Thiết kế trạm cân xe - pdf 19

Download miễn phí Thiết kế trạm cân xe
LỜI MỞ ĐẦU
Cân xe cũng như việc cân những khối lượng lớn là một nhu cầu cần thiết cho
các nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật
liệu, và cả cho những lĩnh vực khác như bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của
cảnh sát giao thông . Tuy đã được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam nhưng hầu hết các
hệ thống cân xe đều lắp ráp từ các thiết bị có sẵn từ nước ngoài như loadcell, bộ
hiển thị (đầu cân) . Phần được chế tạo ở đây có thể là nền cầu cân, hộp nối loadcell
( Junction Box) và viết chương trình quản lý trạm cân .
Đề tài “ Thiết kế trạm cân xe” này bao gồm việc dùng vi xử lý đọc A/D của
tín hiệu sau khi đã khuếch đại từ loadcell, hiển thị kết quả cân, truyền dữ liệu sang
máy tính, thực hiện một số chức năng như đầu cân thực tế, viết chương trình quản
lý trạm cân và cả việc thực hiện một mô hình cân xe tải. Ngoài ra còn thực hiện
Card A/D gắn vào rãnh cắm máy tính ứng dụng trong hệ thống cân sử dụng cho
khoảng cách gần và tính tiền tự động bằng chương trình máy tính. Đây chỉ là phần
ứng dụng các lý thuyết đã học để giải quyết một vấn đề tương đối hoàn chỉnh có
tron g thực tế.

MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu 2
Phần một : Tổng quan về hệ thống cân điện tử . 4
Chương I : Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng . 4
Chương II: Sơ lược các phương pháp và cảm biến được 6
dùng trong việc đo khối lượng.
I) Các phương pháp đo khối lượng. 6
II) Giới thiệu về loadcell. 8
Chương III: Hệ thống cân xe. 17
I) Cầu cân. 17
II) Cách bố trí loadcell và trạm nối dây. 18
III) Thiết bị chỉ thị khối lượng. 22
IV) Quản lý trạm cân dùng máy tính. 23
Chương IV: Giới thiệu một bộ hiển thị khối lượng cụ thể .
và cách cân chỉnh cho đầu cân thực tế. 24
Phần hai: Lý thuyết ứng dụng khi thiết kế mạch. 28
I) Phương pháp biến đổi AD. 28
II) Bộ khuếch đại tín hiệu. 30
III) Max 232 và họ IC biến đổi từ TTL  RS232 33
IV) Cách thức giao tiếp với máy tính có sử dụng
trong luận văn. 36
V) Ngôn ngữ sử dụng trong giao tiếp máy tính
Phần ba: Phần thiết kế 42
Chương V) Dùng vi xử lý thực hiện công việc của đầu cân
thực tế.
I) Giới thiệu AT 89C51 và cách kết nối đã sử dụng
trong mạch. 42
II) Sử dụng bộ biến đổi AD 12 bit ICL7109 trong
việc thiết kế 47
IV) Giải thích chương trình viết cho vi xử lý
Và lưu đồ giải thuật 77
V) Chương trình cân viết cho máy tính. 88
Phần bốn Phát triển luận văn
Chương VII Kết quả thi công và hướng phát triển của đề tài 90
Phần phụ lục
I) Giới thiệu các IC sử dụng trong mạch.
II) Tài liệu tham khảo.


Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

mức cao thì ADC ở chế độ tắt tay. Trong thiết kế, chân này được nối
mass để giao tiếp song song với máy tính hay vi xử lý.
22) OSC IN : Ngõ vào bộ dao động.
23)OSC OUT : Ngõ ra của bộ dao dộng.
Hai chân này đã được nối đến bộ dao động thạch anh 3,58MHz.
24)OSC SEL : Dùng để lựa chọn cấu hình cho bộ dao động. Nếu ngõ vào này ở
mức cao, dao động RC được lựa chọn, xung clock sẽ cùng pha và chu kỳ nhiệm vụ
như BUF OSC OUT. Nếu ngõ vào ở mức độ thấp, bộ dao động thạch anh nối ở
OSC IN, OSC OUT sẽ được chọn lựa. Khi đó tần số xung clock sẽ là 1/58 tần số
của BUF OSC OUT.
Do trong mạch sử dụng dao động thạch anh nên chân này được nối mass.
25)BUF OSC OUT:Ngõ ra bộ đệm dao động.Trong mạch không sử dụng nên chân
này được để trống .
