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

1 [Thiết Kế Hệ Thống ĐệmTừ 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 [Thiết Kế Hệ Thống ĐệmTừ 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 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 2 3 [Thiết Kế Hệ Thống ĐệmTừ 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 [Thiết Kế Hệ Thống ĐệmTừ 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 [Thiết Kế Hệ Thống ĐệmTừ 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 ... - tailieumienphi.vn