Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
BÀI TẬP LỚN
ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN

ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
ĐÓNG BAO XI MĂNG TỰ ĐỘNG
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
1. VŨ GIA THANH TÙNG
2. ĐOÀN TRỌNG TÚ
3. TRẦN LONG HƯNG
4. NGUYỄN VĂN CHỈNH
5. ĐINH TUẤN PHONG
6. LÊ VĂN THANH
7. LÊ MẠNH DƯƠNG
8. DƯƠNG HẢI NINH
9. ĐÀO NGUYÊN PHƯƠNG
10. NGUYỄN VĂN LƯƠNG
11. NGUYỄN VĂN TUYÊN

NHÓM 4 TRANG 1
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
Ý kiến nhận xét của giáo viên:


trin rt chm, song trong bi cnh phỏt trin kinh t chung ca khu vc v vi
chớnh sỏch m ca ỳng n ca ng v nh nc, th trng Vit Nam ó v
ang thu hỳt vn u t ca nc ngoi ngy cng nhiu, trong ú cú ngnh xi
mng. Tha hng nhng thnh tu mi nht ca cụng ngh v thit b sn xut
xi mng trờn th gii nhng mn gn õy, tng cụng ty xi mng Vit Nam dó
nhanh chúng tip cn v ng dng vo cỏc cụng trỡnh xi mng ln mi c u
t v ó mang li hiu qu kinh t k thut rừ rt ngang tm vi cỏc nc trong
khu vc.
Hin nay, k thut in, in t trờn th gii ang phỏt trin rt mnh m.
Cỏc thnh tu ca k thut ó thỳc y sn xut phỏt trin theo xu hng t
ng húa cao. Trong cỏc h thng t ng húa mi quỏ trỡnh u c c trng
bi cỏc bin trng thỏi. Cỏc bin trng thỏi ny thng l cỏc i lng khụng
in nh nhit , ỏp sut, lu lng, khi lng, v trớ, tc v.v thc
hin cỏc quỏ trỡnh o lng v iu khin cn phi thu thp cỏc thụng tin, o
c, theo dừi s bin thiờn ca cỏc bin trng thỏi ca quỏ trỡnh thc hin chc
nng trờn l cỏc thit b cm bin.
Cm bin l cỏc phn t nhy cm dựng bin i cỏc i lng o
lng, kim tra hay iu khin t trng thỏi ny sang trng thỏi khỏc thun tin
hn cho vic tỏc ng ca cỏc phn t khỏc. Cm bin l mt thit b chu tỏc
ng ca i lng cn o m khụng cú tớnh cht in v cho mt c trng

NHểM 4 TRANG 4
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện, điện trở …). Cảm biến
thường dùng ở khâu đo lương và kiểm tra.
Các loại cảm biến được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa các quá trình
sản xuất và điều khiển tự động các hệ thống khác nhau. Chúng có chức năng
biến đổi sự thay đổi liên tục các đại lượng đầu vào không điện thành sự thay đổi
các đại lượng đầu ra là đại lượng điện. Căn cứ vào các đại lượng đầu vào cảm
biến được phân ra các loại: cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, cảm biến trọng

Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác về nhà máy
thường ở dạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải được đập nhỏ trước để tiện
cho việc nghiền, sấy khô, chuyển tải và tồn trữ.
Vật liệu sau khi được đập nhỏ và có độ hạt đồng đều nên giảm được hiện tượng
phân li của độ hạt khác nhau trong quá trình vận chuyển và tồn trữ, có lợi cho
việc tạo ra thành phần liệu sống và sự phối liệu được chính xác. Nhưng trong
sản xuất xi măng độ hạt của vật liệu là hạt vừa, nếu hạt quá nhỏ sẽ làm cho hệ
thống đập nhỏ phức tạp thêm
- Máy đập nhỏ:
+ Đập nhỏ là quá trình làm giảm nhỏ độ hạt của vật liệu bằng phương pháp
cơ học.
+Trước đây, đập nhỏ được chia làm 3 giai đoạn là đập thô, đập vừa và đập
nhỏ. Hiện nay chỉ áp dụng một giai đoạn đập nhỏ đã đạt được đường kính hạt là
1100mm, có khi còn nhỏ hơn 25mm. Như vậ, hệ thống đập nhỏ đã được đơn
giản đi rất nhiều, không những giảm được vốn đầu tư, giảm ô nhiễm mà còn
nâng cao hiệu suất lao động.
- Thiết bị đập nhỏ:
+ Có nhiều kiểu thiết bị đập nhỏ như: kiểu hàm, kiểu cối xay, kiểu trục cán,

NHÓM 4 TRANG 6
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế và trình độ kỹ thuật của từng nước
mà sử dụng thiết bị đập nhỏ phù hợp để mang lại hiệu quả kinh tế cao và dễ vận
hành, sửa chữa.
+ Thường thì các nhà máy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập
nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…Ưu điểm của loại máy này năng lực sản xuất
lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơn giản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ
thay thế linh kiện. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm là: đầu búa, rãnh
răng lược, tấm lót chống bị mài mòn; khi sản xuất tạo nhiều bụi; không thích
hợp đập nhỏ các vật liệu bị ẩm ướt hoặc vật liệu dính.

0
C vôi tự do được hấp thụ đầy
đủ.
Phản ứng:

NHÓM 4 TRANG 7
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
2CaO.SiO
2
+ CaO → 3CaO.SiO
2

Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→1300
0
C là quá trình hoàn thiện tinh thể
Alite, cho tới 1300
0
C thì pha lỏng bắt đầu đông kết, phản ứng tạo thành silic 3
canxi cũng kết thúc. Lúc này trong vật liệu còn một số oxit canxi chưa hoá hợp
với silic 2 canxi, gọi là oxit canxi tự do.
Sau khi nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích là để tăng
chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của Clinker, giảm
hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận
tiện cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền Clinker.
1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng.
Sau khi làm nguội, Clinker được chuyển lên xilo Clinker. Từ đây, Clinker
được nạp vào máy nghiền xi măng cùng thạch anh và các phụ gia điều chỉnh; hệ
thống nghiền sơ bộ có thiết bị lọc bụi hiệu suất cao.
Mục đích của việc nghiên xi măng: có 2 mục đích
- Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt.

lượng level
switch
Buồng chứa
trung gian
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
switch để nhận biết vỏ bao xi măng được đưa vào phía dưới. Bên cạnh các vòi
phun là hệ thống đưa bao vào và kẹp mở miệng bao, khi vỏ bao đến phía dưới
vòi phun thì tác động lên cảm biến vị trí trên vòi phun,cảm biến này tác động lên
vòi phun. Vòi phun hạ xuống,mở các van trên vòi xả xi măng vào bao. Ở đây đặt
hệ thống cân sử dụng cảm biến trọng lượng Load cell dùng để đo trọng lượng
của bao. Tín hiệu ra của cảm biến tác động lên bộ điều khiển điều khiển các van
đóng mở vòi phun để các bao xi măng đạt được khối lượng định trước là 50kg
với sai số khoảng 0.5%.
Bao xi măng đã đủ khối lượng đưa tới khâu may bao. Bao may xong
thông qua hệ thống băng truyền đưa về kho lưu trữ hoặc đưa trực tiếp ra xe vận
chuyển đến nơi tiêu thụ.Trên băng tải đươc gắn cảm biến quang để xác định số
lượng xi măng đã được đóng gói.

1: Phễu cấp bột liệu
1.1, 1.2: Cơ cấu đóng mở phễu nhiên liệu.
2: Cảm biến mức dạng tiếp điểm điều khiển cơ cấu đóng
mở phễu

NHÓM 4 TRANG 10
Phần đứng
yên
Phần quay
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
3. SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG


sự thay đổi của đại lượng điện đầu ra.
Mạch đo: gia công tín hiệu từ khâu chuyển đổi cho phù hợp với cơ cấu chỉ
thị. Bao gồm : khuếch đại, dịch mức, lọc, phối hợp trở kháng
Cơ cấu chỉ thị: hiển thị kết quả đo ( Số, kim, điện tử ).
Đại lượng X Y Đại lượng điện
Không điện
Quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của cảm biến được biểu diễn :
Y = f(X)
Nếu xuất hiện nhiễu, thì Y = f(X, X1, X2,…, Xn)
Trong đóX1, X2,…là những đại lượng nhiễu, ở điều kiện lý tưởng thì
các nhiễu này bằng 0.
b. Ngưỡng độ nhạy và giới hạn đo.
Ngưỡng độ nhạy là độ biến thiên lớn nhất của ngõ vào mà ngõ ra chưa
thay đổi
Y = f(X + ∆0) Æ ∆0 càng nhỏ càng tốt
Giới hạn đo là phạm vi biến thiên ngõ vào mà phương trình chuyển đổi
còn nghiệm đúng. Khi lựa chọn cảm biến phải chọn cảm biến có giới hạn đo lớn
hơn hoặc bằng khoảng muốn đo.
c. Độ tuyến tính.
Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải đo
đó độ nhạy không phụ thuộc vào giá trị đo.Nếu cảm biến không tuyến tính,
người ta sử dụng các mạch đo để hiệu chỉnh thành tuyến tính gọi là sự tuyến tính
hóa.
d. Sai số.

NHÓM 4 TRANG 12
CẢM
BIẾN
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
Là sai lệch giữa giá trị thực và giá trị đo được gồm sai số tuyệt đối và sai số

Sự thay dổi của điện trở suất của dây dẫn theo quan hệ:

Trong đó C là hằng số Bridman. V = l.s. ΔV là thể tích và lượng biến thiên
thể tích của dây dẫn.
Từ đó ta được:

Với K = ( 1 + 2v + C – 2Cv ).
- Mạch đo dùng strain gage :
Trường hợp dùng 2 strain gage thì Rx1 sẽ là strain gage nén
( Rx1 = R - ΔR), Rx2 là strain gage giãn ( Rx2 = R + ΔR).
Mạch đo:

a. Mạch đo dùng một strain gage b. Mạch đo dùng 2 strain gage
mạch a điện áp V
0
là: NHÓM 4 TRANG 14
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
Mạch đo 2 điện áp V
0
là:

4.1.2 Cảm biến trọng lượng load cell:
a. Cấu tạo load cell
- load cell là một vật chứng đàn hồi, là một khối nhôm hoặc thép không
gỉ được xử lí đặc biệt, trên vật chứng có dán 4 strain gage. Khi vật chứng bị biến
dạng dưới tác dụng của trọng lượng tác động vào load cell thì có thể 2 hoặc 4
strain gage bị tác động. tùy vào dạng của vật chứng ta có các loại load cell.

=R
3
=R+ ΔR)
điện áp ra của cầu V
0
:
Từ đây ta thấy điện áp ngõ ra của cầu tỷ lệ với lượng thay đổi diện trở của
strain gage.
- Mạch tương đương của load cell:
Từ sơ đồ kết nối ta có sơ đồ tương đương Thevenin của load cell như hình
dưới. trong đó R
td
là tổng trở tương đương của mạch khi ngắn mạch nguồn
cung cấp. V
0
là điện áp ở ngõ ra của load cell khi hở mạch. NHÓM 4 TRANG 16
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
Trong hệ thống sử dụng nhiêu load cell, việc kết nối nhiều load cell vào
một cơ cấu chỉ thị phải đảm bảo sao cho cùng một khối lượng tác động vào
các load cell thì chỉ số trên cơ cấu chỉ thị phải như nhau. Để đảm bảo được
yêu cầu này thì các load cell phải được nối vào mạch cộng tín hiệu trước khi
đưa về đầu cân để xử lý. Vì mỗi load cell có một độ nhạy khác nhau cho dù
cùng loại nên Junction Box có 4 biến trở điều chỉnh để các load cell cùng ra
một sai lệch điện áp đối với cùng một tải trọng. Các biến trở này được mắc
vào nguồn cung cấp cho load cell vì thay đổi áp nguồn cung cấp sẽ làm thay
đổi tín hiệu điện áp ra. Ngoài ra có thể cộng các tín hiệu lại với nhau, người
ta dùng thêm một điện trở mắc ở ngõ ra của các load cell. Sơ đồ nguyên lý


NHÓM 4 TRANG 18
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
Kích thước thân:

Chất liệu : thép mạ kẽm
Dây cáp: bện 4 dây cáp tròn có bọc lớp Urethane.

NHÓM 4 TRANG 19
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB

Đây là cảm biến SBA load cell do hãng DG cell sản xuất với các thông số
kỹ thuật sau:
Khối lượng tối đa Kg 50, 100, 200, 250, 500,
1tf, 2tf, 3tf,
Cấp chính xác D3 C3
Sai số
Tính lặp lại
Độ biến dạng trong 30 phút
ảnh hưởng nhiệt độ
giá trị 0
giá trị đầu ra
%
%
%
%/10
0
C
%/10
0

0
C
0
C
-10 -> +40
-30 -> +80
NHÓM 4 TRANG 20
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB

4.2 CẢM BIẾN VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN
4.2.1 Cảm biến Hall:
1.Nội dung:
a.Khái niệm:
Cảm biến Hall hoạt động dựa trên nguyên tắc hiệu ứng Hall . Hiệu ứng
Hall liên hệ giữa điện thế giữa hai đầu dây dẫn với từ trường. Nếu sử dụng cảm
biến Hall này với một nam châm vĩnh cửu ta có thể nhận biết được vị trí các vật
nhiễm từ: 2.Nguyên lý hoạt động:
b.Cấu tạo:
- Sơ đồ:
Chú thích : 1: Nam châm vĩnh cữu
2: Đường lực từ
3: Vật nhiễm từ
c. Hoạt động :
- Trong điều kiện bình thường : Khi vật thể nhiễm từ đặt sát bên cạnh thì
từ lực chạy qua cảm biến hall sẽ giảm đi rỏ rệt, khi đó cảm biến sẽ xác định
được vị trí của vậy nhiểm từ .
- Trong điều kiện khác :

Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
-640 < B (Gauss) < 640. Hình dáng của đường tuyến tính hóa phụ thuộc vào
điện áp cấp (Vs) cho cảm biến
Viết một chương trình thu thập dữ liệu trên VDK Pic. Mạch phần cứng có
thể thiết kế theo nguyên lý sau:
4.2.2 Cảm biến điện trở :

NHÓM 4 TRANG 23
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐL&CB
- Định nghĩa : cảm biến điện trở là cảm biến mà đương lượng đầu vào là
các di chuyển cơ (thẳng hoặc quay) còn đương lượng đầu ra là sự biến đổi
điện trở tương ứng.
- Phân loại : 3 loại
+ Cảm biến điện trở dây quấn
+ Cảm biến điện trở tiếp xúc
+ Cảm biến điện trở biến dạng
1. Cảm biến điện trở dây quấn :
- Cấu tạo, nguyên lý làm việc giống như một biến trở điều chỉnh. Đương
lượng đầu vào là đương lượng vào tác động trực tiếp vào tiếp điểm động cảm
biến dẫn đến trị số đầu ra cảm biến biến đổi tương ứng. Tiếp điểm động cảm
biến có thể chuyển động thẳng hoặc quay.
Cấu tạo : gồm 3 bộ phận chính
+ Khung quấn dây : làm bằng vật liệu cách điện chịu nhiệt có tiết diện
không đổi (tuyến tính) hoặc thay đổi (phi tuyến)
+ Dây điện trở : được sử dụng có điện trở suất lớn, ít bị oxi hóa và hệ số
nhiệt điện trở α thấp. Bên ngoài dây được phủ một lớp sơn cách điện. Độ
lớn điện trở dây phụ thuộc độ chính xác của cảm biến.
d = (0.03 ÷ 0.1)mm : độ chính xác cao
d = (0.1 ÷ 0.5)mm : độ chính xác thấp
+ Tiếp điểm động : được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt, chịu mài mòn,