Nghiên cứu và xây dựng hệ thống kiểm định cân băng tải.

- 11 1.1.Giới thiệu chung về cân băng tải.
- 11 1.2.Yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu đo lƣờng của cân băng tải.
- Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống kiểm định cân băng tải.
- Thiết kế thiết bị đo dịch chuyển băng tải.
- 30 3.1.2.2 Thiết kế tổng quan phần điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Thiết kế hệ thống phần mềm thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- 50 5.2.1.Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo phép đo dịch chuyển băng tải.
- Qmin: là năng suất nhỏ nhất mà trên đó kết quả cân phù hợp với yêu cầu của quy trình ĐLVN 03- Cân băng tải – quy trình kiểm định.
- GCN: Giấy chứng nhận ĐKĐBĐ : Độ không đảm bảo đo 6 Danh mục các bảng Bảng 1 Sai số lớn nhất cho phép của cân băng tải [1.
- 1 Một số hình ảnh về cân băng tải tại nhà máy Dap2 tại Lào Cai.
- 1 Sơ đồ khối hệ thống kiểm định cân băng tải.
- 3 Sơ đồ khối thiết bị đo dịch chuyển băng tải.
- 10 Sơ đồ nguyên lý mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Sơ đồ mạch in mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- 12 Sơ đồ 3D mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.(Top layer.
- 1 Sơ đồ khối chức năng phần mềm thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- 1 Những hình ảnh thực tế thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải 47 Hình 5.
- 3 Mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài : Nghiên cứu và xây dựng hệ thống kiểm định cân băng tải.
- Hệ thống kiểm định cân băng tải sử dụng xích chuẩn đã có từ rất lâu, và dựa theo các văn bản đo lƣờng pháp quy của nhà nƣớc.
- Năm 1998, Tổng cục tiêu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng đã cho ra đời văn bản đo lƣờng pháp quy ĐLVN 03:1998 “Quy trình kiểm định cân băng tải”.
- Đối tƣợng nghiên cứu trong luận văn là cân băng tải hay cân băng định lượng cấp chính xác 0,5 là cân băng tải có cấp chính xác cao nhất.
- Đề tài nhằm mục đích Nghiên cứu và xây dựng một thiết bị đo dịch chuyển băng tải và và một thiết bị tự động chụp màn hình chỉ thị tại hai thời điểm bắt đầu – “Start” và kết thúc – “Stop” của mỗi chu trình đo, từ đó đánh giá sai số cân băng tải qua sự sai khác giữa khối lƣợng chỉ thị thực tế I chạy qua băng tải và khối lƣợng tính toán M.
- Từ đó hệ thống cung cấp những thông số quan trọng trong việc hiệu chỉnh lại các thông số của cân băng tải nhƣ: chiều dài dịch chuyển băng tải trong số nguyên lần vòng băng (m), thời gian chạy hết số nguyên lần vòng băng tải đó (s.
- Cân băng tải thông thƣờng trƣớc khi sử dụng để xuất, nhập hàng hay nguyên vật liệu đều phải đƣợc kiểm định của cơ quan có thẩm quyền với độ chính xác theo phê duyệt mẫu của cân băng tải.
- Cấu trúc của một hệ cân băng tải bao gồm những thành phần chính sau.
- Khung cân (hay giƣờng cân) và con lăn: Trong hệ thống cân băng tải một đoạn băng tải (thƣờng dài từ 2-5m) cả giƣờng cân, con lăn và băng tải nguyên liệu đƣợc đặt trên loadcell.
- 14 + Động cơ: Động cơ không đồng bộ ba pha dùng truyền động chính cho băng tải.
- Ngoài ra hệ thống cân băng tải còn có thể có cơ cấu căng băng để đảm bảo độ căng mặt băng trong vận hành.
- Yêu cầu kỹ thuật Phải kiểm tra kỹ thuật theo các yêu cầu sau đây: [1] a) Kiểm tra dàn băng tải.
- Với cân băng tải cả giàn băng: Bộ phận nhận tải phải có kết cấu và đƣợc lắp đặt chắc chắn.
- Với cân băng tải có giƣờng cân: o Giƣờng cân đƣợc lắp chắc chắn, cố định đảm bảo chiều dài cân của giƣờng không thay đổi trong suốt quá trình cân hoạt động.
- Để thực hiện kiểm tra tại các mức tải, cần gá đặt thanh chuẩn lên cơ cấu đặt tải hoặc xích chuẩn lên băng tải.
- Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống kiểm định cân băng tải Qua những bƣớc thực hiện kiểm định trong thực tế, những nhƣợc điểm của phƣơng pháp đánh giá sai số cân băng tải có sử dụng đồng hồ bấm giây và thƣớc cuộn nhƣ sau.
- Chiều dài 1 vòng băng tải đƣợc xác định bằng cách đo nhiều lần khoảng cách 50m, (do trên thị trƣờng thƣờng sử dụng thƣớc cuộn L = 50m và d = 1mm), việc sử dụng này gây ra sai số do kỹ thuật ngƣời đo, do việc kéo thƣớc dây không đủ căng.
- Giả sử trong thực tế, chiều dài 1 vòng băng tải là 600 m ta sẽ phải dùng thƣớc đo 12 lần.
- Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống đo chiều dài dịch chuyển băng tải và chụp màn hình chỉ thị đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để kiểm định cân băng tải cấp chính xác cao nhất – cấp chính xác 0,5.
- Tôi xây dựng một hệ thống kiểm định cân băng tải bao gồm 02 thành phần chính nhƣ sau.
- Thiết bị đo các thông số cân băng tải nhƣ: chiều dài dịch chuyển băng tải theo n số nguyên lần vòng băng .
- Từ khối lƣợng xích chuẩn đặt trên giƣờng cân tính toán đƣợc khối lƣợng tính toán (M_tinh_toan) chạy qua băng để phục vụ cho công tác hiệu chỉnh lại thông số cân băng tải sao cho đạt yêu cầu đo lƣờng nêu tại mục 1.2.2.
- 2.1 Cơ sở thiết kế: Dựa trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống kiểm định cân băng tải trình bày ở phần trên và mục tiêu của đề tài.
- Tôi xây dựng sơ đồ khối hệ thống kiểm định cân băng tải nhƣ sau: Hình 2.
- (Trong đề tài nghiên cứu này tôi không nghiên cứu xích chuẩn) Đối tƣợng áp dụng trong nghiên cứu là các loại cân băng tải cấp chính xác 0,5;1.
- Nguyên tắc hoạt động của chung của hệ thống kiểm định cân băng tải nhƣ sau: Khi có tín hiệu bắt đầu đo – gọi tắt là tín hiệu Start, thiết bị đo dịch chuyển băng tải bắt đầu đo chiều dài dịch chuyển của điểm “start.
- gắn chặt với bề mặt băng tải, ngay lúc này thiết bị đo chiều dài dịch chuyển sẽ gửi 1 lệnh chụp ảnh tới thiết bị chụp màn hình chỉ thị, thực hiện chụp màn hình định lƣợng từ đó đọc đƣợc khối lƣợng chỉ thị khi bắt đầu– gọi tắt là I_start, màn hình chỉ thị thiết bị đo dịch chuyển băng tải liên tục cập nhật các thông số nhƣ chiều dài dịch chuyển của băng tải, thời gian dịch chuyển, vận tốc tức thời, vận tốc trung bình, vận tốc nhỏ nhất, vận tốc lớn nhất sau mỗi khoảng thời gian Δt=0,5s.
- Khi gặp tín hiệu kết thúc quá trình đo – gọi tắt là tín hiệu “Stop”, thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải sẽ ngừng quá trình đo, ngừng cập nhật các thông số, và lập tức gửi 1 lệnh chụp ảnh Xích chuẩn Đối tƣợng Cân băng tải Thiết bị đo dịch chuyển băng tải Thiết bị chụp màn hình chỉ thị 22 màn hình tới thiết bị chụp ta thu đƣợc hình ảnh chụp khi kết thúc quá trình đo từ đó đọc đƣợc khối lƣợng chạy qua băng khi kết thúc quá trình đo – gọi tắt là I_stop.
