Đang tải... (xem toàn văn)
“Nghiêm minh và công tâm để “siết” xe quá tải”. Đó là khẳng định mạnh mẽ của Bộ Công an và Bộ Giao thông vận tải để sử lý tình trạng xe tải “nuốt” đường bộ.Theo thống kê thì vận tải đường bộ chúng ta chiếm tỉ trọng lớn (92% lượng hành khách và 73,4% lượng hàng hóa) qua kiểm tra cho thấy, trong số xe được kiểm tra có đến 50% số lượng xe chở quá trọng tải cho phép, có xe vượt quá tải đến 200%.
Đề Tài: Hệ Thống Cân Tải Trọng Ô Tô Giới hạn điều kiện: 1. Dải cân 0-50 tấn 2. Bàn cân bằng kim loại 3. Sai số của phép đo 0.1% Yêu cầu đề tài: 1. Trình bày tổng quan về công nghệ cân kiểm tải trọng ô tô? 2. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống? 3. Liệt kê cảm biến có trong hệ thống? 4. Các phương án lựa chọn cảm biến trong hệ thống? 5. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn? (Nguyên lý hoạt động, số lượng cảm biến). 6. Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và tính toán, sử lý đo tín hiệu đầu ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển? 7. Đánh giá sai số của hệ thống? (Giới hạn, nguyên nhân biện pháp khắc phục). Lời Nói Đầu “Nghiêm minh và công tâm để “siết” xe quá tải”. Đó là khẳng định mạnh mẽ của Bộ Công an và Bộ Giao thông vận tải để sử lý tình trạng xe tải “nuốt” đường bộ. 1 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Theo thống kê thì vận tải đường bộ chúng ta chiếm tỉ trọng lớn (92% lượng hành khách và 73,4% lượng hàng hóa) qua kiểm tra cho thấy, trong số xe được kiểm tra có đến 50% số lượng xe chở quá trọng tải cho phép, có xe vượt quá tải đến 200%. Qua những trích dẫn trên cân ô tô hiện nay thực sự là quan trọng, trạng bị cho các cơ quan chức năng, nhà máy sản xuất chế biến cân hàng hóa phục vụ công tác quản lý hàng hóa, xuất nhập trong hoạt động sản suất. Trên cơ sở đó chúng em hiểu được tầm quan trong của đề tài: hệ thống cân tải trong ô tô mà nhóm được giao nhiệm vụ làm, tính thực tế của đề tài. Dưới đây là phần trình bày bài làm, vì kiến thức có hạn cũng như kinh nghiệm không nhiều. Chắc chắn bài làm của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự nhận xét và góp ý kiến của thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên làm đề tài Mục Lục Tên đề tài………………………………………………………………………….2 Lời nói đầu……………………………………………………………………… 3 Chương 1: Trình bày tổng quan về công nghệ cân kiểm tải trọng ô tô……… 5 2 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 1. Cân ô tô là gì? 5 2. Phân loại cân ô tô………………………………………………….5 Chương 2: Nội dung thực hiện………………………………………………….6 I. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống………………………………………….6 II. Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống…………………………………… 6 A. Liệt kê theo hình dáng 1. Loadcell uốn đơn 2. Loadcell trụ 3. Loadcell uốn kép B. Kiệt kê theo cấu tạo của load cell 1. Cảm biến áp trở kim loại 2. Cảm biến áp trở bán dẫn III. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống……………………………11 1. Số lượng cảm biến cho một bàn cân 2. Loại cảm biến và cấu tạo cảm biến IV. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn……………………………………… 12 1. Nguyên lý hoạt động của cảm biến loadcell 2. Số lượng cảm biến V. Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và tính toán, sử lý, đo thiết bị đầu…………15 ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển 1. Cấu tạo của bàn cân trọng tải ô tô 2. Vị trí lắp đặt cảm biến 3. Tính toán sử lý đo tín hiệu đầu ra của cảm biến VI. Đánh giá về sai số của hệ thống…………………………………………….24 1. Hạn chế của hệ thông cân trọng tải ô tô 2. Nguyên nhân gây sai số 3. Biện pháp khắc phục Chương 3: Kết luận………………………………………………………………25 3.1 Các kết quả đạt được……………………………………………… 25 3.2 Các hạn chế khi thực hiện………………………………………… 25 3.3 Biện pháp khắc phục……………………………………………….25 3.4 Lời cuối bài………………………………………………………….26 Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến…………………………………………….26 3 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Chương 1: Trình bày tổng quan về cân kiểm tải trọng ô tô 1. Cân ô tô là gì? Cân ô tô là một hệ thống được cấu thành từ ba loại thiết bị chính bao gồm: a) Kết cấu xây dựng (Bao gồm sắt thép, xi măng… Để làm thành móng cân). b) Phần mặt cân được làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép. c) Thiết bị điện cho trạm cân (Bao gồm: Cảm biến lực, hộp cộng tín hiệu, bộ hiển thị, bảng led và thiết bị phụ trợ khác). 2. Phân loại cân ô tô Gồm 3 kiểu: - Cân ô tô kiểu nổi (Pitless type) - Cân ô tô kiểu chìm (Pit type) - Cân ô tô kiểu nữa nổi, nữa chìm (Semi pit type). Giải pháp lựa chọn: Nếu mặt bằng đủ rộng nên ưu tiên cân kiểu nổi, ngược lại nên ưu tiên cân kiểu chìm. Nếu cân trong môi trường hóa chất phân bón hay các chất ăn mòn mạnh, đòi hỏi cân phải dễ dàng vệ sinh làm sạch các loại hóa chất có thể dợi vãi trong cân (để bảo vệ bàn cân và loadcell) thì nên chọn cân kiểu nổi. Chương 2: Nội dung thực hiện I. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống - Hệ thống cân ô tô hoạt động dựa trên công nghệ cân điện tử khi. Có áp lưc của trọng tải lên mặt cân, các cảm biến (Loadcell) sẽ nhận tín hiệu và chuyền đến hộp 4 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 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 khối lượng của xe. Giá trị này sẽ được hiển thị ra màn hình thông qua bộ chuyển đổi và hiển thị. Đó là đầu cân - chỉ thị cân (Indicator) hệ thống này sẽ được kết nối với máy tính để điều khiển quản lý số liệu bằng phần mền chuyên dụng cân ô tô. - Bộ phận chính có tác dụng 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 đo cảm biến bến dạng - áp trở (Tenzo) gắn trên nó. II. Liệt kê các loại cảm biến có trong hệ thống A. Liệt kê theo hình dáng 1. Loadcell uốn đơn (Thanh) (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 Hình 2.1 Hình dạng loadcell uốn đơn (Thanh) 2. Loadcell trụ (Rocker pin): Kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ, dễ lắp đặt nên hiện nay rất phổ biến. Tuy nhiên, độ chính xác thấp do phụ thuộc rất lớn vào độ nghiêng của loadcell và phụ thuộc vào những yếu tố sau: - Trình độ nhân viên căn chỉnh lắp đặt - Sự co giãn của bàn cân dưới sự tác động dẫn đến độ nghiêng của loadcell. Độ võng của bàn cân dưới tác động của trọng tải lớn cũng có thể ảnh hưởng đến độ nghiêng của loadcell 5 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Hình 2.2 Hình dạng loadcell trụ 3. Loadcell uốn kép (Double end sheer beam): Khắc phục được nhược điểm của 2 loại loadcell trên: Kích thước gọn, khối lược nhẹ, dễ lắp đặt độ chính xác ít bị ảnh hưởng 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 đơn. Hình 2.3 Hình dạng loadcell uốn kép B. Liệt kê cấu tạo của loadcell 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 vậy ta đã biết điện trở của một vật dẫn được biểu diễn bằng biểu thức: Do chịu ảnh hưởng của biến dạng nên điện trở của cảm biến thay đổi một lượng ΔR. Ta có: 6 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Δ/R = Δl/ l + Δp/p - 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 p = Δp/p: Lượng biến thiên tươngng đối theo điện trở suất ε s = Δs/s: Lượng biến thiên tương đối theo tiết diện. 