Thiết kế chế tạo thiết bị đo độ lớn bán kính cong ở các khối vật thể có biên dạng tròn

41 13 0
  • Loading ...
1/41 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 21/09/2019, 10:32

Trong giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, hội nhập quốc tế về khoa học và công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần thiết lập vị thế mới của Việt Nam và được xác định là một động lực thúc đẩy các hoạt động khoa học và công nghệ trong nước, nhằm khai thác có hiệu quả thành tựu khoa học và công nghệ của thế giới, thu hút nguồn lực và công nghệ nước ngoài để nâng cao và phát triển trình độ khoa học và công nghệ, góp phần phát triển kinh tế xã hội và từng bước hội nhập vào nền kinh tế tri thức của thế giới. Trong quá trình sản xuất, thiết kế từ các qui mô nhỏ đến qui mô lớn thì quá trình đo đạt đóng vai trò rất quan trọng. Thước cặp, thước panme dùng để xác định kích thước độ lớn bán kính của vật thế khối cầu có kích thước nhỏ. Đối với vật thế khối cầu có kích thước lớn hơn (bán kính > 10 cm) vẫn có thước cặp hay thước Panme chuyên dùng, nhưng với kích thước lớn hơn khó vận chuyển và giá thành tương đối cao. Đối với một số chi tiết dạng tròn không cấu tạo có đủ đường kính nên vì thế khó dùng một số loại thước đo thông thường để xác định đường kính. Trường hợp vật thể chỉ có một cung, thì rất ít thiết bị có thể xác định được độ lớn của cung đó. Nếu có thì thao tác rất tốn thời gian và giá thành đầu tư cho công nghệ rất tốn kém. Nắm bắt được nhu cầu đo giá trị độ lớn bán kính cong. Vì vậy đề tài thiết kế chế tạo thiết bị đo giá trị độ lớn bán kính cong hiển thị dạng kỹ thuật số là nhu cầu nhất thiết. . Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đê Trong giai đoạn đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, hội nhập quốc tế khoa học và công nghệ đóng vai trò quan trọng việc góp phần thiết lập vị Việt Nam và được xác định là động lực thúc đẩy các hoạt động khoa học và công nghệ nước, nhằm khai thác có hiệu thành tựu khoa học và công nghệ giới, thu hút nguồn lực và công nghệ nước ngoài để nâng cao và phát triển trình độ khoa học và công nghệ, góp phần phát triển kinh tế - xã hội và bước hội nhập vào kinh tế tri thức giới Trong quá trình sản x́t, thiết kế từ các qui mơ nhỏ đến qui mơ lớn quá trình đo đạt đóng vai trò rất quan trọng Thước cặp, thước panme dùng để xác định kích thước độ lớn bán kính vật khối cầu có kích thước nhỏ Đối với vật khối cầu có kích thước lớn (bán kính > 10 cm) vẫn có thước cặp hay thước Panme chuyên dùng, với kích thước lớn khó vận chuyển và giá thành tương đối cao Đối với số chi tiết dạng tròn khơng cấu tạo có đủ đường kính nên khó dùng số loại thước đo thông thường để xác định đường kính Trường hợp vật thể chỉ có cung, rất ít thiết bị có thể xác định được độ lớn cung đó Nếu có thao tác rất tốn thời gian và giá thành đầu tư cho công nghệ rất tốn kém Nắm bắt được nhu cầu đo giá trị độ lớn bán kính cong Vì đề tài thiết kế chế tạo thiết bị đo giá trị độ lớn bán kính cong hiển thị dạng kỹ thuật số là nhu cầu nhất thiết 1.2 Mục đích đê tài Thiết kế chế tạo thiết bị đo độ lớn bán kính cong ở các khối vật thể có biên dạng tròn có cấu tạo khơng đủ đường kính: Thiết bị cầm tay để đo độ lớn bán kính cong khác (với R > 40mm) Xuất kết sang màn hình hiển thị phục vụ cho quá trình đo đạt, kiểm tra 1.3 Giới hạn