intTypePromotion=1

Báo Cáo Đồ án Điện Tử ĐIện Hình Thiết kế hệ thống đệm từ trường

Chia sẻ: Tien Hung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

0
193
lượt xem
36
download

Báo Cáo Đồ án Điện Tử ĐIện Hình Thiết kế hệ thống đệm từ trường

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

Mục tiêu của đồ án: 1: Tìm hiểu được nguyên lý hoạt động của đệm từ trường. Nó đang được ứng dụng ở đâu, uư nhược điểm của hệ thống đệm từ trường, hướng phát triển trong tương lai. 2: Thiết kế được một hệ thống đệm từ trường nhỏ, phục vụ cho thí nghiệm, kiểm chứng lại lý thuyết đã tìm hiểu. 3: Hướng phát triển cho tương lai.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo Cáo Đồ án Điện Tử ĐIện Hình Thiết kế hệ thống đệm từ trường

  1. 1 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: B¸o C¸o §å ¸n §iÖn Tö §IÖn H×nh ThiÕt kÕ hÖ thèng ®Öm tõ tr­êng GVHD: TS.NGY£N DUY C¦¥NG SVTH: 1: NguyÔn TiÕn Hïng: 01689948823 (hung2020success@gmail.com) 2: TrÇn V¨n Ninh: 0936595818 (tuanninh1989bn@gmail.com) Môc tiªu cña ®å ¸n: 1: T×m hiÓu ®­îc nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®Öm tõ tr­êng. Nã ®ang ®­îc øng dông ë ®©u, ­u nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng ®Öm tõ tr­êng, h­íng ph¸t triÓn trong t­¬ng lai. 2: ThiÕt kÕ ®­îc mét hÖ thèng ®Öm tõ tr­êng nhá, phôc vô cho thÝ nghiÖm, kiÓm chøng l¹i lý thuyÕt ®· t×m hiÓu. 3: H­íng ph¸t triÓn cho t­¬ng lai. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 1
  2. 2 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: I : ý t­ëng thiÕt kÕ lªn hÖ thèng ®Öm tõ tr­êng. Ta ®· biÕt khi ®Æt hai cùc cña hai nam ch©m vÜnh cöu l¹i gÇn nhau nÕu cïng cùc tÝnh th× hai nam ch©m sÏ ®Èy nhau, nÕu hai cùc tÝnh kh¸c nhau th× chóng sÏ hót nhau. Tõ ý t­ëng ®ã nÕu ta thay mét nam cham vÜnh cöu b»ng mét nam ch©m ®iÖn cßn nam ch©m vÜnh cöu kia vÉn gi÷ nguyªn. Lúc này ta điều chỉnh lực hút Víi ph­¬ng ph¸p trªn ta cã của nam châm điện, sao cho thÓ gi÷ cho mét vËt nµo ®ã mµ nam châm vĩnh cửu lơ lửng ở ta g¾n vµo Nam ch©m vÜnh vị trí mà ta muốn nó nằm tại cöu l¬ löng trªn kh«ng. Mµ đó. kh«ng cÇn ph¶i gi÷. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 2
  3. 3 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: II : ThiÕt kÕ mét m« h×nh ®Öm tõ tr­êng phôc vô cho viÖc nghiªn cøu vµ kiÓm chøng l¹i lý thuyÕt. §Ó thiÕt kÕ ®­îc mét hÖ thèng ®Öm tõ tr­êng tr­íc tiªn ta ph¶i cã 2 phÇn tö. 1 : Nam ch©m vÜnh cöu: Ta sÏ g¾n vËt cÇn l¬ löng lªn nam ch©m vÜnh cöu nhê lùc hót gi÷a nam ch©m ®iÖn vµ nam ch©m vÜnh cöu sÏ lµm cho vËt ®ã l¬ löng theo. 2: Nam ch©m ®iÖn: Nam ch©m ®iÖn lµ phÇn t¹o ra tõ tr­êng vµ t¹o ra mét lùc hót t¸c ®éng vµo nam ch©m vÜnh cöu, gi÷ cho vËt cÇn l¬ löng kh«ng bÞ r¬i. Ta cho Nam ch©m ®iÖn vµ Nam ch©m vÜnh cöu t­¬ng t¸c víi nhau. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 3
  4. 4 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: Sau Khi hoµn thiÖn vµ trang trÝ thªm ta cã ®­îc hÖ thèng nh­ bªn.  Khèi Nam Ch©m §iÖn + Sensor ®Æt trªn cïng cã t¸c dông t¹o lùc hót vµ x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña nam ch©m vÜnh cöu.  Nam ch©m vÜnh cöu ®­îc g¾n trùc tiÕp vµo vËt cÇn L¬ Löng.  M¹ch ®iÒu khiÓn cho toµn bé hÖ thèng ®­îc ®Æt bªn d­íi cïng, võa h¹n chÕ ¶nh h­ëng cña tõ tr­êng tíi m¹ch, võa tËn dông lµm ®Õ cho hÖ thèng lu«n. III: ThiÕt KÕ M¹ch §iÖn Thùc HiÖn Theo Yªu CÇu §Ò Ra.  Yªu CÇu Cña HÖ Thèng Lµ:  VËt cÇn l¬ löng ph¶i ®øng yªn, l¬ löng trªn kh«ng mµ kh«ng c©ng gi÷ b»ng mét vËt hoÆc d©y nµo.  Nam ch©m ®iÖn vµ nam ch©m vÜnh cöu cã mét kho¶ng c¸ch gÇn nh­ kh«ng ®æi. 1. ý T­ëng ThiÕt KÕ M¹ch §iÖn:  Ta tÝnh to¸n kho¶ng c¸ch gi÷a nam ch©m ®iÖn vµ nam ch©m vÜnh cöu sao cho hîp lý, sau ®ã gi÷ cho kho¶ng c¸ch ®ã kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh hÖ thèng ho¹t ®éng, nÕu nam ch©m vÜnh cöu h¹ thÊp ®é cao h¬n so víi vÞ trÝ ta mong muèn th× t¨ng lùc hót cña nam ch©m ®iÖn lªn dÉn ®Õn nam ch©m ®iÖn sÏ kÐo nam ch©m vÜnh cöu vÒ vÞ trÝ ta ®Æt. Khi nam ch©m vÜnh cöu lªn cao h¬n vÞ trÝ ®é cao ta mong muèn th× gi¶m lùc hót cña nam ch©m vÜnh cöu ®i ®Ó nam ch©m vÜnh cöu h¹ thÊp ®é cao xuèng vÞ trÝ ta mong muèn. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 4
  5. 5 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: III.1: Dùa trªn b¸o c¸o khoa häc cña “Ph.D James Cicon” (1) (BUILD A MAGNETIC BALL LEVITATOR - 1996)  Trong b¸o c¸o ®ã TiÕn SÜ James Cicon cã ®­a ra mét hÖ thèng kÝn sö dông PID ®Ó ®iÒu khiÓn cho Nam ch©m ®iÖn, sö dông ph¶n håi nhê c¶m biÕn IR.  Víi s¬ ®å cÊu tróc nh­ trªn cã thÓ gi¶i thÝch vÒ nguyªn lý ho¹t ®éng nh­ sau.  Khèi “Control Input” Ta ®Æt tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, l­îng ®Æt t¹i khèi nµy.  Khèi “PID” cã t¸c dông ®­a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cho “Actuator” ThiÕt bÞ chÊp h×nh (ë ®©y lµ Nam Ch©m ®iÖn), vµ nhËn tÝn hiÖu sai lÖch ph¶n håi vÒ tõ Sensor ®iÒu chØnh sao cho ®Çu ra tiÕn ®Õn l­îng ®Æt.  Khèi “Actuator” Lµ Nam Ch©m §iÖn khèi nµy cã t¸c dông t¹o ra tõ tr­êng, t¹o ra mét lùc hót t¸c ®éng vµo Nam Ch©m vÜnh cöu gióp cho Nam Ch©m vÜnh cöu gi÷ ®­îc vÞ trÝ mong muèn.  Khèi “Sensor” ë thiÕt kÕ cña “Ph.D James Cicon” ¤ng dïng mét cÆp thu ph¸t tÝn hiÖu hång ngo¹i ®Ó ph¸t hiÖn VÞ trÝ cña nam ch©m vÜnh cöu. Khi Nam Ch©m vÜnh cöu ®¹t ®Õn vÞ trÝ mµ ta ®Æt th× nã sÏ cã tÝn hiÖu ph¶n håi ®­a vÒ Khèi PID khèi nµy gi¶m hoÆc ngõng ®­a tÝn hiÖu ®Õn Khèi “Actuator” [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 5
  6. 6 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: lµm cho Nam Ch©m vÜnh cöu kh«ng tiÕn ®Õn gÇn qu¸ so víi vÞ trÝ cÇn ®Æt.  Gi¶i ThÝch Nguyªn Lý Ho¹t §éng Cña S¬ §å Nµy:  B¾t ®Çu khëi ®éng hÖ thèng lªn, ta ch­a ®­a Nam Ch©m vÜnh cöu (Cã g¾n vËt cÇn gi÷ L¬ Löng) vµo vÞ trÝ cÇn L¬ Löng. Lóc nµy kh«ng cã tÝn hiÖu ph¶n håi ®­a vÒ tõ “Sensor” lµm cho bé “PID” lóc nµy cÊp tÝn hiÖu ®Õn Khèi “Actuator” lµm cho nam ch©m vÜnh cöu ho¹t ®éng m¹nh nhÊt vµ ph¸t ra tõ tr­êng ®Ó ®îi hót Nam Ch©m vÜnh cöu vµo.  Khi ta ®­a Nam Ch©m vÜnh cöu vµo khu vùc cÇn L¬ Löng lóc nµy Nam Ch©m vÜnh cöu bÞ Nam Ch©m ®iÖn hót vµo gÇn nã vµ tiÕn ®Õn khu vùc L¬ Löng, nÕu Nam Ch©m vÜnh cöu ch­a tiÕn ®Õn ®óng vÞ trÝ ®Æt th× “Sensor” vÉn ch­a ®­a ph¶n håi vÒ bé “PID” lóc nµy Nam Ch©m §iÖn vÉn ®­îc cÊp ®iÖn vµ tiÕp tôc hót Nam Ch©m VÜnh Cöu vÒ phÝa nã. NÕu Nam Ch©m vÜnh cöu ®· tiÕn ®Õn khu vùc cÇn L¬ Löng hoÆc tiÕn ®Õn gÇn h¬n so víi vÞ trÝ ®Æt th× “Sensor” sÏ ®­a tÝn hiÖu ph¶n håi vÒ Khèi “PID” khèi nµy sÏ ®iÒu chÜnh tÝn hiÖu ®­a vµo Nam Ch©m ®iÖn lµm cho lùc hót gi¶m ®i vµ lµm cho nam ch©m vÜnh cöu h¹ thÊp ®é cao xuèng s¬ víi vÞ trÝ tr­¬c.  Cø tiÕp tôc nh­ thÕ Nam Ch©m vÜnh cöu sÏ c©n b»ng t¹i vÞ trÝ ta cÇn ®Æt vµ æn ®Þnh t¹i ®ã, kÐo theo vËt cÇn L¬ Löng còng L¬ Löng theo. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 6
  7. 7 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: III.2: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö lµm viÖc theo s¬ ®å hÖ thèng trªn. III.2.1: M¹ch Nguyªn Lý: M¹ch gåm c¸c khèi sau: - Khèi Nguån: o §iÖn ¸p tõ biÕn ¸p ®c ®­a qua bé chØnh l­u cÇu ®Ó chuyÓn thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu, vµ ®c läc b»ng 2 tô ®iÖn cho ®iÖn ¸p b»ng ph¼ng h¬n vµ lo¹i thµnh phÇn bÆc cao ®i. T¹i ®©y ta ®­îc ®iÖn ¸p 30VDC. o 30VDC ®­a vµo IC LM7812 ®Çu ra ta nhËn ®c ®iÖn ¸p 12VAC æn ¸p ®Ó ®­a vµo Sensor. - Khèi PID: o Ta sö dông IC LM358 (Gåm 2 IC khuÕch ®¹i thËt to¸n vµ kh«ng cÇn sö dông nguån ®èi xøng) o Ta kÕt nèi tô ®iÖn, ®iÖn trë, biÕn trë ®Ó ®­îc m¹ch PID. - Khèi KhuÕch ®¹i + C¸ch ly tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn víi m¹ch lùc: o Ta sö dông IRF540 ®Ó khuÕch ®¹i, ®ãng c¾t, c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc. - Khèi Sensor: o Ta sö dông Sensor A3121 Hall-Effect Sensor. IC nµy ho¹t ®éng dùa vµo tõ tr­êng, khi cã tõ tr­êng cña nam ch©m vÜnh cöu t¸c ®éng vµo Sensor th× ®Çu ra Out sÏ xuÊt mét tÝn hiÖu d­¬ng ®Õn bé PID. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 7
  8. 8 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: III.2.1: M¹ch In (PCB). III.2.3: ThiÕt kÕ phÇn khung vµ s¾p xÕp c¸c khèi sao cho hÖ thèng ho¹t ®éng tèt nhÊt. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 8
  9. 9 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: IV: H­íng Ph¸t TriÓn Trong T­¬ng Lai : HiÖn nay t¹i nhËt b¶n hä ®· ph¸t triÓn hÖ thèng tÇu ®iÖn sö dông ®Öm tõ tr­êng, ®Öm tõ tr­êng gióp cho tèc ®é cña tÇu ®­îc t¨ng lªn v× ®Öm tõ tr­êng h¹n chÕ ma s¸t gi÷a tÇu vµ vËt kh¸c, víi ®Öm tõ tr­êng n©ng tÇu l¬ löng trªn kh«ng khÝ dÉn ®Õn chØ cßn mçi ma s¸t gi÷a tÇu vµ kh«ng khÝ lµ lµm gi¶m tèc ®é cña tÇu. Nhê cã ®Öm tõ tr­êng mµ tèc ®é cña tÇu ®iÖn cã thÓ 499Km/h (4) vµ ch¹y ªm h¬n, ph¸t ra Ýt tiÕng ®éng h¬n tÇu b¸nh xe b×nh th­êng. Sö dông ®Öm tõ tr­êng ta kh«ng ph¶i quan t©m ®Õn vÊn ®Ò b¸nh xe vµ thêi tiÕt ®Ó tÇu ho¹t ®éng, ngoµi ra ®Öm tõ tr­êng cßn gi¶m tèc vµ ®iÒu khiÓn ®­îc tèt h¬n so víi tÇu b¸nh xe th«ng th­êng. [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 9
  10. 10 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD: Tµi LiÖu Tham Kh¶o: (1) http://www.njit.edu/news/2012/2012-264.php (2) Build a Magnetic Ball Levitator – Ph.D James Cicon – 1996 (3) http://www.coilgun.info/levitation/home.htm (4) http://baodientu.chinhphu.vn/Home/Tau-cao-toc-cong- nghe-dem-tu-truong-moi/201212/155887.vgp [Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 10
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2