Số của dây Đường kính
Số của dây Đường kính 1 0.08 12 1.02 2 0.10 13 1.27 3 0.13 14 1.60 4 0.16 15 2.03 5 0.20 16 2.54 6 0.25 17 3.20 7 0.33 18 4.07 8 0.41 19 5.08 9 0.51 20 6.35 10 0.64 21 8.13 11 0.81
Sử dụng một loạt các lỗ khoan trong một tấm bằng vật liệu giống như mẫu và đặt trên mẫu vật, để xác định độ nhạy theo cách là các lỗ khoan nhỏ nhất có thể phát hiện được trên ảnh chụp bức xạ. Những dụng cụ này là những mẫu dạng bậc thang được khoan nhiều lỗ
Hình 1.9: IQI dạng bậc và lỗ
Chương 2 :Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển
2.1 Đặt vấn đề nghiên cứu
2.1.1 Các phương pháp chụp ảnh bức xạ trên các mẫu vật có bề dày khơng đồng nhất
Tùy theo bề dày của từng loại vật liệu ta sẽ tính được liều chiếu tương ứng: cao áp (kV), cường độ bức xạ (mA) và thời gian chiếu (s). Kỹ thuật chụp sẽ trở nên dễ dàng với những vật mẫu có bề dày đồng nhất hoặc tương đối đồng nhất, hình ảnh đầy đủ và đạt tiêu chuẩn chỉ sau một lần chụp. Tuy nhiên, với những mẫu vật có bề dày khơng đồng nhất, độ chênh lệch bề dày lớn hơn10mm thì quá trình chụp sẽ trở nên khó khăn hơn, bởi với cùng một liều chiếu trong một lần chụp thì phim ở các phần dày, mỏng khác nhau sẽ nhận được liều hấp thụ khác nhau. Do đó ảnh bức xạ trong trường hợp này thường rất khó đạt được độ đen cho phép theo tiêu chuẩn chỉ trong một ảnh chụp bức xạ. Trên thực tế, người ta đã dùng các phương pháp sau để khắc phục khó khăn trên:
Phương pháp làm giảm độ tương phản của ảnh chụp bức xạ bằng cách sử dụng:
• Bức xạ tia X có cao áp lớn hay bức xạ tia gamma có năng lượng cao
• Các bộ lọc nằm giữa ống phát bức xạ tia X và mẫu vật kiểm tra
• Phim có độ tương phản thấp
Hạn chế: Phương pháp làm giảm độ tương phản có hiệu quả không cao, chỉ giải quyết được các bề dày chênh lệch nhỏ
Phương pháp thêm lớp vật liệu không khuyết tật ( dùng nêm thật ) :
Trường hợp vật kiểm tra có một số các bề dày, đặc biệt là hình học, sự khác nhau về bề dày được bù bằng cách thêm một vật liệu không khuyết tật. Để đưa về đồng nhất việc chiếu chụp sẽ dựa vào bề dày cực đại.
Phương pháp này dựa trên việc xem xét độ đen tối ưu cho tất cả các bề dày được kể đến.
Hạn chế: Phương pháp thêm lớp vật liệu khơng khuyết tật có thể giải quyết triệt để vấn đề nhưng với mỗi một vật kiểm tra lại phải chế tạo một nêm rất mất thời gian, tốn kém và không khả thi khi làm thực tế ngồi cơng trường
Hình 2.1: Phương pháp dùng nêm thật.
Phương pháp dùng nhiều phim:
Một sự kết hợp các phim có tốc độ khác nhau có thể được sử dụng để chụp mẫu vật có bề dày khơng đồng nhất. Phần dày được ghi bởi phim nhanh, phần mỏng được ghi bởi phim chậm, phần dày trung bình được ghi bởi phim trung bình.
Hạn chế: Phương pháp dùng nhiều phim mang tính tương đối và tốn kém vì phải dùng nhiều phim khác nhau cho một vật kiểm tra
S
Nêm Mẫu
Hình 2.2: Phương pháp dùng nhiều phim
Phương pháp chụp nhiều lần trên 1 phim:
Phương pháp này là phương pháp chia nhỏ tương đối. Nếu độ chênh lệch bề dày của vật kiểm là không lớn ta chia vật kiểm ra các khoảng nhỏ có bề dày chênh lệch ít cho phép chụp trong một lần chụp.
VD: dùng vật mẫu làm bằng thép có kích thước dài x rộng = 200 x 100 mm, bề dày nhỏ nhất là 6 mm, bề dày lớn nhất là 30 mm. Chia vật kiểm tra ra 5 khoảng nhỏ mỗi khoảng cách nhau 5 mm rồi dùng bút đánh dấu lại (các khoảng
từ 30-25, 25-20, 20-15, 15-10, 10-6). Sau đấy với mỗi khoảng, chúng ta tính tốn liều chiếu, cao áp. Khi chụp chỉ chụp từng khoảng một, các khoảng khác được che bởi chì khơng cho tia X đi qua.
Hạn chế: Phương pháp chụp nhiều lần trên 1 phim chỉ mang tính tương đối và khơng áp dụng được cho tất cả các vật liệu không đồng nhất khác nhau, đồng thời cũng tốn kém về thời gian để có một ảnh chụp bức xạ đầy đủ
Hình 2.3: Phương pháp chụp nhiều lần trên 1 phim
Phương pháp dùng nêm chì:
Một phương pháp nữa để giải quyết vấn đề này là dùng nêm chì gắn vào ống phát tia X. Bề dày của nêm chì sẽ được tính tốn sao cho cường độ tia X khi xuyên qua nêm là tuyến tính và phần dày nhất của nêm nằm cùng chiều với phần mỏng nhất của vật kiểm tra.
Hình 2.4: Phương pháp dùng nêm chì
Từ cơ sở lý thuyết và kết quả thực nghiệm thu được ta thấy bằng phương pháp dùng nêm chì làm vật liệu che chắn khi tiến hành chiếu chụp vật liệu có bề dày khơng đồng nhất có thể giải quyết sự chênh lệch về bề dày là 30 mm. Các bề dày từ 10 mm đến 40 mm,từ 15mm đến 45mm,từ 20mm đến 50mm đều cho kết quả đạt yêu cầu khi dùng nêm chì. Độ đen, độ nhạy thu được trên phim đảm bảo tiêu chuẩn để đánh giá.
Hạn chế: Phương pháp này tuy khá hiệu quả nhưng không phù hợp với trường hợp phải chụp nhiều mẫu khác nhau, vì mỗi mẫu chụp khác nhau lại phải thiết kế một nêm chì tương ứng, gây mất thời gian, tốn kém và không khả thi khi làm thực tế ngồi cơng trường.
Ngơ Tiến Mạnh 32
S
Mẫu
Phim
2.1.2 Hướng nghiên cứu của đề tài
Tận dụng ưu điểm và khắc phục hạn chế của các phương pháp trên, ta đưa ra hướng nghiên cứu mới đó là sử dụng nêm ảo, dựa trên nguyên lý của phương pháp dùng nêm chì hoặc chụp nhiều lần trên 1 phim. Ta tính tốn bề dày và và thời gian chiếu phù hợp sau đó khống chế cho tia X chiếu xuống vật kiểm theo thời gian khác nhau, như vậy mỗi phần trên mẫu vật có bề dày khơng đồng nhất cần chụp sẽ được nhận liều chiếu thích hợp tùy theo bề dày của chúng. Bước đầu đề tài nghiên cứu áp dụng cho các mẫu vật có bề dày thay đổi tuyến tính.
Phương pháp dùng nêm ảo được minh họa như trên Hình 2.5. Với I0 là cường độ chùm tia bức xạ từ nguồn, D1 và D2 là liều chiều tương ứng ở phần dày nhất và mỏng nhất sau khi đi qua nêm (D1>>D2). D được xác định theo công thức:
D = I x t (2.1)
Hình 2.5: Phương pháp dùng nêm ảo
Nguyên lý của phương pháp dùng nêm chì là để thay đổi liều chiếu (D) thì giữ nguyên thời gian chiếu (t) và thay đổi cường độ chùm tia bức xạ tới (I). Còn nguyên lý của phương pháp dùng nêm ảo là để thay đổi liều chiếu (D) thì giữ nguyên cường độ chùm tia bức xạ tới (I) và thay đổi thời gian chiếu (t).
2.2 Giải quyết vấn đề
2.2.1 Xây dựng phương pháp chụp
Phương pháp chúng ta sử dụng ở đây để tạo nên một chiếc nêm ảo, tức là dùng một cửa sổ chì lắp thêm vào để điều khiển tốc độ, thời gian đóng mở và phát chùm tia của máy phát. Bắt đầu từ phần dày nhất của vật cho đến phần mỏng nhất, ngay khi bắt đầy quá trình chụp, cửa sổ sẽ dần dần được mở ra theo một tốc độ nhất định cho đến lúc được mở hết, như vậy là mỗi phần dày mỏng khác nhau sẽ được nhận liều chiếu thích hợp, nhiều ít khác nhau. Phần dày nhận
được liều chiếu nhiều nhất do thời gian chiếu nhiều nhất, sau đó sẽ giảm dần, các phần mỏng sẽ nhận liều thấp do thời gian chiếu ít.
Hình 2.6: Phương pháp để tạo nên nêm ảo Vận tốc mở của cửa sổ được tính theo cơng thức:
v = = (2.2)
Ở đây:
tmax: thời gian cần chiếu cho bề dày lớn nhất tmin: thời gian cần chiếu cho bề dày mỏng nhất
d1: quãng đường để chạy từ điểm dày nhất đến điểm mỏng nhất chiếu lên cửa sổ
Bộ điều khiển ở đây sẽ được thiết kế dựa trên hệ thống mạch điện tử, gồm có vi điều khiển ( AT89C51), các phím điều khiển, khóa điện tử cơng suất
khiển động cơ lắp trong bộ cơ khí gắn với cửa sổ bằng chì được lắp vào máy phát.
2.2.2 Tìm hiểu vi điều khiển 89C51 2.2.2.1 Họ vi điều khiển 8051
Bắt đầu xuất hiện vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, hiện đã có tới hàng trăm biến thể được sản xuất bởi hơn 20 hãng khác nhau, trong đó phải kể đến các nhà sản xuất lớn trong lĩnh vực bán dẫn như ATMEL, Texas Instrument, Philips, Analog Devices… Tại Việt Nam, các biến thể của hãng ATMEL là AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52… đã có thời gian xuất hiện trên thị trường khá lâu và có thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi điều khiển 8 bit. Do đó, bộ điều khiển sẽ dùng vi điều khiển 89C51 do tính thơng dụng cũng như các đặc tính của nó.
Hình 2.7: Cấu trúc 89C51 dạng sơ đồ khối tổng quát
2.2.2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển 89C51 [4]
Hình 2.8: Sơ đồ chân vi điều khiển 89C51
Là IC đóng vỏ dạng DIP có 40 chân, mỗi chân có một kí hiệu tên và có các chức năng như sau:
Chân 40: nối với nguồn nuôI +5V.
Chân 20: nối với đất(Mass,GND).
Chân 29 (PSEN)(program store enable) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051, nó cho phép chọn bộ nhớ ngồi và được nối chung với chân của OE (Outout Enable) của EPROM ngoài để cho phép đọc các byte của chương trình. Các xung tín hiệu PSEN hạ thấp trong suốt thời gian thi hành lệnh. Những mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM đi qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 bởi mã lệnh.(chú ý việc đọc ở đây là đọc các lệnh, khác với đọc dữ liệu), khi đó vi điều khiển chỉ đọc các bit opcode
Chân 30 (ALE : Adress Latch Enable) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051, nó cho phép phân kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu của Port 0.
Chân 31 (EA : Eternal Acess) được đưa xuống thấp cho phép chọn bộ nhớ mã ngoài đối với 8051.
Đối với 8051 thì :
EA = 5V : Chọn ROM nội. EA = 0V : Chọn ROM ngoại.
32 chân còn lại chia làm 4 cổng vào ra:
Vào ra tức là có thể dùng chân đó để đọc mức logic (0;1 tương ứng với 0V; 5V)vào hay xuất mức logic ra(0;1)
P0 từ chân 39 - 32 tương ứng là các chân P0_0 - P0_7
P1 từ chân 1 - 8 tương ứng là các chân P1_0 - P1_7
P2 từ chân 21 - 28 tương ứng là các chân P2_0 - P2_7
P3 từ chân 10 - 17 tương ứng là các chân P3_0 - P3_7 Riêng cổng 3 có 2 chức năng ở mỗi chân như trên Hình 2.8:
• P3.0 – RxD: chân nhận dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp RS232(Cổng COM)
• P3.1 _ TxD: phân truyền dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp RS232.
• P3.2 _ INTO: interrupt 0 , ngắt ngồi 0.
• P3.3 _ INT1: interrupt 1, ngắt ngồi 1.
• P3.4 _T0: Timer0 , đầu vào timer0.
• P3.5_T1: Timer1, đầu vào timer 1.
• P3.6_ WR: Write, điều khiển ghi dứ liệu.
• P3.7 _RD: Read , điều khiển đọc dữ liệu.
Chân 18, 19: nối với thạch anh tạo thành mạch tạo dao động cho vi điều khiển
Tần số thạch anh thường dùng trong các ứng dụng là : 11.0592Mhz(giao tiếp với cổng com máy tính) và 12Mhz Tần số tối đa 24Mhz. Tần số càng lớn vi điều khiển xử lí càng nhanh.
Hình 2.9: Dao động của thạch anh
2.2.3 Điều chế PWM để điều khiển động cơ 1 chiều
Để điều khiển được tốc độ động cơ thì ta chỉ cần thay đổi độ rộng xung trong vi điều khiển. Độ rộng xung càng lớn thì động cơ quay càng nhanh.
2.2.3.1 Ngắt của bộ định thời Timer [4]
Ngắt là sự đáp ứng những sự kiện bên trong và bên ngồi nhằm thơng báo cho vi điều khiển biết thiết bị đang cần phục vụ.
Hình 2.10: Chương trình khi có ngắt và khơng có ngắt
Một chương trình khơng có ngắt thì chạy liên tục, cịn chương trình mà có ngắt thì cứ khi nào có ngắt được đảm bảo thì con trỏ sẽ nhảy sang hàm ngắt thực hiện xong thì hàm ngắt quay trở về đúng chỗ cũ và thực hiện tiếp chương trình chính
2.2.3.2 Tạo PWM từ ngắt Timer 0
Nguyên lý hoạt động PWM (Pulse-width modulation): PWM đưa ra để mở các transitor , xung có độ rộng lớn hơn thì transitor sẽ mở lâu hơn động cơ sẽ quay nhanh hơn nhưng mà khơng tuyến tính . Khơng có xung thì động cơ sẽ khơng quay, xung có độ rộng 100% thì động cơ quay là lớn nhất. Tuy nhiên xung phải lớn hơn 1 mức nào đó mới đủ khởi động động cơ.
Để tạo được hàm ngắt ta phải làm những công việc sau đây:
Khởi tạo hàm ngắt
Dùng ngắt nào thì cho phép ngắt đó hoạt động bằng cách gán giá trị cho thanh ghi cho phép ngắt IE