đê tài Chỉ thông qua số phân tích mặt động học để thiết kế, bỏ qua tính bền các chi tiết Các chi tiết đa số là các chi tiết sẵn có ngoài thị trường Thiết bị được chế tạo vật liệu đơn giản Sai số thiết bị thước đo bán kính cong ±0,16 mm 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đê tài Có thể dùng làm tài liệu nghiên cứu lĩnh vực đo đạt thiết kế chế tạo các sản phẩm nghành khí, kĩ thuật, xây dựng … Chương 2 TỞNG QUAN 2.1 Tởng quan vê thiết bị đo bán kính cong Các kết cấu có dạng hình tròn hoặc cung tròn khơng thể dùng Pame để xác định độ lớn bán kính kích thước quá lớn hoặc không có điểm gốc để đo Thiết bị đo bán kính cong được đời, đó số công ty lớn giới như: R10 INSIZE (Áo), Shahe (Trung Quốc), … Với thiết bị trên, hoàn Hình 1: Môt sô vât thê cung tron co câu tao không đu đương kinh toàn khắc phục được nhiều khó khăn quá trình đo đạt các vật thể dạng tròn khơng cấu tao có đủ đường kính, vật thể chỉ có cung hoặc các vật thể hình tròn có kích thước lớn mà số thước thước Pame, thước cặp đo được Với sai số là ±0,1mm, dải đo bán kính: 40-700mm, độ phân giải: 0,01mm Đồng hồ đo độ lớn bán kính cong có thể đo được cung lồi và lõm Dựa vào độ dài cung (W) và độ tịnh tiến đầu trục đo (H) để xác định bán kính cung tròn qua cơng thức: R= W^2/(8*H) + H/2 (2 1) Đơn vị : mm Hình 2: Đông hô đo đô lơn ban kinh cong cua INSIZE (Nguôn : datasheet Radius Gauge INSIZE) 2.2 Một số linh kiện sử dụng đê tài 2.2.1 Encoder Cấu tạo encoder (hình 3), đó bao gồm: đĩa tròn xoay được quay quanh trục Trên đĩa có các vạch được mã hoá, hai cảm biến chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ không có vạch, đèn led không chiếu xuyên qua Và chỗ có vạch, đèn led chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên đĩa đặt mắt cảm biến Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua được mắt cảm biến xác nhận có chiếu xuyên qua đĩa tròn hay khơng Số xung vng đếm tăng lên liên tục thể hiện số lần ánh sáng chiếu xuyên qua đĩa tròn xoay Encoder là tên gọi chung để chỉ các thiết bị mã hóa Trong thực tế có rất nhiều loại và hình thức encoder khác Thơng thường, các chuyển động quay, encoder dùng để quản lý vị trí góc điã quay, bánh xe, hay trục động cơ, hoặc bất kì thiết bị quay nào cần xác định góc nó Encoder được chia làm loại: absolute encoder và incremental encoder Absolute encoder là encoder tuyệt đối, nghĩa là tính hiệu ta nhận được chỉ rõ ràng vị trí encoder, không cần phải xử lý thêm Tuyệt đối encoder là encoder mã hóa gia tăng (encoder tương đối), thường chỉ có tối đa là vòng lỗ Nếu encoder có càng nhiều lỗ đĩa thơng tin nhận được càng chính xác Cứ lần qua lỗ, phải lập trình để thiết bị đo đếm lên đơn vị, đó loại này có tên là tuyệt đối encoder (encoder mã hóa gia tăng) Nguyên lý hoạt động encoder Nguyên lý encoder là đĩa tròn xoay quay quanh trục, đĩa có các lỗ (hoặc rãnh) Dùng đèn led chiếu lên mặt đĩa Khi quay, chỗ không có lỗ (rãnh) đèn khơng thể chiếu xun qua được, chỗ có lỗ (rãnh) đèn chiếu xuyên qua Phía mặt bên đĩa được đặt cảm biến thu Với các tín hiệu có hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không Giả sử đĩa có n lỗ, lần cảm biến thu nhận được n lần tín hiệu đèn led có nghĩa là đĩa quay được vòng Encoder tương đới Độ phân giải encoder là thông số rất quan trọng Làm nào để biết đĩa quay được 1/2, 1/4 hay 1/n vòng khơng phải chỉ biết đĩa quay được vòng.Với số nhị phân có bit, có trạng thái Điều đó nghĩa là với số nhị phân bit, có thể chia đĩa thành phần nhau, và quay xác định được độ chính xác đến ¼ vòng Tương tự, với số nhị phân n bít, ta xác định được độ chính xác đến 1/2n vòng Cách thức để xác định 2n trạng thái đĩa encoder: Ở đĩa encoder có vòng đĩa Ở vòng cùng có rãnh rộng 1/2 đĩa, vòng phía ngoài có rãnh đối diện Cần led phát để phát xuyên qua vòng lỗ và cảm biến thu quang Giả sử ở vòng lỗ thứ nhất (vòng trong), cảm biến thu nằm ở vị trí có lỗ hở tín hiệu nhận được từ mắt thu là ở vòng lỗ thứ hai, cảm biến thu nằm ở vị trí có lỗ hở tín hiệu nhận được là Kết hợp bit ta được số nhị phân 11, xác định được đĩa quay nằm ở góc phần tư phía bên phải Nếu đĩa quay có 10 vòng lỗ ta quản lí được vị trí chính xác đến 1/2 10 vòng (1/1024 vòng), hay gọi là dộ phân giải encoder là 1024 xung vòng (pulse per revolution – ppr) Encoder tụt đới Lợi encoder tuyệt đối thể hiễn rõ rệt trường hợp góc quay nhỏ và động không quay nhiều vòng Khi đó việc xử lý encoder tuyệt đối trở nên dễ dàng cho người dùng Chỉ cần đọc giá trị là có thể biết vị trí góc Hình 2.3 : Đĩa Encoder trục quay Tuy nhiên, động quay nhiều vòng điều này khơng có lợi, bởi đó ta phải xử lý đếm số vòng quay trục Ngoài thiết kế encoder tuyệt đối, đòi hỏi độ chính xác càng cao cần càng nhiều vòng lỗ, dẫn đến giới hạn kích thước encoder, bởi việc gia cơng chính xác các lỗ quá nhỏ là không thê thực hiện Ngoài việc bố trí dãy đèn led và cảm biến thu chiếm diện tích rất lớn trường hợp này Tuy nhiên, điều này được khắc phục tuyệt đối encoder cách khá đơn giản Vì vậy, tuyệt đối được sử dụng nhiều ứng dụng hiện đại Nguyên lý hoạt động tuyệt đối encoder: tuyệt đối encoder tăng đơn vị có lần lên xuống cạnh xung, nghĩa là led quét qua lỗ encoder tăng đơn vị biến đếm Để đếm được số vòng động quay và hạn chế sai số xung tích lũy (trong trường hợp có rung động kiểm soát có thể gây sai số xung đếm được ở encoder), lỗ định vị được thêm vào để đếm số vòng quay encoder (hình dưới) Hình 2.4: Vong quay Encoder (Nguôn: Giao trình kỹ thuật đo lương, Th.s Trần Kim Ngà) Đặt hai đèn led lệch ở vòng lỗ hoặc sử dụng vòng lỗ và cảm biến thu phát để xác định chiều quay động Hình 2.5 : Xac định chiều quay cach sử dụng vong lỗ và cảm biến thu - phat 2.2.2 Mạch vi điêu khiển dùng IC ATMega 328P ATmega 328 thuộc dòng vi điều khiển AVR, là vi điều khiển 8-bit được a b a, Mach nguyên lý IC ATMEGA 328 b, Mach vi điều khiên Arduino Pro Mini sử dụng IC ATMEGA 328 Hình 6: Mach vi điều khiên Arduino chế tạo công nghệ CMOS tiêu thụ lượng thấp, dựa việc cải tiến cấu trúc RISC Bằng cách tiêu tốn ít lượng chu kỳ clock, ATmega 328 đạt được thông lượng xấp xỉ MIPS MHz cho phép các nhà thiết kế hệ thống tối ưu hoá điện tiêu thụ tốc độ xử lý cao Nhân AVR tích hợp cấu trúc phong phú với 32 ghi đa dụng, được nối trực tiếp với Arithmetic Logic Unit (ALU) Với cấu trúc hiệu suất mã hoá cao thông lượng nhanh gấp 10 lần so với cấu trúc vi điều khiển con-ventional CISC Board Arduino Pro Mini 5V 16MHz mặc định sử dụng nguồn 5V và IC ATmega328 chạy ở xung nhịp 16MHZ Nhưng board có sẵn ngõ vào RAW để cấp nguồn thông qua mạch điều áp Nguồn vào cho ngõ RAW có thể từ 3V - 12V (max 12V) ATmega328 Nguồn vào đề nghị : 6-9V Dòng tối đa chân 5V : 500mA Dòng tối đa chân 3.3V : 50mA Dòng tối đa chân I/O : 40mA 