhiễu sóng điện từ cao
cùng với tín hiệu số mạnh nên không bị rơi rớt tín hiệu làm ảnh hưởng
đến kết quả cân.
+) Chống chuột và loài gậm nhấm: Toàn bộ Powercel PDX vá
cáp nối có vỏ bọc INOX nên bảo vệ được cáp không bị chuột cắn
( cáp nối được bọc 2 lớp thepas và lưới).
+) Powercell PDX chịu được thời tiết khác nghiệt nhất của
thiên nhiên từ -550C đến +600C
GV: Nguyễn Thu Hà
11
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
- Thiết bị có độ bền cao: Thiết bị đươcf thử nghiêm 1.000.000 lần
trước khi đưa ra thị trương ( tương đương trên 20 năm sử dụng).
+)Thiết kế bàn cân vững chắc chống được dao động dọc ngang
tốt.
+)Cân phải chống được các tác nhân thời tiết(mưa,nắng,sét,ăn
mòn,…)
Cân ôtô là tài sản có giá trị cao, độ chính xác của nó quyết định một
phần sự tin tưởng lẫn nhau giữa các bên giao nhận hàng hoá. Tuổi
thọ của cân thường trên 10 năm. Tuổi thọ này phụ thuộc vào tuổi thọ
thiết bị, môi trường và trình độ của người vận hành.
Thời gian bảo hành của các nhà cung cấp cân tốt thường là 24 tháng
+)Bàn cân thích ứng được các điều kiện cân khác nhau,dễ di rời.
+)Cân có thể quản lý bằng máy tính.
+)Giá thành phù hợp.
Đầu tư một cân ôtô tốt là mong muốn của hầu hết tất cả nhà đầu tư.
Cân ôtô được tin học hoá giúp cho việc quản lý hàng hoá thông quan,
tồn kho hiện tại một cách nhanh chóng, chính xác. Người quản lý căn
cứ trên số liệu này để có thể cho ra những quyết định nhanh chóng,
chính xác. Cân tốt không làm tắc nghẽn luồng hàng hoá vào ra, không
làm ách tắc hoạt động của doanh nghiệp.
GV: Nguyễn Thu Hà
12
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
B.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
I.Nguyên lý 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.
II.Phân tích chi tiết
1.Loadcell
Là bộ phận chính có nhiệm vụ xác định giá trị trọng tải xe trong hệ
thống cân ô tô.Các cẩm biến Loadcell này được kết nối với nhau.
GV: Nguyễn Thu Hà
13
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
Loadcell hoạt động nhờ vào cơ cấu các cảm biến đo biến dạng – Áp
trở(Tenzo) gắn trên nó.
1.1. 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”
Cảm biến áp trở chia thành hai dạng cơ bản là áp trở kim loại và áp
trở bán dẫn.
1.1.1 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.
GV: Nguyễn Thu Hà
14
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
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 ( lo :độ dài một đoạn dây,n :số
đoạn); n = 10-20 .Bình thường lo = 8 ÷ 15 mm,có thể tới 100 mm
hoặc có thể nhỏ hơn 2,5 mm.Chiều rộng ao = 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.
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.
Có 2 dạng: -Áp trở dạng dây mảnh
- Áp trở dạng lá mỏng
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:
RT = Ro [ 1 + αt(T – To)] trong đó Ro : điện trở ở nhiệt độ chuẩn T o, do
đó αt 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;
GV: Nguyễn Thu Hà
15
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
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).
1.1.2 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
a. 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
b. Loại khuếch tán : điện trở được tạo nên bằng cách khuếch tán
tạp chất như Sb,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
c. 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.
d. Yêu cầu vật liệu chế tạo
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(μnn + μpp)]
q : giá trị tuyệt đối của điện tích điện trở hoặc lỗ
trống
n,p : mật độ điện tử và lỗ trống tự do
μn,μp : độ linh động của điện tử và lỗ trống
GV: Nguyễn Thu Hà
16
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
Ảnh hưởng của nhiệt độ : khi nhiệt độ nhỏ hơn 120 oC, 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.
