ngân hàng cơ điện tử

Cơ điện tử (hay kỹ thuật Cơ khí và Điện tử học) là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính. Mục đích của lãnh vực kỹ thuật nhiều lãnh vực này là nghiên cứu các máy tự hành từ một viễn cảnh kỹ thuật và phục vụ những mục đích kiểm soát của những hệ thống lai tiên tiến. Chính từ là kết hợp của 'Cơ khí' và 'Điện tử học'.

Phân tích rõ vị trí, vai trò của khối cơ cấu chấp hành trong

hệ thống cơ điện tử, khối cơ cấu chấp hành gồm những bộ phận nào, trình bày vai trò và đặc điểm của từng bộ phận?

* vị trí ,:phía sau phần điều khiển và phía trước phần công tác.

* vai trò : Nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển và cung cấp năng lượng cho phần công tác.

* Cấu trúc cơ bản gồm 2 phần là bộ phận dẫn động và bộ phận truyền động _ + Bộ phận dẫn động gồm các loại động cơ để tạo ra chuyển

động ( động cơ điện, đc thủy lực khí nén,…);

+ Bộ phận truyền động để truyền và biến đổi chuyển động (hộp giảm tốc, băng tải, xích tải,…) gồm bộ truyền có tỷ số truyền không đổi như là bộ truyền (bánh răng, trục vít bánh vít )

và bộ truyền có tỷ số truyền thay đổi như (cơ cấu culit, cam, tay quay con trượt )

Phân tích ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực

* Ưu điểm :

1 truyền động được công suất cao và lực lớn(nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng)

2 điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp (dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay chương trình

có sẵn)

3 Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc vào nhau.

4 Có khả năng giảm khối lượng và kích thước giờ chọn áp suất thủy lực cao.Nhờ quán tính nhở của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sự bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện).

5 dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành

6 Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn Dễ quan sát và theo dõi bằng áp kế kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch

7 Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa.

Trình bày cấu trúc cơ bản của 1 hệ thống cơ điện tử ở dạng sơ

đồ khối giải thích ý nghĩa của từng khối( nêu rõ sự ht các nguồn tín hiệu trong sơ đồ và diễn giải quá trình hoạt động của

chúng(truyền đi và được xử lí như thế nào))

*Sơ đồ khối của hệ thống cơ điện tử :

*Cơ cấu chấp hành gồm 2 phần là dẫn động và truyền động Dẫn động là các loại động cơ tạo ra nguồn chuyển động (động cơ điện, động cơ thủy lực khí nén…) Truyền động là truyền và biến đổi chuyển động(dạng chuyển động và tốc độ chuyển động)

*Mô hình hóa xác định các thông số động học và động lực học của phần công tác, xác định ra các thông số trạng thái phục vụ cho việc viết các chương trình điều khiển

*Bộ điều khiển lưu trữ chương trình điều khiển, phát tín hiệu trực tiếp tác động lên khâu chấp hành để điều chỉnh năng lượng cho phần công tác, giúp cho phần công tác thực hiện đúng quy trình công nghệ mong muốn

*Hệ thống đo để giám sát quá trình vận hành của hệ thống và tác động bên ngoài của môi trường, đảm bảo cho việc chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho việc hiệu chỉnh điều khiển.

Sự hình thành các nguồn tín hiệu trong sơ đồ: từ ý tưởng mục đích thiết kế để làm gì ta đi thiết kế cấu trúc phần công tác Mô hình hóa thiết kế bằng bản vẽ, mô hình toán( xác định thông số động học và động lực học) Lưu trữ chương trình qua các thông số trong bộ điều khiển Bộ điều khiển phát tín hiệu cho cơ cấu chấp hành hoạt động theo các thông số đã được lưu trữ Cơ cấu chấp hành cung cấp năng lượng cho phần công tác hoạt động Hệ thống đo gồm các sen sơ thu thập tín hiệu từ môi trường kiểm soát vị trí, vận tốc, gia tốc và lực của phần công tác Bên cạnh đó còn xác định các thông số, đại lượng tác động ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài và phản hồi trở lại bộ điều khiển Tín hiệu để tương thích của bộ điều khiển cần các yêu cầu:biến đổi AD từ tín hiệu tương tự sang số(analog  digital) Khuếch đại đủ lớn để bộ điều khiển nhận dạng.Lọc để lọc tín hiệu nhiễu.truyền dẫn ghép nối với sóng cao tần có năng lượng lớn sau đó tách tín hiệu(điều chế-tách sóng) trường hợp cần truyền dẫn không dây(trung tâm điều khiển xa phần công tác) Bộ điều khiển tiếp nhận từ hệ thống đo, so sánh tín hiệu ở hệ thống cũ sai lệch sang tính toán hiệu chỉnh.

