Xây dựng và nâng cấp các bài thí nghiệm vật lý đại cương II

- 2 - TOÙM TAÉT Nhieäm vuï cuûa ñeà taøi: 1. Xaây döïng, laép ñaët caùc baøi thí nghieäm vaät lyù ñaïi cöông. 2. Bieân soaïn giaùo trình höôùng daãn: uThöïc haønh vaät lyù ñaïi cöông IIv bao goàm 10 baøi thí nghieäm thöïc haønh sau: Baøi 1. Cô hoïc chaát ñieåm, hieän töôïng phaùch Baøi 2. Cô hoïc vaät raén Baøi 3. Maùy bieán theá Baøi 4. Ño töø tröôøng Baøi 5. Ño vaän toác cuûa aùnh saùng Baøi 6. Giao thoa aùnh saùng Baøi 7. Hieän töôïng taùn saéc aùnh saùng, caùch töû nhieãu xaï Baøi 8. Nhieãu xaï tia X Baøi 9. Tính chaát soùng cuûa electron Baøi 10. Ño ñieän tích rieâng cuûa electron 3. Nghieân cöùu naâng caáp nhieãu xaï keá tia X gheùp noái maùy vi tính PC. Duøng kyõ thuaät gheùp song song vôùi PC qua coång maùy in thay theá cho kyõ thuaät gheùp noái qua slot ISA 8 bit cuûa heä thoáng cuõ. Nghieân cöùu thieát keá vaø cheá taïo caùc khoái ñieän töû chöùc naêng ñeå laép ñaët heä nhieãu xaï tia X gheùp noái PC bao goàm : Khoái nguoàn nuoâi theá thaáp (±5V, ±15V). Nguoàn nuoâi cao theá 500V. Khoái khueách ñaïi phoå vaø hình thaønh xung. Khoái ño ñeám ña thang MCS. Khoái nhaän bieát vò trí detector. Vieát chöông trình phaàn meàm ñieàu khieån heä thoáng, thu nhaän vaø xöû lyù phoå nhieãu xaï baèng Visual C++ trong moâi tröôøng Windows XP. - 3 - ABSTRACT The commission of project: 1. Design, construct experiments of fundamental physics. 2. Edit the laboratory manual: “Experiments of fundamental physics II” consist of 10 experiments: Exp.1. Mechanics of a Particle, Beat. Exp.2. Mechanics of a Rigid Body. Exp.3. Transformer. Exp.4. Measurement of magnetic fields. Exp.5. Measurement of speed of Light. Exp.6. Interference of Light. Exp.7. Dispersion of Light, Diffraction grating. Exp.8. X-ray diffraction. Exp.9. Wave property of Electron. Exp.10. Measurement of ratio e/m of Electron. 3. Study, upgrade the X-ray diffractometor. Replace the interfacing card on extended SLOT of the old system by interfacing card to PC through a parallel port (LPT). Design, manufacture functional electronics blocks for X-ray diffractometor: power supply (±5V, ±15V), HV 500V, spectroscopy amplifier, multi channel scale, control unit position of detector. Design program for systematic control, receive and process of spectrum by Visual C++ in Windows. - 4 - I. ÑAËT VAÁN ÑEÀ höïc haønh Vaät lyù ñaïi cöông laø moät trong nhöõng noäi dung heát söùc quan troïng trong chöông trình ñaøo taïo cöû nhaân Vaät lyù. Ngoaøi caùc baøi thí nghieäm kinh ñieån, truyeàn thoáng giuùp moâ taû vaø nghieân cöùu caùc hieän töôïng Vaät lyù trong phaïm vi cuûa Vaät lyù coå ñieån, caùc baøi thí nghieäm ñaõ daàn daàn ñöôïc caûi tieán theo höôùng aùp duïng nhöõng thaønh töïu cuûa coâng ngheä thoâng tin vaøo vieäc xöû lyù caùc döõ lieäu thöïc nghieäm vôùi söï trôï giuùp cuûa maùy vi tính. Coù 2 höôùng chính trong vieäc caûi tieán caùc thí nghieäm vaät lyù: - Höôùng thöù nhaát: Caûi tieán veà maët phöông phaùp: Söû duïng maùy vi tính nhö moät coâng cuï vaïn naêng, nhôø caùc phaàn meàm vaø coâng cuï laäp trình multimedia cho pheùp moâ phoûng taát caû caùc hieän töôïng vaät lyù. Nhôø vaäy, Coù theå tieán haønh caùc thí nghieäm “aûo” vôùi ñaày ñuû moïi döõ kieän khaû dó treân maùy vi tính. Ñaây laø moät trong nhöõng coâng cuï hoã trôï heát söùc ñaéc löïc vaøo vieäc caûi tieán phöông phaùp giaûng daïy goùp phaàn naâng cao hieäu quaû vaø chaát löôïng ñaøo taïo. - Höôùng thöù hai: Caûi tieán veà maët noäi dung, caáu hình kyõ thuaät cuûa caùc thí nghieäm vaät lyù: Söû duïng kyõ thuaät giao tieáp cuûa caùc duïng cuï ño löôøng vôùi maùy vi tính ñeå thieát keá caùc baøi thí nghieäm thöïc haønh. Ñaây laø moät trong nhöõng xu höôùng coù tính caùch maïng trong vieäc thieát keá caùc thí nghieäm vaät lyù. Nhôø maùy vi tính vaø caùc chöông trình ñieàu khieån maø caùc böôùc tieán haønh thöïc nghieäm ñöôïc chuaån hoùa, khoâng nhöõng noù cho caùc keát quaû heát söùc nhanh choùng, chính xaùc, coù theå löu tröõ keát quaû deã daøng, maø coøn giuùp cho vieäc nghieân cöùu caùc hieän töôïng vaät lyù ñöôïc thuaän lôïi hôn. Ñaëc bieät, noù giuùp cho Sinh vieân laøm quen vôùi caùc phöông phaùp ño löôøng vaø ñieàu khieån hieän ñaïi trong kyõ thuaät. Vôùi yù nghóa heát söùc to lôùn ñoái vôùi coâng taùc ñaøo taïo, ñeà taøi nghieân cöùu khoa hoïc: “Ño löôøng baèng maùy vi tính. xaây döïng vaø naâng caáp caùc baøi thí nghieäm vaät lyù ñaïi cöông II, Maõ soá: B2004-29-25, nhaèm caùc muïc ñích sau: T - 5 - 1. Xaây döïng, laép ñaët vaø vieát taøi lieäu höôùng daãn caùc baøi thí nghieäm vaät lyù ñaïi cöông II, treân cô sôû caùc thieát bò cuûa haõng LEYBOLD cung caáp ñeå phuïc vuï tröïc tieáp cho coâng taùc ñaøo taïo. 3. Nghieân cöùu xaây döïng vaø naâng caáp caùc baøi thí nghieäm gheùp heä ño vôùi maùy vi tính. Trong soá caùc baøi thí nghieäm ñaõ laép ñaët coù 4 baøi söû duïng phöông phaùp hieän ñaïi laø gaén heä ño vôùi PC. Heä thoáng trong thôøi gian vöøa qua ñaõ goùp phaàn ñaéc löïc trong vieäc giaûng daïy vaø thöïc haønh thí nghieäm cuûa Sinh vieân. Tuy nhieân do ñöôïc thieát keá treân cô sôû PC 486 vaø chöông trình chaïy treân neàn heä ñieàu haønh DOS, cho neân ñeán nay ñaõ toû ra khaù laïc haäu. Maët khaùc do phaûi phuïc vuï lieân tuïc neân haàu heát ñeàu ñaõ truïc traëc, ñaëc bieät laø phaàn cöùng. Töø thöïc taïi treân ñeà taøi nghieân cöùu ñaët ra nhieäm vuï xaây döïng vaø naâng caáp caùc baøi thí nghieäm gheùp PC, trong ñoù tröôùc maét taäp trung cho heä nhieãu xaï tia X vôùi caùc ñònh höôùng sau: Thay ñoåi nguyeân taéc thieát keá maïch giao dieän: duøng kyõ thuaät gheùp song song vôùi PC qua coång maùy in thay theá cho kyõ thuaät gheùp noái qua slot ISA 8 bit cuûa heä thoáng cuõ. Thöïc nghieäm. Nghieân cöùu thieát keá, cheá taïo vaø thöû nghieäm caùc khoái chöùc naêng cuûa heä phoå keá tia X, bao goàm: khueách ñaïi tuyeán tính, nguoàn nuoâi cao theá, maïch MCS (Multi Channel Scaler), maïch theo doõi vò trí ñaàu doø. Laäp trình ñieàu khieån thieát bò, thu nhaän vaø xöû lyù phoå baèng Visual C++ trong moâi tröôøng Windows XP. - 6 - II. NOÄI DUNG Noäi dung cuûa ñeà taøi nghieân cöùu ñöôïc trình baøy toùm taét trong caùc phaàn chính sau: Phaàn thöù nhaát: XAÂY DÖÏNG CAÙC BAØI THÍ NGHIEÄM VAÄT LYÙ ÑAÏI CÖÔNG II. Xaây döïng, laép ñaët, thöû nghieäm vaø vieát taøi lieäu höôùng daãn chi tieát 10 baøi thí nghieäm thöïc haønh. Noäi dung cuûa phaàn naøy ñöôïc trình baøy chi tieát trong giaùo trình: “Thöïc haønh Vaät lyù ñaïi cöông II”. Baøi 1. Cô hoïc chaát ñieåm, hieän töôïng phaùch: Khaûo saùt vaø nghieäm laïi caùc ñònh luaät chuyeån ñoäng cuûa chaát ñieåm, va chaïm ñaøn hoài. Khaûo saùt hieän töôïng phaùch nhôø thieát bò ño gheùp vôùi maùy vi tính PC. Baøi 2. Cô hoïc vaät raén: Khaûo saùt vaø nghieäm laïi caùc ñònh luaät chuyeån ñoäng cuûa vaät raén. Ño gia toác troïng tröôøng baèng con laéc toaùn hoïc. Ño moâ men quaùn tính cuûa con laéc vaät lyù. Khaûo saùt chuyeån ñoäng tieán ñoäng cuûa con quay hoài chuyeån. Baøi 3. Maùy bieán theá: Khaûo saùt vaø ño ñaïc caùc tham soá cuûa maùy bieán theá 1 pha ôû caùc cheá ñoä khoâng taûi, cheá ñoä coù taûi vaø cheá ñoä ngaén maïch nhôø heä thoáng ño gheùp noái maùy vi tính PC. Baøi 4. Ño töø tröôøng: Khaûo saùt vaø ño töø tröôøng trong moät oáng daây baèng maùy ño töø tröôøng vaø baèng heä ño gheùp noái vôùi maùy vi tính PC. Baøi 5. Ño vaän toác cuûa aùnh saùng: Khaûo saùt vaø ño vaän toác cuûa aùnh saùng baèng thieát bò bieán ñoåi xung ñieän vaø oscilloscope. Baøi 6. Giao thoa aùnh saùng: Khaûo saùt hieän töôïng giao thoa aùnh saùng nhôø löôõng göông Fresnel, ño böôùc soùng cuûa nguoàn saùng. Baøi 7. Hieän töôïng taùn saéc aùnh saùng, caùch töû nhieãu xaï: Khaûo saùt hieän töôïng taùn saéc saùnh saùng qua laêng kính vaø caùch töû nhieãu xaï, ño chieát suaát cuûa chaát thuûy tinh laøm laêng kính, ño böôùc soùng cuûa nguoàn saùng. Baøi 8. Nhieãu xaï tia X: Khaûo saùt hieän töôïng nhieãu xaï tia X qua tinh theå, ño böôùc soùng cuûa tia X vaø haèng soá maïng tinh theå nhôø nhieãu xaï keá tia X gheùp noái vôùi maùy vi tính PC. - 7 - Baøi 9. Tính chaát soùng cuûa vi haït: Khaûo saùt hieän töôïng nhieãu xaï cuûa chuøm electron qua thanh ña tinh theå graphit, ño böôùc soùng De Broglie cuûa electron, khoaûng caùch maïng tinh theå graphit. Baøi 10. Ño ñieän tích rieâng cuûa electron: Khaûo saùt vaø ño ñieän tích rieâng cuûa electron e/m. Phaàn thöù hai: XAÂY DÖÏNG, NAÂNG CAÁP NHIEÃU XAÏ KEÁ TIA X GHEÙP NOÁI MAÙY VI TÍNH PC A. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT. Chöông 1. Giao tieáp giöõa caùc thieát bò ño löôøng vôùi maùy vi tính. Noäi dung chöông naøy trình baøy caùc nguyeân taéc vaø kyõ thuaät giao tieáp giöõa caùc heä thoáng ño löôøng vaø ñieàu khieån vôùi maùy vi tính. Caáu hình toång quaùt cuûa moät heä thoáng ño löôøng vaø ñieàu khieån gheùp PC chæ ra treân hình 1.1. SENSOR PHYSICAL SYSTEM (OBJECT) ANALOG PROCESSOR ADC INTERFACE PC Hình 1.1. Caáu hình cuûa moät heä thoáng ño löôøng vaø ñieàu khieån gheùp PC Ñeå thöïc hieän vieäc keát noái maùy tính vôùi caùc heä thoáng ño löôøng coù theå söû duïng caùc kyõ thuaät giao dieän sau (hình 1.2). - 8 - Hình 1.2. Caùc phöông phaùp giao tieáp Chöông 2.. Toång quan veà tia X 2.1. Töông taùc cuûa tia X vôùi vaät chaát Khi moät chuøm tia X ñi qua maãu vaät chaát, cöôøng ñoä chuøm tia seõ bò suy giaûm vì taùn xaï do töông taùc cuûa tia X vôùi caùc nguyeân töû cuûa moâi tröôøng vaät chaát: taùn xaï keát hôïp, taùn xaï khoâng keát hôïp vaø quaù trình haáp thuï quang ñieän (hình 2.1). Hình 2.1 - 9 - 2.2. Nhieãu xaï tia keá tia X Ta khoâng theå quan saùt ñöôïc hieän töôïng nhieãu xaï cuûa tia X ñoái vôùi caùc caùch töû quang hoïc thoâng thöôøng vì böôùc soùng cuûa tia X quaù nhoû. Do ñoù phaûi duøng tinh theå cuûa caùc chaát laøm caùch töû cho nhieãu xaï tia X. Theo lyù thuyeát nhieãu xaï tia X qua tinh theå cuûa Vulf – Bragg moãi maët Bragg gioáng nhö moät göông phaúng phaûn xaï tia X nhö hình 2.2. Hình 2.2. Ñieàu kieän ñeå coù cöïc ñaïi nhieãu xaï tia X laø: d = 2dsinq = kl (1) Theo coâng thöùc Vulf – Bragg neáu bieát tröôùc d, töø thöïc nghieäm ño q coù theå xaùc ñònh ñöôïc böôùc soùng tia X. Ngöôïc laïi neáu bieát tröôùc l, töø thöïc nghieäm ño q ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc haèng soá maïng tinh theå d. Ñoù laø nguyeân lyù ñeå xaây döïng nhieãu xaï keá tia X (hình 2.3). DE T Hình 2.3. Sô ñoà khoái nhieãu xaï keá tia X - 10 - B. THÖÏC NGHIEÄM. Noäi dung cuûa phaàn naøy trình baøy nguyeân taéc thieát keá, thöû nghieäm caùc khoái chöùc naêng cuûa heä phoå keá tia X, bao goàm: khueách ñaïi tuyeán tính, nguoàn nuoâi cao theá, maïch MCS (Multi Channel Scaler), maïch theo doõi vò trí ñaàu doø, chöông trình ñieàu khieån. Chöông 3 THIEÁT KEÁ VAØ CHEÁ TAÏO CAÙC KHOÁI ÑIEÄN TÖÛ CHÖÙC NAÊNG CHO NHIEÃU XAÏ KEÁ TIA X 3.1. Maïch cao theá 500V. Maïch cao theá laøm nhieäm vuï cung caáp theá 500V cho ñaàu doø GM hoaït ñoäng. Sô ñoà khoái cuûa maïch ñöôïc trình baøy ôû hình 3.1. Hình 3.1 Nguyeân lyù hoaït ñoäng nhö sau: ñieän aùp xung dao ñoäng vôùi taàn soá chuaån f0 (coù theå thay ñoåi töø 1KHz ñeán 10KHz) ñöôïc hình thaønh nhôø vi maïch LM555 ñöôïc ñöa tôùi boä khueách ñaïi Darlington. Tín hieäu loái ra cuûa maïch khueách ñaïi ñöôïc ñöa qua bieán aùp xung. Ñieän aùp thöù caáp cuûa bieán aùp xung ñöôïc chænh löu vaø nhaân boäi aùp leân 500V. Voøng phaûn hoài ñeå baûo veä quaù taûi vaø oån ñònh ñieän aùp ra cuûa maïch. Sô ñoà chi tieát ñöôïc trình baøy treân hình 3.2. - 11 - Hình 3.2 . Maïch cao theá 500V 3.2. Maïch khueách ñaïi tuyeán tính vaø hình thaønh xung Tín hieäu töø Detector GM ñöôïc söûa daïng xung nhôø maïch Pole Zero. Tín hieäu naøy ñöôïc khueách ñaïi thoâ khoaûng 10 laàn sau ñoù ñöa qua taàng khueách ñaïi tinh. Nhôø chieát aùp tinh chænh P2 coù theå thay ñoåi ñeàu ñaïn bieân ñoä tín hieäu. Hai taàng U2A vaø U3 laø caùc boä loïc tích hôïp ñeå hình thaønh xung chuaån Gauss. Tín hieäu chuaån Gauss ôû ngoõ ra U3 ñöôïc ñöa vaøo maïch choïn löïa ñoä roäng cöûa soå (ñöôïc hình thaønh töø caùc ngöôõng döôùi, ngöôõng treân cuûa caùc boä bieán ñoåi DAC vôùi boä khueách ñaïi thuaät toaùn) nhaèm loïc löïa ñænh nhieãu xaï. Ñænh naøy ñöôïc caùc boä so saùnh treân U4A, U4B (duøng vi maïch LM319) taïo ra xung TTL ñeå hình thaønh caùc xung ñeám taïi ngoõ ra cuûa boä khueách ñaïi thuaät toaùn. Xung TTL mang thoâng tin söï kieän lieân quan tôùi tia X naøy ñöôïc ñöa tôùi maïch MCS ñeå ñöôïc xöû lyù. Quaù trình xöû lyù naøy seõ ñöôïc phaàn meàm thu nhaän, xöû lyù, hình thaønh phoåâ. Sô ñoà khoái chæ ra treân hình 3.3. +12V D13 914 C14 0.1 D8 4007 R9 100M -12V D15 LED +5V D7 4007 R2 1k - + U2A TL084 3 2 1 4 11 -12V C7 0.01 C13 0.01 R13 5k1 Q4 3904 R19 4k9 +C18 150p R20 4k7 D3 4007 +12V SW3 SW SPST Q3 651 + C19 470p SW4 SW SPDT R23 200k Q1 3904 5k P3 +12V C5 CAP+5V C23 0.001 U1 LM555 2 5 3 7 6 4 8 1 TR CV Q DIS THR R V C C G N D C3 0.01 -12V Q5 651 D12 914 R6 330 R4 820 D10 4007 R8 2k5 R16 1k R5 22k4 L1 3mH +5V D6 4007 C10 0.01 R11 30k R25 200k - + U2C TL084 10 9 8 4 11+ C17 150p R10 100M R7 1k D11 914 -12V C22 0.1 -12V C11 0.01 C16 0.001 C6 0.01 D1 914 C2 0.001 C12 0.01 R15 7k1 C1 0.01 D2 LED C9 0.01 HV OFF R22 200k R18 1k R26 200k Q2 651 +12V R24 100k C4 CAP D5 4007 D4 4007 +12V ON +12V R14 1k - + U2B TL084 5 6 7 4 11 +12V C8 0.01 2k P1 R1 5k1 D9 4007 +5V SW1 SW SPDT D14 LED T1 TR SW2 SW SPST R3 5k1 R12 30k C15 0.1 - 12 - Hình 3.3. Sô ñoà khoái cuûa maïch khueách ñaïi 3.3. MAÏCH MULTI CHANNEL SCALER (MCS) Maïch MCS coù nhieäm vuï giao tieáp giöõa PC vôùi caùc thieát bò ngoaïi vi thoâng qua phaàn meàm ñieàu khieån. Coång LPT ñöôïc choïn ñeå thöïc hieän giao