- (2.5) Từ sai số phép đo tính đƣợc so với bảng sai số lớn nhất cho phép của cân băng tải ta đánh giá cân băng tải đạt hay không đạt yêu cầu đo lƣờng.
- Theo ĐLVN 03 – Quy trình kiểm định cân băng tải, sai số lớn nhất cho phép của cân băng tải cấp chính xác 0,5 là 0,25%.
- Độ không đảm bảo đo phép xác định hệ số hiệu chính K tính nhƣ sau: Thay công thức (2.2) và (2.1) vào công thức tính hệ số hiệu chính K ta đƣợc K = (2.6) Theo GUM , ĐKĐBĐ tƣơng đối của hệ số hiệu chính là uK đƣợc tính nhƣ sau: (2.7) Trong đó: là ĐKĐBĐ tƣơng đối phép đo chiều dài dịch chuyển băng tải 23 là ĐKĐBĐ tƣơng đối của xích chuẩn sử dụng trong kiểm định/hiệu chuẩn cân băng tải, thành phần này không đƣợc đề cập trong đề tài.
- là ĐKĐBĐ tƣơng đối do việc làm tròn khi hiển thị tại thời điểm “Start” và “Stop” nên thành phần này phụ thuộc vào màn hình chỉ thị của từng loại cân băng tải.
- là ĐKĐBĐ tƣơng đối do độ lặp lại của cân băng tải phụ thuộc vào kết quả trong quá trình đo.
- Trong đề tài này, tôi nghiên cứu xây dựng hệ thống đo chiều dài dịch chuyển băng tải và chụp ảnh nên ĐKĐBĐ của hệ thống đo chỉ gồm 02 thành phần ĐKĐBĐ là và đƣợc xác định nhƣ sau: (2.8) Trong đề tài này, đối tƣợng nghiên cứu là cân băng tải cấp chính xác 0,5 nên sai số lớn nhất cho phép mpe là 0,25%.
- Dán tấm phản quang lên bề mặt băng tải cao su dễ bị bong, hoặc có thể sử dụng bút xóa tạo mảng phản quang màu trắng.
- -Điểm nối băng tải có thể sử dụng móc bằng kim loại và cảm biến tiệm cận rất dễ phát hiện ra điểm nối này.
- Trong thực tế thực nghiệm gá lắp, khoảng cách từ cảm biến tiệm cận tới bề mặt băng tải luôn trong phạm vi (2-5) mm.
- c) Thiết kế bánh xe lăn: Với mục đích thiết kế phƣơng án đo chiều dài dịch chuyển băng tải sử dụng bánh xe lăn.
- Bánh xe lăn trên bề mặt băng tải phải đạt các yêu cầu nhƣ sau.
- Bề mặt tiếp xúc giữa Bánh xe với mặt băng tải có góc bo lƣợn ở hai mép (R=3) để tránh xé băng trong quá trình vận hành.
- d) Thiết kế phƣơng án đo chiều dài dịch chuyển băng tải, vận tốc sử dụng : Trong đề tài này tôi chọn phƣơng án sử dụng encoder đếm xung trong quá trình đo, từ thông tin số xung thu đƣợc tính toán chiều dài dịch chuyển băng tải đã chạy, thông tin số xung cập nhật trong mỗi khoảng thời gian = 0,5s tính toán đƣợc vận tốc tức thời băng tải.
- Trong khuôn khổ đề tài này, tôi nghiên cứu xây dựng thiết bị đo dịch chuyển băng tải và thiết bị chụp màn hình chỉ thị và các thiết bị đƣợc giao tiếp với nhau qua truyền tin không dây sử dụng module D-mi32, sóng mang thông tin RF có băng tần 433Mhz.
- 28 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG Hệ thống phần cứng gồm hai phần chính - Thiết kế thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Thiết kế thiết bị đo dịch chuyển băng tải: 3.1.1.
- Thiết kế phần điện : Mô tả: Thiết bị đo dịch chuyển băng tải sử dụng vi điều khiển Atmega32A.
- Màn hình LCD hiển thị chiều dài dịch chuyển băng tải đo đƣợc trong số nguyên n lần vòng băng, thời gian chạy hết n vòng băng.
- 2 Sơ đồ khối thiết bị đo dịch chuyển băng tải MCU (Atmega32A) Encoder Cảm biến tiệm cận Màn hình hiển thị Khối nguồn Khối truyền tin không dây D-mi32 Bàn phím Khối RTC 30 3.1.
- Điểm đánh dấu trên băng tải là kim loại (dao lam.
- Encoder : Encoder đƣa về thông tin các phase A,B,Z từ đó tính toán đƣợc chiều dài dịch chuyển băng tải và vận tốc băng tải.
- 8 Sơ đồ nguyên lý khối RTC Thiết kế tổng quan phần điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- 9 Sơ đồ nguyên lý mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải (chi tiết xem phụ lục 03) Hình 3.
- Sơ đồ mạch in mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải 35 Hình 3.
- 11 Sơ đồ 3D mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.(Top layer) 36 3.2.
- Thiết kế phần cứng thiết bị chụp hình màn hình chỉ thị: Thiết bị chụp hình màn hình chỉ thị có nhiệm vụ nhận lệnh chụp ảnh từ thiết bị đo dịch chuyển băng tải thông qua truyền tin không dây sử dụng module D-mi32 , sóng mang RF 433Mhz, giao thức UART.
- Thiết kế hệ thống phần mềm thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải Sơ đồ các khối chức năng hệ thống phần mềm thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải nhƣ sau: Hình 4.
- 1 Sơ đồ khối chức năng phần mềm thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải - Khối hiển thị LCD: Hiển thị thông tin đo, thông tin cài đặt và thông tin hiệu chỉnh cụ thể nhƣ sau.
- (chỉ sử dụng đƣợc khi JUMP CAL không đƣợc nối) Trong chế độ này, màn hình LCD sẽ hiển thị thông tin đo đƣợc : chiều dài dịch chuyển băng đã chạy, vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất của băng tải, vận tốc tức thời của băng tải đƣợc tính bằng cách tính quãng đƣờng băng tải chạy đƣợc trong khoảng thời gian Δt=0,5s.
- Khối hiển thị LCD Khối giao tiếp D-mi32 truyền tin không dây Khối đo chiều dài dịch chuyển và vận tốc băng tải Khối chƣơng trình đọc và ghi EEPROM Khối chƣơng trình chính (main) Khối chƣơng trình giao tiếp phím bấm Khối chƣơng trình giao tiếp DS1307 40 + Chế độ hiển thị khi kiểm tra (testing) (chỉ sử dụng đƣợc khi JUMP CAL không đƣợc nối) Chế độ này sử dụng khi kiểm tra hoạt động của hệ thống cảm biến tiệm cận và đếm số điểm từ trên mặt băng tải (sử dụng trong việc cài đặt, thiết lập trƣớc khi chạy.
- o Khối đo chiều dài dịch chuyển băng tải, vận tốc: Chƣơng trình tính toán đo vận tốc, chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Chi tiết Code C viết cho mạch đo chiều dài dịch chuyển băng tải, vận tốc băng tải .(Kèm phụ lục 05).
- 3 Sơ đồ khối chức năng phầm mềm thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị o Khối hiển thị LCD: Màn hình LCD hiển thị “WATTING…” trong quá trình đợi lệnh chụp ảnh từ thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- tín hiệu ra lệnh chụp hình đƣợc gửi từ thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- 1 Những hình ảnh thực tế thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải o Mạch chụp ảnh 48 Hình 5.
- o Mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải: 49 Hình 5.
- 3 Mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải 50 o Hình ảnh thực tế thử nghiệm gá lắp tại hiện trƣờng: Hình 5.
- Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo 5.2.1.Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo phép đo dịch chuyển băng tải Theo công thức tính toán dịch chuyển băng tải dựa trên số xung encoder đếm đƣợc trong quá trình đo nhƣ sau: L = (5.1) Trong đó : L : Chiều dài dịch chuyển của băng tải.
- 51 Các thành phần độ không đảm bảo đo ảnh hƣởng tới phép đo chiều dài dịch chuyển băng tải o ĐKĐBĐ của phép đo đƣờng kính bánh xe.
- o ĐKĐBĐ do làm tròn khi hiển thị kết quả đo chiều dài dịch chuyển băng tải L lên LCD.
- Thông số bánh xe đo chiều dài dịch chuyển băng tải theo GCN hiệu chuẩn do phòng đo lƣờng độ dài (Viện Đo Lƣờng Việt Nam) cấp: D = 122,19 mm, với UD = 0,012 mm (uD = 0,006 mm) tại nhiệt độ 25°C (xem phụ lục 07).
- o Độ không đảm bảo đo do làm tròn khi hiển thị kết quả đo chiều dài dịch chuyển băng tải L lên LCD.
- (m) Trong thực tế chiều dài băng tải tối thiểu là Lmin=50 m, nên độ không đảm bảo đo tƣơng đối do làm tròn lớn nhất trong thực tế đƣợc tính.
- Độ không đảm bảo đo tổng hợp của phép đo dịch chuyển băng tải : ucl.
- Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo do sự chênh lệch thời gian chụp ảnh tại hai thời điểm “Start” và “Stop” Tiến hành đo khoảng thời gian từ lúc ra lệnh chụp ảnh trên thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải tới lúc có bức ảnh lƣu trong điện thoại/ máy tính bảng.
- Bƣớc 1: Lập trình trên mạch đo chiều dài dịch chuyển băng tải sao cho mỗi khi có ngắt ngoài 0 sẽ gửi lệnh chụp ảnh tới thiết bị chụp, đồng thời bắt đầu đếm xung timer 1 hiển thị lên LCD, xung vào timer 1 là xung OUT của DS1307 thiết lập tần số xung suất ra la 4096 xung/s.
- 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu đã đạt đƣợc những kết quả nhất định nhƣ thiết kế thiết bị đo dịch chuyển băng tải, thiết bị chụp hình màn hình định lƣợng giúp đo đạc những thông số quan trọng trọng kiểm định cân băng tải nhƣ: chiều dài dịch chuyển băng tải đã chạy, vận tốc băng tức thời, vận tốc băng nhỏ nhất, vận tốc băng lớn nhất…, góp phần thay thế và khắc phục những hạn chế khi sử dụng đồng hồ bấm giây và thƣớc cuộn (L=50m, d=1mm),đã đạt đƣợc các mục tiêu đã đặt ra.
- o Phƣơng án đánh dấu điểm bắt đầu trên mặt băng bằng phƣơng án sử dụng kim loại gây khó khăn trong việc tháo lắp sau khi thực hiện xong giúp giữ nguyên trạng thiết bị cân băng tải trƣớc và sau khi kiểm định.
- o Cơ cấu gá cố định giữa thiết bị đo vào băng tải chƣa đáp ứng đƣợc trong mọi trƣờng hợp.
- Các biện pháp cải tiến: o Tận dụng khối lƣợng quả tải của xích chuẩn để gia trọng cho hệ thống cơ khí đo chiều dài dịch chuyển băng tải khi cần thiết (sử dụng cọc) ,đồng thời hạ bậc bánh xe nhằm giảm khối lƣợng cơ cấu.
- o Hệ thống có thể thực hiện việc thiết lập số vòng băng tải sẽ đo, thiết lập số điểm từ trên băng tải ngay trên thiết bị chụp ảnh màn hình chỉ thị mà không cần phải thiết lập trên thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng(2009), Cân băng tải -Quy trình kiểm định, Hà Nội.
- Sơ đồ nguyên lý mạch điện thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải.
- Code nạp thiết bị đo chiều dài dịch chuyển băng tải

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt