Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ bằng 1000 vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ

26 512 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 03/02/2015, 06:24

1 đại học bách khoa hà nội khoa điện tử - viễn thông THIếT Kế LOGIC MạCH Số Đề Tài: Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ 1000vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ. Nhóm thực hiện: Hà Mạnh Cờng Nguyễn Phú Dũng Lớp: ĐTVT1-K44 Giáo viên h ớng dẵn : TS. Nguyễn Nam Quân MỤC LỤC TRANG I. MỞ ĐẦU II. NHIỆM VÔ iii. LÝ THUYẾT THỰC HIỆN 1. Sơ đô khối mạch đô tốc độ 2. Sơ đồ khối mạch hiển thị chiều quay A. PHẦN 1: ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1. Khối chuyển vòng quay sang xung điện 2. Khối khuyếch đại và tạo dạng tín hiệu 3. Khối cổng 4. Khối xung mở cổng, xoá và reset 5. Khối đếm giải mã và hiển thị B. PHẦN 2: HIỂN THỊ CHIỀU QUAY 1. Dùng mạch đồng bộ 2. Dùng mạch không đồng bộ 2. Dïng m¹ch kh«ng ®ång bé V. PHẦN NGUỒN VI. MẠCH NGUYÊN LÝ 1. Mạch đo tốc độ 2. Mạch hiển thị chiều quay V. KẾT LUẬN 2 I.M U Trong s phỏt trin ca k thut in t ngy nay, k thut s ang dn chim u th v s lng cỏc ng dng ca nú trờn nhiu thit b in t t dõn dng cho n chuyờn dng, trong nhiu lnh vc nh o lng, iu khin, v.v nh vo nhiu u im ca nú. Cú th núi, nn tng ca k thut s l cỏc mch logic s dựa trờn s kt hp ca cỏc cng logic c bn m ngy nay ó c tớch hp trong cỏc IC số. Trờn c s nhng kin thc ó c hc trong mụn hc: K thut s v trong khuụn kh ca mt ỏn mụn hc: Thit k mch logic s, chỳng tụi ó thit k mch logic s vi ti l: Thit k h thng o tc ng c cú hin th chiu quay Vi mc ớch l tỡm hiu thờm v lnh vc k thut s, nõng cao kin thc ca mỡnh. Song kin thc cũn hn hp v thi gian thc hin khụng c nhiu nờn ti ca chỳng tụi cũn rt nhiu sai sút, hn ch. Mc dự ó c gng phn no thit k v tớnh toỏn mt cỏc chi tit cỏc mch, cỏc thụng s nhng ụi khi cũn mang tớnh lý thuyt, cha thc t. Chỳng tụi mong cú s gúp ý v sa cha ti ny cú tớnh kh thi hn v c phng din kinh t cng nh k thut. Chúng em xin chõn thnh cm n thy giỏo Nguyn Nam Quõn ó hng dn v giỳp chỳng em thit k v hon thnh ti ny. II.NHIM Vễ: Vn nờu trờn t ra cho ta 2 nhim v cn thc hin: 1.o(ch th) tc ca ng c in vi sai số cho phộp(sai s cho phộp trong ti chn l 1%). 2.Hin(ch th) chiu quay ca ng c in. III.Lí THUYT THC HIN: S khi thc hin nhim v nờu trờn: 1.Phn ch th tc : Xung mở cổng Reset 0 Đếm 3 Khuếch đại tín hiệu xung điện và tạo dạng Cổng Chuyển vòng quay sang xung điện Giải mã Chỉ thị 2.Phần chỉ thị chiều quay của động cơ: IV.CÁC PHƯƠNG ÁN : A.Phần chỉ thị tốc độ động cơ: 1.Khối chuyển vòng quay sang xung điện: *Phương án 1(phương pháp cơ): Mỗi vòng quay,vấu cam trên trục đóng công tắc vào một lần và tạo thành một xung điện.Đếm số xung điện < >đếm số vòng quay. *Phương án 2(Phương pháp dùng cảm biến): Một cảm biến thích hợp được đặt đối diện với vật trung gian để ghi nhận một cách ngắt quãng mỗi khi có một dấu hiệu đi qua và mỗi lần như vậy nó cung cấp một tín hiệu xung có biên độ tỉ lệ với +E. Cảm biến từ: KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu vµ t¹o d¹ng LÊy tÝn hiÖu chiÒu quay M¹ch xö lÝ ChØ thÞ 4 Mối 1 vòng quay,mẩu băng từ được dán trên trục động cơ quét qua đầu từ ,gây sự biến thiên từ thông ỉ trên cuộn dây của đầu từ,tạo trên cuộn dây một suất điện động có biên độ E.Khi động cơ quay tạo trên cuộn dây những xung suất điện động có tần sè < > tốc độ quay của động cơ.Đếm số xung suất điện động < > đếm số vòng quay của động cơ. Hoặc ta có thể thay mẩu băng từ bằng một đĩa quay làm bằng vật liệu từ tính có khía răng(hoặc bánh răng) gắn lên trục động cơ : Hoặc ngược lại ta dùng một vật trung gian là một đĩa chắn từ một cách tuần hoàn giữa một nam châm cố định và một cảm biến từ : 5 Biên độ suất điện động của cuộn dây E phụ thuộc chủ yếu 2 yếu tố: +Khoảng cach giữa cuộn dây(đầu từ) và vật trung gian.Khoảng cách(khe từ) này lớn thì E nhá. +Tốc độ quay của động cơ:E tỉ lệ với tốc độ quay.Khi tốc độ quay quá bé,E sẽ nhỏ để có thể phát hiện được và đây là vị trí tốc độ quay chết. Cảm biến quang: Cảm biến quang dùng 1 nguồn phát sáng thích hợp cùng với 1 cảm biến quang khi 1 vật trung gian quay có các lỗ,đường vát,hoặc mặt phản xạ. +Nguồn sáng: LED,IR-LED,LAZER +Cảm biến quang: PHOTODIODE,PHOTOTRANSISTOR,PHOTO-JFET, 6 PHOTORESISTOR,PHOTOTHYRISTOR Khi động cơ quay,ánh sáng gặp lỗ(hình a>),gặp mặt phản xạ(hình b>) sẽ tới được đầu thu quang.Khi đó trên đầu thu quang ta sẽ thu được 1 xung điện.Biên độ xung điện chủ yếu phụ thuộc: +Thông lượng ánh sáng ỉ tới được đầu thu quang: ỉ càng lớn thì biên độ xung điện càng lớn. +Độ nhậy của đầu thu quang. KL: Chọn phương án: Dùng cảm biến quang hình a> +Nguồn phát quang: IR-LED hồng ngoại phát sóng hồng ngoại gần +Cảm biến quang: PHOTOTRANSISTOR IR-LED, PHOTOTRANSISTOR được lấy thực tế trong mạch là IR-LED, PHOTOTRANSISTOR của mạch Mouse máy tính. Không biết cảm biến quang mạch Mouse có phải là PHOTOTRANSISTOR không,hay là PHOTO-JFET 2.Khối khuếch đại tín hiệu xung điện và tạo dạng: *Tín hiệu xung thu được ở khối chuyển vòng quay sang xung là nhỏ,do đó cần phải khuếch đại tín hiệu này lên để có thể sử dụng được. Một mạch khuếch đại tín hiệu số cho đầu ra ở mức logic “1” khi có xung và mức “0” khi không có xung . Do đây là thiết kế Logic nên phần tương tự không cần quan trọng lắm > không thiết kế chi tiết. *Tín hiệu thu được ban đầu chưa hẳn đã ở dạng xung vuông chuẩn,vì vậy tín hiệu cần qua bộ tạo dạng để trở thành xung vuông chuẩn.Đơn giản ta chọn là một mạch OR(tạo từ phần tử NOR của IC SN7402): Tạo dạng dùng Smith-Trigo là chuyên dụng hơn! *Tín hiệu ra khối khuếch đại tín hiệu xung điện và tạo dạng là tín hiệu ra mạch tạo dạng. KL: Do Mouse đã chuuyển vòng quay sang xung điện và đưa vào máy tính nên tín hiệu ra của nó là tín hiệu logic.Như vậy toàn bộ 2 khối chuyển vòng quay sang xung điện,khối khuếch đại và tạo dạng được tận dụng từ Mouse.Tín hiệu tốc độ quay vào khối cổng lúc này là tín hiệu ra được câu ra từ mạch Mouse. 3.Khối cổng: Khối cổng có nhiệm vụ chỉ cho tín hiệu xung qua trong một đơn vị thời gian nào đó.Tín hiệu mở cổng lấy từ khối xung mở cổng. 7 Ở đây chọn khối cổng đơn giản là 1 mạch AND 2 đầu vào( tạo từ phần tử NAND của IC SN7400): 4.Khối Xung Mở Cổng: Là khối dao động đa hài tạo xung vuông có biên độ xung ở mức logic “1” và độ rộng xung bằng đơn vị thời gian mở cổng(tx). a>Đa hài dùng Transistor: tx=0,7.Rb.Cb b>Đa hài dùng Khuếch đại thuật toán: tx=R.C.Ln(1+2R1/R2) Chọn R1=0,86R2 > tx=R.C.1,0006 8 c>Đa hài dùng bộ định thời 555: t1 = 0.693*( VR + R )*C1 t2 = 0.693*R*C1 f = 1.44 / [( VR + 2*R)*C1 ] Khi xét tới tx ta phải xét luôn cả phần sai số đo và hệ số nhân khi đo tốc độ với đơn vị vòng/phút.Trong bài này ta sử dụng số lỗ đục trên tấm bìa để thể hiện sai số phép đo và hệ số nhân. *Xét tx=1phút: 9 Trong trường hợp này là thực hiện đo tốc độ quay của động cơ đúng theo vòng/phút và do đó chỉ còn thực hiện phần sai số: với sai số phép đo là x% thì thực hiện đục trên tấm bìa (100/x) lỗ. Nhưng vì tx quá dài nên không thực tế.Do vậy không chọn khả năng này. *Xét tx<1phút: Vì tx < 1 phót nên vấn đề kết hợp đồng thời phần sai số và hệ số nhân. Giả thiết trong tx(s),ta đo được X xung(X vòng): [X/tx] vòng/s=[(60/tx).X] vòng/phút > Sè lỗ đục trên tấm bìa khi dùng đơn vị (vòng/phút) là: 60/tx lỗ. Với phần sai sè x% thì ta phải đục giữa 2 lỗ liên tiếp ở trên (100/x - 1) lỗ. Vậy với trường hợp này,tổng số lỗ phải đục trên tấm bìa: (60/tx.100/x) lỗ. KL : +Chọn tx=4(s),khi thiết kế mạch thực tế chỉ thể hiện x%=10%. > Tổng số lỗ đục: 150 lỗ. +Vì lý do tạo thêm xung xóa trạng thái khối đếm sau mỗi chu kì đo, chọn tạo tx từ mạch tạo xung đa hài T=1s: Timer 555. C1= 10uF ; C2= 0.1uF ; R= 62KOhm ; VR=(0 – 50) Kohm(cụ thể là 20Kohm) Tạo tx=4(s) từ mạch đa hài Timer 555 (T=1(s)): Tín hiệu ra bộ đa hài được đưa vào làm xung đếm bộ đếm 8(đếm thuận,mã BCD 3 bit).Khi đó tín hiệu ra bit cao nhất Qc của bộ đếm 8 chính là tín hiệu ra khối xung mở cổng với đơn vị mở cổng tx. Bé đếm 8 thuận 3 bit BCD có thể đựơc thiết kế riêng tương tự như thiết kế bộ đếm 10 thuận 4 bit BCD ở phần khối bộ đếm.Tuy nhiên,ta mắc đếm 8 từ bộ đếm 10 thuận 4 bit BCD đã được thiết kế đó(dùng IC 7490/74LS90) 10 [...]... dụng vào thực tế chưa cao, việc sác định tốc độ của động cơ vẫn chỉ là xác định tốc độ tĩnh tại một thời điểm nhất định, nếu như tốc độ của động cơ biến thiên liên tục vói tốc độ nhanh thì tốc độ đo được không chính sác Mở rộng: Tận dụng mạch Mouse -> Hiểu được hoạt động của mạch mouse,hệ điều hành xử lí tín hiệu di chuyển vị trí chuột thì ta có phương án: dùng mạch mouse nhận tín hiệu chiều quay, đưa... đếm,giải mã,hiển thị: Để hiển thị tốc độ quay của một động cơ điện có tốc độ ≤ 1000 vòng/phút với sai số phép đo là 1% thì ta phải dùng 5 LED 7 thanh: Chọn LED 7 thanh chung Katot/Anot Hệ thống đếm gồm 5 mạch đếm 10(đếm thuận) mã BCD 4 bit được mắc nối tiếp với nhau (bộ đếm 1 lấy xung đếm từ tín hiệu ra khối cổng,các bộ đếm còn lại lấy xung đếm (theo kiểu nối tiếp) từ bit cao nhất(Qd) của bộ đếm trên... 74LS90,74LS47,LED Anot chung • SN7490(7490),SN7447(7447),LED Katot chung B.Phần chỉ thị chiều quay: 1.Phương án dùng mạch đồng bộ: +Tín hiệu chiều quay, xung đồng bé : Lấy tín hiệu chiều quay X, xung đồng bộ Ck : dùng cảm biến quang như ở phần chuyển vòng quay sang xung điện +Đồ hình More và bảng trạng thái: Z1: Tín hiệu chỉ thị chiều quay ngược chiều kim đồng hồ (+) Z2: cùng (-) S0 Z1=0 Z2=0 X S1 Z1=1 Z2=0... xung xóa trạng thái khối đếm sau mỗi chu kì đo Reset “0”: Tốc độ quay của động cơ được đo trong khoảng thời gian cho bởi khối xung mở cổng,tín hiệu ra khối xung mở cổng có tính chu kì,do vậy trong khoảng thời gian khối cổng bị khóa(tín hiệu ra khối xung mở cổng ở mức thấp) ta đọc kết quả đo và sau đó Reset “0” khối đếm để kết quả đo của chu kì đo sau(nếu đo) đựơc đúng Thiết kế xung Reset “0” khối đếm:... được dòng một chiều ổn định có giá trị 5V Để có giá trị điện áp ra ổn định là 5V thì yêu cầu điện áp một chiều đầu vào phải >= 7V - Xét phương án 2 : Nguồn một chiều ở đây là pin hoặc bộ pin ghép lại cho ta điện áp >= 4.5V ( giá trị điện áp tối thiểu để cung cấp cho đa số các IC ) Thông thường nên chọn điện áp từ 4.8V – 5.5V vì trong quá trình làm việc, do tiêu hao suy giảm, giá trị điện áp < 4.8V... của mạch V VẤN ĐỀ CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG: Nguồn một chiều. ( 5V ) Điện áp cung cấp cho chân Vcc của các IC làm việc thưòng nằm trong khoảng từ 4.5V– 5.5V Một vài IC có dải điện áp khác đi một chót : min = 4.75V; max > 5V Để tạo dòng một chiều ổn định cung cấp cho các IC có thể dùng hai phương án sau: 1 Chỉnh lưu dòng xoay chiều đã hạ áp, sau đó cho qua mạch ổn áp  5V 24 2 Dùng các nguồn một chiều có. .. dùng một diode hạ áp 0.6V để có được nguồn như ý với giá trị 5.4V Sơ đồ của mạch : 25 Nếu dùng một pin 9V thì hoặc có thể cho qua mạch ổn áp là IC 7805 như ở phương án 1 để có được giá trị điện áp chuẩn 5V hoặc dùng các diode hạ áp 0.6V như ở trên để có điện áp chấp nhận được VI SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: VII.KẾT LUẬN: Căn cứ vào cơ sơ lý thuyết, các phương án đưa ra chóng ta có thể có nhiều cách lùa chon việc... của mạch mouse,hệ điều hành xử lí tín hiệu di chuyển vị trí chuột thì ta có phương án: dùng mạch mouse nhận tín hiệu chiều quay, đưa tín hiệu đó vào máy tính qua cổng vào của mouse nối với máy tính,viết chương trình vi xử lí hiện và chỉ thị tốc độ cũng như chiều quay 26 ... Z2=Y1 +Sơ đồ mạch: *Nhận xét: +Mạch đơn giản +Mạch thiết kế chỉ với vị trí ban đầu của cảm biến là ở vị trí 1 Khi vị trí ban đầu của cảm biến ở vị trí 2,3,4 mạch hoạt động không đúng Vị trí 2: Tín hiệu chiều quay thể hiện bị đảo lại (+): Z1=0 ; Z2=1 (-): Z1=1 ; Z2=0 Vị trí 3: (+) (-)Z1=1 ; Z2=0 Z1=1 ; Z2=0 Vị trí 4: Ngược của vị trí 3 19 Vậy mạch chỉ dùng cho trường hợp đặt được vị trí cảm biến ở vị trí... ( khác 5V ), qua bộ chỉnh đơn giản  gần 5V - Xét phương án 1: Sơ đồ nguyên lý của mạch T 220V~ 7805 9V~ IN 5V OUT C2 + + COM C1 C3 4 x 1N4001 Dòng xoay chiều 220V bên sơ cấp biến áp T được hạ áp xuống còn 9V~ ở bên thứ cấp Qua bộ chỉnh lưu cầu sẽ thu được dòng một chiều 9V Tô C1,C2 có tác dụng lọc đi các thành phần xoay chiều trong điện áp một chiều không ổn định này Qua mạch điện ổn áp là IC 7805 . độ E.Khi động cơ quay tạo trên cuộn dây những xung suất điện động có tần sè < > tốc độ quay của động cơ. Đếm số xung suất điện động < > đếm số vòng quay của động cơ. Hoặc ta có. bách khoa hà nội khoa điện tử - viễn thông THIếT Kế LOGIC MạCH Số Đề Tài: Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ 1000vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ. Nhóm thực hiện: . xung điện và tạo dạng Cổng Chuyển vòng quay sang xung điện Giải mã Chỉ thị 2.Phần chỉ thị chiều quay của động cơ: IV.CÁC PHƯƠNG ÁN : A.Phần chỉ thị tốc độ động cơ: 1.Khối chuyển vòng quay
- Xem thêm -

Xem thêm: Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ bằng 1000 vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ, Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ bằng 1000 vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ, Đo tốc độ động cơ điện có tốc độ bằng 1000 vòng/phút với sai số 1% và có chỉ thị chiều quay của động cơ

Từ khóa liên quan