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 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 phootpho để nối với mạch đo. Hai phía dán hai tấm giấy mỏng 0,1 mm hoặc nhựa polymide (0,03mm) để cố định hình dáng dây, chiều dài dây L=nl 0 (l 0 là độ dài một đoạn dây, n: số đoạn ); n=10-20. Bình thường I 0 =8-15 mm, có thể tới 100mm hoặc có thể nhỏ hơn 2,5 mm. chiều rộng a 0 =3÷10 mm. b. Áp suất dạng lá mỏng: Là một lá rất mỏng có độ dày 4÷12µm là 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 tốc độ nhạy cao bám vào một khung có hình dạng định dạng định trước, ưu điểm là có thể chế tạo hình dạng phức tạp, kích thước nhỏ, điện trở ban đầu lớn, độ nhạy cao. 7 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Hình 2.4 Cấu tạo cơ bản của áp trở kim loại 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 – vofram k=4,1 - Hệ số nhiệt cần nhỏ vì điện trở kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ - Điện trở suất phải đủ lớp để giảm điện trở suất và độ dài dây - Vật liệu chọn cần chịu được áp 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 giớ hạn đàn hồi bằng kgN/mm). 2. Cảm biến áp trở bán dẫn Cảm biến áp trở bán dẫn được chế tạo từ các chất bán dẫn như Silic, Gremeni, Asenua …, chia thành hai loại: Loại cắt và loại khuếch tán. a. Loại cắt: Là một mẫu cắt từ tấm đơn tinh thể pha tạp, các mẫu cắt này được gắn lên một giá đỡ bằng nhựa có chiều dài l = 0,1÷5mm , dày 0,01mm. b. Loại khuếch tán: Điện trở được tạo nên bằng cách khuếch tán tạp chất như S b ,Ga,Mn…vào một phần của đơn tinh thể Silic đã pha tạp tùy theo tạp chất khuếch tán mà ta có áp trở loại n hoặc loại p. 8 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 III. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống 1. Số lượng cảm biến cho một bàn cân • Với bàn cân 0-50 tấn: Kích cỡ bàn cân có thể là: - Cân một khớp (3×6m, 3×7m) - Cân hai khớp (3×8m, 3×9m, 3×10m… 3×16m). • Với bàn cân một khớp chúng ta có thể chọn 4 cảm biến cho bàn cân và đặt ở vị trí 4 góc vì chiều dài của bàn cân là nhỏ. • Với bàn cân hai khớp chúng ta có thể chọn 6 cảm biến cho loại (3×8-9-10m) còn với loại lớn hơn chúng ta có thể chọn 8 cảm biến (3×16m). 2. Loại cảm biến và cấu tạo của cảm biến * Loại cảm biến (Đã phân loại ở trên): - Loại uốn đơn (Thanh) - Loại trụ - Loại uốn kép. * Theo cấu tạo: - Công nghệ cân tín hiệu tương tự Analog - Công nghệ cân Digital (Công nghệ số). Hình 3.1 Hình ảnh về cấu tạo loadcell theo kiểu Analog và Digital 9 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 IV. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn (Nguyên lý hoạt động, số lượng cảm biến) Loại cảm biến lựa chọn là cảm biến áp trở kim loại, loại trụ (Sử dụng công nghệ Analog). 1. Nguyên lý hoạt động của cảm biến loadcell - Cảm biến điện trở lực căng bản chất là một dây điện trở làm bằng vật liệu có tính chất là khi dây điện trở này bị lực tác động gây biến dạng như bị bẻ cong, bị kéo căng… sẽ làm giá trị điện trở của dây trở bị thay đổi, và lượng thay đổi điện trở của dây trở sẽ tỉ lệ với các lực tác động gây biến dạng dây trở. Dựa vào đó chúng ta xẽ xác định được lực tác động thông qua sự thay đổi điện trở của dây trở. Loại cảm biến này được sử dụng trong các mạch cân điên tử và được sử dụng rất phổ biến hiệu quả trong công nghiệp. - Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell. Hình 4.1 Mô tả cấu tạo điện trở strain gauges 10 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 [...]... loadcell cho bàn cân Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến và tính toán sử lý đo tín hiệu đầu ra của cảm V biến để tác động đến các đối tượng điều khiển 1 Cấu tạo của bàn cân trọng tải ô tô - a Có hai loại bàn cân ô tô chính là: Bàn cân thép và bàn cân bê tông Bảng so sánh: Bàn cân ô tô thép và bàn cân bê tông Phân loại Bàn cân bê tông Ưu điểm • Giá thành rẻ hơn bàn cân thép Nhược điểm • Tự trọng bàn cân nặng •... như cân trọng tải ô tô thường có trọng tải lớn, kiểu cân phức tạp thì phương án lựa chọn cảm biến thường được sử dụng là loadcell trụ đứng và sẽ sử dụng nhiều loadcell trong một hệ thống cân (thường là 6 loadcell), để tải trọng được phân bố vào từng loadcell được đều hơn nên có độ chính xác cao hơn - Lựa chon cảm biến loadcell trụ cho hệ thống bàn cân gồm 6 loadcell (Áp trở - kim loại) Do hệ thống cân. .. phục vụ trạm cân điện tử Cân ô tô 50 tấn, cân xe tải - Lưu trữ và quản lý dữ liệu bằng máy vi tính các thông tin, số liệu về khách hàng như: biển số xe, khối lượng hàng hóa xuất và nhập, thời gian … - In phiếu cân cho từng mã cân, từng xe hàng Trong phiếu cân thể hiện rõ các thông tin: Biển số xe, tên khách hàng, trọng lượng tổng, trọng lượng xe, trọng lượng hàng, thời gian cân ra, vào Thống kê chi... Vận chuyển bàn cân, lắp đặt bàn cân - Lắp đặt phần điện, điện tử - Cài đặt phần mềm quản lý trạm cân, đọc, truy xuất dữ liệu, in ấn phiếu cân - Cân chỉnh toàn bộ bàn cân - Hướng dẫn sử dụng toàn bộ thiết bị cân điện tử, vận hành, kiểm tra, sửa chữa những hư hỏng đơn giản VI Đánh giá về sai số của hệ thống (Hạn chế, nguyên nhân biện pháp khắc phục) 1 Hạn chế của hệ thống cân trọng tải ô tô - Lắp đặt cồng... của hệ thống Chương 3: Kết luận 3.1 Kết quả đạt được Với bài làm: - Phân tích được một cách tổng quát về công nghệ cân kiểm tải trong ô tô (các thiết bị, các loại cảm biến sử dụng củng như công nghệ được ứng dụng) - Xây dựng được một hệ thống cân ô tô với đầy đủ thiết bị chủ yếu, hiểu rõ hơn về hệ thống Với bản thân: - Nâng cao kỹ năng làm việc theo nhóm - Tích lũy thêm được nhiều kiến thức thực tế bổ... kềnh - Giới hạn cân trong khoảng rộng thì chi phí cao 2 Nguyên nhân gây sai số Với công nghệ cân trọng tải ô tô như thiết kế, đề tài với 6 loadcell và dùng công nghệ cân phổ biến nhất hiện nay như trên, thì khả năng gây sai số là rất nhỏ < 0,1% 22 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 - Lắp đặt thiết bị sai kỹ thuật - Chất lượng của bàn cân (bàn cân và đường dẫn không nằm trên cùng... 10-12mm Bàn cân có hệ thống chống dao động ngang và dọc, đảm bảo trong quá trình làm việc bàn cân không bị dao động lớn ảnh hưởng đến kết quả cân Toàn bộ mặt bàn cân đều được sơn 2 nước, chống gỉ và sơn màu thẩm mỹ Hình 5.1 Hình ảnh bàn cân lựa chọn 2 Vị trí lắp đặt cảm biến loadcell 15 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 - Do đặc thù về sử dụng bàn cân để cân trọng tải ô tô có kích... chế tạo: Toàn bộ mặt bàn cân được làm bằng thép Bàn cân được chế tạo bằng thép tấm và thép hình sử dụng công nghệ uốn cao Khả năng chịu tải của bàn cân: 0-50 tấn Khả năng chịu quá tải an toàn của bàn cân 120%, quá tải phá hủy 300% Dầm cân chế tạo bằng thép sử dụng công nghệ mới uốn tôn chuyên dụng mới nhất và tiên tiến nhất hiện nay, có khả năng chịu lực cao Thép mặt trên bàn cân chế tạo bằng sắt tấm... nhiệm vụ in dữ liệu thông tin sau khi đã được sử lý hoàn chỉnh phục vụ công tác đo lường, sử lý 21 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 F Lắp đặt và hiệu chuẩn - Ngoài ra trong một hệ thống cân ô tô còn có các bộ phận thiết bị phụ trợ khác như: * Bộ chống dao động * Bộ chống sét đường dây nguồn (Khả năng cắt dòng sét 40kA) * Hệ thống dây dẫn cáp điện * Hệ thống đèn tín hiệu * Barie... Tham khảo bàn cân dầm U • Dễ dàng lắp đặt hoặc di rời • Bàn cân được sơn 2 lớp chống gỉ và sơn mầu thẩm mỹ cao • • • Khó di rời, lắp đặt khó Với bàn cân ô tô kết cấu thép tuổi thọ bền, khả năng di động cao tuy nhiên giá thành cao b Thông số kỹ thuật của bàn cân (Theo tiêu chuẩn OIML III, TCVN - 3) 14 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Kích thước: rộng 3m, dài 9m Bàn cân kiểu nổi . cân ô tô chính là: Bàn cân thép và bàn cân bê tông. a. Bảng so sánh: Bàn cân ô tô thép và bàn cân bê tông Phân loại Ưu điểm Nhược điểm Bàn cân bê tông • Giá thành rẻ hơn bàn cân thép • Tự trọng. biến…………………………………………….26 3 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 Chương 1: Trình bày tổng quan về cân kiểm tải trọng ô tô 1. Cân ô tô là gì? Cân ô tô là một hệ thống được cấu thành từ. 1: Trình bày tổng quan về công nghệ cân kiểm tải trọng ô tô …… 5 2 Đại Học Công Nghiệp Hà Nội – Khoa Điện – Tự Động Hóa 2-K7 1. Cân ô tô là gì? 5 2. Phân loại cân ô tô ……………………………………………….5 Chương