tieáp. Taùm ñöôøng döõ lieäu töø D0 ÷ D7 duøng ñeå chuyeån giao vaøo ra hai chieàu do vieäc löïa choïn bit 5 (Dir) trong thanh ghi ñieàu khieån coù ñòa chæ laø BA+2 (Base Address+2). Caùc khoái chöùc naêng cuûa MCS ñöôïc moâ taû treân hình 3.4. Sô ñoà chi tieát chæ ra treân hình 3.5. v Khoái giaûi maõ ñòa chæ (Decorder) goàm coù caùc vi maïch soá U3, U4, U7 coù caùc chöùc naêng cuï theå nhö sau: Ø U3 (74HCT244) ñeäm döõ lieäu ñeå traùnh söï ngaén maïch. Ø U4 (74LS138) giaûi maõ tröïc tieáp töø ba sang taùm ñöôøng ñòa chæ, cung caáp cho maïch chuyeån giao döõ lieäu laøm nhieäm vuï ñoïc/ vieát vaø löïa choïn tín hieäu ñieàu khieån. Ø U7 (74LS374) giaûi maõ giaùn tieáp nhaèm cung caáp theâm moät soá ñòa chæ khaùc ñeå boå xung cho soá ñòa chæ coøn thieáu. - 13 - TEMPORARY LATCH DATA TRANSCEIVER DECORDER DAC GENERATE TERMINAL MOTOR THRESHOLD (LLD,ULD) I / U MULTIPLEXER - HIGH VOLTAGE - AMPLIFIER - POWER SUPPLY (D0 - D7) (D0 - D7) LPT1 Address: (378hex) Hình 3.4. Sô ñoà khoái cuûa maïch MCS vKhoái chuyeån giao döõ lieäu (Data Transceiver) goàm caùc vi maïch soá U1, U2, U5, U6 cho pheùp ñeäm vaø vieát döõ lieäu töø maïch MCS ñöôïc thieát keá vaøo maùy tính theo cheá ñoä hand shaking. vKhoái choát döõ lieäu taïm thôøi (Temporary Latch) goàm U10, U11, U12, U13 laøm nhieäm vuï choát döõ lieäu taïm thôøi töø maùy tính vaøo caùc boä choát (laø vi maïch 74LS374) cuûa MCS theo cheá ñoä BCD (8 - 4 – 2 -1). Töøng bit döõ lieäu BCD naøy seõ ñöôïc bieán ñoåi töø daïng soá sang töông töï nhôø caùc vi maïch DAC0800, ngoõ ra nguoàn doøng cuûa caùc DAC seõ ñöôïc bieán ñoåi thaønh daïng töông töï nhôø caùc boä khueách ñaïi thuaät toaùn TL084. Theá ngoõ ra töø caùc boä khueách ñaïi thuaät toaùn ñöôïc troän vôùi caùc tín hieäu ñaõ chia taàn soá, sau ñoù ñöôïc löïa choïn thích hôïp ñeå ñöa ñeán caùc traïm ñieàu khieån goàm phaàn cao theá 500V nuoâi ñaàu doø GM. v Ñeå coù theå löïa choïn cöûa soå thích hôïp nhaèm thu phoå nhieãu xaï tia X, trong maïch phaûi ñaûm baûo cheá ñoä ñaët ngöôõng döôùi (LLD), ngöôõng treân (ULD) thích hôïp vaø ñaûm baûo ñieàu kieän ñieàu khieån goùc quay motor. - 14 - Hình 3.5. Sô ñoà nguyeân lyù MCS IO 7 IO 7 +5 V +1 5V IO 3 IO 5 C1 0 1n IO 5 IO 6 St ar t +5 V IO 2 IO 7 IO 2 IO 4 R7 3k 5 U1 B 74 LS 39 3 13 12 11 10 9 8 CL K CL R QA QB QC QD St ar t IO 4 IO 3 IO 7 P1 Fr om /to A DC po rt 13251224112310229218207196185174163152141 Lo wb yt e IO 1 C5 10 n U1 1 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 +5 V LLIO 6 D1 LE D R6 47 0 U9 A 74 LS 74 2 3 5 6 41 D CL K Q Q PR E CL R IO 7 IO 0 IO 3 IO 2 U1 9A 74 HC T0 4 1 2 IO 7 IO 1 IO 0 IN IO 6 IO 2 IO 5 IO 6 IO 3 IO 0 UL V IO 4 IO 6 IO 7 Lc on tro l IO 3 IO 0 IO 1 U6 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 R1 4k 7 U8 A 74 HC T0 4 1 2 R8 5k 1 U1 0 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 IO 5 C3 10 n HV IO 2 IO 7 IO 6 IO 4 IO 6 Ac qo n IO 0 R1 2 1k U5 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 To ff To ff RN 4 4k 7 1 23456789 IO 2 U3 74 HC T2 44 2 4 6 8 1 18 16 14 12 11 13 15 17 9 7 5 3 19 A1 A2 A3 A4 1O E Y1 Y2 Y3 Y4 A5 A6 A7 A8 Y5 Y6 Y7 Y8 2O E -+ U1 8B TL 08 4 5 6 7 4 11 -5 V IO 6 IO 3 P1 Fr om /to L PT 1p or t 13 25 12 24 11 23 10 22 9 21 8 20 7 19 6 18 5 17 4 16 3 15 2 14 1 R1 1 1k C9 47 0 IO 5 IO 5 U2 B 74 LS 39 3 13 12 11 10 9 8 CL K CL R QA QB QC QD IO 5 IO 7 IO 6 IO 6 IO 2 IO 1 IO 0 IO 6 IO 4 IO 5 Hi gh by te IO 1 RN 3 4k 7 12 3 4 5 6 7 8 9 IO 4 Lo wb yt e +5 V IO 6 IO 4 IO 5 -+ U1 8A TL 08 4 3 2 1 4 11 IO 7 St op +5 V IO 2 IO 2 M co nt ro l+ +5 V +5 V IO 7 IO 6 IO 6 C4 10 0p R1 3 k5 U4 74 HC T1 38 1 2 3 15 14 13 12 11 10 9 7 6 4 5 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2 A G2 B IO 5 C2 10 0p U1 9B 74 HC T0 4 3 4 U8 C 74 HC T0 4 5 6 IO 5 IO 7 C1 10 n IO 6 IO 1 IO 3 IO 6 IO 7 IO 2 U1 A 74 LS 39 3 1 2 3 4 5 6 CL K CL R QA QB QC QD IO 4 IO 7 R9 3k 5 U1 4 DA C0 80 0 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 VR + VR - IO UT IO UT CO M P VL C IO 7 IO 5 IO 6 Ac qo n IO 4 IO 7 IO 5 U8 B 74 HC T0 4 3 4 St op IO 6 IO 5 D2 DI O DE S CH O TT KY 13 -+ U1 8D TL 08 4 12 13 14 4 11 IO 4 -1 5V IO 3 IO 7 IO 5 U1 6 DA C0 80 0 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 VR + VR - IO UT IO UT CO M P VL C Y1 4. 43 M h R3 5k 1 RN 2 4k 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IO 2 IO 0 IO 4 IO 7 IO 5 M AÏC H M CS 3 M UL TI C HA NN EL SC AL ER B 1 1 Tu es da y, O ct ob er 0 4, 2 00 5 Tit le Si ze Do cu m en t N um be r Re v Da te : Sh ee t of IO 6 U1 9C 74 HC T0 4 5 6 IO 6 IO 7 Hi gh by te IO 7 IO 7 U1 7 DA C0 80 0 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 VR + VR - IO UT IO UT CO M P VL C -+ U1 8C TL 08 4 10 9 8 4 11 +5 V IO 3 IO 5 IO 4 U1 2 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 IO 7 Lc on tro l IO 6 D3 DI O DE S CH O TT KY 13 M co nt ro l+ +5 V IO 5 IO 3 +5 V IO 6 Ge n IO 4 C8 10 0p +5 V IO 2 IO 1 IO 1 U7 74 H CT 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 U1 5 DA C0 80 0 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 VR + VR - IO UT IO UT CO M P VL C +5 V IO 6 IO 5 IO 4 IO 2 IO 3 IO 4 IO 0 IO 3 IO 6 R5 5k 1 U1 3 74 LS 37 4 3 4 7 8 13 14 17 18 111 2 5 6 9 12 15 16 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OECL K Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 IO 4 IO 7 IO 6 U2 A 74 LS 39 3 1 2 3 4 5 6 CL K CL R QA QB QC QD UL DIO 7 RN 14 k7 1 23456789 LL D R4 3k 5 R2 47 0 C6 10 0p IO 4 IO 4 IO 5 C7 10 n IO 6 IO 4 IO 1 IO 7 IO 3 IO 2 IO 0 IO 7 M co nt ro l- R1 0 5k 1 Ge n IO 2 IO 5 IO 3 IO 4 IO 3 IO 6 IO 7 IN IO 4 M co nt ro l- - 15 - 3.4. CHÖÔNG TRÌNH PHAÀN MEÀM ÑIEÀU KHIEÅN Löu ñoà thuaät toaùn cuûa chöông trình ñöôïc moâ taû treân hình 3.6. Khi chaïy chöông trình Diffmeter.exe. Maùy tính seõ hình thaønh caùc thoâng soá ngaàm ñònh do chöông trình naøy quy ñònh töø ban ñaàu. Chöông trình ñöôïc khôûi ñoäng ñeå ño ôû cheá ñoä ña thang (MCS). Luùc ñoù chöông trình seõ töï ñoäng kieåm tra traïng thaùi hieän thôøi cuûa coång maùy in, coång naøy coù theå laø LPT1 hoaëc LPT2. Neáu coång ñang baäïn in thì chöông trình tieáp tuïc kieåm tra cho ñeán khi naøo coång roãi. Song song vôùi chöông trình ñoïc döõ lieäu ñeå veõ phoå, chöông trình MCS ñaûm baûo theâm chöùc naêng ñaët thôøi gian vaø ñieàu khieån goùc quay nhaèm choïn löïa ñöôïc ñænh cuûa phoå nhieãu xaï. Caùc thoâng tin thôøi gian seõ ñöôïc ñaët baèng phaàn meàm bao goàm: ngaøy thaùng, thôøi ñieåm khôûi phaùt ño, thôøi ñieåm chaám döùt ño. Ñeå thu nhaän ñöôïc ñænh phoå vieäc choïn ñoä roäng cöûa soå phuø hôïp ñöôïc quy ñònh bôûi Dwelltime. Neáu cöûa soå goùc khoâng phuø hôïp, ñænh phoå khoâng theå xuaát hieän ñöôïc. Vieäc ñaët goùc quay chæ ñöôïc thöïc hieän khi cheá ñoä cöûa soå goùc ñaõ ñöôïc kieåm tra moät caùch hôïp lyù. Goùc quay naøy phaûi ñaûm baûo ba thoâng soá sau: * qmin: vò trí ban ñaàu. * qmax: vò trí cuoái cuøng * Dq: böôùc quay Khi goùc quay chöa vöôït quaù qmax chöông trình seõ luoân tieáp dieãn thöïc hieän cheá ñoä taêng Dq theo böôùc cho ñeán khi goùc quay ñaït giaù trò cöïc ñaïi, pheùp ño seõ töï ñoäng döøng. Neáu muoán tieáp tuïc moät pheùp ño môùi chu trình seõ ñöôïc laëp laïi. neáu khoâng chöông trình seõ traû laïi quyeàn ñieàu khieån cho maùy tính. - 16 - Hình 3.6. Löu ñoà thuaät toaùn ghi nhaän phoå Song song vôùi chöông trình ñoïc döõ lieäu ñeå veõ phoå, chöông trình MCS ñaûm baûo theâm chöùc naêng ñaët thôøi gian vaø ñieàu khieån goùc quay - 17 - nhaèm choïn löïa ñöôïc ñænh cuûa phoå nhieãu xaï. Caùc thoâng tin thôøi gian seõ ñöôïc ñaët baèng phaàn meàm bao goàm: ngaøy thaùng, thôøi ñieåm khôûi phaùt ño, thôøi ñieåm chaám döùt ño. Ñeå thu nhaän ñöôïc ñænh phoå vieäc choïn ñoä roäng cöûa soå phuø hôïp ñöôïc quy ñònh bôûi Dwelltime. Neáu cöûa soå goùc khoâng phuø hôïp, ñænh phoå khoâng theå xuaát hieän ñöôïc. Vieäc ñaët goùc quay chæ ñöôïc thöïc hieän khi cheá ñoä cöûa soå goùc ñaõ ñöôïc kieåm tra moät caùch hôïp lyù. Goùc quay naøy phaûi ñaûm baûo ba thoâng soá sau: * qmin: vò trí ban ñaàu. * qmax: vò trí cuoái cuøng * Dq: böôùc quay Khi goùc quay chöa vöôït quaù qmax chöông trình seõ luoân tieáp dieãn thöïc hieän cheá ñoä taêng Dq theo böôùc cho ñeán khi goùc quay ñaït giaù trò cöïc ñaïi, pheùp ño seõ töï ñoäng döøng. Neáu muoán tieáp tuïc moät pheùp ño môùi chu trình seõ ñöôïc laëp laïi. neáu khoâng chöông trình seõ traû laïi quyeàn ñieàu khieån cho maùy tính. 3.5. KHOÁI THEO DOÕI VÒ TRÍ ÑAÀU DOØ Motor söû duïng trong heä nhieãu xaï tia X laø loaïi coù khaû naêng quay thuaän nghòch theo hai chieàu. Nguoàn nuoâi DC cho motor naøy hoaït ñoäng laø +15V/50mA vaø -15V/50mA. Motor coù ñieän aùp ngoõ ra thay ñoåi trong daûi [-3V ¸ +3V]. Bieân ñoä ngoõ ra naøy ñöôïc söû duïng ñeå maùy tính nhaän bieát vò trí goùc quay töông öùng cuûa ñaàu doø. Ñeå maùy tính nhaän bieát, caàn coù maïch bieán ñoåi möùc ñieän aùp töông töï sang daïng soá. Sô ñoà khoái vaø nguyeân lyù cuûa maïch bieán ñoåi naøy ñöôïc trình baøy trong caùc hình 3-7 vaø 3-8. Möùc ñieän aùp DC ngoõ ra cuûa motor bieán thieân töø -3V ñeán +3V ñöôïc ñöa tôùi ngoõ vaøo VIN cuûa taàng khueách ñaïi; taàng naøy coù hai keânh rieâng ñeå caùc ngoõ ra ñöôïc ñöa tôùi hai ngoõ vaøo V1 vaø V2 cuûa boä bieán ñoåi töông töï sang soá (ADC574). Keânh thöù nhaát goàm hai boä khueách ñaïi laëp laïi vaø ñaûo; keânh thöù hai goàm moät boä laëp laïi khoâng ñaûo vaø boä khueách ñaïi ñaûo vôùi heä soá khueách ñaïi A = 2. Nhö vaäy, theá ngoõ ra taàng treân (töùc keânh 1) baèng theá ngoõ vaøo, coøn theá ngoõ ra taàng döôùi (keânh 2) gaáp hai laàn theá ngoõ vaøo. - 18 - (-) A=1 (-) A=1 (+) A=1 (-) A=2 å å ADC574 V1 V2 S TVIN 12bits 12bits 8bits 8bits LPTport three Adders 283 Divider 393 Buffer 240 DAC 0800 FB 244 LB 244 STB 244 Ch 1 Ch 2 Hình 3.7. Sô ñoà caáu truùc khoái theo doõi vò trí ñaàu doø. Vi maïch ADC574 laø loaïi ADC bieán ñoåi theo kieåu xaáp xæ lieân tieáp vôùi 12 bit soá ngoõ ra, khi hai ngoõ vaøo V1 vaø V2 nhaän caùc möùc töông töï töø hai keânh khueách ñaïi ñeå bieán ñoåi sang soá. Ñaëc ñieåm cuûa ADC574 laø V2 nhaän theá gaáp ñoâi V1, vaø trong cuøng ñieàu kieän ñöôïc phaân cöïc ñieàu khieån nhö nhau thì chöõ soá ñöôïc bieán ñoåi ôû ngoõ ra seõ gioáng nhau. Vì vaäy V2 = 2V1. Caùc ngoõ ñieàu khieån cuûa ADC574 ñöôïc phaân cöïc theo cheá ñoä hoaït ñoäng nhö sau: bieán ñoåi ñoàng thôøi 12 bit, vaø chæ nhaän möùc DC döông, töùc caû V1 vaø V2 ñeàu lӟn hѫn 0. Ñieàu kieän phaân cöïc ñeå vi maïch ADC hoaït ñoäng theo cheá ñoä naøy ñöôïc trình baøy trong sô ñoà maïch chi tieát ôû hình 3.8. · Caùc tín hieäu CE (pin 6), 12/8 (pin 2) ôû möùc cao, · Caùc tín hieäu A0 (pin 4), CS* (pin 3) ôû möùc thaáp, · Tín hieäu BIPOFF (pin 12) noái ñaát qua ñieän trôû (ñeå baûo ñaûm doøng tieâu thuï ñuû nhoû) - 19 - +5 V 7 IOD 7 R6 0 5K 1 LPT 1 [ D0- D7] IOD 1 L6 IOD 1 +5 V R5 1 18 k SA MP IOD 4 U2 9B 74 LS 39 3 13 12 11 10 9 8 CL K CL R QA QB QC QD 6 L3 + C3 5 47 u R5 45 k1 U2 7 DA C0 80 0 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 3 13 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 VR + VR - IO UT IO UT CO MP VL C +15 -15 IOD 1 L5 IOD 5 U2 6 74 LS 28 3 5 3 14 12 6 2 15 11 7 4 1 13 10 9 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 C0 S1 S2 S3 S4 C4 R6 25 K1 FB RD R2 7 1 00 R5 74 7 C3 3 .1 IOD 6 IOD 7 IOD 3 IOD 1 R5 3 5k 1 L2 + -U3 7 L F3 56 3 2 6 7 4 5 L5 R6 6 10 L8 1 4 U1 AD 57 4A 1013 14 6 54 3212 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 8 28 17 119 15 RE FIN 10 VS PA N 20 VS PA N CE R/ C A0 CS12 /8 BIP OF F DB 0 DB 1 DB 2 DB 3 DB 4 DB 5 DB 6 DB 7 DB 8 DB 9 DB 10 DB 11 RE FO UT ST AT US VC C V+ V-AG ND DG ND IOD 2 R5 5 5k 1 ST RDIOD 7 L3 IOD 0 1 +- U3 6 LF 35 6 32 6 4 1 7 5 U3 3 74 LS 24 4 2 4 6 8 1 18 16 14 12 11 13 15 17 9 7 5 3 19 A1 A2 A3 A4 1O E Y1 Y2 Y3 Y4 A5 A6 A7 A8 Y5 Y6 Y7 Y8 2O E -15 V 25 k P3 SC A IOD 3 0 U3 0A 74 LS 24 0 2 4 6 8 1 18 16 14 12 A1 A2 A3 A4 G Y1 Y2 Y3 Y4 IOD 0 R6 3 5K 1 2 R5 08 2k C3 4 .1 L6 5 + C3 6 47 u R5 65 k1 L11 3 3 IOD 2 +1 5V 0 L9 +- U3 6 LF 35 6 32 6 4 1 7 5 R6 44 70 U2 5 74 LS 28 3 5 3 14 12 6 2 15 11 7 4 1 13 10 9 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 C0 S1 S2 S3 S4 C4 +- U3 5 L F3 56 32 6 47 IOD 4 L1 +5 V R6 11 0K 2 R5 84 70 L10 3 0 LB RD 6 6R2 81 00 U3 9 74 LS 28 3 5 3 14 12 6 2 15 11 7 4 1 13 10 9 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 C0 S1 S2 S3 S4 C4 IOD 0 7 7 L11 C3 0 .1 IOD 4 IOD 5 L12L2 L7 C2 8 .1 2 4 IOD 6 P1 10 K -15 V C3 2 C L1 1 L7 U3 9 74 LS 24 4 2 4 6 8 1 18 16 14 12 11 13 15 17 9 7 5 3 19 A1 A2 A3 A4 1O E Y1 Y2 Y3 Y4 A5 A6 A7 A8 Y5 Y6 Y7 Y8 2O E 5 IOD 5 U2 8A 74 LS 39 3 1 2 3 4 5 6 CL K CL R QA QB QC QD + C3 1 47 u + C2 9 47 u U3 4 74 LS 24 4 2 4 6 8 1 18 16 14 12 11 13 15 17 9 7 5 3 19 A1 A2 A3 A4 1O E Y1 Y2 Y3 Y4 A5 A6 A7 A8 Y5 Y6 Y7 Y8 2O E L8 LOC AL BUS L12 R5 94 7 +5 V IOD 6 L10 U3 1A 74 LS 24 0 2 4 6 8 1 18 16 14 12 A1 A2 A3 A4 G Y1 Y2 Y3 Y4 L9 2 +1 5V R4 92 2 IOD 3 L4 R6 5 10 R5 22 2 IOD 2 4 L4 25 k P2 Hình 3.8. Sô ñoà nguyeân lyù khoái theo doõi vò trí ñaàu doø - 20 - Do tính baát ñònh ñoä roäng keânh xaûy ra trong khi bieán ñoåi, trong sô ñoà thieát keá maïch buø tröø theo phöông phaùp Sliding slace. Maïch naøy goàm boä chia 8 bit (74393), boä ñeäm ñaûo (74340), boä coäng 12 bit (goàm 3 vi maïch 74283) vaø DAC0800. 12 bit ñaõ laáy buø taïi caùc ngoõ ra cuûa 74283 ñöôïc ñeäm qua hai boä ñeäm ra (FB vaø LB) duøng 74244 ñöôïc ñöa tôùi coång LPT1 taïi ñòa chæ 0x378. Thoâng tin naøy seõ ñöôïc PC ñoïc ñeå nhaän bieát vò trí. Trong sô ñoà ôû hình 3.8, tín hieäu status (pin 28) cuûa ADC574 (xuaát hieän sau khi keát thuùc moät chu trình bieán ñoåi goàm 12 troïng soá nhò phaân) ñöôïc duøng laøm tín hieäu ngoõ vaøo boä chia BCD (U28), byte döõ lieäu naøy ñöôïc chia treân bus noäi boä (local bus) theo hai nhieäm vuï khaùc nhau nhöng cuøng boå trôï cho moät yù ñoà chung laø hieäu chænh ñoä roäng keânh trung bình. Nhieäm vuï thöù nhaát laø bieán ñoåi taïo doøng buø thoâng qua vi maïch bieán ñoåi soá sang töông töï; cuï theå laø moät byte thoâng tin ñöôïc ñöa tôùi ngoõ vaøo DAC0800 (U27). Theá tham chieáu taïi ngoõ vaøo VR+ (pin 14) cuûa DAC naøy ñöôïc quy ñònh bôûi theá ngoõ ra REFout (pin8)/ADC574, coù bieán trôû P1 tinh chænh theá phuø hôïp cho quaù trình loaïi boû caùc troïng soá nhò phaân vöôït möùc tham chieáu. Doøng ra Iout (pin4) ñöôïc taûi qua hai ñieän trôû R65 vaø R66 töông öùng vôùi hai keânh töông töï 1 vaø 2. Nhôø caùc taàng naøy (söû duïng loaïi LF356), caùc theá V1 vaø V2 ñaõ ñöôïc buø seõ ñöôïc ADC574 bieán ñoåi sang soá. Nhieäm vuï thöù hai laø byte ñoù ñöôïc ñeäm vaøo boä ñeäm ñaûo 74240 (U30), caùc ngoõ ra cuûa U30 ñöôïc ñöa tôùi caùc ngoõ coäng nhaùnh Bi cuûa caùc boä coäng goàm (U21, U22, U23). Luùc naøy, thoâng tin töø U28 seõ ñöôïc “troän” vôùi thoâng tin chöa ñöôïc buø töø ngoõ ra cuûa ADC574 thoâng qua caùc ngoõ coäng nhaùnh Ai; keát quaû thoâng tin taïi ngoõ ra åi cuûa caùc vi maïch 74283 roõ raøng laø ñaõ ñöôïc buø. Sau khi ñeäm vaøo caùc boä ñeäm 74244, döõ lieäu seõ ñöôïc ñoïc vaøo PC nhôø caùc ñòa chæ coång ñieàu khieån FBRD (töø loái ra p12/U7 treân hình 3.8: maïch giaûi maõ ñòa chæ ñieàu khieån) vaø LBRD (töø p15/U7). - 21 - Chöông 4. THÖÛ NGHIEÄM HEÄ NHIEÃU XAÏ TIA X 4.1. Kieåm tra caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa khoái MCS Thí nghieäm boá trí kieåm tra caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa khoái MCS ñöôïc trình baøy treân hình veõ 4.1. MAÙY PHAÙT CHÆ SOÁ MCS PC Hình 4.1. Boá trí kieåm tra caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa khoái MCS Caùc thoâng soá ñöôïc kieåm tra goàm: Khôûi phaùt ño. Döøng ño. Ñoïc byte thaáp. Ñoïc byte cao. Ñoïc toång giaù trò cuûa hai byte. Ñieàu khieån motor quay phaûi. Ñieàu khieån motor quay traùi. Ñaët ngöôõng thaáp vaø ngöôõng cao ñeå taïo ñoä roäng cöûa soå. Chöông trình phaàn meàm ñeå kieåm tra laø TEST_MCS. Exe. Khi khôûi phaùt ño caùc thoâng soá baèng nuùt START thì 7 thoâng soá ñaõ ñöôïc khai baùo seõ hieån thò treân giao dieän ñoà hoïa ôû hình veõ 4.2. Ø Cöûa soå Lowbyte hieån thò giaù trò soá ñeám cuûa byte thaáp ñöôïc maùy tính ñoïc vaøo töø khoái MCS qua coång LPT1 cuï theå baèng 8. Giaù trò byte cao baèng 2, giaù trò toång cuûa hai byte laø 520 (giaù trò toång hai byte ñöôïc tính theo coâng thöùc: TOTAL = LB + 256 * HB.) Ø Ñeå ñieàu khieån motor qua traùi (quay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà) cöûa soå Mcontrol + coù giaù trò 124, do ñieàu khieån motor qua traùi neân giaù trò cuûa Mcontrol - baèng 0. Ø Nhaèm ñaët ñoä roäng cöûa soå phuø hôïp ñeå nhaän ñöôïc phoå nhieãu xaï, möùc ngöôõng thaáp baèng 17 möùc ngöôõng cao baèng 144. - 22 - Hình 4.2. Giao dieän kieåm tra caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa khoái MCS 4.2. Ño phoå ngang cuûa maïch MCS Thöû nghieäm ño phoå ngang nhaèm kieåm tra söï thaêng giaùng cuûa toác ñoä ñeám trong khi tieán haønh chaïy chöông trình XRD ñeå ñoïc soá lieäu töø khoái MCS vaøo boä nhôù cuûa maùy tính. Thí nghieäm boá trí kieåm tra phoå ngang cuûa khoái MCS ñöôïc trình baøy treân hình veõ 4.3. Hình 4.3. Boá trí kieåm tra phoå ngang cuûa khoái MCS. Khi chaïy chöông trình phaàn meàm ñieàu khieån XRD ñeå ghi phoå vôùi tín hieäu thöû nghieäm taàn soá 8700Hz laáy töø maùy phaùt xung chuaån ta thu ñöôïc hình aûnh cuûa phoå treân giao dieän moâ taû ôû hình veõ 4.4. - 23 - Hình 4.4 . Phoå ngang vôùi taàn soá xung 8700Hz Khi thay ñoåi taàn soá cuûa maùy phaùt xung chuaån trong quaù trình thí nghieäm kieåm tra cheá ñoä ñoïc/ vieát cuûa khoái MCS ñöôïc ñieàu khieån baèng phaàn meàm XRD. Heä ño ñaõ thu ñöôïc moät phoå moâ phoûng theo hình daïng cuûa phoå nhieãu xaï tia X nhö hình 4.5. Muïc ñích chính cuûa thí nghieäm naøy nhaèm ñeå thu nhaän phoå ñöôïc hình thaønh töø xung TTL phaùt ra töø maùy phaùt xung chuaån vôùi taàn soá thay ñoåi ñöôïc. Phoå thu nhaän ñöôïc seõ ñoùng vai troø cuûa moät daïng phoå moâ phoûng baèng phaàn cöùng (vôùi ñieàu khieån cuûa phaàn meàm) tröôùc khi thu nhaän phoå thöïc. - 24 - Hình 4.5. Phoå thu ñöôïc khi thay ñoåi taàn soá cuûa maùy phaùt xung. 4.3. Thöû nghieäm khoái MCS khi gheùp noái vôùi heä nhieãu xaï tia X Caáu hình boá trí thí nghieäm nhö hình veõ 4.6. Hình 4.6. Caáu hình boá trí thí nghieäm ño phoå thöïc nghieäm. Caùc cheá ñoä ño vôùi tinh theå NaCl nhö sau: Ø Goùc baét ñaàu ño 20 Ø Goùc keát thuùc 300 Ø Goùc cuûa moãi böôùc ño dq: 0,10 Ø Thôøi gian moãi böôùc ño: 5s. Thöïc hieän vôùi heä Cassy cuõ vaø vôùi khoái MCS môùi ta thu ñöôïc phoå nhieãu xaï tia X töông öùng treân hình 4.7 vaø hình 4.8. - 25 - Hình 4.7. Phoå nhieãu xaï thu ñöôïc khi vôùi heä Cassy cuõ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 2 4 6 8 10 12 14 Hình 4.8. Phoå nhieãu xaï thu ñöôïc treân heä nhieãu xaï môùi - 26 - Keát quaû thöû nghieäm cho thaáy hai phoå khaù töông ñoàng. Khi duøng heä nhieãu xaï tia X vôùi giao dieän Cassy cuõ, ñænh phoå coù soá ñeám: 909 taïi vò trí goùc 7,30. Khi duøng heä nhieãu xaï tia X vôùi caáu hình môùi ñænh phoå coù soá ñeám: 912 taïi vò trí goùc 7,30. Phaàn thöù 3 KEÁT LUAÄN 3.1. NHÖÕNG KEÁT QUAÛ ÑEÀ TAØI ÑAÕ THÖÏC HIEÄN. 1. Xaây döïng, laép ñaët hoaøn chænh 10 baøi thí nghieäm vaät lyù ñaïi cöông. Caùc baøi thí nghieäm hoaït ñoäng oån ñònh, trong ñoù ñaëc bieät chuù troïng caùc baøi thí nghieäm coù söû duïng kyõ thuaät gheùp noái heä ño vôùi maùy vi tính treân cô sôû thieát bò cuûa haõng LEYBOLD cung caáp. 2. Bieân soaïn giaùo trình: “Thöïc haønh Vaät lyù ñaïi cöông II” höôùng daãn thöïc taäp cho sinh vieân naêm thöù 2 cuûa khoa Vaät lyù vaø caùc khoa töï nhieân khaùc. 3. Nghieân cöùu xaây döïng vaø naâng caáp nhieãu xaï keá tia X gheùp noái maùy vi tính PC. * Nghieân cöùu caùc kyõ thuaät giao tieáp heä ño vôùi maùy vi tính PC. * Nghieân cöùu thieát keá vaø cheá taïo caùc khoái ñieän töû chöùc naêng ñeå laép ñaët heä nhieãu xaï tia X gheùp noái PC bao goàm : Nguoàn nuoâi cao theá 500V. Khoái khueách ñaïi phoå vaø hình thaønh xung. Khoái ño ñeám ña thang MCS gheùp noái PC, khoái nhaän bieát vò trí ñaàu doø. * Vieát chöông trình phaàn meàm ñieàu khieån heä thoáng, thu nhaän vaø xöû lyù phoå nhieãu xaï baèng Visual C++ trong moâi tröôøng Windows. 3.2. YÙ NGHÓA VAØ TÍNH THÖÏC TIEÃN. * Phuïc vuï vaø ñaûm baûo yeâu caàu coâng taùc ñaøo taïo Sinh vieân chuyeân ngaønh cuûa Khoa Vaät lyù cuõng nhö thöïc taäp cho Sinh vieân khoa Coâng ngheä thoâng tin. * Caûi tieán veà maët noäi dung, caáu hình kyõ thuaät cuûa caùc thí nghieäm vaät lyù: Söû duïng kyõ thuaät giao tieáp cuûa caùc duïng cuï ño löôøng vôùi maùy vi tính ñeå thieát keá caùc baøi thí nghieäm thöïc haønh. Ñaây laø moät trong nhöõng xu höôùng coù tính caùch maïng trong vieäc thieát keá caùc thí nghieäm - 27 - vaät lyù. Nhôø maùy vi tính vaø caùc chöông trình ñieàu khieån maø caùc böôùc tieán haønh thöïc nghieäm ñöôïc chuaån hoùa, khoâng nhöõng noù cho caùc keát quaû heát söùc nhanh choùng, chính xaùc, coù theå löu tröõ keát quaû deã daøng, maø coøn giuùp cho vieäc nghieân cöùu caùc hieän töôïng vaät lyù ñöôïc thuaän lôïi hôn. Ñaëc bieät, noù giuùp cho sinh vieân laøm quen vôùi caùc phöông phaùp ño löôøng vaø ñieàu khieån hieän ñaïi trong kyõ thuaät. * So vôùi phaàn giao dieän nguyeân thuûy ñöôïc thieát keá döôùi DOS giao tieáp qua ISA BUS, heä thoáng MCS môùi cheá taïo coù nhöõng ñieåm öu vieät hôn: + Giao dieän ngöôøi duøng ñöôïc thöïc hieän trong moâi tröôøng Windows neân deã söû duïng, phuø hôïp vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä thoâng tin vaø caáu hình cuûa caùc PC theá heä môùi. + Caùc board maïch thöïc hieän daïng modun deã daøng gheùp noái vaø giao tieáp vôùi maùy tính qua coång maùy in neân ñaït ñöôïc toác ñoä truy xuaát lôùn. Ñaëc bieät deã daøng vaø tieän lôïi khi laép ñaët heä ño (khoâng phaûi thaùo maùy ñeå gaén boad qua ISA bus nhö caáu hình cuõ chaïy döôùi DOS). + Ñoä roäng cöûa soå thôøi gian Dwelltime ñöôïc xaùc laäp baèng phaàn meàm thoâng qua thuaät toaùn ñieàu khieån boä Timer heä thoáng saün coù cuûa maùy tính neân tính oån ñònh cao hôn so vôùi vieäc ñònh thôøi gian baèng boä timer ngoaøi. + Vieäc söû duïng trình ña nhieäm cuûa Visual C++ cho pheùp ngöôøi söû duïng traû quyeàn ñieàu khieån veà heä thoáng chuû khi ñoàng thôøi thöïc thi trình thu nhaän XRD.exe vôùi trình öùng duïng khaùc döôùi Windows. Maøn hình giao dieän vöøa thöïc hieän chöùc naêng hieån thò phoå, vöøa chæ thò baûng soá lieäu töông öùng cuûa caùc söï kieän ghi nhaän ñöôïc, do ñoù thuaän lôïi cho ngöôøi söû duïng trong quaù trình theo doõi, quan saùt phoå nhieãu xaï. 3.3. HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN CUÛA ÑEÀ TAØI * Nghieân cöùu vaø thieát keá caùc maïch giao tieáp qua coång USB. * Môû roäng öùng duïng kyõ thuaät giao tieáp cuûa caùc heä ño vôùi PC ñeå xaây döïng caùc baøi thí nghieäm khaùc trong chöông trình.