26)RUN/HOLD : Nếu ngõ vào này ở mức cao, việc chuyển đổi liên tục được thực
hiện sau mỗi 8192 xung Clock. Nếu ở mức thấp việc chuyển đổi sẽ dừng trong chu
Thieát keá traïm caân xe
Trang 58
kỳ Auto Zero 7 xung Clock trước khi quá trình tích phân kế tiếp xảy ra.Ở đây chân
này được nối vào một Port bit để khi cần điều khiển việc đọc AD thì chỉ việc xuất
ra mức cao ở chân này.Thực hiện như vậy thì AD chỉ biến đổi được 7,5 lần trong
một giây ,tuy nhiên trong hệ thống cân thì tốc độ biến đổi như thế là có thể chấp
nhận được.
27)SEND:Ngõ vào, được dùng trong chế độ bắt tay để chỉ khả năng của thiết bị bên
ngoài nhận dữ liệu.Ở đây do không sử dụng chế độ này nên được nối lên +5 Volt.
28)V- :Nguồn âm cho ICL7109, thường là –5V so với mass.
29)REF OUT: Ngõ ra điện áp tham khảo, thường là nhỏ hơn so với V+ là 2,8
Volt.Ở đây không sử dụng chân này mà dùng nguồn điện áp tham khảo là từ bên
ngoài.
30)BUFFER: Ngõ ra bộ khuếch đại đệm.Trong thiết kế, chân này để trống.
31)AUTO _ZERO: Được nối đến tụ CAZ
32)INTEGRATOR: Ngõ ra bộ tích phân, được nối đến tụ CINT.
33)COMMON: Chân chung của tín hiệu tương tự, chân này cũng được nối mass.
34)INPUT LO: Cực âm của điện áp vào vi sai
35)INPUT HI: Cực dương của điện áp vào vi sai.
Cực âm và dương của tín hiệu vào được nối đến các chân INPUT
LO và INPUT HI tương ứng.
36)REF IN+: Ngõ vào dương của điện áp tham khảo.
37)REF CAP+: Cực dương của tụ tham khảo được nối đến chân này.
38)REF CAP-: Cực âm của tụ tham khảo được nối vào đây.
39)REF IN- : Ngõ vào âm của điện áp tham khảo.Cực âm của điện áp tham khảo
được nối đến đây.
40)V+: Nguồn cung cấp dương cho ICL 7109 thường là +5V so với mass.
b) Tóm tắt những thông số thiết kế:
+ Tần số dao động fOSC =3,58MHz (dùng dao động thạch anh).
Chu kỳ dao động tOX = = 0,2793(s)
1
3,58MHz
Thieát keá traïm caân xe
Trang 59
 Tần số xung Clock trong qúa trình lấy tích phân :
f clock= = = 61,724,14(Hz)
suy ra t clock = = 16,2(s).
 Chu kỳ lấy tích phân :
tINT = 2048 x t clock = 2048 x 16,2(s) = 33,1776(ms).
 Điện áp analog ngõ vào toàn tầm :
VINFS = 2V. (điển hình); ở đây dùng áp vào toàn tầm là 4,096 Volt.
 Điện trở của bộ tích phân : RINT = = = 204,8(K)
với IINT=20(A).
Trong mạch sử dụng điện trở 220K.
 Tụ điện của bộ tích phân :
CINT = = 0,33(F) nếu VINT =2V.
 Giá trị AD đọc được là : 2048 . .
 Chu kỳ chuyển đổi : tcyc = tclock x 8192 = 33,1776(ms) x 8192 = 133ms
Số lần chuyển đổi trong 1 giây là : = 7,52 lần.
fosc
58
3,58MHz
58
1
f clock
cvvccclo
VINFS
IINT
4,096(Volt)
20A
tINT . IINT
VINT
VIN
VRFF
1000
133
Thieát keá traïm caân xe
Trang 60
c) Quá trình biến đổi AD :
Một chu kỳ biến đổi AD của ILC 7109 được chia làm 3 pha :
Autozero : Trong giai đoạn này có ba sự kiện xảy ra : Đầu tiên các ngõ vào INLO
và INHI không được nối đến tín hiệu bên ngoài mà nối tắt đến chân COMMON. Kế
đến tụ điện tham khảo được nạp đến điện áp tham khảo. Cuối cùng dòng hồi tiếp
được nối vòng qua hệ thống để nạp tụ CAZ nhằm bù với điện áp lệch trong bộ
khuyếch đại đệm, bộ tích phân và bộ so sánh. nhiễu vốn có của hệ thống sẽ quyết
định độ chính xác của pha này, tuy nhiên độ lệch ngõ vào luôn nhỏ hơn 10V.
