Đo tốc độ động cơ

Chia sẻ: Hoang Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

0
88
lượt xem
43
download

Đo tốc độ động cơ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Lưu

Nội dung Text: Đo tốc độ động cơ

  1. ®¹i häc Giao Th«ng VËn T¶i khoa §iÖn-®iÖn tö THIÕT KÕ LOGIC M¹CH Sè §Ò Tµi: §o tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn cã tèc ®é ≤ 1000vßng/phót víi sai sè 1% vµ cã chØ thÞ chiÒu quay cña ®éng c¬. Nhãm thùc hiÖn: Hµ M¹nh C−êng NguyÔn Phó Dòng Líp: §TVT1-K44 Gi¸o viªn h−íng d½n: TS. NguyÔn Nam Qu©n 1
  2. MôC LôC TRang I. më ®Çu Ii. nhiÖm vô iii. lý thuyÕt thùc hiÖn 1. S¬ ®« khèi m¹ch ®« tèc ®é 2. S¬ ®å khèi m¹ch hiÓn thÞ chiÒu quay a. phÇn 1: ®o tèc ®é ®éng c¬ 1. Khèi chuyÓn vßng quay sang xung ®iÖn 2. Khèi khuyÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng tÝn hiÖu 3. Khèi cæng 4. Khèi xung më cæng, xo¸ vµ reset 5. Khèi ®Õm gi¶i m· vµ hiÓn thÞ B. phÇn 2: hiÓn thÞ chiÒu quay 1. Dïng m¹ch ®ång bé 2. Dïng m¹ch kh«ng ®ång bé V. phÇn nguån VI. m¹ch nguyªn lý 1. M¹ch ®o tèc ®é 2. M¹ch hiÓn thÞ chiÒu quay V. KÕt luËn 2
  3. I.Më §ÇU Trong sù ph¸t triÓn cña kü thuËt ®iÖn tö ngµy nay, kü thuËt sè ®ang dÇn chiÕm −u thÕ vÒ sè l−îng c¸c øng dông cña nã trªn nhiÒu thiÕt bÞ ®iÖn tö tõ d©n dông cho ®Õn chuyªn dông, trong nhiÒu lÜnh vùc nh− ®o l−êng, ®iÒu khiÓn, v.v… nhê vµo nhiÒu −u ®iÓm cña nã. Cã thÓ nãi, nÒn t¶ng cña kü thuËt sè lµ c¸c m¹ch logic sè dùa trªn sù kÕt hîp cña c¸c cæng logic c¬ b¶n mµ ngµy nay ®· ®−îc tÝch hîp trong c¸c IC sè. Trªn c¬ së nh÷ng kiÕn thøc ®· ®−îc häc trong m«n häc: Kü thuËt sè vµ trong khu«n khæ cña mét ®å ¸n m«n häc: ThiÕt kÕ m¹ch logic sè, chóng t«i ®· thiÕt kÕ m¹ch logic sè víi ®Ò tµi lµ: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®o tèc ®é ®éng c¬ cã hiÓn thÞ chiÒu quay Víi môc ®Ých lµ t×m hiÓu thªm vÒ lÜnh vùc kü thuËt sè, n©ng cao kiÕn thøc cña m×nh. Song kiÕn thøc cßn h¹n hÑp vµ thêi gian thùc hiÖn kh«ng ®−îc nhiÒu nªn ®Ò tµi cña chóng t«i cßn rÊt nhiÒu sai sãt, h¹n chÕ. MÆc dï ®· cè g¾ng phÇn nµo thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n mét c¸c chi tiÕt c¸c m¹ch, c¸c th«ng sè nh−ng ®«i khi cßn mang tÝnh lý thuyÕt, ch−a thùc tÕ. Chóng t«i mong cã sù gãp ý vµ söa ch÷a ®Ó ®Ò tµi nµy cã tÝnh kh¶ thi h¬n vÒ c¶ ph−¬ng diÖn kinh tÕ còng nh− kü thuËt. Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o NguyÔn Nam Qu©n ®· h−íng dÉn vµ gióp ®ì chóng em thiÕt kÕ vµ hoµn thµnh ®Ò tµi nµy. II.NHIÖM Vô: VÊn ®Ò nªu trªn ®Æt ra cho ta 2 nhiÖm vô cÇn thùc hiÖn: 1.§o(chØ thÞ) tèc ®é cña ®éng c¬ ®iÖn víi sai sè cho phÐp(sai sè cho phÐp trong ®Ò tµi chän lµ 1%). 2.HiÖn(chØ thÞ) chiÒu quay cña ®éng c¬ ®iÖn. III.Lý THUYÕT THùC HIÖN: S¬ ®å khèi ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nªu trªn: 1.PhÇn chØ thÞ tèc ®é: 3
  4. ChuyÓn KhuÕch vßng quay ®¹i tÝn Cæng §Õm Gi¶i ChØ thÞ sang xung hiÖu xung m· ®iÖn ®iÖn vµ t¹o d¹ng Xung më cæng Reset “0” 2.PhÇn chØ thÞ chiÒu quay cña ®éng c¬: KhuÕch LÊy tÝn ®¹i tÝn ChØ thÞ hiÖu chiÒu M¹ch xö lÝ hiÖu vµ t¹o quay d¹ng IV.C¸C PH¦¥NG ¸N : A.PhÇn chØ thÞ tèc ®é ®éng c¬: 1.Khèi chuyÓn vßng quay sang xung ®iÖn: *Ph−¬ng ¸n 1(ph−¬ng ph¸p c¬): Mçi vßng quay,vÊu cam trªn trôc ®ãng c«ng t¾c vµo mét lÇn vµ t¹o thµnh mét xung ®iÖn.§Õm sè xung ®iÖn ®Õm sè vßng quay. 4
  5. vÊu cam *Ph−¬ng ¸n 2(Ph−¬ng ph¸p dïng c¶m biÕn): Mét c¶m biÕn thÝch hîp ®−îc ®Æt ®èi diÖn víi vËt trung gian ®Ó ghi nhËn mét c¸ch ng¾t qu·ng mçi khi cã mét dÊu hiÖu ®i qua vµ mçi lÇn nh− vËy nã cung cÊp mét tÝn hiÖu xung cã biªn ®é tØ lÖ víi +E. C¶m biÕn tõ: ®Ç u tõ MÈu b¨ng tõ Mèi 1 vßng quay,mÈu b¨ng tõ ®−îc d¸n trªn trôc ®éng c¬ quÐt qua ®Çu tõ ,g©y sù biÕn thiªn tõ th«ng Ø trªn cuén d©y cña ®Çu tõ,t¹o trªn cuén d©y mét suÊt ®iÖn ®éng cã biªn ®é E.Khi ®éng c¬ quay t¹o trªn cuén d©y nh÷ng xung suÊt ®iÖn ®éng cã tÇn sè tèc ®é quay cña ®éng c¬.§Õm sè xung suÊt ®iÖn ®éng ®Õm sè vßng quay cña ®éng c¬. 5
  6. HoÆc ta cã thÓ thay mÈu b¨ng tõ b»ng mét ®Üa quay lµm b»ng vËt liÖu tõ tÝnh cã khÝa r¨ng(hoÆc b¸nh r¨ng) g¾n lªn trôc ®éng c¬ : khe tõ v Êu t õ HoÆc ng−îc l¹i ta dïng mét vËt trung gian lµ mét ®Üa ch¾n tõ mét c¸ch tuÇn hoµn gi÷a mét nam ch©m cè ®Þnh vµ mét c¶m biÕn tõ : nam ch©m cè ®Þnh vÊu ch¾n tõ khe tõ Biªn ®é suÊt ®iÖn ®éng cña cuén d©y E phô thuéc chñ yÕu 2 yÕu tè: +Kho¶ng cach gi÷a cuén d©y(®Çu tõ) vµ vËt trung gian.Kho¶ng c¸ch(khe tõ) nµy lín th× E nhá. +Tèc ®é quay cña ®éng c¬:E tØ lÖ víi tèc ®é quay.Khi tèc ®é quay qu¸ bÐ,E sÏ nhá ®Ó cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc vµ ®©y lµ vÞ trÝ tèc ®é quay chÕt. 6
  7. C¶m biÕn quang: ThÊu kÝnh ®Çu thu quang nguån ph¸t s¸ng nguån ph¸t s¸ng ®Çu thu quang a> b> C¶m biÕn quang dïng 1 nguån ph¸t s¸ng thÝch hîp cïng víi 1 c¶m biÕn quang khi 1 vËt trung gian quay cã c¸c lç,®−êng v¸t,hoÆc mÆt ph¶n x¹. +Nguån s¸ng: LED,IR-LED,LAZER... +C¶m biÕn quang: PHOTODIODE,PHOTOTRANSISTOR,PHOTO-JFET, PHOTORESISTOR,PHOTOTHYRISTOR Khi ®éng c¬ quay,¸nh s¸ng gÆp lç(h×nh a>),gÆp mÆt ph¶n x¹(h×nh b>) sÏ tíi ®−îc ®Çu thu quang.Khi ®ã trªn ®Çu thu quang ta sÏ thu ®−îc 1 xung ®iÖn.Biªn ®é xung ®iÖn chñ yÕu phô thuéc: +Th«ng l−îng ¸nh s¸ng Ø tíi ®−îc ®Çu thu quang: Ø cµng lín th× biªn ®é xung ®iÖn cµng lín. +§é nhËy cña ®Çu thu quang. KL: Chän ph−¬ng ¸n: Dïng c¶m biÕn quang h×nh a> +Nguån ph¸t quang: IR-LED hång ngo¹i ph¸t sãng hång ngo¹i gÇn +C¶m biÕn quang: PHOTOTRANSISTOR IR-LED, PHOTOTRANSISTOR ®−îc lÊy thùc tÕ trong m¹ch lµ IR-LED, PHOTOTRANSISTOR cña m¹ch Mouse m¸y tÝnh. 7
  8. Kh«ng biÕt c¶m biÕn quang m¹ch Mouse cã ph¶i lµ PHOTOTRANSISTOR kh«ng,hay lµ PHOTO-JFET 2.Khèi khuÕch ®¹i tÝn hiÖu xung ®iÖn vµ t¹o d¹ng: *TÝn hiÖu xung thu ®−îc ë khèi chuyÓn vßng quay sang xung lµ nhá,do ®ã cÇn ph¶i khuÕch ®¹i tÝn hiÖu nµy lªn ®Ó cã thÓ sö dông ®−îc. Mét m¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu sè cho ®Çu ra ë møc logic “1” khi cã xung vµ møc “0” khi kh«ng cã xung . Do ®©y lµ thiÕt kÕ Logic nªn phÇn t−¬ng tù kh«ng cÇn quan träng l¾m ---> kh«ng thiÕt kÕ chi tiÕt. *TÝn hiÖu thu ®−îc ban ®Çu ch−a h¼n ®· ë d¹ng xung vu«ng chuÈn,v× vËy tÝn hiÖu cÇn qua bé t¹o d¹ng ®Ó trë thµnh xung vu«ng chuÈn.§¬n gi¶n ta chän lµ mét m¹ch OR(t¹o tõ phÇn tö NOR cña IC SN7402): T¹o d¹ng dïng Smith-Trigo lµ chuyªn dông h¬n! *TÝn hiÖu ra khèi khuÕch ®¹i tÝn hiÖu xung ®iÖn vµ t¹o d¹ng lµ tÝn hiÖu ra m¹ch t¹o d¹ng. KL: Do Mouse ®· chuuyÓn vßng quay sang xung ®iÖn vµ ®−a vµo m¸y tÝnh nªn tÝn hiÖu ra cña nã lµ tÝn hiÖu logic.Nh− vËy toµn bé 2 khèi chuyÓn vßng quay sang xung ®iÖn,khèi khuÕch ®¹i vµ t¹o d¹ng ®−îc tËn dông tõ Mouse.TÝn hiÖu tèc ®é quay vµo khèi cæng lóc nµy lµ tÝn hiÖu ra ®−îc c©u ra tõ m¹ch Mouse. 3.Khèi cæng: Khèi cæng cã nhiÖm vô chØ cho tÝn hiÖu xung qua trong mét ®¬n vÞ thêi gian nµo ®ã.TÝn hiÖu më cæng lÊy tõ khèi xung më cæng. ë ®©y chän khèi cæng ®¬n gi¶n lµ 1 m¹ch AND 2 ®Çu vµo( t¹o tõ phÇn tö NAND cña IC SN7400): 8
  9. 4.Khèi Xung Më Cæng: Lµ khèi dao ®éng ®a hµi t¹o xung vu«ng cã biªn ®é xung ë møc logic “1” vµ ®é réng xung b»ng ®¬n vÞ thêi gian më cæng(tx). a>§a hµi dïng Transistor: tx=0,7.Rb.Cb b>§a hµi dïng KhuÕch ®¹i thuËt to¸n: tx=R.C.Ln(1+2R1/R2) Chän R1=0,86R2 ---> tx=R.C.1,0006 9
  10. c>§a hµi dïng bé ®Þnh thêi 555: t1 = 0.693*( VR + R )*C1 t2 = 0.693*R*C1 f = 1.44 / [( VR + 2*R)*C1 ] 10
  11. Khi xÐt tíi tx ta ph¶i xÐt lu«n c¶ phÇn sai sè ®o vµ hÖ sè nh©n khi ®o tèc ®é víi ®¬n vÞ vßng/phót.Trong bµi nµy ta sö dông sè lç ®ôc trªn tÊm b×a ®Ó thÓ hiÖn sai sè phÐp ®o vµ hÖ sè nh©n. *XÐt tx=1phót: Trong tr−êng hîp nµy lµ thùc hiÖn ®o tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®óng theo vßng/phót vµ do ®ã chØ cßn thùc hiÖn phÇn sai sè: víi sai sè phÐp ®o lµ x% th× thùc hiÖn ®ôc trªn tÊm b×a (100/x) lç. Nh−ng v× tx qu¸ dµi nªn kh«ng thùc tÕ.Do vËy kh«ng chän kh¶ n¨ng nµy. *XÐt tx Sè lç ®ôc trªn tÊm b×a khi dïng ®¬n vÞ (vßng/phót) lµ: 60/tx lç. Víi phÇn sai sè x% th× ta ph¶i ®ôc gi÷a 2 lç liªn tiÕp ë trªn (100/x - 1) lç. VËy víi tr−êng hîp nµy,tæng sè lç ph¶i ®ôc trªn tÊm b×a: (60/tx.100/x) lç. KL: +Chän tx=4(s),khi thiÕt kÕ m¹ch thùc tÕ chØ thÓ hiÖn x%=10%. ----> Tæng sè lç ®ôc: 150 lç. +V× lý do t¹o thªm xung xãa tr¹ng th¸i khèi ®Õm sau mçi chu k× ®o, chän t¹o tx tõ m¹ch t¹o xung ®a hµi T=1s: Timer 555. C1= 10uF ; C2= 0.1uF ; R= 62KOhm ; VR=(0 – 50) Kohm(cô thÓ lµ 20Kohm) T¹o tx=4(s) tõ m¹ch ®a hµi Timer 555(T=1(s)): TÝn hiÖu ra bé ®a hµi ®−îc ®−a vµo lµm xung ®Õm bé ®Õm 8(®Õm thuËn,m· BCD 3 bit).Khi ®ã tÝn hiÖu ra bit cao nhÊt Qc cña bé ®Õm 8 chÝnh lµ tÝn hiÖu ra khèi xung më cæng víi ®¬n vÞ më cæng tx. 11
  12. Bé ®Õm 8 thuËn 3 bit BCD cã thÓ ®ù¬c thiÕt kÕ riªng t−¬ng tù nh− thiÕt kÕ bé ®Õm 10 thuËn 4 bit BCD ë phÇn khèi bé ®Õm.Tuy nhiªn,ta m¾c ®Õm 8 tõ bé ®Õm 10 thuËn 4 bit BCD ®· ®−îc thiÕt kÕ ®ã(dïng IC 7490/74LS90) khèi t¹o xung xãa tr¹ng th¸i khèi ®Õm sau mçi chu k× ®o Reset “0”: Tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®−îc ®o trong kho¶ng thêi gian cho bëi khèi xung më cæng,tÝn hiÖu ra khèi xung më cæng cã tÝnh chu k×,do vËy trong kho¶ng thêi gian khèi cæng bÞ khãa(tÝn hiÖu ra khèi xung më cæng ë møc thÊp) ta ®äc kÕt qu¶ ®o vµ sau ®ã Reset “0” khèi ®Õm ®Ó kÕt qu¶ ®o cña chu k× ®o sau(nÕu ®o) ®ù¬c ®óng. 12
  13. ThiÕt kÕ xung Reset “0” khèi ®Õm: +Xung Reset “0” = AND(TÝn hiÖu ra m¹ch ®a hµi Timer 555; 2 bit thÊp Qa,Qb ; NOT(Qc)) Qa,Qb,Qc: bit ra cña bé ®Õm 8 ë trªn. M¹ch khèi t¹o xung Reset “0”: M¹ch dïng c¸c linh kiÖn NAND,NOR cña IC SN7402, SN7400 +Xung Reset “0” ®−îc nèi trùc tiÕp tíi c¸c ch©n Reset R01,R02 cña tÊt c¶ c¸c IC ®iÕm trong khèi ®Õm. Nh− vËy tr−íc khi ®o sau 3.43(s) khèi ®Õm ®−îc thiÕt lËp 0 bëi xung Reset “0” cã ®é réng xung = 0.57(s),kÕ ®ã m¹ch sÏ ®o(®Õm) trong 4s tiÕp,gi÷ 13
  14. kÕt qu¶ trong 3,43s tiÕp theo,0,57s tiÕp bé ®Õm bÞ xãa vÒ 0.Sang gi©y thø 13 qu¸ tr×nh ®Õm lÆp l¹i. 5.Khèi ®Õm,gi¶i m·,hiÓn thÞ: §Ó hiÓn thÞ tèc ®é quay cña mét ®éng c¬ ®iÖn cã tèc ®é ≤ 1000 vßng/phót víi sai sè phÐp ®o lµ 1% th× ta ph¶i dïng 5 LED 7 thanh: Chän LED 7 thanh chung Katot/Anot HÖ thèng ®Õm gåm 5 m¹ch ®Õm 10(®Õm thuËn) m· BCD 4 bit ®−îc m¾c nèi tiÕp víi nhau (bé ®Õm 1 lÊy xung ®Õm tõ tÝn hiÖu ra khèi cæng,c¸c bé ®Õm cßn l¹i lÊy xung ®Õm (theo kiÓu nèi tiÕp) tõ bit cao nhÊt(Qd) cña bé ®Õm trªn nã),khi m¹ch ®Õm nµy ®Çy sÏ kÝch lªn m¹ch ®Õm cã träng sè lín h¬n ngay trªn nã. T−¬ng øng víi 5 m¹ch ®Õm lµ 5 m¹ch gi¶i m· BCD 4 bit ra m· 7 thanh vµ ®−îc nèi tíi 5 LED 7 thanh t−¬ng øng. 14
  15. a>Khèi ®Õm: *Bé ®Õm thuËn 10: B¶ng tr¹ng th¸i: t t+1 Qc Qb Qa Qc Qb Qa 0 0 0 001 0 0 1 010 0 1 0 011 0 1 1 100 1 0 0 101 1 0 1 110 1 1 0 111 1 1 1 000 0 0 0 001 0 0 1 000 15
  16. +ThiÕt kÕ,chän c¸c phÇn tö m¹ch: 4 phÇn tö nhí JK-FF vµ c¸c phÇn tö logic tæ hîp. +2 ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ bé ®Õm: ThiÕt kÕ ®ång bé hî¨c kh«ng ®ång bé. a.1>ThiÕt kÕ ®ång bé: LËp b¶ng m· hãa theo b×a Karough,b¶ng kÝch,tõ ®ã ta t×m ®−îc hÖ ph−¬ng tr×nh kÝch: J1=QcQbQa K1=Qa J2=K2=QbQa J3= Qd Qa K3=Qa J4=K4=1 S¬ ®å m¹ch: a.2>ThiÕt kÕ kh«ng ®ång bé: Tõ hÖ ph−¬ng tr×nh kÝch m¹ch ®Õm ®ång bé ta cã: J1=QcQb ; K1=1 ; Xung nhÞp Ck1=Qa J2=K2=Qa ; Ck2=Qb J3= Qd ; K3=1 ; Ck3=Qa J4=K4=1 ; Ck4= Xung ®Õm. S¬ ®å m¹ch: 16
  17. *KL: Thùc tÕ m¹ch ®Õm 10(®Õm thuËn) dïng lµ IC ®Õm: 7490/74LS90 17
  18. b>Khèi gi¶i m·: *M¹ch gi¶i m· BCD 4 bit ra m· 7 thanh: Víi LED 7 thanh: B¶ng tr¹ng th¸i ho¹t ®éng m¹ch gi¶i m·: số CD cdefg 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 18
  19. ThiÕt kÕ m¹ch dïng c¸c phÇn tö logic tæ hîp: a = C + A + B D +DB b = A +B c = A+ C +B+D d = C + A +D + B D e = CD +B D f = A + C D + BD + BC g = C D + B D +B C + B *KL: Thùc tÕ dïng IC gi¶i m·: 7447/74LS47 19
  20. • 74LS90,74LS47,LED Anot chung. • SN7490(7490),SN7447(7447),LED Katot chung. B.PhÇn chØ thÞ chiÒu quay: 1.Ph−¬ng ¸n dïng m¹ch ®ång bé: +TÝn hiÖu chiÒu quay, xung ®ång bé : 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản