Báo cáo thí nghiệm Đo lường công nghiệp bài 2 Đo vị trí và vận tốc

Nội dung Trong bài thí nghiệm này, nhóm đã thực hiện được các phần sau:  Hiểu được đặc tính xung của encoder, quan hệ V-d của cảm biến đo khoảng cách,  Tính được vị trí của đối tượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG CÔNG NGHIỆP

LỚP DT01 - NHÓM 1 - HK 241 Giảng viên hướng dẫn: Bùi Thanh Huyền

BÀI 2: Đo vị trí và vận tốc

1 Nội dung

Trong bài thí nghiệm này, nhóm đã thực hiện được các phần sau:

 Hiểu được đặc tính xung của encoder, quan hệ V-d của cảm biến đo khoảng cách,

 Tính được vị trí của đối tượng bằng cảm biến đo khoảng cách thu phát quang

 Tính được vị trí, vận tốc của đối tượng bằng cảm biến encoder quang

 Biết cách calib các cảm biến đo vị trí

 Sử dụng phần mềm LabVIEW để xử lý, hiển thị và lưu trữ dữ liệu

2 Kết quả thí nghiệm

2.1 Encoder

2.1.1 Khảo sát dạng sóng tín hiệu xung Encoder

Yêu cầu 1: thực hiện cho tương tự cho từng cặp A −A , B−B , Z−Z Trong bản báo cáo, vẽ từng cặp dạng sóng này riêng cặp A – B vẽ cho 2 trường hợp quay encoder theo chiều dịch chuyển vitme qua trái và qua phải Nhận xét dạng sóng từng cặp đồ thị

Sơ đồ lập trình khối Front Panel để đo xung A và xung B và xung Z

Đọc xung A, B, Z theo yêu cầu

Đọc xung A – B, dịch chuyển từ trái qua phải

Đọc xung A – B, dịch chuyển từ phải qua trái

Đọc xung A −A

Đọc xung Z −Z

Đọc xung B −B

Nhận xét:

- Vitme từ phải sang trái: xung A sớm pha hơn xung B

- Vitme từ trái sang phải: xung A trễ pha hơn xung B

- Xung Z dung để đếm vòng quay Khi quay được 1 vòng, Z sẽ kích lên mức áp cao trong 1 khoảng thời gian nhỏ

- Các xungA , B,Z là bù của A, B, Z Tuy nhiên ở hình trên cho thấy tín hiệu xung B bị mất

2.1.2 Đo vận tốc

Bước 1: Sơ đồ “Block Diagram” và “Front Panel”

Yêu cầu: dịch chuyển vitme, quan sát dạng sóng.

Nhận xét:

 Tín hiệu đọc được có nhiễu và không đều do việc thực hiện dịch vitme tiến hành bằng tay

2.1.3 Đo vị trí

Yêu cầu 1: bổ sung thêm phần đọc các ngõ vào số vào file encoder_position.vi như hình

3.11 Dịch chuyển vitme về vị trí 0 trên thước đo, ghi nhận giá trị xung A và xung Z (gọi là giá trị gốc) Dịch chuyển vitme 1 khoảng 10mm, ghi nhận xung A và Z Lấy kết quả này trừ giá trị gốc, ta có độ phân giải số xung/10mm So sánh với kết quả khi chỉ sử dụng xung Z

Ghi nhấn số liệu ban đầu

Dịch chuyển vitme 10mm, ghi nhận xung A và Z

Nhận xét:

 Xung Z*4096 + XungAsau – XungAbanđầu = độ phân giải xung/10mm

 Độ phân giải xung là 2660xung/10mm

Yêu cầu 2: trong file encoder_position.vi bổ sung thêm phần tính khoảng cách từ số xung

đọc được Sau đó dịch chuyển vitme 1 khoảng bất kỳ, so sánh kết quả tính toán trên

LAbVIEW với kết quả trên thước đo

Đọc giá trị ban đầu

Đọc giá trị sau khi di chuyển vitme

Nhận xét:

 Giá trị khoảng cách sau khi đo được gần chính xác so với thực tế

2.2 Cảm biến đo khoảng cách

2.2.1 Khảo sát quan hệ điện áp – khoảng cách (V-d)

Yêu cầu: trong project Lab2.lvproj, thêm 1 file tên distance_sensor.vi, tạo 1 chương trình

LabVIEW đọc điện áp A0 (vi sai) Dịch chuyển vitme về vạch 0 trên thước đo, ghi lại điện áp Vo rồi điền vào bảng 3.1 Tiếp tục dịch chuyển vitme, mỗi lần khoảng 5cm rồi ghi kết quả điện áp Vo vào bảng 3.1

Bước 2 : Sử dụng khối trung bình (mean) để lấy giá trị trung bình từ tín hiệu điện áp trả về

do có nhiễu:

Vẽ quan hệ V-d bằng ex:

Nhận xét:

- Kết quả có thể sai lệch do giá trị đọc về ảnh hưởng bởi nhiễu.

- Đặc tuyến có dạng khá giống với phần phụ lục thí nghiệm.

2.2.2 Đo khoảng cách

Yêu cầu: với kết quả trong bảng 3.1, tìm phương trình đường cong xấp xỉ tập dữ liệu trong khoảng từ 5cm-25cm (tham khảo hình 5.2) Sử dụng kết quả này để scale điện áp thành khoảng cách (tương tự cách làm chuyển điện áp thành nhiệt độ của LM35 hoặc tự viết chương trình scale), bổ sung vào file distance_sensor.vi Dịch chuyển vitme với khoảng cách bất kỳ, so sánh kết quả trên LabVIEW với kết quả trên thước đo

Dùng excel để tính các hệ số của phương trình đường cong xấp xỉ Ta được kết quả:

d(cm) 5 10 15 20 25

Nhận xét:

 Khoảng cách đo được gần chính xác so với thực tế

c3 Kết luận

Sau khi thực hiện xong bài thí nghiệm, nhóm đã kiểm chứng được:

- Các xung tín hiệu A, B, Z của encoder

- Khảo sát dạng song, đo vận tốc của encoder

- Khảo sát đặc tuyến V – d và đo khoảng cách của distance sensor

So sánh kết quả thu được từ encoder và cảm biến khoảng cách