Phân tích vị trí vai trò của hệ thống đo trong các hệ thống

cơ điện tử ,để thông tin phản hồi tương thích với bộ điều khiển thì hệ thống đo phải đảm bảo các quá trình biến đổi tín hiệu như thế nào? Trình bày lí do phải có các quá trình đó?

* Vị trí của hệ thống đo : ở sau khối thao tác công nghệ và ở phía trước bộ điều khiển

* Vai trò : giám sát quá trình vận hành của hệ thống và tác động bên ngoài của môi trường; đảm bảo việc chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho việc hiệu chỉnh điều khiển.

* để thông tin phản hồi tương thích với bộ điều khiển thì hệ thống

đo phải đảm bảo các quá trình biến đổi tín hiệu theo các yêu cầu sau:biến đổi AD từ tín hiệu tương tự sang số(analog  digital).

Khuếch đại đủ lớn để bộ điều khiển nhận dạng.Lọc để lọc tín hiệu nhiễu.truyền dẫn ghép nối với sóng cao tần có năng lượng lớn sau đó tách tín hiệu(điều chế-tách sóng) trường hợp cần truyền dẫn không dây(trung tâm điều khiển xa phần công tác) Bộ điều khiển tiếp nhận từ hệ thống đo, so sánh tín hiệu ở hệ thống cũ sai lệch sang tính toán hiệu chỉnh.

Trình bày khái niệm, nguyên lí hoạt động, phân loại và đặc tính

cơ bản của động cơ bước?

* khái niệm : Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.

*) Nguyên lý hoạt động cơ bản ?

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần

số chuyển đổi.

*) Có những loại nào?

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

*) Nêu đặc điểm và các đặc tính cơ bản của động cơ bước ?

Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.

Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay

Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại

ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in

-Có 5 đặc tính cơ bản:

trình bày khái niệm,nguyên lí hoạt động,phân loại và các đặc tính cơ bản của động cơ servo?

* Động cơ servo :-Đ/cơ sevor được đk bằng xung,có hồi tiếp vị trí,vận tốc và gia tốc Đ/cơ servo đạt được công suất lớn và không bỏ bước như động cơ bước.Nó có thể dừng tức thời và gia tốc nhanh theo

cả 2 hướng với quán tính nhỏ,loại động cơ này tổn hao rất nhỏ Đ/cơ cho phép đk đồng thời vị trí,vận tốc và mômen xoắn.

* Nguyên lý hoạt động : là thiết bị điều khiển bằng chu trình kín Từ tín hiệu hồi tiếp vị trí/ vận tốc hệ thống điều khiển số sẽ được hoạt động của 1 động

cơ servo Để quay động cơ, tín hiệu số được gới tới mạch điều khiển Tín hiệu này khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vôn kế Vị trí của trục vôn kế cho biết vị trí trục ra của servo.Khi vôn

kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ tắt động cơ.Hoạt động của động cơ: khi động cơ servo được dùng để điều khiển tăng tốc độ , chúng cần nguồn cung cấp cho tải khi tăng hoặc giảm gia tốc và dùng điều khiển vị trí khi mà thiết bị encoder feetback về Nhờ tín hiệu này mà ta có thể biết được

để điều khiển chính xác công suất và vị trí cho thiết bị

* Phân loại động cơ servo : Ngoài servo kích thước chuẩn dùng trong robot và mô hình điều khiển vô tuyến cón có các loại servo R/C khác: Servo tỉ lệ ¼ /

thước gấp khoảng 2 lần servo chuẩn, công suất lớn hơn rõ, được dùng trong các mô hình máy bay lớn nhưng cũng có thể làm động cơ công suất tốt cho robot Servo nhỏ (mini-micro servo):kích thước nhỏ hơn khoảng 2 lần so với servo chuẩn, không mạnh bằng servo chuẩn, dùng ở những không gian hẹp trong mô hình máy bay hay xe hơi Servo tời buồm(sail minch servo):mạnh nhất, dùng để điều khiển các dây thừng củabuồm nhỏ và buồm chính trong mô hình thuyền buồm Servo thu bộ phận hạ cánh(landing-gear retraction servo):dùng để thu bộ phận hạ cánh trong mô hình máy bay vừa và lớn Thiết kế bộ phận hạ cánh thường đòi hỏi servo phải đảm bảo góc quay ít nhất là 170o.Các servo này thường nhỏ hơn kích thước chuẩn vì không gian giới hạn trong mô hình máy bay.

* Đặc tính cơ bản của động cơ servo :Moment xoắn: 2.07 kg.cm; Điện áp sử dụng: 24 VDC;Nhiệt độ vận hành: 0->600C; Tốc độ quay tối đa: 3000->4000min-

1 Điện kháng(La):0.6mH\; Hệ số dòng điện : 6.5A; Moment quán tính :

1.64*10-4kg.m2

các đặc điểm nhận biết 1 sp cơ điện tử trình bày vai trò của liên hệ ngược trong hệ thống cơ điện tử, cách thức thiết lập liên hệ ngược những lợi ích mà nó mang lại?

* các đặc điểm nhận biết 1 sp cơ điện tử

- hệ servo: tồn tại ít nhất một liên hệ ngược( hệ kín có phản hồi)

- đảm bảo 3 chức năng chính: động học, động lực học,cơ điện tử.

đó tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao, thời gian đáp ứng nhanh hơn so với các hệ cơ khí đơn thuần…

* cách thức thiết lập liên hệ ngược:

• dùng mô hình hóa để tính toán các tín hiệu điều khiển đặt vào chương trình trong bộ điều khiển liên hệ ngược sẽ được

so sánh với tín hiệu đặt.

• dùng phản hồi thông tin trực tiếp từ không gian công tác bằng cách sử dụng các sensor.

* lợi ích mà nó mang lại:

• điều khiển chính xác hoạt động khâu công tác theo đúng quĩ đạo mong muốn

• không cần can thiệp vào phần cứng mà chỉ cần tác động vào phần mềm

• tính kinh tế thì đừng hỏi……(chỗ này mọi người phát huy khả năng chém gió nhé)

trình bày những nguyên lý cơ bản của van

servo kiểu vòi phun bản chắn, cách thiết lập

A hoặc B tới xy lanh công tác.

2 - Lõi trụ trượt di chuyển làm cong càng đàn hồi tạo

ra một mô men M2 chống lại M1 Đây là tín hiệu phản hồi cần có của hệ điều chỉnh servo, khi M2 bằng với

M1 trụ trượt nằm ở vị trí cân bằng và duy trì lưu lượng tới buồng làm việc của xy lanh công tác.

3 - Nếu ngắt điện khỏi động cơ mô men, mô men M1

mất theo, càng đàn hồi duỗi ra do đàn hồi và bị vòi phun đẩy về vị trí trung gian như ban đầu nên M2

cũng không còn, 2 lò xo xác định vị trí điểm 0 của lõi trụ trượt tác động đem trụ trượt về vị trí trung gian Hai vòi phun có lưu lượng cân bằng trở lại, hai buồng chứa có áp cân bằng cũng góp phần đẩy con trượt di chuyển về trạng thái trung gian ngắt hết các đường A, B nên không có dầu tới xy lanh công tác Quá trình chuyển động thực hiện xong một chu kỳ ứng với 1 lần cấp nguồn cho động cơ mô men Nếu hành động cấp nguồn xảy ra liên tục thì chuyển động cũng liên tục và ngược lại.

Có thể thấy nếu không nhờ có liên hệ ngược chuyển động A hay B đã được phát động có tốc độ phụ thuộc vào sự cân bằng của M1 và M2 khó duy trì

do vị trí con trượt di động liên tục.

giải thích sự khác nhau của đặc tính chuyển động khi xây dựng bằng lí thuyết và thực nghiệm.

*đặc tính chuyển động khi xây dựng bằng lí thuyết : dựa trên quan hệ động học và động lực học mô hình được xây dựng là mô hình liên tục.

Vd: mô hình con lắc lò xo,hệ cơ,giảm chấn… ta sẽ thiết lập được phương trình vi phân và tìm được

nghiệm của nó.

* xây dựng mô hình bằng thực nghiệm (nhận dạng) thông qua phép đo đạc mà suy ra các mối quan hệ đầu vào/đầu ra  quan hệ nhận được là rời rạc vì phải chia đối tượng ra để đo.

 kết luận: 2 mô hình lý thuyết và thực nghiệm tuy

có những điểm khác nhau như vậy nhưng giữa

chúng có mối tương quan rõ nét bởi vì khi có mô hình xây dựng bằng lí thuyết ta phải kiểm chứng nó phải đúng trên thực tế, ngược lại mô hình xây dựng bằng thực nghiệm đã đúng trên thực tế nhưng cũng rất cần phải dựa trên một lí thuyết tổng quát và phải

có cơ sở lý luận không thể phản bác.

xây dựng phương trình vi phân mô tả chuyển động của cơ

hệ 2 bậc tự do trong trường hợp hệ tự dao động trên nền cố định

Hình 2.6: Cơ hệ hai bậc tư do và mô hình lực tác

dụng (phân tích cơ hệ, chuyển động, chọn tọa độ suy

rộng các bạn tự làm nhé  )

Tại vị trí cân bằng tĩnh ta có :

0 1 ( 1 )

m g k= ∆ − ∆l l

Trình bày ứng dụng của mô hình nói trên trong kĩ thuật?

( có thể nêu nó ứng dụng trong công nghệ sản xuất

ô tô xe máy hay các thiết kế cơ khí mục đích để

giảm xóc, giảm chấn động để tăng tính hoạt động

ổn định và êm cho cơ cấu khi chịu tải trọng lớn… )

Mô hình động học và mô hình động lực học có vai trò ntn trong điều khiển hệ cơ điện tử?

*mô hình động học : là quan hệ giữa không gian khớp và

không gian công tác

Có 2 bài toán động học là động học thuận và động học ngược trong đó bài toán động học ngược quan trọng hơn,nhưng lại khó khăn hơn bởi vì thực chất giải bài toán động học ngược

là giải hệ phương trình đại số phi tuyến mà không thể giải bằng giải tích.

Đầu vào bài toán động học là quĩ đạo chuyển động của phần công tác Đầu ra là bộ thông số động học khâu trung gian.

Vai trò:

1 Lời giải bài toán động học ngược là quĩ đạo phần công tác khi giải rat a tìm được các thông số động học của khâu trung gian.

2 Là thông tin đầu vào cho bài toán động lực học ngược

3 Kết quả bài toán động học ngược có thể dùng làm thông tin điều khiển cho việc điều khiển mạch chuyển vị.

*mô hình động lực học : là phương trình biểu diễn mối quan

khâu Là vấn đề tiếp theo có liên quan tới các lực và momen cần thiết cho việc thực hiện các nhiệm vụ đã đề ra, kể cả việc bám theo quỹ đạo cho trước trong không gian công tác

Có 2 bài toán là động lực học thuận(dễ thực hiện nhưng lại quan trọng hơn) và động lực học ngược(khó thực hiện)

Vai trò:

Kết quả bài toán động lực học là căn cứ lựa chọn động cơ và thiết lập phương trình điều khiển động cơ,truyền động cho các thao tác công nghệ,kiểm bền cho chi tiết máy….

trình bày điều kiện để thay thế 1 mô hình nghiên cứu = mô hình khác trong các trường hợp 2 mô hình được coi là đồng dạng ,và 2 mô hình được coi là tương tự ? phạm vi ứng dụng của mỗi kĩ thuật đó?

Điều kiện để thay thế 1 mô hình nghiên cứu này bằng một mô hình nghiên cứu khác : thỏa mãn điều kiện đồng dạng và tương tự

*trường hợp 2 mô hình được coi là đồng dạng khi thoả mãn

-điều kiện đồng dạng hình học: -kích thước dài và kích thước góc phải tỷ lệ với nhau

-thỏa mãn điều kiện động hình học: vận tốc phải tỷ lệ với nhau -thỏa mãn điều kiện động lực học:lực tacsb dụng phải tỷ lệ với nhau.

*2 mô hình được coi là tương tự khi phương trình vi phân giống nhau về dạng và điều kiện đầu phải giống nhau.

 việc thay thế khác bản chất đòi hỏi có cơ sở toán học chắc

chắn là sự tương tự về dạng của phương trình toán mô tả dạng dao động

* phạm vi ứng dụng của mỗi kĩ thuật

- Mô hình đồng dạng thường sử dụng trong kiểm tra bền đối tượng thiết kế hoặc thay thế mô hình gốc khi không tiếp cận được

mô hình gốc.

- Mô hình tương tự có thể vận dụng để cấu trúc thí nghiệm trong trường hợp thí nghiệm với nguyên hình khó dựng hoặc tốn kém lớn.

so sánh van servo và van tỷ lệ trên cơ sở ccch là van đảo chiều 4/3 Độ nhạy của các van lưu lượng lớn được đảm

bảo= giải pháp nào?

*so sánh

1 Cả van servo và van tỉ lệ được dùng cho điều khiển vô cấp vị trí, tốc độ và lực của một cơ cấu chấp hành thủy lực, yêu cầu độ chính xác vị trí hoặc chính xác trong điều kiện chạy và dải tần số làm việc, trong cả hai cấu trúc vòng kín và vòng hở.

2 Trong các trường hợp cần thiết thì các van có thể được điều khiển theo nhiều bước Độ khuếch đại tổng bằng tích của các độ khuếch đại riêng của từng bước Đối với các van servo nhiều tầng, độ khuếch đại tổng có thể đạt tới >10 8

3 Van servo hay van tỉ lệ là một bộ phận của hệ thủy lực có thể sinh ra đầu ra điều khiển được và hàm của đầu vào dạng điện Thiết bị chuyển đổi tín hiệu điện thành tác động vào cửa van là nam châm điện của động cơ mô men hoặc cuộn cảm tỉ lệ

4 Động cơ mô men chuyển dòng điện một chiều nhỏ sang mô men tác động lên mặt rotor ở chế độ lưỡng cực trong van servo Trong khi cuộn cảm tỉ lệ sinh ra lực tác động đơn hướng trên hàm phần ứng di động của dòng điện trong cuộn dây, với đặc tính duy trì lực này gần như không đổi trong dải di chuyển con chạy (lõi trụ trượt).

5 Động cơ mô men với các giá trị dòng điện và điện cảm thấp

có thời gian đáp ứng ngắn hơn cuộn cảm servo, đặc biệt là hoạt động với dòng điện cao nhưng sinh ra công suất cơ thấp hơn so với cuộn cảm tỉ lệ Do đó động cơ mô men tạo thành tầng dẫn hướng thường thấy trong các van servo, còn cuộn cảm servo được dùng trong các van tỉ lệ tác động trực tiếp lên các con trượt.

*Độ nhạy của các van lưu lượng lớn được đảm bảo= giải pháp nào

-Sử dụng van có phản hồi

so với van tỉ lệ không phản hồi thì loại có phản hồi có thời gian đáp ứng nhanh từ 12 – 37 ms và sai số do hiện tượng từ trể nhỏ khoảng 1%.

- Sử dụng liên hệ ngược trong hệ thống điều khiển :có ý nghĩa quyết

trình bày nguyên lý làm việc của encoder?

Trả lời:

Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder, LED và lỗ

Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỗ (rãnh) Người ta dùng một đèn led

để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.

Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.