Hồ sơ chuẩn hoá module chỉ báo góc lái

Trang 1

CÔNG TY CƠ KHÍ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬTÀU THỦY

Chương trình KHCN cấp nhà nước KC 06

"UNG DUNG CONG NGHE TIEN TIEN TRONG SAN XUAT SAN PHAM XUẤT KHAU VA SAN PHAM CHU LUC”

DỰ ÁN

CHẾ TẠO MỘT SỐ PHẦN TỬ VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN,

ĐO LƯỜNG QUAN TRỌNG TRÊN TÀU THỦY

Trang 2

Công tycơ khí điện điện tử tàu thuỷ Maduie đo báo mức nước các két

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦ

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LÁI TỰ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chung về các thiết bị lắp đặt trên tàu 1.2 Giới thiệu về hệ thống lái tàu thủy

1.3 Cáo yêu cầu chung đối với thiết bị lái

GCHƯƠNG II NỘI DUNG HOÀN THIỆN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 12

2.1 Ung dung sé hoa

9.2 Ứng dụng xử lý số vào xử lý thông tin do

2.3 Ứng dụng mạng truyền thông công nghiệp

9.4 Chuẩn hoá vào ra (/O) GHƯƠNG III_NỘI DUNG HỒN THIỆN THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 3.1 Phần mẩm thiết kế 3.3 Công nghệ phủ Epoxy CHUONG IV CHUAN VỀ MẪU MÃ VÀ KIỂU DÁNG CÔNG NGHIỆ 4.1 Chuẩn về kích thước hộp và panel 4.2 Chuẩn về jack đấu và ốc xiết cáp 4.3 Chuẩn về các thiết bị lắp đặt trên mặt panel

4.4 Chuẩn về Front chữ và các ky hié

Trang 3

33 2 34 a Các sơi số gặp phải trong quá trình thiết kế b Xử lý tín hiệu đo c Bit sai sé - 36 4.4 Quá trình thử nghiệm và chế tạo hoàn chỉnh 37 37

ơ Thử nghiệm tợi xuông

b Qui trình bảo uệ mach bang epoxy

ec Thử nghiệm tại hiện trường

Trang 4

LỠI NÓI ĐẦU

Nước ta đã trải qua nhiều giai đoạn lịch sử, đặc biệt chiến tranh đã kìm

hãm nền phát triển kinh tế của nước nhà tuy những năm gần đây nền khoa học

và công nghệ nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc nhưng vẫn còn bạt hậu nhiều năm Điều này thể hiện trong tỷ lệ đóng góp của khoa học kỹ thuật vào lao động và sản xuất Vài năm gần đây nước ta đã có những bước tiến vượt bậc nhưng cũng đừng ổ việc chuyển giao công nghệ và tiếp thu các đây chuyển sản xuất của nước ngoài Chúng ta chưa thực sự chủ động được công nghệ Điều này là bức xúc nhà nước và xã hội trong những năm phát triển tới đây Một ngành công nghiệp vẫn còn ổ trong tình trạng lạc hậu đó là ngành công nghiệp tàu thuỷ Được sự đầu tư của nhà nước và chính phủ chúng ta thực hiện nội địa hoá các sản phẩm, bằng vào công nghệ vốn có trong nước, chủ động về công nghệ thực hiện

việc chế tạo các sản phẩm phục vụ trên tàu

“Trong chuyên để này giới thiệu qui trình hoàn thiện công nghệ việc chế tạo một module trong hệ thống lái tự động.Dưới đây là quá trình hoàn thiện sản phẩm phát góc lái và chỉ báo góc lái

Trang 5

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ LÁI TỰ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu chưng oề các thiết bị lắp đột trên tàu

Tàu thuỷ là một trong những phương tiện vận tải rất quan trọng, vận chuyển hàng hoá với trọng tải nặng Khi thực hiện chức năng chính là vận tải, tàu có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài trên biển, chuyên chổ được nhiều hàng hoá đến các cẳng rất xa với giá thành rẻ Đồng thời tàu thuỷ còn mang nhiều nhiệm vụ khác như tàu khách, tàu du lịch, tàu đánh cá hay các tàu có công dụng đặc biệt Vị trí của vận chuyển bằng tàu thuỷ đã được xếp vào vị trí quan trọng trong ngành giao thông vận tải Chính điểu này đã giúp cho ngành công nghiệp đóng tàu có được sự quan tâm của chính phủ và nhà nước Điều này đòi hỏi chúng ta phải cố gắng xây dựng ngành đóng tàu để đáp ứng với nhu câu của toàn xã hội

Nền kinh tế xã hội càng ngày càng phát triển, kéo theo nền khoa học kỹ thuật cũng phát triển theo, đòi hỏi những thiết bị máy móc phải mang tính tự động cao hay nói chính xác hơn là cần có nhiều thiết bị thông minh phuc vụ hơn Trên tàu thuỷ cũng vậy, mọi thiết bị cẩn được tự động điểu chỉnh và xử lý thông tín Một thiết bị quan trọng cho hệ tự động trên tàu là hệ thống lái tự động Đây là một hệ thống gồm nhiều cơ cấu cần điểu khiển, đồng thời cân phải kiểm tra nhiều thông số quan trọng khác nhầm đưa ra bài toán điều khiển tối

tưu nhất

Hiện nay chúng ta đã chế tạo được một số phần tử đơn lễ thuộc hệ lái tự động nhưng chức năng hạn chế và chất lượng còn thấp so với

Trang 6

chế của các sản phẩm này là thiếu tính đổng bộ, không ghép nối thành một hệ thống lái tự động Dé đáp ứng như cầu cho việc thiết kế hệ thống lái tự động trên tàu thuỷ cẩn phải thiết kế chế tạo các module riêng biệt, có đưce các tín hiệu vào ra chuẩn để ghép nối các phần tử này với nhau Muốn vậy ta phải chuẩn hoá các phần tử đơn lễ thành các module có tính đồng bộ cao Qua việc khảo sát thực tế các hệ lái tự động trên tàu thuỷ đang hoạt động tại Việt Nam còn nhiều thế hệ máy lái khác nhau Trong đó còn nhiều hệ thống máy lái chỉ mang tính truyền động cơ khí Một điểu đáng quan tâm là các hệ thống lái tự động trên tàu thuỷ do các cơ sổ trong nước cung cấp thực sự chưa đáp ứng được yêu cầu là hiện đại hoá ngành tau thuỷ Dưới đây là những nhận định chung về hệ lái tự động:

-_ Còn tồn tại các thế hệ máy lái khác nhau, với nhiều cơ cấu lái cổ điển có độ an toàn thấp, hiệu quả hoạt động kém

-_ Chưa có nhiều cơ sổ trong nước cung cấp và chế tạo hệ thống lái tự động tàu thuỷ

-_ Ởơ sổ vật chất để chế tạo hệ thống còn yếu kém, đặc biệt là công nghệ chế tạo cáo phần tử riêng biệt

-_ Các hệ thống lái tự động hiện được lắp đặt trên các tàu có trọng tải lớn hoàn toàn được nhập từ các nước đóng tàu phát triển

-_ Chưa có một cơ sổ nào trong nước cung cấp hoàn thiện một sản phẩm lái tự động để lắp đặt trên các tàu có trọng lớn

Với những nhận định trên thì đây là yêu cầu bức xúc cần nội địa hoá hệ thống lái tự động bằng cách chế tạo và thay thế dân các phần tử tự động thuộc hệ Tuy nhiên, với sự quan tâm và đầu tư to lớn của nhà nước, sự nỗ lực phấn đấu của cán bộ, công nhân viên ngành công

Trang 7

nghiệp tàu thuỷ thì điểu này hoàn toàn có thể thực hiện được bởi ngành công nghiệp tàu thuỷ trong nước

Với tình hình thực tế và môi trường làm việc của thiết bị thì các

sản phẩm được chế tạo và lắp đặt trên tàu thuỷ phải đảm bảo được

các tiêu chí sau:

Nhỏ gọn, chính xác, đẳm bảo mỹ quan công nghiệp

An toàn và bển vững với môi trường nước biển, điện từ trường cao, sự đao động lớn của thân tàu

Tính chuẩn hoá cao, xây dựng theo 1 tiêu chuẩn nhằm sản xuất hàng loạt và lắp ghép các module theo 1 chuẩn

Độ tin cậy cao, có tính mổ, tích hợp cao

Ghi phí sản xuất các sản phẩm thấp hơn so với cùng chủng loại được nhập từ nước ngoài mà chất lượng không thua kém

1.9 Giới thiệu vé hệ thống lái tàu thủy

Thiết bị lái tàu thuỷ dùng để quay trục bánh lái và bánh lái tới một góc nào đó theo yêu cầu điểu khiển tàu với hướng đi qui định,

cũng như theo yêu cầu ma nơ tàu

Thiết bị lái gồm các phần chính:

Bánh lái nhận áp lực của dòng nước và làm thay đối hướng chuyển động của tàu

Truyền động lái: Liên hệ giữa bánh lái với máy lái và truyền mô men quay cân thiết để quay bánh lái

Máy lái ụm năng lượng): Đảm bảo sự làm việc của bộ truyền động lái

Trang 8

Truyền động lái dùng trên các tàu bé (tàu kéo, canô, tàu đánh cá) gdm cẩn quay lái, hay cáo thiết bị thay thế nó, xích mềm hay cáp truyền động cùng với trống xích hay trống cáp của thiết bị lái Trên các tàu lớn người ta sử dụng các truyền động cung răng, các cung răng lắp trên trục bánh lái liên hệ trực tiếp với bộ truyền động của máy lái

Máy lái có nhiệm vụ tạo ra lực để quay bánh lái tới một góc œ cân thiết trong một thời gian t qui định và giữ bánh lái cố định ở một góc quay nào đó, máy lái có 9 bộ phận chính là nguồn động lực và hệ truyền dẫn lái là nguồn động lực đến trục lái

Người ta phân loại máy lái thành các loại chính sau đây:

- Theo công dụng của máy lái: Máy lái chính, máy lái phụ, máy lái sự cố

-_ Theo nguồn năng lượng: Máy lái tay, máy lái điện, máy lái thuỷ lực

-_ Theo kiểu hệ truyền dẫn lái:

+ Máy lái dây: Là máy lái dùng đây xích hoặc cáp để truyền lực lái Máy lái loại này là máy lái tay, chỉ sử dụng trên các tàu loại nhỏ

+ Máy lái trục (máy lái các đăng): Là loại máy lái truyển động các đăng nối liên tiếp với nhau Máy lái cũng chỉ truyền động bằng tay

+ Máy lái quạt (máy lái séc tg): Là máy lái tay hoặc máy lái điện truyền lực qua hộp giảm tôc và cặp bánh răng-séc tơ lái

+ Máy lái kiểu xi lanh-thuỷ lực: Là máy lái điện thuỷ lực Truyền lực lái từ bơm thuỷ lực đến các xi lanh thuỷ lực và trục lái bằng dầu thuỷ lực

Trang 9

+ Máy lái dùng động cơ thuỷ lực: Là máy lái điện - thuỷ lực truyền lựo lái từ bơm thuỷ lực qua đường ống đến động cơ thuỷ lực

gắn trực tiếp trên trục lái

Trong những năm gần đây các tàu vận tải biển có trọng tải vừa

và lớn, người ta thường lắp các máy lái điện- thủy lựe,vì nó có kích thước nhỏ hơn, khối lượng bé, hiệu suất cao hơn so với máy lái hơi và máy lái điện

Các máy lái điện - thuỷ lực bảo đảm sự chuyển bánh lái êm nhất hoàn thành chính xác góc quay cân thiết của bánh lái ác máy lái điện-thuỷ lực được trang bị các thiết bị bù tin cậy và an toàn cho toàn bộ các phân của hệ thống khỏi bị biến dạng và hư hồng

Các thiết bị lái thuỷ lực gồm: Truyền động điều khiển bằng thuỷ

lực, cạm bơm (bơm, động cơ điện) để cung cấp cho bộ phận truyền

động, hệ thống ống dẫn chất lỏng, hệ thống phân phối chất lỏng hay hệ thống điều khiển bơm (đối với thiết bị lái điện thuỷ lực với bơm có

sản lượng thay đổi)

Truyền động lái thuỷ lực là thiết bị truyền lực, thường là pitông hình trụ, pitông dang đĩa với các xi lanh lực 1 hiệu lực hay 2 hiệu lực

Những năm gần đây người ta sử dụng rộng rãi truyền động lái

thủy lực kiểu cánh (xilanh mômen)

Theo kiểu bơm được sử dụng, máy lái thuỷ lực có loại bơm có sản

lượng không đổi và bơm với sản lượng thay đổi

Trang 10

1.38 Các yêu cầu chưng đốt uới thiết bị Lái

Căn cứ vào các điểu khoản của SOLAS 74 và những qui phạm đóng tàu khác, các yêu cầu chung cơ bản đối với thiết bị lái có thể được tóm tắt như sau:

- Mỗi tàu phải có một máy lái chính và một máy lái phụ được bế trí sao cho khi có trục trặc ở máy lái này không ảnh hưởng đến hoạt động của máy lái còn lại Thiết bị lái dự trữ có thể là thiết bị lái thứ hai trên các tàu lớn hoặc là máy lái quay tay trên các tàu nhỏ, và phải lấp đặt sao cho khi có một hư hỏng ở hệ thống ống hoặc của cụm năng lượng thì vẫn có khả năng lái tàu Trên các tàu khách và tàu hàng có lượng chiếm nước trên 5000 tấn thì một bộ truyền động bằng động cơ Nhưng trong những trường hợp: nếu đường kính trục bánh lái trên các tàu khách lớn hơn 230mm, trên các tàu vận tải tốc độ tính toán trên 10 hải lý/giờ và đường kính trục bánh lái 250mm thì cả hai bộ phận truyền động đều phải là động cơ

- Khi ở tốc độ khai thác, bộ truyền động chính cẩn chuyển được bánh lái từ 35 độ mạn trái qua 3ð độ mạn phải và ngược lại Thời gian chuyển bánh lái từ 3ð độ mạn này tới 35 độ mạn kía cẩn ít hon 28 giây Cấu tạo của bánh lái cân tính toán ổ hành trình lài cực đại

- Trên các tàu khách, độ bền của các bộ phận truyền động lái phụ cân phù hợp với độ bển của các bộ phận truyền động chính, được tính ở tốc độ 13 hải lý/giồ

Thiết bị lái phụ phải có khả năng nhanh chóng đưa vào hoạt động và quay bánh lái từ 15 độ mạn này sang 15 độ man kia trong vòng 60 giây khi tàu có có chiều chìm lớn nhất và tàu ở tốc độ bằng

1/2 tốc độ công tác lớn nhất hoặc 7 hải lý/giồ

Trang 11

- Nếu bánh lái được điều khiển bằng cơ khí thì vị trí thực phải được định vị ở những vị trí chính

- Trên tàu khách, nếu đường kính trục bánh lái lớn hơn 280mm thì phải đặt 2 trạm điều khiển lái (ở một khoảng cách đủ xa so với trạm lái chính) và phải đảm bảo việc truyền lệnh điểu khiển đến buông này Nếu một trạm bị hư hỏng không gây ảnh hưởng đến trạm kia

- Thiết bị lái yêu cầu phải lắp đặt chắc chắn, trang bị những thiết

bị chống va đập và những thiết bị để phòng tác động của thời tiết Các ống và đường dây điện dẫn đến đó cần sử dụng loại đặc biệt Cần bố trí các thiết bị giới hạn cho chính bánh lái và cả bộ truyền động lái, không những cho các giá trị nhỏ của góc quay bánh lái còn có thiết bị

an toàn để hãm và chặn bánh lái

- Thiết bị lái cân lắp đặt phù hợp với thiết kế đã được phê chuẩn

và được chế tạo bằng những vật liệu thiết kế qui định Nó cần được

thử phù hợp với các yêu câu của thiết bị Trên tàu cần có những chỉ tiết dự trữ cho thiết bị lái để thay thế cho điểu kiện tính toán khi khai thác nó

- Trong các thiết bị lái truyền động điện cần để phòng bảo vệ khi đứt cầu chì (nguyên nhân cân phải được làm rö), cầu chì phải để ở nơi dễ nhìn thấy, cần bố trí bộ báo góc lái

- ở tiết điện gia cường ở đầu bánh lái, khớp nối cân có độ bẩn dự trữ khi cho tàu chạy trong băng, hay khi phụ tải tăng lên

Nhận xét:

Trang 12

riêng Đối với việc chỉ bảo góc lái từ trước đến nay chỉ dừng ở việc

dùng cơ cấu senoe để chỉ báo bằng kim chỉ Điều này thật bất tiện cho viêc ghép nội với hệ thống, hơn thế nữa độ tin cậy không cao và chưa được số hoá Vì vậy việc thiết kế một module chỉ báo góc lái và phát góc lái là cần thiết Trong quá trình thiết kế cần khắc phục được các nhược điểm vốn có của thiết bị chỉ báo góc lái, đồng thời chuẩn hoá thiết bị này một module chuẩn

-11-

Trang 13

CHƯƠNG II

NỘI DUNG HOÀN THIỆN THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Hoàn thiện công nghệ là quá trình ứng dụng KHKT vào sản xuất các thiết bị Mục tiêu là chế tạo được các sản phẩm mang nhãn hiệu Việt Nam Bằng cách chúng ta phải hoàn thiện dẫn các bước thiết kế, chế tạo và đưa vào thử nghiệm sao cho các sản phẩm mang tính đổng bộ về chức năng cũng như kiểu dáng sản phẩm Vì vậy, chuẩn hoá thiết bị nhầm hoàn thiện sản phẩm là mục tiêu của chuyên

để, công nghệ kỹ thuật được áp dụng bao gồm: 2.1 Ung dụng số hố

Qua cơng tác nghiên cứu và tìm hiểu các công nghệ hiện đại số

hoá hay áp dụng công nghệ mới, tích hợp IC dé thiét lap thế hệ tàu thuỷ với tính năng tự động hoá cao chúng ta không đi theo hướng cũ tức là hoàn chỉnh và chuẩn hoá các mạch điện tương tự mà thay vào đó là sử dụng ngay cơng nghệ số hố, thay thế cáo phần tử điều khiển céng kénh bằng các mạch vi điểu khiển như 8051, Motorola, AVR, Atmel và cáo công nghệ mới như PSOC, FPGA, ASIC dé thiét lap mạch xử lý tín hiệu và điều khiển Vận dụng cơng nghệ số hố sẽ đạt được nhiều ưu điểm hơn hẳn

+ Về mặt kích thước và cấu trúc luôn nhỏ gọn, chuyên nghiệp cao Cùng một chức năng, vai trò như nhau nhưng dùng thiết bị số có

kích thước nhỏ hơn hẳn

Trang 14

+ Về mặt chống nhiễu và xử lý tín hiệu thì công nghệ số tô ra ưu điểm vượt trội Do thực hiện trên các bit 0 và 1 nên quá trình xử lý tín hiệu ít sai số, không bị nhiễu của môi trường xung quanh như điện từ trường hay các dao đông cơ học

+ Về mặt bù sai số bằng phần mềm trỏ lên dễ dàng hơn và có nhiều giải pháp thực hiện bù sai số

+ Khả năng giao tiếp mạng là hơn hẳn, truyền xa tốt và tính

tích hợp hệ thống cao Cho phép thành lập các hệ thống tập trung

Ứng dụng công nghệ số có thuận tiện là chủ động được công nghệ, không phụ thuộc và các hãng sản xuất thiết bị đo lường điều khiển và tự động trên thế giới Thông thường mỗi khi nhập thiết bị từ các hãng trên thế giới ta đều phải nhập hệ thống đồng bộ, khi xảy ra sự cố thì khắc phục rất khó Chúng ta lại thuê chuyên gia sửa chữa

hoặc mua các module để thay thế với giá thành cao Thời gian khắc

phục lại chậm trễ

2.2 Ung dụng xử lý số uào xử lý thông tin do

Thông tín thu được thường ở dạng phí tuyến, để xử lý thông tin chính xác cân đưa các phương pháp xử lý Trong chuyên để này là việc đo mức các két, quá trình xử lý thông tin thường chỉ sử dụng các phương pháp xử lý thông thường Dưới đây là phần trình bẩy về phương pháp xử lý thông tín đo thường được áp dụng trên tàu thuỷ Thuật toán lọc:

Để tăng độ ổn định của các giá trị đo, đồng thời giảm bớt dư

thừa thông tin, cần thực hiện thuật toán lọc "Thuật toán lọc bao gồm:

-_ Lấy giá trị trung bình:

-13-

Trang 15

Dt„= ÿ) Diựn T =n.T, Trong đó: T,: Thời gian trích mẫu n: Số lần đo

T, và n phải được chọn sao cho :n> , T, > Ty2 z: hàng số quán tính của đại lượng đo

-_ Thuật toán lọc nhiễu:

Để chống nhiễu điện từ trường gây ra bởi môi trường xung

quanh Dùng thuật toán lọc và loại bổ các giá trị đột biến ra khỏi chuỗi giá trị đo

Dt - A„m„< Dt,< Dt, + Aner

Sai lệch A,,,, duge chon trong quá trình hiệu chỉnh thiết bị Nếu giá trị đo tại thời điểm n vượt quá A„,„ so với giá trị đo được ở thời điểm đó thì loại bỏ giá trị đo đó

-_ Lọc tương quan:

Lẹo tưởng quan cho phép chúng ta tách được tín hiệu có ích ra khỏi nhiễu ngay cả khi tín hiệu nhiễu trùng cả tín hiệu có ích: yO „L RyữŒ) ———rv' Tương quan kế |—————> RyŒ) = RxŒ) + RnŒ) + Rxn(z)

Hàm tương quan là một hàm tiển định nó đặc trưng cho mối liên hệ ngẫu nhiên giữa hai thời điểm t„, ty không liên hệ với nhau

Rxq„t,)= M‡Bl)~ Ma} bứ,)- JB

Trong đó:

Rx(z) : Hàm tương quan của tín hiệu x

Rxn(r) : Hàm hỗ tương quan giữa tín hiệu và nhiễu

Trang 16

Công tycơ khí điện điện tử tàu thuỷ Maduie đo báo mức nước các két Lọc số không phải là một thiết bị mà là Angôrit x XO* 00D Ls) Angoritige [2 »

Nếu theo đáp ứng xung người ta chia làm 2 loại FIR (Finiti Impulse Response), ITR (Infiniti Impulse Response) Phương trình sai phân: z „ y@) Dd) Vay veo dị Ñ [mm & b,

ya) = ~lŠb,„e-n|= Sata r)

đo tơ =0 đo * Bé loc FIR: xn] vn] E———) Lœlirg day => Vậy đáp ứng xung của hệ thống : h{:) = a với0< k«M 0 h(k)=0 vớikcòn lại Bé loc FIR có đáp ứng xung chiểu dài hữu hạn @M+1 mẫu) là hệ thống luôn luôn ổn định

* Bộ lọc IIR là hệ thống có đáp ứng xung chiều dài vô hạn nên không phải lúc nào bộ lọc cũng ổn định Do đó trước khi sử dụng loại bộ lọc này cần phải xem xét tính ổn định của nó

ya) = ~iöb ha, xa=|

-15-

Trang 17

= Loc dé quy >

Nếu phân chia theo đáp ứng biên độ gồm các loại sau: Bộ lọc thông thấp, bộ lọc thông cao, bộ lọc thông dải, bộ lọc chắn dải

Các thuật toán lọc và thiết kế các bộ lọc trên còn được ứng dụng trong kỹ thuật viễn thông, xử lý hình ảnh, các hệ thông anten, kỹ

thuật audio số, xử lý tín hiệu radar Điểu này đặc biệt quan trong đối với hệ thống thông tin trên tàu thuỷ

Thuật toán tuyển tính hoá:

Thường thì các cảm biến đo là phí tuyến Vì vậy sau khí lọc phải được sửa phi tuyến ở đây sử dụng hai phương pháp sửa phí tuyến: - Phương pháp tuyến tính hoá từng đoạn:

Với phương pháp này đại lượng đo sẽ được tính qua một hàm tuyến tínhhoá

y=axtb Trong đó:

x: Là giá trị đo được

y: Là giá trị sau khi đã chỉnh phí tuyến

Phương pháp này giảm được dung lượng bộ nhớ, nhưng đồi hỏi phải tường minh được hàm tuyến tính hoá trong từng đoạn

- Phương pháp tra bằng mẫu:

Thành lập một bảng mẫu chuẩn Cáo giá trị nhận về được so sánh với bảng mẫu để cho ra kết quả của phép đo

Trang 18

2.3 Ứng dụng mạng truyền thông công nghiệp

Mạng công nghiệp là khái niệm chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Sự liên kết mạng hiện nay cho phép liên kết ở nhiều mức khác nhau, từ bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành cho đến những các máy tính điểu khiển, thiết bị giám sát, điều hành, quản lý của toàn bộ hệ thống công ty, xí nghiệp, phương tiện

Trên tàu thuỷ rất nhiều thông tin hay tham số cần truyền đi,

những tín hiệu này được truyển di bằng cách mã hoá đưới nhiều phương thức truyền thông công nghiệp Từ hệ thống thông tín liên lạc trên tàu cho đến các hệ thống giám sát điểu khiển tập trung Đổng thời hệ thống mạng công nghiệp còn cho phép kết nối mổ với hệ thống mạng toàn cầu như mạng Internet Việc giám sát định vị tàu ngày này không còn mang tính độc lập mà có thể thực hiện giám sát từ một trung tâm đặt trên đất liền Mọi thông tin trên tàu có thể cập nhật tại bất kỳ nơi nào trên thế giới nhỏ giao tiếp của mạng công nghiệp với mạng toàn câu Vậy thì dùng mạng công nghiệp trên tàu thuỷ là rất phù hợp

Ngày nay mạng truyền thông công nghiệp được ứng dụng để thiết lập hệ thống giám sát tập trung Đặc biệt là hệ SCADA với sự lính hoạt trong việc triển khai Hệ thống này có thể áp dụng trên nhiều dạng tàu thuỷ khác nhau Dùng để truyền góc lái về trung tâm chỉ huy

3.4 Chuẩn hoá oào ra (UO)

Cáo đầu vào ra phải thống nhất theo mức điện áp và dòng điện, nhằm nối ghép giữa các thiết bị được thuận tiện tránh việc chuyển đối

-17-

Trang 19

gây khó khăn khi thiết kế Thực hiện điểu này chúng ta cần phải thực

thi chuẩn các mục sau:

-_ Nguồn cấp cho các thiết bị chuẩn:

Thông thường cáo thiết bị điều khiển tiêu thụ công suất rất nhỏ

Vì vậy nguồn sử dụng hợp lý và thuận tiện nhất là nguồn 1 chiều

24VDƠC Nguồn này thông thường được lấy từ nguồn sự cố của tâu

Dùng nguên chuẩn sẽ quyết định tính chất ổn định làm việc của thiết bị Khi nguồn ổn định, đủ công suất thì tuổi thọ hệ thống sẽ lâu hơn

Công suất tiêu thụ của các mạch đo và điểu khiển là rất nhỏ Đối với tàu thuỷ ta dùng nguồn sự cố 24V/DƠ do máy phát một chiều đặt trên

boong hoặc nguồn ắc qui, nguồn cấp này không cần biến đổi điện áp

từ 220VAO hay 380VAO xuống vì vậy sẽ đơn giản cho thiết bị Thiết bị vẫn hoạt động khi có sự cố máy phát chính Đồng thời trong quá trình hoạt động thì các thiết bị sẽ được cấp nguồn từ máy phát điện

chính Khi máy chính ngừng hoạt động lập tức công tắc chuyển mạch được đóng sang nguồn sự cố để cấp nguồn cho thiết bị

- _ Oấp nguồn 34VDƠ cho đèn và còi cảnh báo

Đây là thiết bị cảnh báo trực quan cho người điểu khiển tại phòng điều khiển trung tâm nên thường phát ra âm thanh và ánh sáng vừa đủ Chính điểu này khi chọn còi đèn lắp đặt phải có công

suất tiêu thụ rất nhỏ, phát ra âm thanh chuẩn và ánh sáng đơn sắc

có được điểu này thì thiết bị sẽ tiêu thụ đồng tương đối nhỏ không ảnh hưởng đến cơng suất của tồn thiết bị

Trang 20

Két luận:

Trong khi nền khoa học thế

ứng dụng KHCN nước nhà vẫn chỉ là những bước chuyển biến chậm

¡ đã tiến những bước dài mà việc

Đặc biệt trên tàu thuỷ thì các hệ thống đo lường điểu khiển và tự động còn rất kém Được sự đồng ý của nhà nước và chính phủ, tổng công ty công nghiệp tàu đã triển khai dự án nghiên cứu khoa học KC.06.DA.13.GN nhằm nội địa hoá dẫn dẫn các thiết bị lắp đặt trên tàu, chủ yếu là phần đo lường và điểu khiển Mục đích của dự án là xây dựng các module chuẩn lắp đặt trên tàu, cùng với xây dựng cho hệ thống mạng lưới điện, điện tử trên tàu thành một hệ thống nhất và đồng bộ phù hợp với tình hình Việt Nam

-19-

Trang 21

CHƯƠNG II

NỘI DUNG HOÀN THIỆN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ CÔNG

NGHỆ CHẾ TẠO

Nhằm triển khai tổng thể dự án các module được bóc tách riêng ré dé nghiên cứu và chế tạo Trong chuyên để này trình bay quá trình thiết kế và hoàn thiện module đo báo mức các két nước Để thiết kế module chuẩn cẩn phải có các công nghệ và phần mềm thiết kế Trong phần dưới đây trình bày các công nghệ ứng dụng vào việc sản xuất các thiết bị

3.1 Phần mềm thiết kế:

Việc thiết kế các sản phẩm trổ lên chuyên nghiệp khí có sự hỗ trợ từ máy tính Các phần mềm được đưa vào ứng dụng giúp cho việc thiết kế trổ lên thuận tiện, mang tính khoa học cao Với mỗi một khâu thiết kế hay hoàn thiên đều có một phần mềm và bản vẽ đi kèm

Thiết kế mạch ín:

Dùng cáo phần mềm Protel hay Orcad để vẽ mạch nguyên lý và chuyển đổi thành mạch in tương ứng Trên phần mềm ta có thể bố trí lính kiện cùng các vị trí bắt vít sao cho hợp lý và thuận tiện việc gá lắp thiết bị vào vỏ hộp Từ phần mềm ta có thể Demo chương trình và cho chạy thử nhầm kiểm tra trạng thái hoạt động của mạch, qua đó nhằm xây dựng phần cứng một cách chính xác hơn

Thiết kế vỏ hộp và mặt panel:

Trang 22

nhất, đồng bộ Mỗi bản vẽ được thể hiện chính xác sẽ là eơ sở để kỹ sư

co khi ché tạo các vỏ hộp, mặt panel

Dùng phân mềm Ơorel draw để thiết kế mặt panel Đây là phân

mềm chuyên nghiệp dùng để thiết kế các kiểu đáng, mẫu mã Các kiểu front chữ, symbol, biểu tượng và ký hiệu được in trên bể mặt

panel

Phần mềm lập trình:

Đây là công cụ dùng để soạn thảo phần mềm và biên dịch thành các ñle dạng duôi *hex hoặc *.bin Các phần mềm thường dùng là keil, read51, ridle mỗi phân mềm này đều gồm các màn hình soạn thảo và biên địch Cáo chương trình nạp vào các chip VĐK được viết bằng ngôn ngữ Ở hoặc ASM Sau khi hoàn chỉnh chương trình có thể

cho chạy demo trực tiếp trên phần mềm và kiểm tra giá trị các cổng

và trạng thái các cò, các thanh ghi 3.9 Công nghệ phủ Eipoxy

Đây là công đoạn cuối cùng của quá trình hoàn thiện mạch điện

tử, công đoạn này tỏ ra rất quan trọng khi thiết bị được lắp đặt trên tàu Qui trình này là khâu khó nhất và đòi hổi công nghệ hiện đại

Trước tiên cần biết khái niệm Epoxy Epoxy là nhựa polyete tạo thành ban đầu bằng sự trùng hợp bisphenol A va epyclohydrin Có tính các tính chất sau: độ bển cao và độ co ngót thấp trong khi đóng xắn, dùng làm chất phủ, chất dính đúc hoặc vật liệu xốp

Nhựa epoxy có tính chất bển hoá học rất lớn, bám dính tốt có thể gắn chắc bể mặt giữa các vật liệu ngoài ra còn tính năng chịu mài mòn cách điện tốt Nhựa epoxy là loại nhựa chống ăn mòn hoá học tốt, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sơn và phủ board mạch

-21-

Trang 23

Bảo uệ bằng mạch

Cáo lý do dẫn đến việc bảo vệ bằng mạch sau khi lắp ráp bằng việc phủ epoxy

(1 Cách iy điện áp cao:

- Epoxy cé kha năng cách điện cao hơn không khí

-_ Khi mạch được sử dụng trong miền điện áp cao thì phải được phủ kin béi epoxy

-_ Một lỗ trống do bọt khí tổn tại trong lớp epoxy có thể là nguyên

nhân gây ra đánh thủng do tia hổ quang điện

-_ Chúng ta đã tạo ra epoxy có khả năng chịu được điện áp cao tới 120kV vào năm 1993

- Epoxy có thể chịu được điện áp 25kV đến 40kV trong thời gian 20 năm

-_ Epoxy có khả năng chịu nhiệt cao

(2) Epoxy cách ly mach véi điều kiện môi trường xung quanh Epoxy có thể bảo vệ mạch điện khỏi đầu, hoá chất.v.v

Với lớp epoxy bao phủ các yếu tố thời tiết cũng như qúa trình vận chuyển chúng không làm ảnh hưởng tới mạch

(3) Bảo uệ khỏi những ua đập cơ khí

- Epoxy có khả năng bảo vệ mạch điện khỏi các va đập, rung động Khi được bao phủ bằng lớp epoxy thì sự va đập rung động sẽ ảnh hưởng lên cả khối mạch, các phần tử giằng co nhau không bị tháo rời, hổng hóc

Trang 24

(4) Tính bảo một cho bằng mạch

-_ Khi dùng epoxy chúng ta có thể ngăn chặn được việc ăn cắp bản

quyển của thiết bị Nếu đối thủ dùng hoá chất làm epoxy tan ra thì các linh kiện của mạch cũng bị phá huỷ do vậy họ muốn khám phá bản mạch cũng là điều rất khó khăn

Những quy tắc phủ epoxy cho bằng mạch

Tổng quát:

- Tất cả cáo khuôn được sử dụng cho việc phủ epoxy Một khuôn

gồm có 5 mặt (phải, trái, trước, sau và đáy) và mặt trên (top) Mặt

trén (pour surface) là mặt để rót epoxy vào khuôn, đây cũng là mặt để

tháo bảng mạch ra sau khi đã phủ xong Mặc dù 5 mặt đều có kết cấu

rắn chắc giống nhau nhưng chúng có cấu trúc theo những quy định

khác nhau Mặt trên (pour surface) phải đảm bảo có lớp epoxy khá

phẳng còn 4 mặt xung quanh được thiết kế nghiêng một góc 1° hoặc

lớn hơn do đó chu vi lớp mặt trên sẽ lớn hơn chu vi của lớp mặt đưới Điều này làm cho việc tháo gỡ mạch ra khỏi khuôn sau khi phủ được dễ dàng Việc làm như vậy cho phép kết thúc quá trình phủ mà không sinh ra bất cứ xây sát gì cho bể mặt của khuôn, diéu nay làm giảm giá thành vô ích cũng như hao mòn của khuôn

-_ ác khuôn thường có cấu trúc đặc trưng cần thiết cho việc giữ cố định cho bản mạch trong suốt quá trình phủ epoxy Các góc của

khuôn thường được khoét tròn ít khi để góc vuông để tăng độ bền của

Trang 25

Bản mạch đặt uuông góc vdi pour surface

Có ít nhất một lỗ với đường kính 0,15 = 0.20 inch trên diện tích 2 + 3 inch trên bảng mạch Điều này có tác dụng làm liên kết các mặt, của bảng mạch với nhau ngoài ra có tác dụng gắn chặt các lớp của bằng mạch với những phần tử khác Việc này làm cho epoxy ở các mặt, kết nối với nhau thông qua lỗ đó, như vậy toàn bộ sức bển của bằng

mạch sẽ tăng lên đáng kể

Giữ các khoảng cách từ các linh kiện đến biên của bản mạch ít nhát là 0,10 inch tốt nhất là 0,15 inch trừ mặt dé epoxy và mặt đầy (pour and bottom surfaces) Điện áp cao quá 2000V có thể yêu cầu khoảng cách đó rộng hơn nữa

Giải thích: Tất cả các khuôn được thiết kế có các rãnh cầm khe sâu khoảng 0,05 inch để giữ bảng mạch thẳng đứng trong suốt quá trình phủ epoxy ở mọi bằng mạch các linh kiện trên bảng được đặt cách bờ của bằng mạch ít nhất một khoảng 0,10 inch để phù hợp với mọi loại khuôn khác nhau

Giữ cho lớp bảo vệ epoxy rộng ra ngoài mép của bản mạch là 0.10 inch trừ pour and bottom surfaoes, có thể là > 0,15 inch nếu điện áp cao trên 2000V,

Trang 26

bị lộ ra ngoài Diéu này tránh được sự phá hoại mạch khi vận chuyển hoặc lưu trữ Điểu này có thể loại bỏ được ngắn mạch giữa đường tín hiệu trong mạch và các đường tín hiệu gần đó

Nguyên tắc 4;

Tất cả cáo đây nối, các đường kết nối hoặc những mạch điện khác, máy móc khác hoặc những phẩn nhìn thấy trên bể mặt cho xuyên qua lớp mặt epoxy nếu có thể

Mặc dai cé thể tạo ra được các lỗ ở bên cạnh của khuôn cho đây đi ra/vao phù hợp nhưng giá thành sẽ tăng lên cho chỉ phí đóng gói chúng cũng như khi lắp ghép hoặc tháo gõ Đồng thời giảm tuổi thọ của khuôn cũng như gây thiệt hại về kinh tế

Gác linh kiện cao như tụ hoặc transistors đặt sát nhau trên bể mặt để epoxy đến mức có thể

Để tháo được bang mach sau khi phủ epoxy ra khỏi khuôn thì chu vi bể mặt trên của bảng mạch lớn hơn chu vi day Trong board sẽ có các linh kiện có phần phinh to (tu, transistor) con 8 duéi nhỏ hơn rất nhiều Như vậy, khi cắm linh kiện ở những vị trí sát nhau và sát lên bể mặt đổ epoxy thì khe hở còn lại nhỏ, điểu này tốn ít epoxy đỡ tốn kém về kinh tế

Khi board mạch đặt song song uới mặt đổ epoxy

Nguyên tắc 1:

Gó một số lỗ nhỏ trên bảng mạch đường kính 0,15 inch đến 0,20

inch tốt nhất là 0,75 inch nếu có thể

-25-

Trang 27

Khi epoxy được đổ vào khuôn, khơng khí sẽ thốt theo chiểu ngang của bể mặt Các bọt khí đi chuyển qua các lỗ khoét trên board mạch sau đó đi chuyển theo chiểu ngang của board mạch để lên mat trên, Điểu này tuyệt đối đúng với những khuôn sâu hơn 1 inch

Việc khoét lỗ trên board mạch làm cho các bọt khí đi chuyển theo chiều ngang đi ra mép của bằng mạch giảm

Nguyên tắc 9:

Để khoảng cách giữa bảng mạch và đáy của khuôn là 0,10 + 0,15 inch có thể được mở rộng lên > 0,15 inch nếu mạch làm việc với điện Ap cao hon 2000V

Để phần đỉnh của các phần tử, linh kiện trên bảng mạch hướng lên trên bể mặt đổ epoxy (pour surfaces) Nên có một đế nhỏ đặt ở dưới bảng mạch trên các góc của đáy của khuôn để epoxy không dính

vào vùng đó

Độ cao của các linh kiện trên board mạch nên < 0,10 inch Vi theo khuôn này thì board cao hơn so với đáy của khuôn là 0,15 inch Vì vậy, nếu độ cao đó > 0,10 có thể sẽ xuyên thủng epoxy và bị lộ ra

ngoài

Nguyên tắc 4:

Tất cả cáo dây nối, các đường kết nối hoặc những mạch điện khác, máy móc khác hoặc những phẩn nhìn thấy trên bể mặt cho xuyên qua lớp mặt epoxy nếu có thể

Trang 28

chúng cũng như khi lắp ghép hoặc tháo gõ Đồng thời giảm tuổi thọ của khuôn cũng như gây thiệt hại về kinh tế

Toàn bộ quá trình trên là cẩn thiết nhằm bảo vệ mạch và module, bất kỳ một khâu nào cũng không thể bỏ qua Do mạch điện làm việc trong môi trường muối hay bị ăn mòn, chịu nhiều tác động va đập cùng với sự thay đối về vùng khí hậu Mỗi một thiết bị lại có vị trí lặp đặt khác nhau nên cáo mạch điện tử cẩn được bảo vệ chống va đập và kín nước bằng các chất tổng hợp eboxi, silicon, thiết kế vỏ hộp bằng hợp kim hoặc composite chống ngoại lực và ăn mòn thiết bị

Nhận xét:

Trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu tài liệu nước ngoài nhầm đánh giá được vai trò của công việc đo các thông số trên tàu có những tầm quan trọng nhất định Để khẳng định điểu này thông qua tìm hiểu các thế hệ tàu hiện có và rút ra những kinh nghiệm cho việc ứng dụng sản xuất và thiết kế Khảo sát những tàu trọng tải nhỏ cho đến những tàu trọng tải lớn đều bao gồm các két chứa chất lỏng như dầu, nước, hoá chất các tàu càng lớn thì các két càng nhiều, càng hiện đại thì kiểm tra mức càng đòi hỏi chính xác

Mục đích của công việc là xây dựng một module chuẩn có thể hoạt động đơn lễ đối với tàu có số lượng két nhỏ (6 đến 10 két) Đối với những tàu có trọng tải lớn hàng vạn tấn trở lên thì module phải ghép nối thành hệ thống giám sát tập trung Thiết lập hệ thống SCADA cho toàn tầu

-27-

Trang 29

CHƯƠNG IV

CHUAN Vis MẪU MÃ VÀ KIỂU DÁNG GÔNG NGHIỆP

Để tạo thành một sản phẩm hoàn thiện ngoài chất lượng sản phẩm thì một yếu tố khác cũng cần được quan tâm là kiểu đáng mẫu mã của sản phẩm Đối với các thiết bị trên tàu thuỷ nói riêng thì ngoài những đặc trưng chung nó còn có những yêu cầu riêng Khi lắp đặt thiết bị trên tàu qua một thời gian do nhiều yếu tố sẽ gây nên hỏng hóc, việc thay thế và sửa chữa sẽ trổ nên đơn giản khi mà về mẫu mã, kiểu dáng trổ lên đổng bộ và mang tính thống nhất cao Từ trước đến nay các sản phẩm được chế tạo ra đa phần mang tính đơn lễ thiếu tính đồng bộ, gần như không có khả năng thay thế

4.1 Chuẩn uê kích thước hộp oà panel

Khi thiết kế các sản phẩm trên thị trường thì mỗi công ty đều có một kiểu dáng và kích thước khác nhau Việc thay thế và sửa chữa là rất khó khăn, đẳng thời lại cần tìm đúng nhà cung oấp thiết bị Trong dự án nghiên cứu KC.06.DA ƠN.13 chủ trương là tạo ra các sẵn phẩm đồng bộ cho ngành công nghiệp đóng tàu

Tất cả các mặt panel khi được thiết kế ra đều mang tính thay thế cho nhau Tức là với cùng một loại sản phẩm thì có thể lắp đúng vị trí Yêu cầu này muốn đảm bảo thì vị trí bắt mặt panel phải chính xác, kích thước của mặt panel là bằng nhau

Trang 30

4.9 Chuẩn oềjacb đấu nà ốc xiết cắp

Đây là vị trí để bắt đấu đây vào vào vỏ hộp, đồng thời ốc siết cáp làm nhiệm vụ giữ cho cáp không bị xoắn và địch chuyển Một khi cần

thiết thay thế các phần tử bên trong ta chỉ cần tháo dé cde panel

mạch điện tử và đấu lại các dây vào cầu đấu ốc siết cáp phải có đường

kính cố định, do cáp đã cố định lên không thể lắp bất kỳ loại ốc siết

cáp vào được

4.3 Chuẩn uề các thiết bị lắp đặt trên một panel

Cáo thiết bị lắp đặt ở đây bao gồm các nút ấn, còi, đèn, công tắc, switch, các màn hình hiển thi

Về kích thước thì cẩn phải ổn định và thống nhất Là nút ấn thì có thể thay thế cho nhau đượe Các còi đèn cần được lắp đặt ở bất kỳ trên sản phẩm nào

Về tín hiệu thị cần thống nhất như sau:

- Céi cdn phat ra 4m thanh vừa đủ để báo động, màu sắc và ký hiệu cần đông loạt như nhau

Đèn cảnh báo màu vàng, đèn nguồn và đèn báo động màu đồ, dén chi din mau xanh

4.4 Chuẩn uễ Frort chữ oà các hý hiệu

Trên mặt panel cũng như các ký hiệu chú thích hướng dẫn trong hộp cẩn thống nhất giữa các thiết bị với nhau Tức là tại một sản phẩm khác với ký hiệu đó thì chức năng cũng phải tương tự Các ký hiệu này không được trùng với bất kỳ ký hiệu nào trước đó đã được qui định

Do tâm quan sát của người vận hành thiết bị là không xa và thông thường là trực tiếp thực hành trên thiết bị nên các về front chữ

-29-

Trang 31

cân phải thuần tuý, phù hợp với các kiểu chữ thông thường sử dụng, không dùng các kiểu chữ văn hoa khó dịch thuật Kích thước front

chữ cũng chỉ nằm trong một giới hạn mà người vận hành đủ khả năng

quan sát Nhận xét:

Việc hoàn thiện kiểu đáng mẫu công nghiệp đối với ngày này

càng trở lên quan trọng Khi đánh giá một sản phẩm, yếu tố đầu tiên

người sử dụng thấy được là kiểu đáng bên ngoài Điểu này là cân thiết, trong nền kinh tế thị trường còn nhiều cạnh tranh Không những thế

đây là yêu câu bắt buộc để xây dựng các sản phẩm mang nhãn hiệu

Trang 32

CHƯƠNG V

NỘI DUNG CHI TIẾT THIẾT KẾ

Module chỉ báo góc lái dùng để hiển thị góc lái Quá trình hiển thị sẽ thu góc lái từ secbo lái Qua biến đổi hiển thị trên LCD giá trị góc lái và hướng của góc lái

4.1 Sơ đồ tổng quan

Module bao gdm 2 phan: - Phan chi bao géc lai

- Phan phat géc lai

Sơ đồ tổng quan bao gồm các phân tử cơ bản sau: Display ADC ac (enalog! riere Digital) contiolled Interface Parallel R5485 la Trong dé:

- RTU: Bé phat géc 14i (Rudder Transmitter Unit)

Bộ phận thu góc lái dạng tín hiệu góc thành tín hiệu điện

Góc lái từ 40° trái (PORT) cho đến 40° phải (STBD) sau khi chuyển đổi quay thanh nối của bộ phát góc lái Qua cơ cấu eø khí sẽ

lam quay biến trổ Điện áp cấp cho biến trổ là 34VDC, đầu ra của biến

-31-

Trang 33

trở là tín hiệu dòng điện Vậy từ tín hiệu góc lái biến thành dòng điện theo tỷ lệ: 80° với dòng điện tử 4 + 20mA

- Standardize: Bộ chuẩn hoá tín hiệu điện áp vào

Tín hiệu là dòng điện thu từ bộ phát góc lái sẽ đưa vào qua mạch chuẩn hoá sẽ biến thành tín hiệu điện tử 0 z 5VDC Tín hiệu điện áp này được đưa vào bộ biến đối ADC

- “ADO: Bộ biến đổi tín hiệu điện tương tự thành tín hiệu số

Chọn thiết bị biến đổi tương tự số phải có độ chính xác cao, độ ổn định khi có nhiễu tốt Đảm bảo điều trên dùng ADC biến đối 12 bít, có bộ ổn định nguồn trong, đâu vào dải điện áp từ 0 + 5 mV

-_ MƠ: Bộ vi điểu khiển

Bộ xử lý trung tâm dùng VĐK có tốc độ cao, nhiều cổng vào ra, có cổng giao tiếp với RS485 và R9233 Mạch xử lý sẽ làm nhiệm vụ thu thập xử lý tín hiệu đo, nhận biết và điểu khiển các thiết bị ghép

nối

- Display: Man hinh hién thi LCD

Thiết bị hiển thị số dùng màn hình tỉnh thể lỏng (LCD) cho phép hiển thị được tên két và trạng thái mức két Đồng thời sẽ hiển thị dòng chữ cảnh báo khi báo độ tới ngưỡng

- Interface Parallel: Bd truyén thông song song

Dùng để phát tín hiệu góc lái, dùng đường truyén 8 bit -_ R8485: Bộ truyền thông nối tiếp

Cổng giao tiếp dùng 9 đây cho phép truyền thông tín xa

4.9 Nguyên lý hoạt động

Trang 34

bên trong bộ phát góc lái quay 1 góc tương ứng Khi biến trổ quay thí làm giá trị điện trở đầu ra thay đối theo, dẫn đến dòng điện ra cũng thay đối tương ứng Dòng điện này truyền lên bộ chỉ báo góc lái dòng điện này được thu vào mạch xử lý và chuẩn hoá Trên bộ chỉ báo góc lái sẽ thu đòng điện và xử lý này tín hiệu dòng điện để hiện thị trên man hinh LCD Quá trình xử lý tín hiệu điện thu được gồm các bước sau:

Tín hiệu dòng điện thu được từ bộ phát góc lái sẽ được thu vào mạch xử lý Tại đây, dòng điện từ 4 + 20mA được chuẩn hoá thành điện áp vào tử 0 + 5VDC Điện áp này được đưa đến mạch biến đổi ADC Tin hiéu điện áp 0+ 5VDC được chuyển đổi thành tín hiệu số 12 bít Trên mạch xử lý trung tâm sẽ thu đữ liệu và xử lý tín hiệu số này Trên màn hình sẽ thể hiện góc lái bằng các tín hiệu gạch đọc và mũi tên chỉ hướng

4.3 Sai số uà xử lý tín hiệu đo

a Các sai số gặp phải trong quá trùh thiết hếc

Trang 35

Sai số của sensor thường do điểu kiện môi trường như độ ẩm, nhiệt độ gây ra Sensor do nhà cung cấp đã có cấp chính xác, hệ số sai số này là yị Sai số này bao gồm sai số của mạch chuẩn hoá

Sai số của chuyển đối tương tư số ADC7109

ADC7109 có tổng sai số chưa hiệu chỉnh là +1LSB Vay sai số tương đối của ADC gây ra là: = *100°/, = 0,024°7, Vso = F996 0 ° 'Tổng sai số của hệ thống: Vii t Pave

+ Sai số ngẫu nhiễn 2: là thành phần sai số của phép đo thay đổi không theo một qui luật nào Để phát hiện sai số người ta đo nhiều là cùng một đại lượng Sai số này là do sự tròng trành trên tàu làm mức các két là không ổn định, hay do các tác động của điều kiện bên ngoài lên hệ thống Sau khi kiểm tra hệ thống hoạt động sẽ tính toán và bù sai số này bằng phần mềm

Như vậy, sai số phép đo bao gồm 9 thành phần: là sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống

b Xử lý tín hiệu đo Tính toán hệ số khuếch đại:

Trong quá trình thu thập dữ liệu và và chuyển đổi điện áp giữa các mức thì không thể tránh khỏi việc suy hao hay sai số Sự tổn hao điện áp diễn ra theo chiều hướng không tuyến tình vì vậy cần phải xử lý thông tin do sau khi đã biến đối thành tín hiệu số, quá trình này gọi là xử lý số

Trong thiết kế thì ADC biến đối 30 lân/s, vì vậy trong 1s chỉ thu được 30 tín hiệu đo, ta cẩn xử lý tín hiệu này sao cho quá trình đo là

Trang 36

liên tục Ta biết rằng tham số cẩn đo và đại lượng số thu được là

tuyến tính

Chiều cao của mức két là: 1

Thông tín thu được dạng số 13 bit: 4096 lượng tử Vậy hệ số khuếch đại toàn mạch đo là:

i

Ki ge

a 4096

"Theo thời gian thì tín hiệu đo là không ổn đỉnh thường thay đổi lên xuống theo sự dao động của thân tau

Thực tế hệ số khuếch đại này là không ổn định trong điều kiện hoạt động của tàu là luôn tròng trành nó luôn thay đối theo dạng sóng nhấp nhô, đây chính là nguyên nhân dẫn đến sai số ngẫu nhiên Dẫn đến kết quả thu được cũng dao động xung quanh điểm cân bằng

Tính toán giá trị thực:

Trang 37

Giá trị hiển thị là X„= X+y= X + A+y

Đây là giá trị tính toán và bù sai số, kết quả này được lưu giữ và được hiển thị khi gọi đến

Ta cẩn đo và báo động 15 két vì vậy cần thiết phải quét 15 kênh, với tốc độ biến đổi của ADC thì mỗi giây ta quét được 2 lần, vậy sau một số lần quét thì tín hiệu đo được xử lý và lưu giữ

Tính toán báo động:

X„ : là giá trị ngưỡng trên X„„„: là giá trị ngưỡng dưới

Khi cần báo động thì giá trị X„, được so sánh với ngưỡng X„„ và X„u Khi giá trị Xụ nằm ngoài khoảng giá trị X„„, + X„„ thì hệ thống sẽ tự đưa ra tín hiệu cảnh báo

Thực tế để kiểm tra chính xác tín hiệu báo động cần phải so sánh giá trị Xụ, với giá trị đặt ngưỡng nhiều lần, khi kết quả chính xáo thì mới đưa ra tín hiệu báo động

e Bù sai sốc

Nhằm khắc phục các sai số trong quá trình thiết kế ta sẽ có 3 cách để hạn chế sai số:

Trang 38

các sai số lớn, thực tế còn sai số do ngẫu nhiên và do hệ thống, vì vậy cần bù nhiễu bằng cách thứ 3

Thứ hai là bù sai số bằng phần mềm Phương pháp này dùng các phép xử lý số, cẩn bù sai số ngẫu nhiên 2 và sai số hệ thống y Các sai số này thường rất nhỏ lên mới bù bằng phần mềm được Theo thiết kế như trên ta chỉ cẩn bù sai số bằng các phép cộng hoặc trừ Đây chính là ưu điểm của việc bù nhiễu bằng phần mềm của công nghệ số

4-4 Quá trình thử nghiệm à chế tạo hoàn chỉnh ø Thử nghiệm tại xưởng

Sau một thời gian, phần cứng thiết kế được đưa đến phòng lắp rap Phan cứng bao gồm mạch in, linh kiện điện tử, các phụ kiện di kèm Các thiết bị này được các máy móc kiểm tra tính năng hoạt động

và độ tin cây, mỗi thiết bị được đưa vào lắp ráp đều qua kiểm tra

Những người lắp ráp sẽ hàn mạch điện tử Cuối cùng, phần mềm trong giai đoạn lập trình được đưa vào chip VĐK

Kỹ sư thiết kế sẽ là người thử nghiệm và chứng kiến cuối cùng

Sản phẩm mạch điện tử cuối cùng sẽ phải đảm bảo đây đủ chức năng,

cho chạy thử trong điểu kiện gần giống môi trường tàu thuỷ theo các bước sau:

-_ Thử nghiệm các module riêng rẽ

-_ Thao tác trên từng phần tử của thiết bị, kiểm tra độ tin cậy của

từng phần tử này

-_ Tể hợp hệ thống các mạch rời rạc

-_ Thông qua thử nghiệm tại phòng thí nghiệm

-_ Kiểm tra và hoàn chỉnh mạch

-_ Hoàn chỉnh và chuyển giao sang khâu bảo vệ mạch

-37-

Trang 39

b Qui trình bảo vé mach bang epoxy - 8&y mach, lam khé mach

Sau khi mạch điện tử được hàn linh kiện và nap chip Mach điện tử được đưa vào dây truyền làm sạch bề mặt Đầu tiên mạch được đưa vào thổi và làm sạch bụi Trong môi trường có độ ẩm dưới 10% mạch được sấy khô ở nhiệt d6 150°C

- Kiểm tra lại mạch, thử nghiệm

Quá trình này sẽ kiểm tra lại toàn bộ cấu trúc cơ khí của mạch, sau đó cấp nguồn và kiểm tra trạng thái làm việc của từng khâu theo đúng thiết kế Khi có sự sai lệch sẽ kiểm tra từng linh kiện và các mối hàn Quá trình kết thúc khi không có mạch hư hồng Mạch được làm sạch và kiểm tra được đưa sang khâu phủ epoxy

- Phun epoxy silicon lén 1

Tại đây, một lớp chất tổng hợp dạng epoxy trong được phủ lên bể mặt của toàn mạch, lớp này có tác dụng bảo vệ mạch cách ly với mơi trường bên ngồi Lớp này là một lớp rất mỏng, và không phủ vào các cầu đấu

- Phun epoxy silicon lên 2 tạo khuôn

Để chống va chạm với mơi trường bên ngồi vào mạch Khâu này sẽ thiết kế lớp bảo vệ bên ngoài mạch bằng cách tạo khuân dé dé ebôxi Khuân này sẽ có các đầu ra đặt cầu đấu và jack đấu Một hợp chất tổng hợp gồm ebôxi và chất phụ gia trộn lẫn được đổ từ từ vào mạch, đến khi mạch khơ tồn bộ mạch được bảo vệ trong hợp chất có độ đàn hổi tốt, không giãn nổ theo nhiệt độ Điều này sẽ giúp cho

Trang 40

Mặt panel và vỏ hộp được thiết kế tại phòng thiết kế, các bản vẽ trên Autoead được chuyển xuống xưởng gia công cơ khí Tại đây các quá trình khoan, cắt gọt dập được diễn ra Sau quá trình gia cơng cơ khí, tồn bộ vỏ hộp được sơn lớp chống rỉ sau đó đưa vào sơn tĩnh điện để tạo bể mặt cho cho mặt panel

- bắp ráp, đấu đây uà đếu jack để gá lắp thiết bị

Tiếp theo trên mặt được gắn các thiết bị nút ấn, còi, đèn và màn hình LCD Cả khối mạch qua bảo vệ được gắn trong hộp, các jack đấu và ố siết cáp được bắt vào thành hộp Quá trình đi dây theo từng bước và được bó dây chặt chẽ, chống rung lắc Cấp nguồn vào thiết bị và kiểm tra hoạt động của Module theo chức năng thiết kế Niêm phong và bàn giao sản phẩm

e Thứ nghiệm tợi hiện trường

Hệ thống được lắp đặt trên đúng vị trí trên tàu, kỹ sư chạy thử

sẽ quan sát bằng mắt hệ thống đã được lắp ráp và đấu nối theo đúng bản vẽ yêu cầu Qui trình thử nghiệm và chạy thử tóm tắt như sau:

- ấp điện vào thiết bị, lập lại một số thao tác điểu khiển nhầm khẳng định thiết bị không bị hư hồng trong quá trình vận chuyển và ngắt nguồn

- Đấu lắp các đầu ra của sensor vào thiết bị Bật nguồn và cho chạy thử nghiệm, ghí lại thông số của từng két và cho người kiểm tra mức thật của két, từ đó đánh giá sai số và hiệu chỉnh - "Tiếp tục thử nghiệm chế độ báo động, cho mức kết nước tới

ngưỡng và kiểm tra hoạt động của thiết bị, chạy thử lần lượt 15 két Kết luận hệ thống cho báo động chính xác

- Theo déi tình trạng hoạt động của thiết bị và ghi lai lịch sử

-39-

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	6,8 MB