Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Thiết kế chế tạo card điều khiển thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong

3 Thiết kế chế tạo card điều khiển thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong

Tải bản đầy đủ - 0trang

Từ bản thiết kế chi tiết các kết cấu và nguyên lý hoạt động của thiết bị đo bán

kính cong. Sơ đồ điều khiển thiết bị đo bán kính cong được thiết lập như (hình 4.11).

Tín hiệu từ cảm biến truyền sang mạch khuếch đại xuất xung vuông liên tục,

mạch điều khiển nhận và xử lý tín hiệu. Cứ 25 xung vuông mạch điều khiển xuất tín

hiệu sang mạch hiển thị để xuất kết quả. Nút nhấn điều khiển nguồn cung cấp cho toàn

hệ thống.

4.3.2 Tính toán chọn khối nguồn cung cấp cho thiết bị

Vì thiết bị được sử dụng liên tục và làm việc trong nhiều môi trường khác nhau

nên đòi hỏi thời gian sử dụng tương đối dài.

Phân tích thành phần sử dụng điện chủ yếu của thiết bị thước đo bán kính cong

thể hiện dạng kỹ thuật số.

Thiết bị bao gồm có ba mạch modun LED 7 đoạn cần tiêu thụ công suất ~

156mW (mỗi led tiêu thụ là 0.3 mW)



6

Dung lượng điện của pin được tính theo công thức:

AH = (T . P) / (U . Pf)



Trong đó:

AH: Dung lượng điện của pin

T = 100 giờ: Tổng thời gian hoạt động của pin

P = 156 mW

U = 9 V: Hiệu điện thế sử dụng

Pf = 0.8: Hệ số công suất của pin (có giá trị 0,7 hoặc 0,8 tuỳ vào từng loại pin)

Thế vào công thức ta được:

AH = (100*146)/(9*0.7) = 203 (mAH)

Vậy nguồn điện cần sử dụng để thiết bị có thể hoạt động liên tục trong 6 giờ là

203 (mAH), nhưng do không có loại pin đúng giá trị nên chọn pin có hiệu điện thế 9V,

dung lượng điện pin (210 mAH).



33



4.3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý mạch điêu khiển thiết bị đo bán kính cong

7



Hình 4. 11: Sơ đô nguyên lý thiết bị đo ban kinh cong

Nguyên lý hoạt động của mạch nguyên lý như sau:

Bộ phận cảm biến được gắn kẹp giữa hai thanh thước quang đã được mã hoá

số, đầu tiên cảm biến sẽ gửi dữ liệu đến mạch xử lý và xuất mạch hiển thị một kết quả

bất kì. Dựa vào kết quả đó, đưa 3 mũi đo của thước về vị trí thẳng hàng và chọn nút

RESET để thiết lập lại vị trí 0 trước khi thực hiện quá trình đo.

Trong quá trình đo bán kính vật thể, tiến hành áp sát 3 mũi đo lên trên bề mặt

vật thế. Mũi đo di động dịch chuyển theo hướng đi ra một khoảng sao cho hai mũi đo

cố định chạm vào bề mặt cung tròn. Khi mũi đo di động tịnh tiến, cảm biến liên tục

xuất xung vuông truyền sang mạch vi xử lý, ở đây mạch xử lý sẽ đếm số xung và

truyền sang mạch hiển thị sử dụng IC 74HC595.



34



Nguyên lý hoạt động của mạch hiện thị của IC 74HC595



Hình 4. 12: Sơ đô nguyên lý giao tếp giữa vi điều khiên vơi LED 7 đoan

Khối hiển thị của thiết bị đo bán kính cong được thể hiện ở (Hình 4.13) trong

đó sử dụng 4 LED 7 đoạn để thể hiện các giá trị nhiệt độ cài đặt ban đầu và nhiệt độ đo

được theo từng cặp LED 1 và 2, 3 và 4. LED 1 hiển thị giá trị hàng nghìn , LED 2 hiển

thị giá trị hàng trăm, LED 3 hiển thị giá trị hàng chục, LED 4 hiển thị giá trị hàng đơn

vị. IC 74HC595 có các chân ra Q0Q7 xuất tín hiệu theo dạng logic 0 và 1 biểu thị

cho mức điện áp thấp và cao, các thanh tương ứng của LED 7 đoạn sẽ sáng khi tín hiệu

kích là mưc thấp và tắt khi ở mức cao; vì các LED 7 đoạn ở đây sử dụng là loại anot

chung.

Trong mạch sử dụng 2 IC 74HC595, các chân a, b, c, d, e, f, g, của 4 LED 7 đoạn

được nối chung lại với nhau, các điện trở có giá trị 330Ω cũng được mắc nối tiếp để

hạn dòng giúp các thanh của LED 7 đoạn không bị cháy. IC 74HC595 đầu tiên đảm

nhiệm việc dịch mã sáng tắt 4 LED 4 đoạn, các chân xuất tính hiệu Q0Q3 tương ứng

với chân 15, 1, 2, 3 của IC với lần lượt các chân dương chung của từng LED 7 đoạn,

chân lacth, clock, data tương ứng là chân 11, 12, 14 của IC kết nối với chân 13, 12, 11

của vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển. IC74HC595 thứ hai là IC sẽ dịch

mã 7 đoạn cho các LED, các chân xuất tín hiệu được kết nối lần lượt là Q0Q7 tương

ứng với các chân 15, 1, 2, 3, 4, 5, 6 của IC2 với các chân a, b, c, d, e, f, g đã được nối

chung của cả 4 LED 7 đoạn. Chân clock, lacth tương ứng với chân 11, 12 của IC kết

nối với chân ( 13, 12 ) của vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển và chân data

35



tương ứng với chân 11 của IC nhận dữ liệu từ chân Q7’ tương ứng chân 9 của

IC74HC595 đầu tiên truyền đến.

4.3.4 Giải thuật điêu khiển thiết bị đo bán kính cong

Màn hình hiển thị tắt không hiển thị số, khi đầu di động tịnh tiến khối cảm

biến xuất tín hiệu xung vuông liên tục, tín hiệu từ đây truyền sang mạch xử lý tín hiệu.

Tại đây khối mạch xử lý tín hiệu tiến hành phân tích và tính toán theo chương trình

đươc thiết kế riêng. Kết quả của phép tính truyền sang mạch hiển thi, mũi đầu đo tiếp

tục di động khối mạch xử lý tiếp tục tính toán và xuất dữ liệu.

Kết quả thiết bị đo bán kính cong được lắp ráp phối hợp phần cứng và mạch

Bắt đầu

điều khiển:

Sau khi lắp đặt toàn bộ các bộ phần cơ khí và mạch điện. Cho thiết bị hoạt

S

S S

động ta thấy thiết bị hoạt động êm điều và nhịp nhàng.

A=1

B=0



S



A=1

B=1



HIỂN THỊ

Moudle LED 7 đoan



A=0

B=1



H = DN / 54



Đ



A=0

B=0



Đ



DN = n +4



Đ

Kết thúc

Kết Lắp rap mach điều khiên thiết bị đo ban kinh cong

Hình 4.14:

thúc

S



Hình 4.13: Giải thuật điều khiển thiết bị đo bán kính cong

4.3.5 Phương pháp xử lý số liệu của cảm biến

Sử dụng ngắt ngoài: nối kênh A của encoder với 1 ngắt ngoài (INT2) và kênh

B với một chân bất kỳ (không phải chân ngắt). Cứ mỗi lần ngắt ngoài xảy ra, tức có 1

xung xuất hiện trên ở kênh A thì trình phục vụ ngắt ngoài tự động được gọi. Trong

trình phục vụ ngắt này chúng ta kiểm tra mức của kênh B, tùy theo mức của kênh B

chúng ta sẽ tăng biến đếm xung lên 1 hoặc giảm đi 1.

36



Mach điền khiên

Arduino



Ở đây, phương pháp sử dụng ngắt ngoài là tối ưu nhất trong đề tài này. Phương

pháp này xác định được chiều tịnh tiến của đầu trục đo và cho ra kết quả chính xác

nhất.

Trong quá trình đo đạt và khảo nghiệm thực tế, khi đầu đo dịch chuyển được

đoạn có chiều dài H = 1 mm, thì số xung từ cảm biến nhận được là 25 xung vuông.

Và giới hạn dịch chuyển của mũi đo di động 0mm-50mm. Công thức xác định bán

kính cong:

R= W^2/(8*H) + H/2 (4.2)

Với khoảng dịch chuyển được xác định dựa vào số xung từ cảm biến đo và độ

dài cung tròn W (W= 40cm).



Mach hiên thị

Led đơn 4.4

Led 7 đoan



Sơ đồ điêu khiển thiết bị đo bán kính cong

Sơ đồ điều khiển thiết bị thước đo bán kính cong được thể hiện trên hình 4.16.



Sau khi nhận được tín hiệu từ các bộ phận cảm biến. Vi điều khiển sẽ dựa vào các tín

hiệu này để tín hành phân tích thông tin nhận được và xử lý thơng tin theo chương

trình đã lập sẵn. Sau đó, Mạch sẽ kích cho Led báo động cơ sáng và hiển thị số đo bán

kính cong được ra led 7 đoạn.

4.5 Khảo nghiệm và đánh giá khả năng làm việc của thiết bị

Khảo nghiệm sơ bộ thiết bị cấp nắp chai tự động để đánh giá khả năng làm

việc của thiết bị.

Địa điểm, xưởng cơ điện tử CK6, khoa cơ khí công nghệ, trường Đại Học

Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.

Tiến hành khảo nghiệm hoạt động của thiếtCảm

bị biến

quang

Khoảng thời gian làm việc của thiết bị đoThươc

bán kính

cong : 100h

Nút nhân

Giới hạn đo bán kính >40mm

Khảo nghiệm khoảng thời gian làm việc của thiết bị đo bán kính cong:



37



10



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Thiết kế chế tạo card điều khiển thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×