Signal integrate : Trong giai đoạn lấy tích phân tín hiệu này các ngõ vào INLO và
INHI được nối đế tín hiệu bên ngoài cần biến đổi, vòng hồi tiếp được hở ra và
không còn nối tắt bên trong. Khi đó bộ biến đổi sẽ lấy tích phân điện áp vi sai giữa
INHI và INLO trong một khoảng thời gian cố định là 2048 xung clock. Điện áp vi
sai này phải nằm trong tầm ngõ vào. Ở cuối pha này cực tín của tín hiệu lấy tích
phân được xác định.
De – Integrate : Pha cuối cùng là lấy lại tích phân hay lấy tích phân điện áp chuẩn.
INLO được nối đến COMMON và INHI được nối đến tụ tham khảo đã nạp điện áp
tham khảo trước đó.Mạch điện trong chip đảm bảo tụ điện được nối đến đúng cực
tính sao cho ngõ ra của bộ tích phân trả về mức Zero (đã được thiết lập trong phase
Auto – Zero) với một độ dốc cố định. Thời gian cần thiết để ngõ ra này trở về zero
thì bằng và tỷ lệ với tín hiệu điện áp vào.
Giản đồ thời gian chuyển đổi( chân RUN/HOLD ở mức cao) như sau:
Thieát keá traïm caân xe
Trang 61
Tổng cộng thời gian chuyển đổi là 8192x tclock ( nếu RUN/HOLD luôn ở mức cao).
Lựa chọn giá trị cho các linh kiện và điện áp :
1) Điện trở tích phân - RINT : Điện trở tích phân phải có giá trị đủ nhỏ để tránh sự
rò rỉ không mong muốn nhưng cũng phải đủ lớn để giữ cho dòng ngõ ra còn trong
vùng tuyến tính. Giá trị tối ưu cho 4,096V toàn phần là 200K và 20K nếu toàn
tầm là 409,6mV. Với giá trị điện áp toàn tầm khác thì điện trở tích phân được tính
theo công thức sau :
RINT = (K)
2) Tụ tích phân - CINT : Tụ điện tích phân được chọn sao cho biên độ áp ra cực đại
của bộ tích phân không bị bão hòa. Với 7,5 lần biến đổi trong 1 giây( tần số xung
clock là 61,72KHz) thì tụ CINT và CAZ nên chọn là 0,15F và 0,33F tương ứng.
Nếu sử dụng tần số xung clock khác thì giá trị tụ CINT được chọn như sau:
CINT =
Điện áp toàn tầm 6V
20A
(2048 x chu kỳ xung clock) x 20A
Biên độ( đỉnh – đỉnh) áp ra bộ tíchphân
Thieát keá traïm caân xe
Trang 62
3) Tụ Auto – Zero CAZ : Tụ Auto – Zero có ảnh hưởng đến nhiễu của hệ thống.
Kích cỡ càng nhỏ và điện dung càng lớn thì sẽ làm giảm nhiễu của toàn bộ hệ
thống. nếu điện áp toàn tầm là 409,6mV thì nhiễu rất quan trọng khi đó tụ CAZ được
chọn gấp 2 lần tụ CINT là tối ưu. Nếu điện áp toàn tầm là 4,096V thì sự hồi phục
quan trọng hơn nhiễu, khi đó chọn tụ CAZ bằng một nửa so với tụ CINT.
4)Tụ tham khảo : Giá trị là 1F cho hầu hết các ứng dụng.
5) Điện áp tham khảo : Tín hiệu analog vào VIN = 2 x VRef sẽ cho ngõ ra 1 giá trị
đầy thang là 4096. Thường với điện áp chuẩn là 2,048 Volt nên dùng cho điện áp
toàn tầm là 4,096 Volt và 204,8mV nếu điện áp toàn tầm là 0,4096Volt. Tuy nhiên
trong nhiều ứng dụng sử dụng AD để đọc giá trị từ cảm biến sẽ có một hệ số tỷ lệ
khác ngoài hệ số giữa điện áp đo và giá trị số biến đổi được. Ví dụ trong hệ thống
cân người thiết kế muốn có điền áp toàn tầm khi đọ...
Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status