bai tap lon,phan tich,va xay dung,he thong,can kiem,trong tai o to,trong nha may,san xuat,thuc an gia suc

BÀI TẬP LỚN

PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM TRỌNG TẢI Ô TÔ TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC 

PHẦN I: PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CÂN Ô TÔ

Trong phần này chúng em phân tích cấu tạo, nguyên lí và chức năng của một số bộ phận thiết bị chính, có vai trò quan trọng trong một hệ thống cân ô tô thông thường

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.

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” Như ta đã biết điện trở của một vật dẫn được biểu diễn bằng biểu thức:

R = ρ

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: εR = ΔR/R: Lượng biến thiên tương đối của điện trở khi bị biến dạng εl = Δl/l: Lượng biến thiên tương đối theo chiều dài ερ = Δρ/ρ: Lượng biến thiên tương đối theo điện trở suất εS = ΔS/S: Lượng biến thiên tương đối theo tiết diện

Ta có thể viết lại dưới dạng: εR = εl + ερ – εS

Trong cơ học ta đã biết: εS = -2kpεl và ερ = cεv kp: Hệ số Poisson c: Hệ số Bridman v: Thể tích εv = Δv/v: Lượng biến thiên tương đối theo thể tích

Mặt khác: εv = (1 + 2kp) εl

Do đó: ερ = c (1 + 2kp) εl = mεl (m: Hệ số)

Từ các biểu thức trên ta có: εR = εl (1 + 2kp + M) = Kεl K: Độ nhạy của cảm biến áp trở - Với vật liệu lỏng (thủy ngân, chất điện phân), V = l. S không đổi, kp = 0,5, bỏ qua m (m rất nhỏ) Ta có K = 2 - Với kim loại: Kp = 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: ερ = k1σ = k1Eεl = mεl k1: Hệ số E: Môđun đàn hồi Do m rất lớn nên hệ số k = 1 + Kp + 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

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

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 = nlo (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

Hình 1.1: 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. RT = Ro [1 + αt (T – To)], trong đó Ro: Điện trở ở nhiệ độ chuẩn To, 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 + 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/mm2)

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 Hình 1.3: Áp trở bán dẫn loại khuếch tán

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

-Ảnh hưởng của nhiệ 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

--------------------------------------------

MỤC LỤC

Lời nói đầu

PHẦN I: PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CÂN Ô TÔ

Nguyên lí chung

1.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động cảm biến áp trở (Tenzo)

1.1.1 Cảm biến áp trở kim loại

1.1.2 Cảm biến áp trở bán dẫn

1.2 Cấu tạo và nguyên lí của Loadcell

1.2.1 Cấu tạo Loadcell

1.2.2 Nguyên lí Loadcell

1.3 Hộp nối dây (Junction Box)

1.4 Đầu cân – Chỉ thị cân (Indicator)

1.5 Kết cấu hầm móng

1.5.1 Kiểu móng hầm chìm

1.5.2 Kiểu móng hầm nổi

1.6 Mặt bàn cân

1.7 Bảng đèn LED

1.8 Phần mềm quản lí cân

PHẦN II: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM Ô TÔ TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC

2.1 Mô hình hệ thống

2.2 Danh mục các thiết bị và chức năng

2.3 Lựa chọn thông số thiết bị cân

2.4 Sơ đồ khối

---------------------------------------

Keyword: download,bai tap lon,phan tich,va xay dung,he thong,can kiem,trong tai o to,trong nha may,san xuat,thuc an gia suc 

linkdownload: BÀI TẬP LỚN

PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂN KIỂM TRỌNG TẢI Ô TÔ TRONG NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỨC ĂN GIA SÚC