4.03.2013

【控制系統元件導論】Project 3



控制系統元件導論 Project 3



實做三將進入利用電腦控制
我們要學習MATLAB



MATLAB的語言與C++很類似
但是今天不是要寫Code



而是要拉方塊圖!
Simulink,只要將你想要的東西拖曳到邊及區就OK了
真的是輕鬆又方便
想要更進階學習的話,可以去看書



接下來我就利用題目來講解simulink的功用



考慮存在10V電壓源之RLC電路,使用simulink繪出Vc與iL關係圖
將上圖的電路寫成方程式
利用代數,X1=Vc,X2=iL,將關係式拉成方塊圖



按下play,圖就跑出來啦
比用示波器還輕鬆愉快



Vc ─ iL



電路圖如上題,但是當開關於t=0+瞬間必合併開啟
繪出關係圖
這裡考慮到的是impulse,因此輸入要變成
t=0→10V,t=0.2→-10V



從圖上可以看出有impulse



Vc ─ iL



第二題,求出上圖m1及m2位置與速度響應圖
使用simulink、dsolve、ode45



首先是simulink
寫完這題,發現simulink是最簡單的XD
將方程式列出來,代數定一定
拉關係式就OK了



workspace跑圖
在MATLAB編輯區
plot(tout, X1)
hold on        
                 %保持第一個圖不消失
plot(tout,X2)
這樣一來,兩張圖繪出



dsolve位置與速度
至於dsolve與ode45我不太想講
因為很麻煩
我們每跑一次dsolve電腦就當一次
所以就盜同學的圖XD



ode45位置與速度



最後是要設計PID控制器
將安定時間小於兩秒,Mo小於5%
因為我們是四階方程式,所以只能用try的囉 ← 助教說的



跑出來的位置響應
是不是很快就穩定,而且overshoot很小呢

接下來就是大魔王8051囉
好期待

【控制系統元件導論】Project 2



控制系統元件導論  Project 2



第二個Project馬上就到來了
看到這個電路我馬上傻眼
真想去系辦拿退選單算了!

經過助教的講解,我才知道這是兩組一模一樣的電路
驅動步進馬達
至於步進馬達的原理我就說個大概
詳細就麻煩上維基百科看囉
步進馬達分為3種:永久磁鐵PM式、可變磁阻VR式、複合式
此實做用的是PM式
激磁方式在這裡就不多說了



春假完馬上要交作業,時間很緊迫
就叫同學幫忙買材料囉
帶回來很大一袋的東西



電阻470歐姆



電阻1.5K

土色的電阻式一般炭膜電阻
上面有四條色線,對照色碼表就可以查出電阻值



電阻1K、4.7K、10K

藍色電阻是工業用電阻,較為精密
上面有五條色線,可以查色碼表查出電阻值



LED燈
在電路圖上,LED的標誌是一條線加上三角形
一條線代表長腳,三角形那端則是短腳



100K可變電阻



TIP41放大器
第一隻腳接1K,中間接馬達,第三隻腳接地



指波開關,三向式
這是用來切換馬達的轉動方向
CW/CCW(順時針/逆時針)



按壓開關
普通的開關,on/off
當傳輸的訊號是10或01時,馬達可以轉動
而當傳輸訊號是11或00時,馬達停止轉動



電容,0.1μF兩個,0.47μF,47μF
白線的那隻腳接地



這次的IC有四個,分別是:7400、7404、74194、555
7400使LED亮
7404輸入方向訊號給74194
555輸入方波訊號給74194
74194把7404&555的迅號傳送給TIP41放大器再傳給馬達



之後就是枯燥的接電路
非常的耗費精神跟眼力還有時間






一組插好了
這組電路有幾個小錯誤

另一組是同學插
完成後就到實驗室去測試



步進馬達,跟DC馬達長得很像
差別在於電源線
步進馬達有6條電源線
A相,A+相,B相,B+相與兩個COM線



這就是兩組電路的成品圖
接得很亂,不過這樣很好修改,因為可以隨便拉XD



在實驗室奮鬥3個多小時後
在同學的幫忙下,終於成功啦
超開心
別組也成功後,在實驗室大喊大叫
就可以知道這令人多麼興奮

這張圖是555產生的方波訊號
轉動100K可變電阻可以看到頻率的改變
也就是馬達速度改變



接74194第15&14隻腳的訊號
如果CW是CH2領先CH1,那CCW就是CH1領先CH2
可以看出激磁順序

接下來就要把電路焊起來
助教說只要焊一組就可以啦,開心



【控制系統元件導論】Project 1



控制系統元件導論  Project 1



這個部落格原本想打造成分享專業知識的感覺
沒想到最後有點走偏了XD
現在剛好有機會導正方向(笑)
這學期修了一門課,控制系統元件導論
有五個PROJECT要做
我就慢慢介紹吧

第一個題目:DC馬達驅動電路
利用PWM脈衝寬度調變來控制馬達轉速快慢
詳細原理請自己上網找囉



因為是實做,我們跑去電子材料行尋寶
老實說有點尷尬,除了店員外,幾乎都是男生在找材料
而我們又不是很懂,在那邊耗了許久時間
跑了兩間,終於把材料買齊囉



麵包版跟電線是助教配給我們的
一組一套
其餘都是購買的,我覺得不是很便宜



我們忘記IC直接插入麵包版就OK了
還把它裝上IC座XD
結果還在那邊奇怪說為什麼會浮浮的,裝不穩



可以很清楚看到Pin腳沒有勞
整個是浮在上面的



完成一半電路
累死了,整個很耗眼力跟精神

橫的五個洞是相通的,直的不相通
而有正負號的,是直的整排相通
因此要配合元件跟麵包版
電線的長度很難湊齊,還要剪線,很麻煩



現在要開始一一介紹各元件
這龐然大物就是1K可變電阻
可以轉動後面直紋路的那邊調整電組



而這顆藍藍小小的東西
是502N,原本應該買502P
但店員說功能沒差,就將就用囉
502N是5K可變電阻
是不是跟上面體積差很多阿,而且它還是5K喔



IRFP250
Power MOSFET電晶體
類似開關的功能
當電壓足夠就會通,馬達就會跑
當電壓不足,就停擺



6A10二極體
它插不進去麵包板裡
所以我們還找了下面的座
把它鎖死在上面
上面白白的線就是二極體圖示的橫槓



LM324放大器
將方波訊號放大



LM339比較器
將566產生的三角波與1K可變電阻產生的直線訊號
透過比較器輸出方波



566振盪器
用來產生三角波



後面三的圓柱狀的是10μF電容
它接在7824、7806、7812穩壓IC第三隻腳上



三個黑色方形的就是穩壓IC
分別為7824,7806,7812
三隻腳中第一隻是input,第二隻是GND,第三隻是output
輸出的電壓就是代號中後兩位



153J電容



完成品
花了大約3小時
非常的辛苦阿,還不知道會不會動XD

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3/16新增
星期二早上去測,結果QQ
馬達是會動,可是不能調整轉速
下午還要上課,於是星期四準備再來一次

3/18新增
今天幾乎都泡在實驗室中試跑電路
接上馬達跟電源供應器
居然...居然動都不動
天阿,整個就像世界末日
在那邊耗了兩個多小時完全沒進展



這就是要驅動的DC馬達



這是電源供應器



等下午上完課馬上衝上去跑電路
結果發現電源供應器有問題
還有566那一顆IC也是有問題
還好,總算是有驅動成功
學到很多東西
期待下次的Project!