ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐO LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ

`

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ
HÌNH ĐO LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ

Họ và tên sinh viên: Lê Ngọc Ân
Phan Thanh Nam
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện Tử
Niên khóa: 2014 - 2018

Tháng 6/2018


`

ỨNG DỤNG LOADCELL VÀO THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐO
LỰC CẮT CÀNH CÂY CẢNH CỠ NHỎ

TÁC GIẢ

LÊ NGỌC ÂN
PHAN THANH NAM

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
công nghệ kỹ thuật cơ điện tử

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Đào Duy Vinh

Tháng 6/2018


`

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành chương trình học, có cơ hội để áp dụng được những kiến
thức đã học trên trường, có thêm kinh nghiệm thực tế thì việc làm đề tài tốt nghiệp là
cơ hội tốt để thực hành những gì đã học cũng như cải thiện những kỹ năng như viết
báo cáo, phản biện bảo vệ đề tài, làm việc nhóm,… cũng như hoàn thành được nguyện
vọng tốt nghiệp, kết thúc quá trình làm đề tài lâu dài và mệt mỏi.
Để có được thành quả ngày hôm nay, trước tiên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình
đã luôn ở bên, ủng hộ và tạo động lực để vững bước trên con đường học vấn.
Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa cơ khí công nghệ - Trường đại học Nông
Lâm TP.HCM đã tạo điều kiện học tập tốt nhất trong suốt thời gian qua. Đặc biệt xin
gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Duy Vinh, người đã hết lòng tận tụy giúp đỡ trong suốt
quá trình làm tiểu luận. Thầy luôn đưa ra những lời khuyên chính xác, kịp thời giúp
hoàn thiện tiểu luận.
Bên cạnh đó, xin chân thành cám ơn những người bạn đã luôn ủng hộ tinh thần
để có thể hoàn thành tốt khóa luận.
Sau cùng là lời cảm ơn chân thành về những ý kiến đóng góp của quý thầy cô
và tất cả bạn đọc.
TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện
PHAN THANH NAM

LÊ NGỌC ÂN

3


`

TÓM TẮT

Đề tài: Ứng dụng Loadcell vào thiết kế chế tạo mô hình đo lực cắt cành cây cở
nhỏ được thực hiện tại Xưởng CK6, Khoa Cơ Khí - Công Nghệ, Trường Đại Học
Nông Lâm TPHCM.
Mục đích của đề tài: Tính toán và khảo nghiệm lực cắt phù hợp với từng loại
cây cảnh làm viền, từ đó giúp giảm được hao phí trong quá trình chế tạo được Robot
cắt cây cảnh viền hoa.
Nội dung của đề tài bao gồm:
Thiết kế phần khung mô hình cắt cành cây thí nghiệm dùng động cơ phát lực.
Lắp đặt loadcell để đo lực cắt cành cây.
Thiết kế mạch mạch điều khiển mô hình cắt cành cây thí nghiệm.
Thiết kế mạch công suất điều khiển cơ cấu chấp hành của mô hình cắt.
Đo và lưu giá trị độ lớn lực sinh ra trong quá trình cắt thử nghiệm.
Khảo nghiệm điều chỉnh nhiều tốc độ cắt khác nhau.

Mục Lục

4


`

5


`

Mục Lục Hình

6


`

Mục Lục Bảng

Chương 1
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều máy móc thiết bị giúp hỗ trợ, phân tích
kết cấu, những đặc tính vật lý và hóa học của vật liệu, nguyên liệu nhằm hiểu được ưu
nhược điểm để có thể ứng dụng vào các công việc khác nhau sao cho phù hợp, hiệu
quả nhất trong từng công việc, hoàn cảnh cụ thể. Qua đó ta thấy được tầm quan trọng
của những công cụ phân tích, nếu không có chúng sẽ rất mất thời gian trong việc
nghiên cứu, khảo sát cũng như độ chính xác không cao khi ta phân tích bằng tay giúp
cải thiện hiệu quả sử dụng tiết kiệm được chi phí, tránh gây ra lãng phí khi những đặc
tính của chúng không phù hợp.
Ví dụ như máy phân tích thành phần hóa học của kim loại. Với nó việc kiểm
tra xác định thành phần các nguyên tố hoá học trong thép, gang hay các hợp kim trở
nên dễ dàng hơn đảm bảo được chất lượng trong các lĩnh vực sản xuất liên quan đến
kim loại và luyện kim như: sản xuất phôi thép, cán thép, chế tạo cơ khí, đúc gang, đúc

