− Ta sử dụng màn hình LCD loại 240x128 đủ số điểm để ta có thể hiển thị được bản đồ đơn giản, các chế độ hoạtđộng… Loại LCD này sử dụng chip điều hiển T6963 của Toshiba là dòng chip điều khiển màn hình LCD phổ biến nhất hiện nay. Với bàn phím ta sử dụng loại bàn phím ma trận gồm 4 dòng và 3 cột cho ta 12 bàn phím gồm 10 số và 2 phím chức năng.
Hình 3.5 Các màn hình giao tiếp của máy lái tự động
3.3.4 Bộ mã hoá xung vòng quay (Absolute Encoder)
Để đo góc lái ta lắp thiết bị mã hoá vòng quay tuyệt đối EP50S8 của hãng Autonics- Hàn quốc có nguồn nuôi +5v, có cấp bảo vệ IP 56 phù hợp với môi trường biển và có cổng giao tiếp RS 485. Cứ mỗi vòng quay của Ab Encoder được chia làm 720 xung, mỗi xung đã được mã hoá và ứng với 0.5 độ. Do được mã hoá mỗi góc khác nhau tương ứng có mã số khác nhau, nên nếu do sự cố mất điện rồi có điện lại thì Ab Encoder vẫn cho tín hiệu đúng với giá trị góc của nó mà không cần reset lại để lấy giá trị gốc như Encoder thông thường.
Hình 3.6 Ảnh và sơđồ khối phản hồi góc lái.
3.4 Sơ đồ cấu tạo một số phần tử của hệ thống lái tự động đang được chế
thử
3.4.1 Khâu khuếchđại (Hình 3.7)
Trong đó:
- Counter rudder và Counter rudder time constant: Các chiết áp điều chỉnh độ trễ thời gian của khâu vi phân (dα/dt).
Hình 3.7
* Hàm điều khiển của hệ thống ở chế độ tự động như sau:
y = A1α + A2dα/dt + A3∫αdt - A4β - A5dβ/dt a/ Nhóm tạo tín hiệu A1α + A2dα/dt + A3∫αdt Absolute Encoder Vi điều khiển phụ PIC16F876 A RS232 Vi đều khiển trung tâm PIC18F4550 Bánh lái Khối hiển thị (màn hình)
- Tín hiệu điều khiển α (độ lệch hướng đi của con tàu so với hướng đặt trước) được lấy từ chiết áp ± 20V có điểm 0. Cứ 10 của sai số hướng đi ứng với 0,5 V của điện áp tín hiệu.
- Tín hiệu vi phân độ lệch hướng đi được lấy từ các tụ điện C115 và C116. - Tín hiệu tích phân độ lệch hướng điđược lấy từ các tụ C118 ÷ C120.
Hình 3.8
Tín hiệu điều khiển α, dα/dt, ∫αdt được đưa qua một tầng khuyếch đại đệm (dùng tranzitor một tiếp giáp kép VT202) trước khi tới khâu khuyếch đại động học VA203.
Khi chưa có tín hiệu điều khiển, thế tại các cực của G của VT202 đều là
0V. Dòng ID ở hai nhánh bằng nhau. Thế đưa tới cửa thuận và cửa đảo của VA203 bằng nhau. ở cửa ra của VA203 có Ur = 0.
Khi tàu bị lệch về bên trái, cần thực hiện lệnh bẻ lái phải, con chạy của chiết áp di chuyển lên phía trên - phía có giá trị dương. Tín hiệu qua cổng PL2/14 đưa tới chân G của bóng VT202, khi đó VG > VS (nửa bên trái của
tầng khuyếch đại tiếp theo tới cấp nguồn cho rơle điện từ phải RLB → mở van
điện từ phải để điều khiển bánh lái quay sang phải.
Khi tàu lệch về bên phải hướng đi đặt trước, cần thực hiện lệnh bẻ lái
trái, con chạy của chiết áp di chuyển xuống phía dưới, thế đặt vào cổng G của nửa bên trái VT202 có giá trị âm → nửa bên trái khoá bớt → dòng qua D - S của nửa bên phải lớn hơn nửa trái, do vậy, Ur của VA203 có giá trị dương. Qua các tầng khuyếch đại trung gian, tín hiệu được đưa tới rơle điện từ trái RLA làm mở van điện từ trái để điều khiển bánh lái quay sang trái.
• Bộ hạn chế
Hình 3.9
Mạch hạn chế trong điều khiển truyền động điện thường được dùng để hạn chế tín hiệu điều khiển.
Đây là mạch khuyếch đại có vùng bão hoà nhằm hạn chế tín hiệu điều khiển trước khi tới các tầng khuyếch đại công suất tiếp theo.
ở đây, giá trị điện áp tại các điểm A và B là:
UA = (1 - α1)Ur + α1UC ; UB = (1 - α2)Ur - α2UC
Trong đó:
Với cách chọn: R238 = R233 và R239 = R234 ta có: α1 = α2 = α Vì R238 << (R243 + R244) và R233 << (R243 + R244)
Do vậy khi Ur > 0 thì Urbị hạn chế bởi giá trị:
Còn khi Ur <0 thì:
Hình 3.10
* Nhóm tạo tín hiệu A4β + A5dβ/dt
- Tín hiệu phản hồi góc bẻ lái được lấy từ Absolute Encoder phản hồi về cửa
PL2/11.
Tương tự như nhóm tạo tín hiệu α, dα/dt, ∫αdt, nhóm tín hiệu này cũng được đưa qua tầng khuyếch đại đệm dùng tranzitor trường kép VT103 trước khi đưa tới bộ khuyếch đại thuật toán VA103.
• Tầng khuyếch đại đệm dùng VT103:
Khi tàu chưa lệch khỏi hướng đi cho trước (y = 0), tín hiệu ở cửa thuận và cửa đảo của VA103 bằng nhau → Ur = 0.
Hình 3.11
Khi tàu bị lệch về bên trái, cần thực hiện lệnh bẻ lái phải, la bàn đưa tín hiệu lệch góc về vi điều khiển PIC. Từ đó vi điều khiển sẽ có tín hiệu đặt vào cửa G của nửa trái VT103 lớn hơn tín hiệu của cửa S → Ur của VA103 âm. Tín hiệu này cũng được đưa tới các tầng khuyếch đại và tới rơle RLB, van điện từ phải được điều khiển tác động đưa bánh lái quay phải. Khi tàu bị lệch về bên trái, hoạt động tương tự như trên.
Hình 3.12
Tín hiệu góc lệch hướng đi α được đưa qua chiết áp đặt mức báo động
RV401 - 50K (ALARM LIMIT), qua cầu so sánh tới bộ khuyếch đại thuật toán VA201 và tầng khuyếch đại công suất (dùng tranzitor VT201) để điều khiển rơle RLC cấp nguồn cho chuông con ve ALARM BUZZER.
Sau khuyếch đại thuật toán VA201, ta có tín hiệu ra: Ur = k (UA - UB).
+ Khi góc lệch hướng đi của con tàu còn chưa vượt quá mức đặt trước (góc đặt này được chỉnh nhờ chiết áp RV401), thế tại điểm C chưa đủ để D207 hoặc
D205dẫn.
Khi đó: UB = UA→ Ur = 0.
Do phân cực ban đầu, VT201 còn khoá → rơle RLC không được cấp nguồn →
Giả sử tàu lệch bên phải hướng đi cho trước một góc α0 > αđặt. Khi đó tín hiệu Uα có giá trị dương đủ lớn, thế tại C dương làm D205 phân cực thuận, D205
dẫn, thế tại B bớt âm (UB giảm) → Ur > 0, bóng VT201dẫn, rơle RLC được cấp nguồn, chuông kêu.
Giả sử tàu lệch bên trái hướng đi cho trước với góc lệch tới mức báo động, tín hiệu Uα có giá trị âm đủ lớn, UC âm làm diod D207 dẫn, thế tại A bớt dương
→ Ur ≠ 0 và có giá trị dương → VT201 dẫn → RLC có điện → chuông kêu.