14 chân Digital I/O (6 chân PWM) chân Analog Inputs 32k Flash Memory 16Mhz Clock Speed Vì sử dụng chung dòng chip ATmega328 nên việc lập trình và thiết kế ứng dụng hoàn toàn tương tự board Arduino Uno R3 Khi sử dụng nguồn ngoài cấp nguồn 6V – 9V vào chân “RAW” để cấp nguồn nuôi cho board, ý là chân “RAW” khơng phải là chân “VCC” chân VCC chính là ngõ vào hoặc điện áp 5V mạch, cấp nhầm nguồn > 5V vào chân VCC gây cháy Chip Atmega328-AU board Arduino Pro Mini là board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với hoặc với môi trường được thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở được thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 2.2.3 IC 74HC595 74HC595 là IC ghi dịch bit kết hợp chốt liệu, thường được dùng các mạch quét LED đoạn, LED ma trận… nhằm tiết kiệm số chân vi điều khiển, có thể mở rộng số chân vi điều khiển cách mắc nối tiếp đầu vào thu liệu các IC với 74HC595 đầu có mức là và dòng khoảng 35mA, điện áp hoạt động ≤7V Cơng śt trung bình 500mW Thanh ghi tích lũy có trạng thái ngõ Tín hiệu clock riêng lẽ được tính cho ghi dịch và ghi tích lũy Thanh ghi dịch có thể được xóa trực tiếp Tín hiệu clock ghi dịch và ghi tích lũy được kích ở mức cạnh dương Khi ta nối chân này lại với trạng thái ghi dịch là xung clock ở đầu ghi tích lũy Bảng 1: Mã đoạn dịch bởi IC 74HC595 cho Led anot chung và katot chung Số thập phân Y hoạt động số chân Mã đoạn Anot chung Katot chung 11000000 00111111 11111001 00000110 10100100 01011011 10110000 01001111 10011001 01100110 10010010 01101101 10000011 01111100 11111000 00000111 10000000 01111111 10010000 trọng: Chân – và chân 15: Ngõ song song Chân : GND Chân 16 : VCC Chân : Q7’ Ngõ nối tiếp 01101111 Hình 7: Câu tao IC 74HC595 10 nghĩa quan 4.2.4 Thanh thước quang (GS-503) 27 28 Tín hiện xung xuất sang khối xử lý tín hiệu Trong đó có xung tín hiện xung, gọi là xung A và xung B để xác định chiều và giá trị đầu đo dịch chuyển tịnh tiến Ở đây, giá trị cần xác định là độ dịch chuyển lên đầu đo, hai xung A và B giúp xác định được giá trị dịch chuyển đầu đo Với khoảng cách chu kì xung là 40 m và hai xung A B lệch pha góc 900, giá trị dịch chuyển nhỏ nhất thiết bị có thể đo được là 10 m Từ khảo nghiệm, đầu đo dịch chuyển được 1mm số xung vng đọc được là độ nhạy thước giúp xác định độ chính xác kết đo 4.3 Phương án tạo bộ thước đo giá trị bán kính cong 4.3.1 Phương án 1: Để tạo kết cấu truyền động tịnh tiến sang chuyện động quay, ta sử dụng hệ thống truyền các bánh ăn khớp Nguyên lý phương án thể hiện hình vẽ (4.8) Thiết bị được thiết bị đo bán kính cong từ tịnh tiến sang quay Encoder ở (hình 4.9) Hai chân cố định (2) và đầu trục đo (1) dùng để đo nhiều bán kính cong khác Gọi hai chân cố định (2) thứ tự A, B lại C là đầu trục đo Đầu A, C được thiết kế cố định, đó mũi C có thể dịch chuyển theo phương z Khi mũi C di chuyển để trục đo không quay quanh trục z, ta dùng khớp trượt (8) Thanh trục mang mũi C được làm thêm các khớp răng, chuyển động ăn khớp với hệ thống bánh (7) Hệ thống bánh (7) truyền chuyển động tịnh tiến trục đo (1) sang chuyển động quay tròn, làm cho trục Encoder (8) quay theo Tuỳ vào số lượng xung vuông và độ tương quan hai pha truyền tín hiệu từ Encoder mạch điều khiển Tại đây, mạch tính toán và xử lý số liệu xuất giá trị độ lớnHình cung4.tròn lên màn hình LED (6) Lò xo (7) có nhiệm vụ ln