thép, đúc kim loại màu, mạ kẽm, sản xuất tôn mạ kẽm/tôn lạnh, luyện kim màu…
Trong các ngành công nghiệp hiện nay việc dùng cảm biến để thay thế cho
việc giám sát ngày càng nhiều trong đó load cell đang được ứng dụng ngày càng rộng
rãi. Điển hình như ứng dụng trong cân điện tử, kiểm tra khối lượng đã đạt tiêu chuẩn

7


`

chưa trong các dây chuyền sản xuất hàng loạt, kiểm tra độ đàn hồi, độ cứng… trong
các sản phẩm tiêu dủng như thực phẩm, mỹ phẩm, nguyên liệu.
Việc chế tạo mô hình trong khi nghiên cứu, chế tạo có nhiều ưu điểm như tiết
kiệm chi phí vật liệu công sức so với làm sản phẩm thật cũng như có thể tính toán mức
chi phí cần khi chế tạo sản phẩm, đánh giá được chính xác những ưu điểm, nhược
điểm mà sản phẩm thật có thể mắc phải ngoài ra mô hình thu gọn còn có thể thu thập
được các số liệu cần thiết mà không cần dùng sản phẩm thật giúp tiết kiệm được không
gian và công sức vận chuyển, thuận tiện cho việc sử dụng. Trong đó để hỗ trợ cho việc
chế tạo công cụ cắt tỉa cây cảnh hoạt động có hiệu quả nhất, giảm thiểu hao tổn nhiên
liệu góp phần hoàn thiện robot tỉa viền cây xanh thì đề tài ứng dụng load cell trong
việc chế tạo mô hình đo lực cắt cành cây cỡ nhỏ thực sự quan trọng nhằm tìm ra được
lực cắt hợp lý nhất cho một số loại cây cần thiết qua đó bổ trợ cho các nhóm khác
trong việc thiết kế được cơ cấu cắt tốt nhất cũng như chọn được động cơ hợp lý. Do đó
mô hình đo lực cắt cành cây cỡ nhỏ bằng load cell ra đời.

Hình 1.1 Một số loại máy đo lực trong thực tế

8

`

9


`

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Quá trình cắt cành cây cảnh cở nhỏ
Để quá trình cắt thái thân cây cảnh thành từng đoạn đảm bảo chất lượng, giảm
được năng suất cắt thái, ta cần xét đến các ý chính thuộc phạm vi dao cắt và vật cắt
(cây cảnh làm viền thân thảo) ảnh hướng tới quá trình cắt:
2.1.1 Áp suất cắt thái riêng q0
Đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình cắt đứt vật thái và liên quan đến
các yếu tố khác thuộc phạm vi vật thái và dao thái:
(N/cm)
Trong đó Q: Lực cắt thái [N]
S: Là đọan lưỡi dao thái vào vật [cm].
Viện sĩ Gơriatskin V.P đã làm thí nghiệm và kết quả khi cắt thái không trượt (τ = 0) đối
với cây thân cỏ cở nhỏ (D = 2-6mm) thì qo=20-40 (N/cm).
Khi cắt thái các vật có tính đàn hồi thì áp suất riêng gây ra 2 giai đoạn: Đầu tiên
là lưỡi dao nén ép vật cắt 1 đoạn, sau đó sẽ cắt đứt vật cắt. Trong quá trình lưỡi dao đi
vào vật cắt còn phải khắc phục các lực ma sát T1 do áp lực cản của vật cắt tác động
vào mặt bên của lưỡi dao và T2 do vật cắt dịch chuyển bị nén ép tác dụng vào mặt vát
của cạnh sắc lưỡi dao (Hình 2.7). Nếu gọi P1 là lực cản của vật cắt thì:
N = P1 + T1 + T2 cosσ

