CHƢƠNG II I : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG NÂNG TỪ
3.2. Mô hình thí nghiệm hệ thống nâng từ
Cấu trúc mô hình bàn thí nghiệm hệ thống nâng từ được biểu diễn ở hình 3.2 với bốn phần cơ bản gồm:
- Máy tính xách tay: Corei5, Ram 4G – Phần mềm matlab 2013ạ - Card điều khiển Arduinọ
- Mạch cầụ - Thiết bị đo góc
- Cánh tay đòn: dùng để chuyển từ chuyển động thẳng của phần động trong quá trình làm việc của hệ thống sang chuyển động quay và chúng tôi dùng thiết bị đo góc để đo góc quaỵ Thực tế đo được là khi quay được một vòng quay 1 rad thì đo được vị trí là 13,5 mm.
- Cuộn dây có số vòng là 1000 vòng, tiết diện dây là ϕ = 0,4mm, điện áp hoạt động 0 ÷ 12 VDC.
- Do trong quá trình thiết kế gặp khó khăn nên chúng tôi chế tạo phần động là các nam châm vĩnh cửu dạng cúc có tiết diện là ϕ = 10 mm và một thanh sắt có tiết diện là ϕ = 10 mm ghép lại thành.
Hình 3.2. Sơ đồ khối mô hình thí nghiệm Mạch cầu Mạch cầu Thiết bị đo góc, cánh tay đòn, cuộn dây,phần động Computer, Matlab Card
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnụedụvn
3.2.1. Thiết bị đo góc
Thiết bị đo góc dùng để đo góc được gắn với cánh tay đòn. Chuyển đổi từ vị trí góc nhờ tín hiệu này để xác định vị trí của thanh nam châm.
Hình 3.3: Thiết bị đo góc
Tín hiệu ra của thiết bị đo góc là dạng xung. Thiết bị đo góc có những thông số sau:
- Có 2 kênh ra A và B cùng tần số nhưng lệch pha 900. - Mỗi kênh gồm có 334 xung.
- Điện áp định mức: 5V - Dòng tiêu thụ: 20 mA - Chuẩn Jack 2.0
3.2.2. Card điều khiển arduino
Card Arduino là một bo mạch vi xử lý có 20 ngõ vào ra có thể tương tác và điều khiển nhiều thiết bị.
Hình 3.4: Card Arduino
Card Arduino 328 có 14 chân đầu vào/đầu ra (trong đó có 6 chân có thể được sử dụng như là đầu ra PWM), 6 đầu vào tương tự, 16 MHz tinh thể dao động, kết nối USB, một jack cắm điện, một tiêu đề ICSP, và một nút reset. Về mặt kỹ thuật, Arduino là một thiết bị lập trình logic, card Arduino 328 được kết nối với 1 mạch cầu vì động cơ điều khiển cánh tay máy quay 2 chiều). Card Arduino 328 được kết nối với máy tính bằng cáp USB, chúng tôi dùng mô phỏng Simulink trên Matlab để giao tiếp với Arduino để điều khiển mô hình.
Chúng tôi sẽ sử dụng Card arduino này để thu thập giá trị khoảng cách giữa thanh nam châm và nam châm điện, đồng thời phát tín hiệu điện áp đưa ra để điều khiển hệ thống nâng từ giữ ở một vị trí cân bằng. Để kiểm tra xem hệ thống nâng từ trong phòng thí nghiệm này có thể sử dụng được hay không chúng tôi sẽ thiết kế bộ điều khiển PID cho hệ thống này và tiến hành điều khiển thời gian thực.