[Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 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 trêng
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 nhîc ®iÓm cña hÖ thèng ®Öm tõ trêng,
híng ph¸t triÓn trong t¬ng lai.
2: ThiÕt kÕ ®îc mét hÖ thèng ®Öm tõ trêng nhá, phôc
vô cho thÝ nghiÖm, kiÓm chøng l¹i lý thuyÕt ®· t×m hiÓu.
3: Híng ph¸t triÓn cho t¬ng lai.
[Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 2
2 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD:
I : ý tëng thiÕt kÕ lªn hÖ thèng ®Öm tõ trêng.
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 tëng ®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
của nam châm điện, sao cho
nam châm vĩnh cửu lơ lửng ở
vị trí mà ta muốn nó nằm tại
đó.
Víi ph¬ng ph¸p trªn ta cã
thÓ gi÷ cho mét vËt nµo ®ã mµ
ta g¾n vµo Nam ch©m vÜnh
cöu l¬ löng trªn kh«ng. Mµ
kh«ng cÇn ph¶i gi÷.
[Nguyễn Tiến Hùng - Trần Văn Ninh] – K44KĐT – TNUT Page 3
3 [Thiết Kế Hệ Thống Đệm Từ Trường] - GVHD:
II : ThiÕt kÕ mét m« h×nh ®Öm tõ trêng phôc vô cho viÖc nghiªn cøu vµ
kiÓm chøng l¹i lý thuyÕt.
§Ó thiÕt kÕ ®îc mét hÖ thèng ®Öm tõ trêng tríc 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 trêng 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 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 díi
cïng, võa h¹n chÕ ¶nh hëng
cña tõ trêng 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 Tëng 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 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, lîng ®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 lîng ®Æt.
Khèi “Actuator” Lµ Nam Ch©m §iÖn khèi nµy cã t¸c dông
t¹o ra tõ trêng, 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”