10

`

Hình 2.1 Sơ đồ phân tích lực của quá trình cắt
bằng lưỡi dao có góc mài

2.1.2 Độ sắc của lưỡi dao (y)
Thường thì y = 20 – 40 µm
Góc cắt α: α = β + γ
Trong đó:
β là góc đặt dao, γ là góc mài dao, góc mài dao càng nhỏ càng tốt
2.1.3 Vận tốc dao cắt
Vận tốc của dao ảnh hưởng đến quá trình cắt, thể hiện cụ thể bằng nhứng đồ thị
thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (N/cm) hoặc lực cắt Pt và công
cắt Act với vận tốc của dao thái (Hình 2.17).
Theo Reznik NE: Ta có thể tính theo công thức thực nghiệm:
Pt = 75*100,0019*q*V2,6+40 (N) (1)
Và vận tốc tối ưu khi cắt cây thân thảo cở nhỏ không tấm kê V0 = 25 - 30 (m/s),
còn vận tốc tối ưu khi cắt có tấm kê V = 10 - 20 (m/s).

11


`

Hình 2.2 Đồ thi phụ thuộc q, Act, pt với v
a) Đồ thị phụ thuộc giũa q vào v
b) Đồ thị của Act và Pt vào v
Qua nghiên cứu và thử nghiệm thì Đề tài: “Ứng dụng Loadcell vào thiết kế chế
tạo mô hình đo lực cắt cành cây cảnh làm viền cở nhỏ” sử dụng động cơ có vận tốc

trong khoảng 15-20mm/s ứng với số vòng quay từ 150 vòng/phút đến 203 vòng/phút
được tính theo công thức sau:
V = R.W (mm/s)
Để có được vận tốc (V =15-20 mm/s) thuận lợi cho quá trình cắt cành cây cảnh
cở nhỏ theo công thức (1) ta thiết lập được công thức sau:
V = R.W = 2.f.R
(2)
Trong đó: R là bán kính cánh tay đòn của mô hinh. R = 56,4 mm
V là vận tốc của dao cắt (mm/s)
f là tần số (vòng/giây)
Theo công thức (2), ứng với vận tốc là 15mm/s đến 20mm/s ta tính được số
vòng/giây thuận lợi nhất cho quá trình cắt của đề tài nằm trong khoảng từ 149
vong/giây đến 203 vòng/giây.
Số vòng quay của động cơ được chọn nghiên cứu trong đề tài là 150 vòng/phút,
170 vòng/phút, 200 vòng/phút lần lượt ứng với vận tốc là 16,8 mm/s, 17,3 mm/s, 18,6
mm/s.
2.2 Một số cơ cấu cắt thường dùng
Để có thể chế tạo được mô hình đo lực cắt cành cây cảnh thì việc tìm hiểu ứng
dụng cơ cấu cắt vào mô hình là việc làm quan trọng nhằm có thể tìm được cơ cấu nào
là hiệu quả nhất, đo được lực chính xác nhất với từng cơ cấu.

12


`

Cơ cấu cắt rất đa dạng, dựa vào một số đặc điểm sau mà phân loại:
Theo cấu tạo hình dạng của dụng cụ cắt bao gồm: Dao dạng đĩa phẳng, dạng đĩa
răng, dạng phẳng, dạng dải răng, dạng lưỡi liềm, dạng hình chén, hình nón cụt, dạng
cung cong, dạng chậu, dạnh đường xoắn

Hình 2.3 Các loại dao cơ bản
a. Đĩa dao phẳng
b. Dao đĩa rang
c. Dao lưỡi bản
d. Dao dài rang
e. Dao cắt lưỡi liềm f. Dao dạng hình chén
g. Dao dạng dây

13


`

Theo hình dạng bề mặt cắt gồm có: lưỡi dao dạng răng, dạng sóng, dạng phẳng,
dạng mài một mặt nhẵn, dạng mài 2 mặt nhẵn…

Hình 2.4 Các dạng lưỡi dao cơ bản
a. Lưỡi răng nhọn; b. Lưỡi răng cong; c. Lưỡi mài 2 mặt nhẵn; d. Lưỡi mài 1 mặt nhẵn
Theo hình thức cắt gồm có: cắt dưới áp lực, cắt kiểu bào, rơi tự do, cắt tự do