+ Độ nhạy : K phụ thuộc vào độ pha tạp, độ biến dạng, nhiệt độ
Ảnh hưởng của độ biến dạng : K = K 1 + K2ε + K2ε2
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 (Nd = 1020 cm-3), K ít phụ thuộc nhiệt độ
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 oC.
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.
1.2 Cấu tạo và nguyên lí của Loadcell :
Mô hình vị trí lắp đặt của các Loadcell trên bàn cân như hình vẽ
dưới đây(cho bộ cảm biến dùng 6 Loadcell).
GV: Nguyễn Thu Hà
17
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
1.2.1 Cấu tạo của Loadcell :
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.
1.2.2 Nguyên lí 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 1.9) làm cho các áp trở
biến dạng theo.Điện trở áp trở A tăng lên ΔR và áp trở B giảm ΔR
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.
GV: Nguyễn Thu Hà
18
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
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 tốt trong thời tiết mưa bão.
Giá 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.Phân lại Loadcell
2.1.Loadcell uốn đơn (Single End Sheer Beam):
Kích thước cồng kềnh, khối lượng nặng,khó lắp đặt nên hiện nay hầu
như không sử dụng khi lắp mới.
2.2.Loadcell trụ (Rocker Pin):
Kích thước gọn, khối lượng nhẹ, dễ lắp đặt nên hiện nay rất phổ biến.
Tuy nhiên, độ chính xác của loại loadcell này phụ thuộc rất lớn vào độ
nghiêng (độ lệch tâm) của loadcell và phụ thuộc vào các yếu tố như:
-Trình độ của nhân viên căn chỉnh, lắp đặt.
GV: Nguyễn Thu Hà
19
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
-Sự co giãn của bàn cân dưới sự tác động của nhiệt độ môi
-trường dẫn đến độ nghiêng của loadcell.
-Độ võng của bàn cân dưới tác dụng của tải trọng lớn cũng có
thể gây ra nghiêng loadcell.
2.3.Loadcell uốn kép (Double End Sheer Beam):
Khắc phục được các nhược điểm của 2 loại loadcell trên: kích thước
gọn, khối lượng nhẹ, dễ lắp đặt; độ chính xác ít bị ảnh hưởng bởi độ
lệch tâm (vấn đề mà loadcell trụ chưa khắc phục được) do cấu tạo
đặc biệt của chúng: thứ nhất, do có bi thép tự lựa nên lực tác dụng
xuống loadcell luôn thẳng đứng; thứ hai, loadcell này cấu tạo tương
đương 2 loadcell uốn đơn ghép lại nên khi bị lệch tâm, tín hiệu
loadcell luôn ổn định do có sự bù trừ qua lại giữa tín hiệu hai loadcell.
GV: Nguyễn Thu Hà
20
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
Các vị trí lắp loadcell
GV: Nguyễn Thu Hà
21
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
3. 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.
GV: Nguyễn Thu Hà
22
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
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.
4. Bảng đèn 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.
GV: Nguyễn Thu Hà
23
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
5. 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.
GV: Nguyễn Thu Hà
24
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
Hệ thống cân kiểm ô tô
Bộ môn đo lường-Cảm biến
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
6.Trọng tải cân
Các trọng tải lớn nhất: 30 tấn, 40 tấn, 60 tấn, 80 tấn, 100 tấn, 120 tấn,
150 tấn
7.Cỡ bàn cân
Gồm các cỡ:3x7m, 3x8m, 3x10m, 3x12m, 3x15m, 3x16m, 3x18m,
3x20m
Các kích thước bàn cân ứng với trọng tải tối đa của 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.
GV: Nguyễn Thu Hà
25
Nhóm thực hiện: Nhóm 7
