Automat de sortat tevi

Analiza si sinteza Dispozitivelor numerice

Tema

Sa se proiecteze dispozitivul de comanda pentru o instalatie de sortat tevi in functie de lungime si diametru.

Se vor considera doua categorii de lungime:

categoria I de lungime: L₁[1,2 ; 1,5] m

categoria II de lungime: L₂[0,8 ; 1,2] m

De asemenea se vor considera doua grupe de diametre:

categoria I de diametru: D₁[15 ; 20] cm

categoria I de diametru: D₁[30 ; 45] cm

Se vor folosi:

Bistabile J-K;

Multiplexoare 8:1;

Decodificator 2:4;

Registru 74191;

Porti logice;

Descrierea dispozitivului

Dispozitivul foloseste 6 senzori de tip infra-rosu, dintre care 3 folositi numai pentru determinarea diametrului, 2 numai pentru determinarea lungimii, si unul comun, folosit atat pentru determinarea lungimii, cat si a diametrului.

Dispozitivul este imaginat ca lucrand pe o banda ce aduce tevi pentru sortat.

Dispozitivul sorteaza de pe banda ce aduce tevile doar acele tevi care indeplinesc cerintele problemei. Restul tevilor sunt lasate sa mearga mai departe pe banda. Tevile sortate sunt depuse in patru stive pe marginea benzii, conform gruparii: (L₁,D₁), (L₁,D₂) , (L₂,D₁) , (L₂,D₂).

In continuare este prezentat ansamblul, privit de deasupra:

Privit in sectiune, in origine, dispozitivul arata astfel:

Senzorii l, l­₁ si l₂ sunt folositi pentru determinarea lungimii, iar senzorii l, d₁, d₂ si d₃ pentru determinarea diametrului.

Se poate vedea ca senzorul l este comun atat pentru determinarea lungimii, cat si a latimii. Senzorii d₁ si d₃ sunt pusi la distantele respective pentru a detecta aparitia unui caz de eroare.

Prin „eroare” se intelege aparitia acelor cazuri in care nu trebuie sa se actioneze asupra tevii (diametru sau lungime necorespunzatoare).

Schema bloc folosita a fost urmatoarea:

Am considerat toti senzorii ca fiind activi in 1.

Se considera ca senzorii l, d₁, d₂ si d₃ sunt amplasati in origine.

l₁ se afla la distanta de 0,8 m fata de origine, iar l₂ la distanta de 1,5 m de origine.

Semnalele PT11, PT12, PT21 si PT22 pot actiona niste dispozitive care sa produca alunecarea tevilor in stivele corespunzatoare.

Am considerat viteza de deplasare a benzii ca fiind 10 cm/s. Pentru a avea erori mai mici de 1 mm, trebuie ca frecventa ceasului circuitului sa fie de cel putin 100 Hz. Am considerat frecventa ceasului 100Hz.

Pentru a determina lungimea tevilor am folosit un numarator, care numara in sens invers.

Acesta incepe numaratoarea doar in cazul in care avem o teava mai lunga de 0,8 metri. Pentru a vedea in ce categorie de lungime intra, se incarca in registru valoarea corespunzatoare unei lungimi de 0,4 metri, tinand cont de frecventa ceasului si de viteza de deplasare a benzii. Din calcule, aceasta valoare a rezultat ca fiind 400 in zecimal, sau 110010000 in binar. Se observa necesitatea folosirii unui registru pe 12 biti.

In cazul in care lungimea este mai mare de 1,2 metri, adica registrul numara mai mult de 0,4 m, se genereaza un bit BW (borrow) activ pe 0.

In caz contrar, (nu se genereaza BW), teava face parte din prima categorie de lungime.

Circuitul imaginat foloseste 8 stari – descrierea starilor S0, S1, S2, S3:

- starea S0 este o stare de asteptare; in aceasta stare este initializat numaratorul se iese din aceasta stare doar in cazul in care exisa pe banda o teava cu diametru valid, sau lungime mai mica sau egala cu L₂.

- starea S1 este o stare asteptare si de verificare, daca lungimea tevii este mai mare de 0,8 m. Aceasta se verifica cu ajutorul semnalelor l si l₁. Daca si l si l₁ sunt active in acelasi timp,a tunci teava este mai lunga de 0,8 metri si se trece in starea urmatoare.

- starea S2 genereaza semnalul pentru numarare, CDWN, activ pe 1. Numararea se face atat timp cat lungimea tevii este mai mica de 1,5 m, adica l si l₂ nu sunt activi simultan. In cazul in care lungimea tevii este mai mare de 1,5 m, se trece in S0, in caz contrar, la anularea lui l, se trece in starea S3.

- In starea S3 se determina stiva din care face parte teava. Se poate observa ca pana in acest moment au fost filtrate toate cazurile in care nu se genereaza un semnal de comanda. De aceea, in starea S3 este determinata atat lungimea L, cat si diametrul D. Am considerat ca teava apartine intervalului L₁ daca L este 0, si lui L₂ daca L este 1. Analog, pentru D 0, teava apartine intervalului D₁, iar pentru D=1, teava aparttine intervalului D₂.

Pe baza acestor valori se determina starea in care intra circuitul, corespunzatoare semnalelor executive PT11(S4), PT12(S5), PT21(S6), PT22(S7).

Dupa generarea semnalelor executive se trece in starea S0, si ciclul se reia.

Semnalele BW, CDWN, L si D sunt semnale interne ale circuitului.

Schema logica

Diagrama corespunzatoare acestei scheme este urmatoarea:

Starile au primit urmatoarea codificare:

Tabelul de succesiune al starilor este urmatorul:

Implementarea automatului secvential

Diagramele pentru Q₂, Q₁, Q₀ la momentul t+1, determinate din tabelul precedent sunt urmatoarele:

                                       

Pe baza diagramelor de succesiune au fost determinate diagramele K. pentru  semnalele J,K ale bistabililor. Din aceste diagrame au rezultat expresiile pentru J si K:

Q1 Q0 Q2	00	01	11	10
0				1
1			1	1

   

Semnalele executive au rezultat din urmatoarele diagrame:

                         

                         

Pentru determinarea semnalelor L si D am folosit urmatoarele diagrame. Valorile indiferent reprezinta cazuri de eroare sau de „neactionare”, valorile de „1” sunt corespunzatoare categoriilor 2 de lungime si diametru, iar valorile de „0” corespund categoriei 1 pentru lungime si diametru.

L=

Pe baza acestor rezultate a rezultat implementarea automatului. In anexa este atasata schema pentru dispozitivul de comanda.