Hình 2.5 Các dạng dao cắt
a. Nén có tấm kê chắn

b. Bào

14

c. Tự do

`

Theo vị trí của dụng cụ cắt gồm có: Cố định, tịnh tiến, quay, chuyển động giao động.
Chuyển động tương đối để cắt giữa vật liệu cắt và cơ cấu cắt được tạo thành bởi:
Vật liệu cắt chuyển động còn cơ cấu cắt cố định.
Cơ cấu cắt chuyển động còn vật liệu cắt đứng yên.
Cả vật liệu lẫn cơ cấu cắt chuyển động.
Qúa trình cắt sẽ diễn ra thuận lợi nếu chọn đúng dụng cụ cắt, chọn đúng loại
chuyển động giữa vật liệu cắt và cơ cấu cắt.
Tính đa dạng của phương pháp và thiết bị cắt tạo ra khả năng sử dụng các cơ cấu
khác nhau trong việc chế tạo thiết bị đo.
Đề tài Ứng dụng Loadcell vào thiết kế chế tạo mô hình đo lực cắt cành cây cở nhỏ sử
dụng loại dao thẳng đứng, làm bằng lá thép dày 2-2.2mm được mãi nhẵn 1 góc 10o.
2.3 Một số thiết bị phục vụ xác định lực trong thí nghiệm.
Trong thực phẩm, cấu trúc đặc trưng của sản phẩm tạo nên các tính chất cảm
quan của nó chẵng hạn như: Màu, mùi, hình dạng, nhớt, dẽo, cứng, dai, giòn…. Việc
ứng dụng công nghệ thí nghiệm hiện đại trong phân tích cấu trúc thực phẩm đã trở nên
phổ quát, không chỉ để sản xuất ra một sản phẩm có chất lượng tốt mà còn để biết sản
phẩm đó có được chấp nhận hay không thông qua các thí nghiệm mô phỏng hành vi
cảm quan của người dùng như: cắn, xé, kéo, nén, bóp,….

Hình 2.6 Một số kiểu đo cấu trúc thực phẩm

15


`

Phân tích cấu trúc là đo đếm các thuộc tính cơ học của vật liệu/sản phẩm. Trong

đó vật liệu/sản phẩm sẽ chịu một lực tác dụng có kiểm soát của máy thông qua các đầu
đo mẫu... từ đó các dữ liệu do cảm biến đo được (sinh ra từ phản ứng của vật liệu/sản
phẩm lên đầu đo mẫu). Sẽ được phân tích, thống kê và biểu diễn lại dưới dạng bảng
biểu hoặc đồ thị trực quan.
2.4 Một số máy đo cấu trúc thực phẩm thường được sử dụng
2.4.1 Máy đo cấu trúc thực phẩm CT3-10 của hãng Brookfield

Hình 2.7 Máy phân tích cấu trúc CT3 Brookfield
Máy phân tích cấu trúc CT3 là dòng máy phân tích cấu trúc vật liệu bao gồm
phân tích lực kéo, nén, đàn hồi, độ mềm, độ dai, độ xốp, bloom test, TPA test.
Thao tác vận hành máy phân tích cấu trúc qua phần mềm kết nối máy tính, phần
mềm đáp ứng hầu hết các ứng dụng phân tích cấu trúc vật liệu.
Màn hình hiển thị LCD có cổng kết nối RS232 để kết nối với máy tính.
Nguyên lý hoạt động của máy phân tích cấu trúc thực phẩm CT3: là nén hoặc
kéo mẫu với các phụ kiện phù hợp. Với việc điều khiển lực nén hoặc kéo bạn có thể
mô phỏng được hầu hết các điều kiện tác động trên dải rộng các sản phẩm thực phẩm,

16


`

sản phẩm chăm sóc cơ thể hay các vật liệu công nghiệp. Trở lực của vật liệu được đo
bởi một load cell chuẩn, kết quả được thể hiện bằng gram hoặc Newton. Lực được đo
sẽ là đặc trưng của các thuộc tính của mẫu và tất cả các thông số của phép kiểm tra.
Lực đo cung cấp tuổi thọ thực của giúp hiểu thấu được các tính chất vật lý bên trong
của một sản phẩm, thông tin có thể có giá trị nhất quán trong việc duy trì chất lượng
sản phẩm, trong khi giảm thiểu chất thải trong sản xuất.
Thông số kĩ thuật:
Thang đo tốc độ:

0.01 – 0.1 mm/s
0.1 – 10 mm/s
Độ chính xác: 0.1%
Lộ trình:
Thang đo: 0 – 101.6 mm
Độ chính xác: 0.1 mm
Độ phân giải: 0.1 mm
Ưu điểm:
Có thể đo với khối lượng lên tới 50 kg.
Có 10 phương pháp kiểm tra tùy chỉnh.
Màn hình hiển thị trên máy phân tích cấu trúc CT3 rất dễ đọc và sử dụng, điều khiển
trực quan với người sử dụng.
Cổng kết nối USB và cổng RS232 kết nối với máy tính để nhập – xuất dữ liệu dễ dàng.
Với 2 bảng điều chỉnh cho phép sử dụng linh hoạt mẫu.
Có các đầu dò khác nhau ứng với từng mẫu khác nhau nên đo rất chuyên nghiệp và
tiện lợi.
Nhược điểm:
Giá thành cao.
Kết cấu phức tạp.

17


`

2.4.2 Máy phân tích cấu trúc sản phẩm TMS-pro của hãng Food Technology
TMS-Pro là một hệ thống đo và hân tích thực phẩm, nhằm phục vụ cho việc

Hình 2.8 Máy phân tích cấu trúc thực phẩm TMS-Pro
nghiên cứu, thử nghiệm được lập trình hoạt động toàn bộ bằng máy tính cho môi

trường phòng thí nghiệm. Tùy chọn chương trình thử nghiệm và thu thập dữ liệu trong
chế độ nén, kéo hay theo chu kỳ.
Thông số kĩ thuật của máy phân tích cấu trúc thực phẩm TMS-Pro:
Khoảng đo lực: ± 2500 N (562 lbf, 255 kgf)
Độ phân giải lực: 0.015% của load cell sử dụng
Khoảng hành trình di chuyển: 320 mm (12.5 in.)
Độ phân giải vị trí hành trình: 2.5 micron (0.0025 mm)
Khoảng tốc độ di chuyển: 1 – 500 mm/phút
Độ chính xác tốc độ: ≤ ± 0.1% tốc độ cài đặt
Tốc độ thu thập dữ liệu: 16000 giá trị/giây, được sàn lọc 2000 giá trị/giây.
Load cells: load cell loại thông minh, dễ dàng thay đổi trong vòng vài giây.
Các loại load cell: 2; 5; 10; 25; 50; 100; 250; 500; 1000; 2500N.
Nguồn điện: 120/220VAC, 50/60Hz.
Ưu điểm:

18


`

Trên 200 đầu đo và giá đỡ mẫu tương thích với các tiêu chuẩn thử nghiệm
ngành công nghiệp quốc tế.
Dữ liệu xuất ra cổng USB và RS232 thông qua máy tính dưới dạng đồ họa với
thời gian thực.
Tốc độ thu thập dữ liệu tối đa 2000 điểm/giây.
Thay đổi dễ dàng 10 load cell từ 2 – 2500N trong vòng vài giây cho độ linh
hoạt và chính xác tốt nhất.
Bàn thử nghiệm và giá đỡ mẫu đa năng cho phép chấp nhận linh hoạt hơn các
bộ giá đỡ mẫu của hãng khác.
Các phương thức mật khẩu bảo vệ cho người sử dụng và người quản lý.

Nhược điểm:
Giá thành cao.
Hệ thống máy tính xử lý phức tạp.

