Echipament pentru comanda şi controlul unui fascicul laser

Size: px

Start display at page:

Download "Echipament pentru comanda şi controlul unui fascicul laser"

Roland Bailey
6 years ago
Views:

and control of a laser focal area This paper presents a device developed for the laser metrological system utilized in the dimensional measurements.

1 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr LASER FASCICUL ÎNTRERUPERE MĂSURARE LUNGIME LASERI Echipament pentru comanda şi controlul unui fascicul laser GABRIELA RAISA MOCANU, COSTIN CEPIŞCĂ, SORIN DAN GRIGORESCU Equipment for command and control of a laser focal area This paper presents a device developed for the laser metrological system utilized in the dimensional measurements. The destination of this device is the automatic interruption of laser fascicle. The hardware and software elements are detailed. 1. Introducere Realizarea unei anumite secvenţe de impulsuri laser în cadrul unei instalaţii de măsurat lungimi se bazează pe folosirea unui echipament specializat, a cărui schemă de principiu este prezentată în Fig. 1. Elementele componente sunt un calculator, care dispune de un port serial, interfaţa RS 232, pentru adaptarea şi izolarea optică a semnalelor, şi echipamentul electronic ce asigură comanda şi controlul fasciculului laser.. Fig. 2. Servomotorul de acţionare. Caracteristicile sale tehnice sunt următoarele: - cuplu activ : 11 Ncm - viteza de rotaţie: 0,09s/60º - greutate: 90 g - dimensiuni: 22x11x22 mm - tensiune de comandă: 4,8 6 V Fig. 1. Schema de principiu a echipamentului. 2. Echipamentul electronic pentru realizarea controlului fasciculului laser 2.1. Servomotorul de acţionare a paletelor de întrerupere a fasciculului Pentru antrenarea sistemului de palete ce asigură întreruperea fasciculului laser la momente de timp bine stabilite, se utilizează servomotorul prezentat în Fig. 2. Dr.fiz. Mocanu Gabriela Raisa - Institutul Naţional de Metrologie Bucureşti; prof.univ.dr.ing. Cepişcă Costin, prof.univ.dr.ing. Grigorescu Sorin Dan - Facultatea de Inginerie Electrică, Universitatea Politehnica Bucureşti Elementele ataşate servomotorului Pentru realizarea fizică a echipamentului, a fost proiectată o placă de prindere pentru acest tip de servomotor. În Fig. 3, se prezintă prototipul de echipament bazat pe un servomotor ce poate realiza întreruperea fasciculului laser. Se observă paleta şi cele două microcontacte pentru capăt de scară. Comanda servomotorului pentru acţionarea paletei cu o anumită viteză de rotaţie se realizează prin intermediul unei plăci electronice proiectate special pentru această aplicaţie. Montajul este o placă cu 4 relee comandate prin intermediul a 4 tranzistoare. Starea releelor este semnalizată cu LED-uri. Releele au un contact normal închis şi unul normal deschis. Cele 4 canale sunt complet independente (cu excepţia alimentării de +12V). În Fig. 4, se prezintă schema electrică a circuitelor aferente celor 4 canale.

2 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr. 3-4 Componentele electronice utilizate sunt următoarele: Fig. 3. Sistemul de palete pentru întreruperea fasciculului laser. C1,.

2 2 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr. 3-4 Componentele electronice utilizate sunt următoarele: Fig. 3. Sistemul de palete pentru întreruperea fasciculului laser. C1,.., C4 100 nf 4 buc. R1,.., R4 100 Ω 4 buc. D1,.., D4 1N buc. D5,.., D8 LED 4 buc. R5,.., R8 1 kω 4 buc. Q1,.., Q4 BC buc. R9,.., R12 4,7 kω 4 buc. JH1,.., JH4 conectori 4 buc. RK1,.., RK4 releu 12V/10A 4 buc. Fig. 4. Schema electrică a plăcii de comandă.

ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr. 3-4 3 Fig. 5. Placa cu componente electronice.

6, se prezintă placa montată având componentele electronice evidenţiate anterior. Fig. 6.

3 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr Fig. 5. Placa cu componente electronice. Placa de circuit imprimat cu componentele electronice poziţionate este prezentată în Fig. 5. În Fig. 6, se prezintă placa montată având componentele electronice evidenţiate anterior. Fig. 6. Placa electronică de comandă a servomotorului. 3. Schema electronică generală În Fig. 7, este prezentată schema generală a echipamentului, observându-se faptul că se asigură comenzile către relee prin intermediul unui multiplexor (MMC 4051).

4 4 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr. 3-4 Fig. 7. Schema generală de achiziţie şi comandă. Acesta are, la intrările de comandă, 3 semnale, provenite de la 3 canale (OP0, OP1, OP2) de ieşire digitală, disponibile pe conectorul principal al plăcii de achiziţie tip DAS Ieşirile multiplexorului sunt amplificate în curent prin intermediul unui etaj cu tranzistor şi sunt apoi aplicate pe bobinele de comandă ale releelor. În schemă, s-au prevăzut şi diode de regim liber, pentru a preîntâmpina apariţia supratensiunilor în momentul comutaţiei între două relee. Programul de comandă are sarcina principală de a asigura funcţionarea corectă a blocurilor componente, implementând algoritmii de calcul specifici convertoarelor ce se folosesc. Aşadar, programul trebuie să asigure proceduri separate pentru modelarea diferitelor faze ale funcţionării. Pentru a asigura o utilizare uşoară şi a putea folosi o grafică sugestivă, programul este conceput să ruleze în mediul Microsoft Windows. Programul poate funcţiona în trei regimuri diferite: - modul de lucru continuu. În acest mod de lucru, accentul este pus pe viteză. Astfel, imediat după execuţia unui pas, se începe execuţia pasului următor, până la sfârşitul conversiei. Fereastra programului este redesenată doar la terminarea conversiei, căci redesenarea este o operaţie costisitoare din punct de vedere al timpului de calcul; - modul de lucru pas-cu-pas. Acest mod de lucru are o utilitate exclusiv practică. Fiecare pas se declanşează manual, iar fereastra programului este redesenată după execuţia fiecărui pas. Astfel, se poate înţelege foarte uşor modul de lucru al diferitelor convertoare utilizate, însă timpul necesar pentru efectuarea unei conversii este extrem de mare; - modul de lucru temporizat. Acesta este un compromis între viteza de conversie şi cantitatea de informaţii furnizată. În acest mod de lucru, paşii se efectuează la intervale regulate, selectabile de către utilizator în intervalul 50 ms 1 s, după executarea fiecărui pas actualizându-se fereastra programului. Interfaţa-utilizator a programului se realizează folosind mediul de programare Microsoft Visual Basic, iar rutinele ce realizează efectiv comanda plăcii de achiziţie şi implementează algoritmii de calcul specifici se realizează sub forma unei biblioteci cu legare dinamică, ce se concepe folosind compilatorul Borland C Ţinând cont de restricţiile relativ severe privind timpul necesar conversiei, o parte dintre rutinele de afişare necesare sunt localizate tot în bibliotecă, astfel încât să se poată profita de avantajele legate de timpul de execuţie. Aşadar, programul este compus din două module: - biblioteca cu legare dinamică CAD.DLL, care implementează algoritmii de calcul şi o parte dintre funcţiile de afişare; - aplicaţia MULTICAD.MAK realizată în Microsoft Visual Basic, care conţine doar o singură fereastră, fereastra principală a programului, ce este conţinută în modulul MULTICAD.FRM. Interfaţa cu utilizatorul este asigurată folosind o singura fereastră, cea din Fig. 8. Elementul central al ferestrei este schema de principiu a plăcii de achiziţie. Cu ajutorul acestei imagini, sunt oferite informaţiile privind starea sistemului. De asemenea, această imagine este sensibilă la apăsări ale tastelor

5 ELECTROTEHNICA, ELECTRONICA, AUTOMATICA, 55 (2007), Nr mouse-ului, putându-se astfel da principalele comenzi către placă (selectarea unui canal al multiplexorului, selectarea domeniului monopolar sau bipolar). Selectarea unui canal al multiplexorului se face fie printr-o apăsare pe linia de intrare dorită în multiplexor, fie prin apăsări succesive pe indicatorul ce afişează canalul selectat curent al multiplexorului. De asemenea, apăsarea unei linii de adresă a multiplexorului produce bascularea acesteia, putând fi un mod de selectare al unui canal al multiplexorului. În partea stângă-jos, se află butoanele ce permit selectarea modului de lucru al programului (pas-cupas, temporizat şi continuu), selectarea tipului de convertor analog, digital folosit şi selectarea intervalului de temporizare. De asemenea, tot aici este afişat numărul pasului curent. Fig. 8. Fereastra principală a programului de comandă a plăcii de achiziţie. În partea dreaptă, jos, se află butoanele de comandă ce declanşează diferitele acţiuni posibile. Astfel, butonul Start declanşează conversia (la modul de lucru continuu, se efectuează toţi paşii necesari, la modul de lucru pas-cu-pas se execută următorul pas, iar la modul de lucru temporizat se începe conversia, aceasta oprindu-se la o nouă apăsare a butonului. Pentru a indica această nouă funcţionalitate, textul afişat se schimbă în Stop.) Butonul Reset reiniţializează placa, stabilind la zero numărul pasului şi valoarea curentă. Acest lucru este util doar în modurile de lucru pas-cu-pas sau temporizat, după începerea conversiei. Butonul Exit termină programul şi închide fereastra acestuia. 4. Concluzii Lucrarea prezintă un echipament structurat hardware şi software pentru asigurarea comenzilor necesare întreruperii controlate a unui fascicul laser aflat în structura unei instalaţiei de măsurat lungimi cu fascicul laser. Bibliografie [1] Anderson, K., F., The New Current Loop: An Instrumentation and Measurement Circuit Topology, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.46, no.5, [2] C, Cepişcă, C, Veyssiere, M, Conditionnement des capteurs, Ed. ICPE, Bucharest, [3] Schwarz, F., Computer Aided Design of Microelectronic Circuits and Systems, Academic Press, Londra, [4] Andrei, H., Spinei, F., Cepişcă,C., On sensitivity in steady state circuits, IEEE SCS, 2003 International Symposium, Iaşi, 9-11 July 2003, IEEE Catalog Number 03EX720, p.469.

Metrici LPR interfatare cu Barix Barionet 50 -

Metrici LPR interfatare cu Barix Barionet 50 - Barionet 50 este un lan controller produs de Barix, care poate fi folosit in combinatie cu Metrici LPR, pentru a deschide bariera atunci cand un numar de