đưa trục đo vị trí 7: Thươc quang ban đầu Ưu điểm: chi phí chế tạo ít Nhược điểm: Bộ bền kém, chịu tác động môi trường Cần phải canh trục chính xác quá trình lắp ráp và chế tạo Trong quá trình truyền động dễ bị sai số các bánh ăn khớp phát sinh từ hiện trượt ma sát trượt 29 30 I II Trục đo Chân cô định Thanh Cơ câu ăn khơp Vo hôp Mach LED Lo xo Khơp trượt I 1:3 II 1:3 Hình 8: Sơ đô truyền động tịnh tến trục đo sang mach xử lý thông qua encoder 31 10 4.2.2 Phương án 2: Ngoài phương án dụng truyền tịnh tiến sang truyền động quay, ta sử dụng Linear Encoder để xác định trực tiếp độ dịch đầu đo Nguyên lý phương án được thể hiện hình (4.9) Nguyên lý hoạt động: trục đo và giá vị trí lí tưởng Trong quá trình đo, đầu đo dịch chuyển làm cho thước quang chuyển động qua mắt cảm biến, xuất xung truyền sang mạch vi xử lý Tại đây, mạch xử lý tính toán và xuất kết sang mạch hiển thị LED Ưu điểm: Dễ gia công chế tạo Độ chính xác cao Độ bền cao Nhược điểm: Chi phí vật liệu tương đối cao Lựa chọn phương án: Qua phân tích ưu điểm hai phương án thiết kế trên, phương án sử dụng Linear Encoder để xác định trực tiếp độ dịch đầu đo động là tối ưu nhất Phương án này khắc phục được sai lệch trục và hạn chế ma sát vật lý các chi tiết thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong Đồng thời, loại bỏ dần phần khí thay dần vào đó là các linh kiện điện tử giúp quá trình đo đạc thuận tiện và chính xác 4.3 Thiết kế chế tạo card điêu khiển thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong 4.3.1 Sơ đồ khối mạch dùng thước quang HIỂN THỊ (Module LED đoan) CẢM BIẾN Thươc quang Nút nhân Mach điều khiên (Auduino Mini) Hình 4.10: Sơ đô khôi thiết bị đo ban kinh cong 32 Từ thiết kế chi tiết các kết cấu và nguyên lý hoạt động thiết bị đo bán kính cong Sơ đồ điều khiển thiết bị đo bán kính cong được thiết lập (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 Nút nhấn điều khiển nguồn cung cấp cho toàn hệ thống 4.3.2 Tính toán chọn khới ng̀n cung cấp cho thiết bị Vì thiết bị được sử dụng liên tục và làm việc nhiều mơi trường khác nên đòi hỏi thời gian sử dụng tương đối dài Phân tích thành phần sử dụng điện chủ yếu thiết bị thước đo bán kính cong thể hiện dạng kỹ thuật số Thiết bị bao gồm có ba mạch modun LED đoạn cần tiêu thụ công suất ~ 156mW (mỗi led tiêu thụ là 0.3 mW) Dung lượng điện pin được tính theo công thức: AH = (T P) / (U Pf) Trong đó: AH: Dung lượng điện pin T = 100 giờ: Tổng thời gian hoạt động pin P = 156 mW U = V: Hiệu điện sử dụng Pf = 0.8: Hệ số công suất pin (có giá trị 0,7 hoặc 0,8 tuỳ vào 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 giờ là 203 (mAH), không có loại pin giá trị nên chọn pin có hiệu điện 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 Hình 11: Sơ đô nguyên lý thiết bị đo ban kinh cong Nguyên lý hoạt động mạch nguyên lý sau: Bộ phận cảm biến được gắn kẹp hai thước quang được mã hoá số, cảm biến gửi liệu đến mạch xử lý và xuất mạch hiển thị kết bất kì Dựa vào kết đó, đưa mũi đo thước vị trí thẳng hàng và chọn nút RESET để thiết lập lại vị trí trước thực hiện quá trình đo Trong quá trình đo bán kính vật thể, tiến hành áp sát mũi đo lên bề mặt vật Mũi đo di động dịch chuyển theo hướng khoảng 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 mạch xử lý đếm số xung và truyền sang mạch hiển thị sử dụng IC 74HC595 34 Nguyên lý hoạt