winniethepooh_159
New Member
Download miễn phí Thiết kế chế tạo mô hình DIAFRAM tự động
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển như vũ bão của nghành công nghiệp điện tử, nghành công nghiệp công nghệ thông tin đòi hỏi nghành công nghiệp cơ khí chế tạo máy cũng phải có bước phát triển tương xứng. Sự kết hợp các nghành này đã sản xuất ra hàng loạt các sản phẩm hiện đại trong tất cả các lĩnh vực phục vụ cho cuộc sống ngày càng văn minh của con người.
Các sản phẩm này, từ các thiết bị đo lường, nghe nhìn, điện tử tin học cho đến các dây chuyền sản xuất hiện đại, lại là sự kết hợp giữa các nghành điện – điện tử - tin học – cơ khí và một nghành nữa, có trong hầu hết các sản phẩm hiện đại, đó là chuyên nghành quang – quang điện tử. Có thể nói, trong các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao, kích thước nhỏ gọn, mẫu mã đẹp đều sử dụng kỹ thuật quang – quang điện tử. Hơn nữa, sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp vi điện tử và bán dẫn sản xuất nên các cảm biến quang rất đa dạng với kích thước rất nhỏ và giá thành của các sản phẩm này thì lại rất rẻ. Điều này đặc biệt thuận lợi cho việc học tập, nghiên cứu, từ đó đưa ra được các sản phẩm mới, có thể được đưa vào sản xuất và được chấp nhận bỏi người tiêu dùng cũng như xã hội trong điều kiện đất nước còn nghèo.
Mô hình Diafram điều khiển tự động trong đồ án tốt nghiệp này cũng không ngoài mục đích trên. Mô hình này cũng dựa trên tư tưởng kết hợp giữa điện, điện tử, cơ và sử dụng quang trở làm cảm biến, điều khiển trực tiếp bằng ánh sáng nhìn thấy.
Tuy nhiên, do giới hạn trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp, thời gian không nhiều và trình độ hạn chế nên ở mặt này, mặt kia chắc chắn không thể không có sai sót. Rất mong nhận được sự chỉ giáo của các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn CKCX-QH, cũng như tất cả những ai hiểu biết về lĩnh vực này.
Tác giả xin được Thank các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn CKCX-QH đã chỉ bảo trong quá trình học tập và thiết kế tốt nghiệp. Đặc biệt, tác giả xin được Thank thầy giáo Chu Tiến Rảo đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trong quá trình thiết kế tốt nghiệp.
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦUi
MỤC LỤCii
Chương 1 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CAMERA GHI HÌNH1
1.1. TỔNG QUÁT VỀ CAMERA1
1.1.1.Sơ đồ khối của camera. 1
Điều này cung cấp cho ống ghi ánh sáng trắng dịu (soft) vốn là sự phối hợp của tất cả ánh sáng và các màu sắc đưa vào. Lúc đó mạch hiệu chỉnh (mạch định mức trắng) có thể thiết lập một sự hòa trộn chính xác các màu ĐỎ, LỤC và DƯƠNG theo yêu cầu để cung cấp sự cân bằng màu toàn thể cho cảnh quan.3
1.1.2.Nguyên tắc hoạt động của camera. 6
1.2. CẢM BIẾN TRONG CAMERA6
1.2.1. Thiết bị ghép điện tích (CCD)6
1.2.2. Cấu trúc CCD7
1.2.3. Quét cách dòng trong CCD11
1.2.4. Cấu trúc của camera CCD đơn. 12
1.2.5. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) của CCD12
1.3. XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG CAMERA SỐ13
1.3.1. ADC13
1.3.2. Nén vùng sáng. 14
1.3.3. Sửa lỗi gamma digital16
1.3.4. Sửa mầu digital16
1.3.5. Điều khiển lộ sáng. 17
1.3.6. Hội tụ tự động. 18
1.3.7. Mã hóa trong camera. 18
1.4. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA CAMERA SỬ DỤNG CCD19
Chương 2 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA DIAFRAM TỰ ĐỘNG21
2.1. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO21
2.1.1. Khái niệm21
2.1.2. Cấu tạo. 25
2.2. ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DIAFRAM . 25
2.2.1. Một số phương pháp điều khiển động cơ dẫn động đóng - mở Diafram.25
2.2.2.Ưu nhược điểm của các phương pháp điều khiển ở trên. 28
2.2.3. Chọn phương pháp điều khiển tự động Diafram29
Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG DIAFRAM . 30
3.1. CÁC ĐẠI LƯỢNG TRẮC QUANG30
3.1.1. Quang thông. 30
3.1.2. Cường độ sáng. 32
3.1.3. Độ trưng sáng và độ chói sáng. 34
3.1.4. Độ rọi sáng. 37
3.1.5. Định luật Lambert38
3.2. TÍNH TOÁN HÀM ĐỘ RỌI CỦA ẢNH TRÊN CCD [1]39
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DIAFRAM . 42
3.3.1. Các thông số cho trước. 42
3.3.2. Thông số thiết kế. 44
3.3.3. Thiết kế biên dạng của các lá chắn đóng - mở Diafram45
Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN46
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ46
4.1.1. Một số khái niệm cơ bản. 46
4.1.2. Chọn dạng, tính toán và thiết kế động cơ.65
4.2. CẢM BIẾN QUANG VÀ CHỌN CẢM BIẾN QUANG73
4.2.1. Một số cảm biến quang thông dụng. 73
4.2.2. Chọn cảm biến.88
4.3. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ.89
4.3.1. Sơ đồ nguyên lý của file:///C:/DOCUME%7E1/domsang/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 709.89
4.3.2. Sơ đồ nguyên lý của file:///C:/DOCUME%7E1/domsang/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 741. 92
4.3.3. Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển động cơ đóng – mở Diafram.94
4.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ96
4.4.1. Tính toán thiết kế các lá chắn của Diafram96
4.4.2. Tính toán thiết kế trục động cơ. 105
4.4.3. Tính toán bu-lông bậc chịu lực ngang [6]108
4.4.4. Tính toán và chọn kích thước ổ lăn. 109
KẾT LUẬN113
PHỤ LỤCA
TÀI LIỆU THAM KHẢOa
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
khoảng cách từ nguồn điểm đến mặt vật đó.Vì độ rọi sáng E và độ trưng sáng R có cùng thứ nguyên nên để phân biệt, người ta gọi đơn vị đo độ rọi sáng là lux (lx).
Lux là độ rọi sáng trên mặt của một vật mà mỗi mét vuông của mặt vật đó nhận được quang thông 1 lumen truyền tới.
Dưới đây là bảng số liệu về độ rọi trên mặt của một số vật:
Địa điểm và điều kiện rọi sáng
Độ rọi sáng (lux)
Trong phòng ban ngày
100
Trên bàn làm công việc tinh vi
Đọc sách
Sáng trăng đêm rằm trên mặt đất
0,2
3.1.5. Định luật Lambert
Dù ánh sáng qua bề mặt trong suốt, hay ánh sáng được phản xạ trên bề mặt mờ, hay ánh sáng chịu cả hai hiện tượng trên bề mặt mờ, một phần ánh sáng được mặt này phát lại theo hai cách sau đây:
(1) Sự phản xạ hay khúc xạ đều tuân theo các định luật của quang hình học hay định luật Descartes.
(2) Sự phản xạ hay truyền khuyếch tán theo định luật Lambertertau.
Trong đó cách nào chiếm ưu thế là tùy thuộc vào vật liệu sử dụng.
Công thức cuối cùng của định luật Lambert như sau:
(3.17)
Trong đó gọi là hệ số phản xạ.
Khi hệ quang có hệ số truyền qua (3.17) trở thành:
(3.18)
Tóm lại, ta gọi độ sáng M là tỷ số quang thông phát bởi nguyên tố diện tích, cho dù nguyên nhân phát sáng có thể là phản xạ, truyền dẫn hay phát xạ nội tại như mặt cảm nhận ánh sáng của camera.
3.2. TÍNH TOÁN HÀM ĐỘ RỌI CỦA ẢNH TRÊN CCD [1]
Xét một phần tử góc khối vô cùng nhỏ , các kí hiệu khác được cho trên hình 3-4. Khai triển một phần tử vành khăn trên , gọi dS là diện tích của phần tử vành khăn này (hình 3-4), ta có các quan hệ sau:
Từ (3.9) và coi cường độ sáng của đối tượng thu hình phân bố theo định luật Lambert (), ta suy ra:
, do đó ta có:
(3.19)
Độ chói B và cường độ sáng I có quan hệ sau:
= (3.20)
Trong đó:
– là cường độ sáng từ vật theo hướng thu hình.
- là góc hợp bởi hướng thu hình và pháp tuyến với vật thu hình.
- là hình chiếu của đối tượng quay có diện tích S lên mặt phẳng vuông góc với hướng thu hình.
Biểu thức (3.20) cho thấy rằng, nếu đối tượng quay phát xạ theo định luật Lambert thì độ chói B không thay đổi theo hướng quay.
Thay (3.20) vào (3.19), nhận được:
(3.21)
Từ (3.14), chú ý đến (3.17) và (3.21), ta có:
(3.22)
Từ hình 3-5, ta có:
(3.21)
Thay (3.21) và (3.20) vào (3.19), ta nhận được:
(3.22)
Biểu thức (3.22) cho thấy rằng, độ rọi của ảnh không có quan hệ tuyến tính với đường kính của Diafram.
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DIAFRAM
Các yêu cầu chung của Diafram:
-Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
-Gọn nhẹ, dễ lắp ráp vào các máy quay du lịch.
-Làm việc êm, không kẹt, ma sát nhỏ.
-Lực khởi động nhỏ, quán tính bé, tiết kiệm điện năng.
3.3.1. Các thông số cho trước
Hệ quang trong ống kính của camera chuyên dụng gồm bốn thấu kính, tiêu cự chung của cả hệ là 25 mm. Cách bố trí hệ quang được mô tả như trên hình 3-6.
Các thông số của hệ quang:
Tiêu cự .
Hệ số phản xạ .
Hệ số truyền qua .
Độ rọi .
Chọn cỡ của chíp CCD là loại 18 mm (2/3 inch) (hình 3.7).
3.3.2. Thông số thiết kế
Xét tam giác (hình 3-8), áp dụng hệ thức lượng trong tam giác, ta có:
(3.24)
Trong đó: (D là đường kính trung bình của Diafram);
( là tiêu cự của ống kính; z’ là khoảng cách từ tiêu điểm đến mặt phẳng ảnh).
Ta được: hay (3.25). Trong (3.24) và (3.25), u’ là góc mở ảnh.
Thay (3.25) vào (3.22), ta được:
(3.26)
Biểu thức (3.26) cho thấy, hàm độ rọi E’ phụ thuộc trực tiếp vào độ chói B và thông số D của Diafram. Rõ ràng là, với một độ rọi xác định, khi D tăng thì B giảm hay ngược lại.
Ta lại có (chú ý đến (3.17); (3.22) và hình 3-7):
(3.27)
Trong đó
Khi tính toán thiết kế, phải tính để chế tạo . Vậy:
Vì , nên coi . Vậy ta được:
3.3.3. Thiết kế biên dạng của các lá chắn đóng - mở Diafram
Biên dạng các lá chắn có dạng đường xoắn ốc Ác-si-mét, nghĩa là có bán kính vector biên dạng thay đổi từ đến với một góc quay hữu hạn (quay không toàn vòng). Ứng với bán kính vector , đường kính trung bình của Diafram sẽ là lớn nhất, và với bán kính vector , đường kính trung bình của Diafram sẽ là nhỏ nhất. Các lá chắn này được gắn trực tiếp vào trục quay của động cơ một chiều dạng tay đưa (xem chương 4, phần thiết kế-tính toán hệ dẫn động).
Chương 4
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ
4.1.1. Một số khái niệm cơ bản
4.1.1.1. Từ trường chính và từ trường cản
Trong máy điện, các cực từ có cực tính khác nhau, bố trí đan xen nhau, từ thông đi từ cực bắc N, qua khe hở phần ứng về cực nam S làm thành mạch kín. Từ thông này, gọi là từ thông chính , cảm ứng nên sức điện động (s.đ.đ) trong dây quấn khi phần ứng quay và tác dụng với dòng điện trong dây quấn sinh ra mô men.
Phần từ thông không đi qua phần ứng gọi là từ thông cản , không cảm ứng nên s.đ.đ và mô men trong phần ứng, nhưng nó làm cho bão hòa từ và gông từ tăng lên.
Vậy, từ thông cực đại là:
(4.1)
Với là hệ số tản từ, thường .
4.1.1.2. Sức từ động cần thiết sinh ra từ thông.
Theo định luật toàn dòng điện, trong mạch từ kín, tổng s.đ.đ bằng tích phân vòng của cường độ từ trường trong mạch trong mạch từ đó:
(4.2)
Nếu chia mạch từ làm năm đoạn: khe hở, răng phần ứng, lưng phần ứng, cực từ và gông từ. Khi đó (4.2) trở thành:
(4.3)
Trong đó , r, u, c, g lần lượt là chỉ số chỉ khe hở, răng phần ứng, lưng phần ứng, cực từ và gông từ; h là chiều cao; l là chiều dài.
- sức từ động cho một đôi cực.
Nếu ở trong không khí, cường độ từ trường cho bởi:
(4.4)
Với là từ cảm trên các đoạn, , , là từ thông, tiết diện, hệ số từ thẩm của các đoạn.
Do trong sắt từ, thay đổi, nên tìm H theo đường đặc tính từ hóa vật liệu.
a. Tính sức từ động khe hở
Giả sử đường cong phân bố từ cảm là hình chữ nhật, chiều cao ; đáy , b’ là cung tính toán lực từ; là bước cực - khoảng cách giữa hai cực từ tính trên chu vi phần ứng (D là đường kính phần ứng, p là số đôi cực); là hệ số tính toán của cung cực từ.
Nếu kể đến khe hở răng, khi đó:
(4.5)
Trong đó: (4.6) là hệ số khe hở ( là bước răng; là chiều rộng đỉnh răng).
Khi chiều dài lõi sắt có rãnh thông gió hướng tâm, thay b’ bởi gọi là chiều dài tính toán phần ứng, với:
(4.7)
Trong đó:
- chiều dài cực từ theo trục máy;
- chiều dài lõi sắt phần ứng không tính đến rãnh thông gió;
- chiều dài thực lõi sắt;
- số rãnh và chiều rộng rãnh thông gió.
Vậy, với từ thông chính nào đó, từ cảm khe hở:
(4.8)
S.t.đ khe hở:
(4.9)
b. Tính s.t.đ răng
Xét một tiết diện đồng tâm với mặt phần ứng, cách đỉnh răng một khoảng x. Khi đó:
(4.10)
Trong đó:
- từ thông đi qua răng;
- từ thông đi qua rãnh.
Chia hai vế (4.10) cho tiết diện mặt cắt của răng;
(4.11)
Đại lượng gọi là từ cảm tính toán của răng;
(4.12).
Trong đó:
- tiết diện của rãnh;
- từ cảm và cường độ từ trường trong tiết diện rãnh đã cho;
(4.13)- hệ số răng phụ thuộc vào kích thước răng và rãnh;
- tiết diện bước răng ở độ cao x;
- bước răng ở độ cao x;
- chiều dài lõi sắt;
- hệ số ép chặt lõi sắt.
Khi mặt cắt hình trụ ng...