19


`

2.5 Một số loại cây cảnh trồng viền hoa.

Hình 2.9 Một số loại cây cảnh trồng viền hoa
Hình 2.9a cây ác ó có tên khoa học là Acanthus integrifolius T. Anders thuộc họ
Ô rô Acanthaceae, bộ hoa mõm sói Scrophulariales. Ở Việt Nam, cây ác ó còn có tên
gọi khác là cây ắc ó. Cây ác ó cao khoảng 1-2m nên thường được lựa chọn để làm viền
cho những khu vực cần đường viền cao. Cây phân cảnh nhiều thành những bụi dày, lá
mọc đối, mỏng, xanh đậm, có hoa màu trắng
Hình 2.9b cây dừa cạn vàng, dừa vàng có nguồn gốc từ Mexico và vùng biển
Caribean và Trung Mỹ. Cây thân thảo, mọc thành bụi, chiều cao từ 40-100 cm. Lá dừa
vàng mọc đơn, hình mũi lao có răng cưa ở mép. Bề mặt lá dừa vàng có lông nhám,
nhiều gân nổi rõ trên bề mặt. Hoa của cây mọc đơn độc từ nách lá có màu vàng tươi
đặc trưng. Mỗi hoa gồm 5 cánh, các cánh hoa mềm, mịn. Cây ra hoa quanh năm.

20


`

Hình 2.9c cây chuỗi ngọc là loài cây công trình thường dùng làm cây trồng viền
cảnh quan sân vườn công viên, trường học, đường phố… Nhờ đặc tính phát triển bộ lá

tốt và có thể cắt tỉa, khống chế chiều cao, tạo hình nên cây chuỗi ngọc thường được
dùng là cây trồng viền tạo hàng rào hoặc đường viền lối đi được biết đến nhiều hơn
như một loài hoa. Chiều cao thân thường là từ 20-40cm.
Hình 2.9d cây chiều tím thuộc nhóm hoa lá màu được sử dụng nhiều trong công
trình, thường trồng tạo khóm, đường viền, cây có hoa màu tím lá xanh quanh năm và
phát triển rất mạnh. Cây chiều tím phát triển nhanh dễ trồng và tạo khóm, thường
trồng kết hợp với một số hoa lá màu khác, cây có hoa tím nổi bật, cao khoảng 5060cm, mọc tự nhiên và chịu nắng rất tốt. Lá cây thường xanh đậm, lá nhỏ và dài hình
giáo mác, nhọn ở cuối lá, có gân nổi rõ, lá thường mọc đối có cuốn ngắn mọc sát thân,
chiều dài khoảng 15-20cm rộng khỏng 1cm.
2.6 Một số linh kiện được sử dụng trong đề tài.
2.6.1 Động cơ DC có giảm tốc
Động cơ DC được cấu tạo từ hai phần chính gồm: Phần tĩnh (Stato) và Phần
ứng (Roto).

Hình 2.10 Động cơ DC có giảm tốc
1.Cực từ chính, 2. Dây quấn cực từ chính, 3. Dây quấn cực từ phụ, 4. Cực từ phụ,
5.Lõi sắt, 6. Dây quấn phần chính, 7. Gông từ
Cấu tạo của động cơ DC có hộp giảm tốc thể hiện ở Hình 2.8a

21


`

Phần tĩnh (Stato) bao gồm các bộ phận: Cực từ chính, cực từ phụ, gông từ.
Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích
từ.
Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là nam châm vĩnh cửu. Trong các
máy công suất lớn, cực từ chính là nam châm điện.
Lõi sắt cực từ làm bằng thép dày (0.5-1 mm) ép lại và tán chặt.

Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.
Cực từ phụ: Đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của
máy điện và đảo chiều.
Gông từ dùng để cực từ và nối liền với các cực từ đồng thời để làm vỏ máy.
Phần tĩnh (Roto) bao gồm: Lõi thép phần ứng, dây quấn phần ứng cổ góp.
Lõi thép phần ứng dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện
dày 0.5mm phủ cách điện rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra.
Dây quấn phần ứng thường được làm bằng đồng có bọc cách điện.
Nguyên lý hoạt động của động cơ DC có hộp giảm tốc
Động cơ điện một chiều thực chất là máy điện đồng bộ trong đó suất điện động
xoay chiều được chỉnh lưu thành suất điện động một chiều. Để chỉnh lưu suất điện
động ta có hai đầu vòng dây được nối với hai phiến góp trên có hai chổi điện luôn tỳ
sát vào chúng. Khi rôto quay, do chổi điện luôn tiếp xúc với phiến góp nối với thanh
dẫn. Vì vậy suất điện động xoay chiều trong vòng dây đã được chỉnh lưu ở mạch ngoài
thành suất điện động và dòng điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi điện. Để
suất điện động một chiều giữa các chổi điện có trị số lớn và ít đập mạch, dây quấn roto
thường có nhiều vòng dây nối với nhiều phiến góp làm thành dây quấn phần ứng và có
cổ góp điện (còn gọi là cổ góp hoặc vành đổi chiều).
2.6.2 Cảm biến trọng lượng Loadcell
Loadcell là những cảm biến lực (trọng lực, momen xoắn...). Loadcell có thể sử
dụng điện trở, điện dung, hay bù lực điện từ nhưng phổ biến trên thị trường là loại
Loadcell thay đổi điện trở theo lực tác dụng.
Loadcell dùng để chuyển đổi lực tác dụng lên loadcell thành tín hiệu điện.

22


`

Hình 2.11 Cảm biến trọng lượng Loadcell 50kg.

Nguyên lý cấu tạo của cảm biến Loadcell thể hiện ở Hình 2.11a
Loadcell có cấu tạo gồm các Strain gauge gắn lên bề mặt thân loadcell. Thân
loadcell là khối kim loại đàn hồi, tùy theo loại mà thân loadcell có nhiều hình dạng:
dạng thân, dạng ống, dạng tròn, dạng đĩa…

Hình 2.12 Strain Gauge
Strain gauge là thành phần cấu tạo chính của loadcell, nó bao gồm một sợi dây
kim loại đặt trên tấm cách điện đàn hồi. Để tăng chiều dài, người ta thường đặt nó theo
hình ziczac để tăng độ biến dạng khi lực tác dụng, qua đó tăng độ chính xác của cảm
biến sử dụng strain gauge.
Công thức tính điện trở:

23


`

Trong đó: R là điện trở của strain gauge.
là điện trở suất của kim loại làm strain gauge.
S là tiết diện của strain gauge.
Strain gauge: Thành phần cấu tạo chính của loadcell, nó bao gồm một sợi dây
kim loại mảnh đặt trên một tấm cách điện đàn hồi. Để tăng chiều dài của dây điện trở
strain gauge, người ta đặt chúng theo hình ziczac, mục đích là để tăng độ biến dạng khi
bị lực tác dụng qua đó tăng độ chính xác của thiết bị cảm biến sử dụng strain gauge.
Phân loại của cảm biến trọng lượng Loadcell
Theo phương tác dụng lực loadcell được làm ba loại: Dạng nén, dạng uốn, dạng kéo.
Theo hình dạng: Dạng thanh, dạng chữ Z, dạng xoắn, dạng trụ.
Theo tín hiệu mã hóa: Tính hiệu tương tự và tín hiệu số.

Hình 2.13 Các loại Loadcell phổ biến

Đồ án sử dụng Loadcell đo lực cắt cây cảnh cỡ nhỏ sử dụng loại loadcell dạng
nén 50kg.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến trọng lượng Loadcell
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell, làm cho thân loadcell bị
biến 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.

24


`

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của loadcell.
Ứng dụng
Tải trọng
Độ nhạy
Độ lệch tuyến
Zero Output
Creep
Ảnh hưởng của nhiệt
độ đến điểm 0

Cân điện tử
50kg
1.0±1.5%
0.05
-0.3
0.1

Đơn vị
Kg
mv/V
%F.S
mv/v
%F.S

0.3

%F.S/10

0.1

%F.S/10

1000±10

Ohm

1000±10

Ohm

Trở kháng cách ly

>=2000

M

Điện áp hoạt động

5

V

Nhiệt độ hoạt động

-2065

Độ C

8

V

Φ0.8x460

Mm

Ảnh hưởng của nhiệt
độ đến đầu ra
Điện trở vào
Điện trở ra

Điện áp hoạt động tối
đa
Cáp
Vật liệu

Thép

Ứng dụng của cảm biến trọng lượng Loadcell
Cân khối lượng xe tải bằng Loadcell: Cân xe tải tải trọng nặng được dùng phổ
biến trong các công ty với những sản phẩm đặc thù như sắt thép, bê tông, cảng biển,
hoặc những đơn vị thường xuyên cân hàng quá khổ quá tải.

25