động mạch hiện thị IC 74HC595 Hình 12: Sơ đô nguyên lý giao tếp giữa vi điều khiên vơi LED đoan Khối hiển thị thiết bị đo bán kính cong được thể hiện ở (Hình 4.13) đó sử dụng LED đoạn để thể hiện các giá trị nhiệt độ cài đặt ban đầu và nhiệt độ đo được theo cặp LED và 2, và LED hiển thị giá trị hàng nghìn , LED hiển thị giá trị hàng trăm, LED hiển thị giá trị hàng chục, LED hiển thị giá trị hàng đơn vị IC 74HC595 có các chân Q0Q7 xuất tín hiệu theo dạng logic và biểu thị cho mức điện áp thấp và cao, các tương ứng LED đoạn sáng tín hiệu kích là mưc thấp và tắt ở mức cao; các LED đoạn ở sử dụng là loại anot chung Trong mạch sử dụng IC 74HC595, các chân a, b, c, d, e, f, g, LED đoạn được nối chung lại với nhau, các điện trở có giá trị 330Ω được mắc nối tiếp để hạn dòng giúp các LED đoạn không bị cháy IC 74HC595 đảm nhiệm việc dịch mã sáng tắt LED đoạn, các chân xuất tính hiệu Q0Q3 tương ứng với chân 15, 1, 2, IC với lần lượt các chân dương chung LED đoạn, chân lacth, clock, data tương ứng là chân 11, 12, 14 IC kết nối với chân 13, 12, 11 vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển IC74HC595 thứ hai là IC dịch mã 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, IC2 với các chân a, b, c, d, e, f, g được nối chung LED đoạn Chân clock, lacth tương ứng với chân 11, 12 IC kết nối với chân ( 13, 12 ) vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển và chân data 35 tương ứng với chân 11 IC nhận liệu từ chân Q7’ tương ứng chân IC74HC595 truyền đến 4.3.4 Giải thuật điêu khiển thiết bị đo bán kính cong Màn hình hiển thị tắt không hiển thị số, đầu di động tịnh tiến khối cảm biến xuất tín hiệu xung vuông liên tục, tín hiệu từ truyền sang mạch xử lý tín hiệu Tại khối mạch xử lý tín hiệu tiến hành phân tích và tính toán theo chương trình đươc thiết kế riêng Kết phép tính truyền sang mạch hiển thi, mũi đầu đo tiếp tục di động khối mạch xử lý tiếp tục tính toán và xuất liệu Kết thiết bị đo bán kính cong được lắp ráp phối hợp phần cứng và mạch Bắt đầu điều khiển: Sau lắp đặt toàn các phần 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 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 cảm biến Sử dụng ngắt ngoài: nối kênh A encoder với ngắt ngoài (INT2) và kênh B với chân bất kỳ (không phải chân ngắt) Cứ lần ngắt ngoài xảy ra, tức có xung xuất hiện ở kênh A trình phục vụ ngắt ngoài tự động được gọi Trong trình phục vụ ngắt này kiểm tra mức kênh B, tùy theo mức kênh B tăng biến đếm xung lên hoặc giảm 36 Mach điền khiên Arduino Ở đây, phương pháp sử dụng ngắt ngoài là tối ưu nhất đề tài này Phương pháp này xác định được chiều tịnh tiến đầu trục đo và cho kết chính xác nhất Trong quá trình đo đạt và khảo nghiệm thực tế, đầu đo dịch chuyển được đoạn có chiều dài H = mm, số xung từ cảm biến nhận được là 25 xung vuông Và giới hạn dịch chuyển 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 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 hình 4.16 Sau nhận được tín hiệu từ các phận cảm biến Vi điều khiển dựa vào các tín hiệu này để tín hành phân tích thông tin nhận được và xử lý thông tin theo chương trình lập sẵn Sau đó, Mạch kích cho Led báo động sáng và hiển thị số đo bán kính cong được led đoạn 4.5 Khảo nghiệm và đánh giá khả làm việc thiết bị Khảo nghiệm sơ thiết bị cấp nắp chai tự động để đánh giá khả làm việc thiết bị Địa điểm, xưởng điện tử CK6, khoa khí công nghệ, trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Tiến hành khảo nghiệm hoạt động thiếtCảm bị biến quang Khoảng thời gian làm việc thiết bị đoThươc bán kính cong : 100h Nút nhân Giới hạn đo bán kính >40mm Khảo nghiệm khoảng thời gian làm việc thiết bị đo bán kính cong: 37 10 Bước 1: Đặt thiết bị cho mặt đế thiết bị tiếp xúc với mặt phẳng nằm ngang Bước 2: Cấp nguồn cho máy, điều khiển trục động tịnh tiến liên tục theo hai chiều Bước 3: Ngắt nguồn mang pin đo điện áp hao hụt pin Lượng pin hao hụt sau khoảng thời gian thử nghiệm rất ít 40mm Kết đo hiển thị màn hình số Đã so sánh được kết đo và kích thước thực tế với sai số là ± 1mm Đã thiết kế và chế tạo kế cấu truyền động tịnh tiến sang mạch xử lý Đã xử lý tín hiệu xung từ cảm biến sang tín hiệu số 5.2 Đê nghị Dựa vào sở lý thuyết và kết đạt được, em đưa vài đề nghị để phát triển hệ thống sau: Cần nghiên cứu thêm thiết kế thiết bị đo nhỏ gọn Mở rộng thêm giới hạn đo cách thay hai chân cố định có khoảng cách hai chân giá có nhiều kích thước để thuận tiện quá trình đo đạt các thiết bị có bán kính nhỏ hoặc lớn Cần thiết kế thiết bị đo giá trị bán kính cung lồi có thể đo giá trị bán kính cung lõm Thiết kế lại hộp thước có thể sản xuất theo khuôn mẫu mang tính công nghiệp hoá và tính thẩm mĩ cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Ngọc Cẩn, Kỹ thuật điều khiển tự động, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh 40 [2] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp và Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục 2003 [3] Trần Hữu Quế , Vẽ kỹ thuật khí, Nhà xuất giáo dục 2002 [4] Dương Minh Trí, Linh kiện điện tử, Nhà xuất Khoa học và kỹ thuật 2004 [5] PGS.TS Nguyễn Dỗn Y , Giáo trình ma sát – mòn – bôi trơn, Nhà xuất xây dựng 2005 Tiếng nước ngoài [6] Theo Michael Margolis ,Arduino Cookbook, 2011 41 ... giá trị bán kính cong để tiết kiệm chân vi điều khiển Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nguyên lý hoạt động thiết bị đo bán kính cong Thiết bị đo bán kính cong được thiết kế ở (hình... bán kính cong vật thể 4.1 Thông số thiết kế bộ thước đo giá trị bán kính cong 18 dụng thực tế, các yêu cầu kỹ thuật Từ kết khảo sát và yêu cầu sử thước đo giá trị bán kính cong. .. thiết bị đo bán kính cong Cách thức truyền và nhận liệu Arduino với các cảm biến, IC 74HC595, … Thiết kế chế tạo thiết bị đo giá trị độ lớn bán kính cong với giới hạn sau: Giải đo: R
- Xem thêm -

Xem thêm: Thiết kế chế tạo thiết bị đo độ lớn bán kính cong ở các khối vật thể có biên dạng tròn, Thiết kế chế tạo thiết bị đo độ lớn bán kính cong ở các khối vật thể có biên dạng tròn, 2 Một số linh kiện sử dụng trong đề tài, + RAW: cấp nguồn thông qua mạch điều áp, Vì sử dụng chung dòng chip ATmega328 nên việc lập trình và thiết kế ứng dụng hoàn toàn tương tự board Arduino Uno R3. Ngoài ra có 1 sự khác biệt nhỏ là board Arduino Pro Mini có tới 8 cổng analog (thay vì 6 như trên Arduino Uno R3). Trong đó 2 ngõ analog , KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN, 2 Mô hình chi tiết bộ thước đo giá trị bán kính cong, 3 Phương án tạo ra bộ thước đo giá trị bán kính cong, 3 Thiết kế chế tạo card điều khiển thiết bị thước đo độ lớn bán kính cong, 5 Khảo nghiệm và đánh giá khả năng làm việc của thiết bị

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn