5. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2.5.Cánh tay đòn
Dùng để biến đổi chuyển động thẳng của lõi sang chuyển động quay, sau đó dùng Encoder để đo vị trí góc quay. Do đó chúng tôi phải tiến hành tính toán quy đổi từ vị trí góc sang vị trí của lõi. Hệ số chuyển đổi ở đây là 13,5 đƣợc xác định bằng thực nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
52
3.2.6.Mô hình thực của hệ thống nâng từ
Hình 3.3: Hệ thống điều khiển nâng từ * Card Arduino đƣợc kết nối với hệ thống nhƣ sau:
Arduino có 14 chân đầu vào, đầu ra hoạt động ở điện áp 5 volts. Nguồn pin có thể cung cấp tối đa 40mA và có một điện trở bên trong 20-50 kohms.
- Serial: 0(RX) và 1(TX). Chân này đƣợc kết nối với các chân tƣơng ứng của ATmega8U2 USB-to-TTL nối tiếp chip.
- Chân số 2 và 3 đƣợc nối với thiết bị đo góc.
- Chân 5, 6 đƣợc đƣa ra điều chỉnh điện áp cấp cho cuộn dây.
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi ta cấp nguồn cho cuộn dây thì xung quanh cuộn dây sẽ tồn tại từ trƣờng. Từ trƣờng này tƣơng tác với từ trƣờng của nam châm vĩnh cửu (có
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trong phần động) để sinh ra lực điện từ làm cho phần động dịch chuyển và đƣợc nâng lên ở một vị trí trong từ trƣờng đó. Ứng với mỗi một mức điện áp khác nhau cấp cho cuộn dây thì lực điện từ đƣợc sinh ra có giá trị khác nhau. Để xác định đƣợc vị trí của phần động ta có thể sử dụng nhiều cách khác nhau. Trong trƣờng hợp này, chúng tôi gắn phần động với một cánh tay đòn và thiết bị đo góc (đƣợc gắn với trục quay) để biến chuyển động thẳng của thanh nam châm khi dịch chuyển trong từ trƣờng thành chuyển động quay của thiết bị đo góc. Từ vị trí góc quay, ta có thể suy ra đƣợc vị trí của phần động.
Trong bài toán điều khiển này, mục tiêu của chúng tôi là điều khiển điện áp cấp cho cuộn dây sao cho phần động của hệ thống đƣợc ổn định tại một vị trí cân bằng nhất định.
Nhƣ vậy, trong nội dung chƣơng này, chúng tôi đã thiết kế, chế tạo hệ thống nâng từ. Với hệ thống này, chúng tôi có thể tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu của bài toán điều khiển đã đƣợc đặt ra. Ở chƣơng tiếp theo, chúng tôi sẽ thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống nâng từ này và tiến hành điều khiển thời gian thực. Kết quả đƣợc so sánh với chất lƣợng của hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển PI kinh điển.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
54
CHƢƠNG IV
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG NÂNG TỪ