ĐỀ CƯƠNG môn hệ THỐNG cơ điện tử TRONG GIAO THÔNG và CÔNG NGHIỆP 1

Đại học giao thơng vân tải ĐỀ CƯƠNG MƠN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRONG GIAO THÔNG VÀ CÔNG NGHIỆP Định nghĩa hệ thống điện tử? Trình bày thành phần hệ thống điện tử? 2 Lịch sử phát triển hệ thống điện tử? Hướng phát triển tương lai? .2 Thế cảm biến? Các loại cảm biến thường dùng? Cho ví dụ nguyên lý hoạt động loại cảm biến? .3 Thế cấu chấp hành? Các loại cấu chấp hành thường gặp? Cho ví dụ nguyên lý hoạt động loại cấu chấp hành? Các loại cấu chấp hành? .5 Nguyên lý làm việc loại cảm biến đo lực? Nguyên lý làm việc loại cảm biến đo nhiệt độ? Nguyên lý làm việc loại cảm biến gia tốc? .10 Các loại động điện chiều? Ưu khuyết điểm phạm vi sử dụng? .11 10 Các loại động điện xoay chiều? Ưu khuyết điểm phạm vi sử dụng? 13 11 Ưu khuyết điểm phạm vi sử dụng động bước? 15 12 Các phần tử hệ thống chấp hành thủy lực hệ thống chấp hành khí nén? 16 13 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử gì?Ưu khuyết điểm hệ thống so với chế hòa khí? Tại hệ thống ngày ứng dụng rộng rãi? 20 14 Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống phun nhiên liệu điện tử? 21 15 Các yếu tố tác động dến thời điểm phun, lưu lượng phun, áp suất phun hệ thống phun nhiên liệu điện tử? 22 16 Nguyên lý làm việc hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) xe ô tô? .22 17 Nguyên lý làm việc hệ thống túi khí an tồn xe ô tô? 23 18 Ưu nhược điểm PLC phạm vi sử dụng? 24 19 Cấu trúc nguyên lý hoạt động PLC? .25 20 Các phương pháp tích hợp hệ thống điện tử? 26 21 Các đặc trưng cảm biến cấu chấp hành? 26 22 Công dụng, nguyên lý làm việc hệ thống điều chỉnh khoảng cách xe ô tô? 26 I.Cảm biến mô men xoắn ……………………………………………………………………… 26 II Cảm biến đo dịch chuyển ………………………………………………………………… 27 Đại học giao thông vân tải III Cảm biến lưu lượng…………………………………………………………………………28 IV Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều………………………………….31 V Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện xoay chiều 32 VI Động bước …………………………………………………………………………… 32 TRẢ LỜI Câu Định nghĩa hệ thống điện tử? Trình bày thành phần hệ thống điện tử?  Định nghĩa hệ thống điện tử: -Là kết hợp chặt chẽ kỹ thuật khí với điện tử hệ thống điều khiển máy tính thiết chế tạo sản phẩm khí quy trình cơng nghiệp -Tương lai hệ thống điện tử : lĩnh vực điện tử ngày nghiên cứu rộng rãi, để cải thiện chất lượng làm việc sản phẩm, thay đởi đặc tính sản phẩm hay thiết kế chế tạo sản phẩm  Thành phần hệ thống điện tử: + Hệ phát động dẫn động: Bộ chuyển hóa lượng chuyển đởi lượng từ dạng khác (ví dụ: điện năng, năng) Thông thường động (điện từ, thủy khí, nhiệt) đóng vai trò cấu phát động Bộ phận dẫn động (truyền động) có vai trò truyền từ phận phát động đến cấu chấp hành + Cơ cấu chấp hành: Trong hệ thống điện tử, cấu chấp hành thiết bị hay dụng cụ mà hệ thống dùng để tương tác với mơi trường Ví dụ tay kẹp robot, trống quay máy giặt, bàn chứa phôi dao máy phay CNC + Hệ thống cảm biến đo lường (có thể có khơng): cảm biến đo thu thập liệu nhằm phản hồi vào hệ thống điều khiển qua liệu đo xử lý điều khiển đưa tác động lên trình động học, động lực học hệ thống để thu đáp ứng mong muốn đầu + Hệ thống điều khiển- bao gồm phần cứng (mạch điện, điện từ) phần mềm chứa giải thuật điều khiển hệ thống Câu Lịch sử phát triển hệ thống điện tử? Hướng phát triển tương lai?  Lịch sử phát triển: - - - Trước năm 1990: hệ khí túy: + Máy nước_động đốt (1780) + Máy phát điện (1870) + Động điện (1889) Giai đoạn 1900- 1920:Giai đoạn xuất liên kết hệ thống khí điện + Rơle, cuộn hút + Các máy khuếch đại thủy lực khí nén + Các điều khiển, khuếch đại Giai đoạn 1920-1935: khí điều khiển tự động Đại học giao thông vân tải + Máy chữ điện + Máy bay - Giai đoạn 1935- 1955: hệ thống khí, hệ thống điều khiển điện + Chất bán dẫn (1948) + Thysitor (1955) + Máy tính số, thang máy, tuốc bin nước - Giai đoạn 1955- 1975: Giai đoạn hệ thống điện tử tích hợp máy tính, điều khiển hệ thống khí + Máy tính xử lý (CPU) (1959) + Tự động hóa dựa số hóa (1975) + Robot cơng nghiệp + Ở đĩa - Giai đoạn 1975- 1985: + Vi điều khiển (1978) + Máy tính cá nhân (PC) (1980) + CIM 1980  Hướng phát triển tương lai: - Xu phát triển điện giới tích hợp ngày nhiều công nghệ, sản phẩm ngày “thông minh” kích thước ngày nhỏ - Cơng nghệ micro,nano thu nhỏ thiết bị máy móc xuống kích thước phân tử sản phẩm cơng nghệ tương lai - Nâng cao trí thơng minh cho sản phẩm điện tử Câu Thế cảm biến? Các loại cảm biến thường dùng? Cho ví dụ nguyên lý hoạt động loại cảm biến? - Cảm biến thiết bị mà có tượng vật lý tác động vào sẽ tạo tín hiệu đầu tỷ lệ - Phân loại:Có nhiều cách phân loại cảm biến khác + Theo công dụng: - Cảm biến đo dịch chuyển: Cảm biến đo dịch chuyển tính tiến, đo vận tốc, đo gia tốc, loại cảm biến có độ phân giải cao, khoảng đo rộng - Các cảm biến đo nhiệt độ: Ví dụ loại cảm biến đo thay đổi nhiệt độ dựa vào thay đổi điện trở diot nhiệt, hồng ngoại; thể tích thay đởi chiều dài thay đổi - Các cảm biến lưu lượng: cảm biến siêu âm, lưu lượng kế, thiết bị đo dòng chảy điện từ - Các cảm biến đo áp suất - Cảm biến đo lực + Theo cấu tạo , đặc tính làm việc -Cảm biến tinh thể áp điện : lực ,áp suất sinh đại lượng điện -Các cảm biến vận tốc ,gia tốc : đặc tính làm việc sẽ đo vận tốc chuyển động , gia tốc chuyển động + Theo đối tượng đo: độ phân giải cao, khoảng đo rộng, giải pháp tin cậy, giá thành thấp - Ví dụ hoạt động loại cảm biến: Cảm biến gia tốc khối lượng - Nguyên lý hoạt động: Đại học giao thông vân tải : khối lượng treo ; : trục đo gia tốc ; : lấy mẫu ; : xử lý Nguyên lý làm việc: -Khi có dịch chuyển theo phương thẳng đứng , khối lượng treo sẽ dao động theo phương trục đo gia tốc Bộ lấy mẫu sẽ xác định dịch chuyển cung cấp cho xử lý để xác định gia tốc dẫn động theo phương thẳng đứng + Ưu điểm: - Độ nhạy lớn ,có thể xác định dao động có cơng suất nhỏ - Độ phân giải cao : sử dụng thiết bị đo : dao động tần số thấp, chấn động kết cấu xây dựng, động đất + Nhược điểm: Cồng kềnh - Khi vật liệu chịu kéo chiều dài sẽ tăng lên, vật liệu chịu nén chiều dài sẽ giảm xuống - Đối với dầm chịu uốn, thớ dầm sẽ chịu kéo, thớ dầm chịu nén Dựa vào đặc tính người ta có ngun lý đo lực sau: + Dựa vào biến dạng phần tử đàn hồi + Cân lực chưa biết thơng qua hệ cân + Có thể đo gia tốc để xác định giá trị lực biết khối lượng (để xác định lực va đập) Câu Thế cấu chấp hành? Các loại cấu chấp hành thường gặp? Cho ví dụ nguyên lý hoạt động loại cấu chấp hành? - Cơ cấu chấp hành cấu nhận lệnh điều khiển để thực nhiệm vụ cụ thể - Phân loại: Theo dạng lượng cung cấp cho cấu chấp hành + Cơ cấu chấp hành điện:Sử dụng lượng điện Ví dụ: động điện, role điện từ + Cơ cấu chấp hành thủy lực:Sử dụng lượng dòng dầu thủy lực Ví dụ: xy lanh thủy lực, động thủy lực, van thủy lực + Cơ cấu chấp hành khí nén : sử dụng dòng khí nén để thực nhiệm vụ cụ thể + Cơ cấu chấp hành loại vật liệu mới: áp điện, tinh thể + Cơ cấu chấp hành micro, nano: thích hợp cho hệ có kích thước nhỏ sử dụng công nghệ xử lý vật liệu có nguồn gốc từ silic 2.Theo cơng dụng: + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động tịnh tiến + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động quay + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động đóng mở van, role - Đặc tính hoạt động cấu chấp hành: Đại học giao thông vân tải * Cơ cấu chấp hành điện: hầu hết dựa nguyên lý hoạt động kiểu đóng mở thiết bị chuyển mạch nhận tín hiệu ra, lệnh cấp lượng để tác động đóng hay mở thiết bị điện động van Động điện chiều kích từ nối tiếp : có cuộn dây phần ứng cuộn kích từ nối tiếp Câu 5.Các loại cấu chấp hành? Theo dạng lượng cung cấp cho cấu chấp hành + Cơ cấu chấp hành điện:Sử dụng lượng điện Ví dụ: động điện, role điện từ + Cơ cấu chấp hành thủy lực:Sử dụng lượng dòng dầu thủy lực Ví dụ: xy lanh thủy lực, động thủy lực, van thủy lực + Cơ cấu chấp hành khí nén : sử dụng dòng khí nén để thực nhiệm vụ cụ thể + Cơ cấu chấp hành loại vật liệu mới: áp điện, tinh thể + Cơ cấu chấp hành micro, nano: thích hợp cho hệ có kích thước nhỏ sử dụng cơng nghệ xử lý vật liệu có nguồn gốc từ silic 2.Theo cơng dụng: + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động tịnh tiến + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động quay + Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động đóng mở van, role Câu Nguyên lý làm việc loại cảm biến đo lực? -Dựa vào biến dạng:sd loại vật liệu dẻo, có lực tác dụng vật bị biến dạng, giá trị lực lớn E lớn -Dựa vào áp suất loại vật liệu chất lỏng, khí -Căn vào gia tốc khối lượng biết để xác định giá trị lực -Dựa vào tính chất vật liệu: số loại vật liệu chịu tác dụng lực sẽ sinh điện tích ( giá trị microCulong) Việc xác định giá trị điện tich sẽ xác định giá trị lực Cảm biến đo lực dựa vào biến dạng: +Bao gồm nhiều loại: phần tử (h.a) phần tử(h.b) Đại học giao thông vân tải +Trong số trường hợp cảm biến lực dựa vào biến dạng có phần tử: Gồm sợi kim loại dán lên bề mặt vật cần đo lực, thông qua mạch cầu, người ta xác định giá trị ΔR theo thay đổi biến dạng ε ∆R = Sg ε R ∆l Voi : (ε = ) l Tính ứng suất phát sinh vật cần đo lực, từ tính lực +Người ta dựa vào cảm biến lực để xác định tải trọng dầm - Thông thường sử dụng cảm biến lực - Có thể dùng cảm biến đo lực để xác định momen uốn sinh mặt cắt cách đặt cảm biến lực (1) (3) mặt chịu kéo, (2) (4) mặt chịu nén - Mối quan hệ: ∆R ∆R1 ∆R ∆R 6.Sg.Px =− = =− = R1 R2 R3 R4 E.b.h Trong đó: Sg: hệ số phụ thuộc vào loại cảm biến x: kc từ điểm đặt tải trọng P tới mặt cắt ngang dầm cần xác định momen uốn b: bề rộng dầm h: chiều dày dầm E: modun đàn hồi vật liệu chế tạo dầm Câu Nguyên lý làm việc loại cảm biến đo nhiệt độ? Cảm biến nhiệt độ dựa vào giãn nở khác nhau: a Nhiệt kế lỏng -rắn: Đại học giao thông vân tải 1.Chất lỏng( thủy ngân,cồn) 2.vỏ ( chất rắn ) - Nguyên lý làm việc: Khi nhiệt độ thay đởi chất rắn, lỏng có dãn nở khác nhau,do để nhiệt xúc với vật cần đo xác định nhiệt độ đối tượng đo + Ưu điểm: Tương đối đơn giản, giá thành tương đối thấp Độ xác tương đối cao, dễ bảo quản + Nhược điểm: Dải đo bị hạn chế nhiệt độ đông đặc nhiệt độ bay chất lỏng ví dụ: Thủy ngân nhiệt độ đo khoảng -40oC đến 500oC Cồn từ -200oC đến 250oC) Hệ số dãn nở số chất rắn thay đổi theo nhiệt độ nên làm giảm độ xác phép đo Phải tiếp xúc với đối tượng cần đo b Nhiệt kế rắn-rắn: - Nguyên lý làm việc: + Dựa vào giãn nở khác kim loại A B Khi nhiệt độ thay đổi , kim loại dán lại với hình 2.1a Khi nhiệt độ T > T biến dạng thể hình 2.1b Ngược lại T < T biến dạng thể hình 2.1c + Người ta dựa vào thay đởi bán kính cong ρ hình 2.1d để xác định mức độ thay đổi nhiệt độ Bán kính cong sẽ thay đởi theo thay đởi nhiệt độ Ta có: ρ= 2t 3(α A − α B )(T2 − T1 ) Đại học giao thông vân tải t: tổng chiều dài αA , αB : hệ số dãn nở theo nhiệt độ T2 T1: nhiệt độ thời điểm sau nhiệt độ thời điểm đầu + Ưu điểm: Có khoảng đo tương đối rộng Tương đối đơn giản 3.Có thể dùng để đóng mở cơng tắc dựa vào mức nhiệt độ Giá thành rẻ có kết cấu đơn giản + Nhược điểm: 1.Độ xác bị hạn chế phải đo khoảng đo rộng Cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo Cảm biến nhiệt độ dựa vào biến đổi pha 1: chất lỏng; 2: chất khí - Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ dựa vào biến đổi pha lỏng , khí Làm việc dựa nguyên lý nhiệt độ tăng chất lỏng sẽ bay làm áp suất chất khí tăng lên ,dựa vào thay đởi áp suất chất khí hệ thống đo cảm biến mức độ thay đởi nhiệt độ + Ưu điểm: Khoảng đo tương đối rộng; Mức độ xác tương đối cao Chỉ cần phần hệ thống đo đòi hỏi cần tiếp xúc với đối tượng đo + Nhược điểm: Cồng kềnh , kích thước lớn 3.Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại: - Nguyên lý làm việc: dựa vào tính chất bước sóng sẽ thay đởi (màu sắc đối tượng cần đo sẽ thay đổi theo nhiệt độ) từ xác định bề mặt phát xạ tính chất sóng phát xạ từ bề mặt đối tượng đo thay đổi theo nhiệt độ + Ưu điểm: không cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo dải đo rộng + Nhược điểm: Mức độ xác thay đổi theo thời gian cần phải hiệu chỉnh sau khoảng thời gian sử dụng (1 năm lần) 4.Cảm biến nhiệt điện trở: Đại học giao thông vân tải 1: dây điện trở cảm ứng nhiệt độ ; 2: vỏ; 3: bề mặt cảm ứng ; 4: dây dẫn R0 điên trở T=0 (Ω) ; R : điện trở nhiệt độ T -Làm việc dựa nguyên tắc nhiệt độ đa số loại vật liệu thay đổi sẽ làm điện trở thay đổi -Dựa vào thay đởi điện trở ta xác định nhiệt độ -Nhận xét: +Khi nhiệt độ tăng điện trở đa số loại vật liệu tăng +Khi sử dụng dây điện để cảm ứng nhiệt độ cần phải ý đến tính tuyến tính mối quan hệ nhiệt độ điện trở +Trong thực tế cảm biến nhiệt độ điện trở thay đổi nhiều mặt kết cấu Câu 8.Nguyên lý làm việc loại cảm biến gia tốc? Cảm biến gia tốc khối lượng : khối lượng treo ; : trục đo gia tốc ; : lấy mẫu ; : xử lý Nguyên lý làm việc: -Khi có dịch chuyển theo phương thẳng đứng , khối lượng treo sẽ dao động theo phương trục đo gia tốc Bộ lấy mẫu sẽ xác định dịch chuyển cung cấp cho xử lý để xác định gia tốc dẫn động theo phương thẳng đứng + Ưu điểm: - Độ nhạy lớn ,có thể xác định dao động có cơng suất nhỏ - Độ phân giải cao : sử dụng thiết bị đo : dao động tần số thấp, chấn động kết cấu xây dựng, động đất + Nhược điểm: Cồng kềnh Cảm biến gia tốc tinh thể áp điện (gia tốc kế áp điện) Đại học giao thông vân tải : tinh thể áp điện ; : khối lượng va đập ; : lò xo ; : vỏ ; : bề mặt cần cảm biến gia tốc -chức ; dùng để xác đinh hay cảm biến gia tốc bề mặt kết cấu Nguyên lý làm việc: -Khi bề mặt cần cảm biến (5) dao động khối lượng va đập (2) sẽ va đập vào tinh thể áp điện (1) sinh điện tích tỉ lệ với lực va đập (2) (1) + Ưu điểm: - Độ nhạy cao - Kích thước gọn nhẹ, giá thành rẻ - Tạo điện tích q lớn giá trị gia tốc nhỏ -Ít không phụ thuộc vào phương đo - Tự tạo điện tích khơng cần nguồn bên ngồi + Nhược điểm: - Hạn chế lượng dao động nhỏ hay tần số dao động thấp - lượng dao động thấp độ xác phép đo giảm Câu Các loại động điện chiều? Ưu khuyết điểm phạm vi sử dụng - Động điện chiều thường bao gồm phần tĩnh phần quay, phần quay gọi phần ứng, phần tĩnh gọi phần cảm (cuộn cảm) đặt (đối xứng) nam châm điện 1: Nam châm ; 2: Chổi than; 3: Cuộn dây Đ/c điện chiều có nhiều cách phân loai khác nhau: a Theo phương pháp kích từ: a1 Đ/c điện chiều Kích từ nối tiếp: Loại động điện có cuộn dây phần ứng cuộn kích từ nối nối tiếp với 10 Đại học giao thông vân tải Đáp ứng động xung số đưa vào cung cấp điều khiển vòng h ở, làm đơn giản điều khiển giảm giá th ành Có khả đạt quay đồng tốc độ thấp với tải ghép trực tiếp với trục động Một phạm vi rộng tốc độ quay thực tốc độ tỉ lệ với tần số xung vào +Các nhược điểm: Sự cộng hưởng xảy không điều khiển hợp lí Khơng dễ dàng hoạt động tốc độ cực cao Sự chuyển động động bư ớc gia tăng không liên tục độ phân giải bị giới hạn b ởi kích cỡ bước Các động bước bị trượt bước tải sai số dẫn đến không phát -Phạm vi ứng dụng: +Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động bước cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu thực trung thành lệnh đưa dạng tham số +Động bước ứng dụng nhiều ngành tự động hóa, ứng dụng thiết bị cần điều khiển xác VD : điều khiển robot, điều khiển tiêu cự hệ quang học, điều khiển điịnh vị hệ quan trắc, điều khiển lập trình thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển cấu lái phương chiều máy bay Trong công nghệ máy tínhđộng bước sử dụng cho loại ổ đĩa cứng,máy in… Câu 12 Các phần tử hệ thống chấp hành thủy lực hệ thống chấp hành khí nén?  Các phần tử cấu chấp hành thủy lực • Cơ cấu chấp hành tịnh tiến (XL-PT) 1: Cơ cấu chấp hành tịnh tiến; 2: Van chiều; 3: Bơm thủy lực; 4: Van phân phối -Phân loại: +Theo cấu xy lanh : Đơn 15 Đại học giao thông vân tải Kép Vi sai Xy lanh đơn: di chuyển chiều dầu thủy lực, di chuyển ngược lại lực lò xo Xy lanh kép loại xy lanh tác động chiều tác động thực dòng dầu thủy lực Xy lanh vi sai loại xy la nh có nhiều xy lanh dẫn động hành trình đòi hỏi giá trị lớn +Theo phương pháp lắp ráp: Xy lanh lắp chặt thân (h.1) Xy lanh lắp chặt mặt bích(h.2) Xy lanh treo(h.3) H.1 H.2 16 Đại học giao thơng vân tải H.3 • Cơ cấu chấp hành thủy lực quay (động thủy lực kiểu quay tròn): +Động thủy lực kiểu bánh +Động thủy lực kiểu trục vit-bánh vít +Động thủy lực kiểu roto cánh gạt +Động thủy lực kiểu piston hướng trục +Động thủy lực kiểu piston hướng kính  Các phần tử cấu chấp hành khí nén • Động khí nén Có nhiều loại khác nhau: +Kiểu piston có khả biến đởi lượng khí nén dạng thành động chuyển động tịnh tiến +Kiểu roto cánh gạt biến lượng dòng khí nén dạng thành động trong chuyển động quay +Kiểu trục vít • Cơ cấu chấp hành khí nén chuyển động tịnh tiến +Van điện thông: Dưới tác dụng lực từ tính, sinh cho cuộn dây, cấu chấp hành khí nén tịnh tiến sẽ dịch chuyển tịnh tiến vị trí piston để thực lệnh điều khiển đóng mở đường khí phục vụ mục đích điều khiển 17 Đại học giao thơng vân tải +Van phân phối: Là dạng cấu chấp hành kiểu khí nén có tác dụng phân phối dòng khí ép phục vụ mục đích cung cấp lực hãm cho hệ thống phanh đóng mở cửa kết cấu vv Câu 13.Hệ thống phun nhiên liệu điện tử gì? Ưu khuyết điểm hệ thống so với chế hòa khí? Tại hệ thống ngày được ứng dụng rộng rãi? a Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI): Hệ thống phun xăng điện tử hệ thống phun xăng có điều khiển trung tâm sẽ thu thập thơng số làm viêc động sau xử lý thơng tin này, so sánh với chương trình ch̉n lập trình Từ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động chỉ huy hoạt động vòi phun Nguyên lý hoạt động sử dụng hệ thống điều khiển điện tử để can thiệp vào trình phun nhiệu liệu vào buồng đốt động nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu Ưu điểm - Có khả nâng cao tỷ số nén động → tránh tượng kích nở - Đảm bảo độ xác tỷ lệ pha trộn - Có khả tự điều chỉnh tỉ lệ hòa trộn theo nhiệt độ , theo mức độ đòi hỏi momen , cơng suất động -Có khả nâng cao hiệu suất ,giảm mức độ ô nhiễm cho mơi trường Nhược điểm - Đòi hỏi độ xác cao - Yêu cầu bảo dưỡng phức tạp 18 Đại học giao thông vân tải Tuy vậy tiến công nghệ chế tạo ,về vật liệu ,về công nghệ gia công , nhược điểm hạn chế hệ thống phun xăng điện tử ngày ứng dụng rỗng rãi -hệ thống ngày được ứng dụng rộng rãi Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm chế hòa khí là: 1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành hạt bụi sương nhỏ 2) Phân phối xăng đồng đến xylanh giảm thiểu xu hướng kích nở hòa khí lỗng 3) Động chạy không tải êm dịu 4) Tiết kiệm nhiên liệu nhờ điều khiển lượng xăng xác, bốc tốt, phân phối xăng đồng 5) Giảm khí thải độc hại nhờ hòa khí lỗng 6) Mơmen xoắn động phát lớn hơn, khởi động nhanh hơn, xấy nóng máy nhanh động làm việc ổn định 7) Tạo công suất lớn hơn, khả tăng tốc tốt khơng có họng khuếch tán gây cản trở động chế hòa khí 8) Hệ thống đơn giản chế hòa khí điện tử khơng cần đến cánh bướm gió khởi động, khơng cần vít hiệu chỉnh 9) Gia tốc nhanh nhờ xăng bốc tốt lại phun vào xylanh tận nơi 10) Đạt tỉ lệ hòa khí dễ dàng 11) Duy trì hoạt động lý tưởng phạm vi rộng điều kiện vận hành 12) Giảm bớt hệ thống chống ô nhiễm môi trường Câu 14.Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống phun nhiên liệu điện tử? Cấu tạo 1:vòi phun; 2: cảm biến áp suất đường ống nạp; 3: cảm biến vị trí bướm ga; 4: cảm biến vị trí trục khủyu; 5: cảm biến nhiệt độ nước làm mát ; 6: cảm biến oxy ; 7: cảm biến vị trí trục cam 2.Nguyên lý làm việc: -Hệ thống phun xăng điện tử thông thường bao gồm : Bộ xử lý trung tâm ECU ,hệ thống vòi phun, hệ thơng cảm biến ,hệ thống cảm biến gồm: hệ thống cảm biến lưu lượng dòng khí nạp, hệ thống cảm biến độ mở bướm ga,cảm biến nhiệt độ nước làm mát ,cảm biến momen trục khuỷu , cảm biến lượng oxy đường ống thải, cảm biến kích nở -Khi nhận tín hiệu từ cảm biến tùy theo yêu cầu phụ tải người điều khiển phương tiện,bộ phận xử lý trung tâm sẽ tính toán lưu lượng phun thời điểm phun, điều khiển vòi phun để thực chức phun * Vòi phun: - Cấu tạo vòi phun: 19 Đại học giao thơng vân tải 1: lò xo; 2: cuộn dây; 3: thân kim; 4: khe dầu; : đầu phun -Nguyên lý hoạt động: +Khi cuộn dây (2) cấp điện ,thân kim phun (3) kéo lên , nhiên liệu theo khe dầu (4) qua đầu phun ,phun vào đường ống nạp Thời điểm cấp điện cho cuộn dây , thời gian cấp điện cho cuộn dây định lưu lượng phun thời điểm phun Khi ngừng cấp điện cho cuộn dây, lò xo (1) sẽ ép thân kim đóng chặt đầu phun Tùy theo tốc độ động ,số lượng đóng mở tân kim lớn Vd: Khi tốc độ động n=10000 vòng/phút , số lượng đóng mở kim phun 176 lần/s Thời gian đóng mở kim phun yêu cầu độ xác 1/10000 giây Do cơng nghệ chế tạo vòi phun đòi hỏi xác độ bền vòi phun có độ xác cao Câu 15.Các yếu tố tác động dến thời điểm phun, lưu lượng phun, áp suất phun hệ thống phun nhiên liệu điện tử?  Thời điểm phun: - Hệ thống phun nhiên liệu điều chỉnh thời điểm phun dựa vào tỷ lệ khơng khí hòa trộn với nhiên liệu, tỷ số nén thiết kế buồng đốt Ngồi EFI tính tốn thời điểm phun dựa vào yếu tố khác như: mật độ khơng khí, nhiệt độ khơng khí trị số ốctan Khi áp suất tăng lên mật độ khơng khí giảm làm hệ số nạp giảm trình tương tự nhiệt độ khơng khí tăng Khi nhiệt độ khơng khí tăng làm cho q trình bay nhiên liệu chậm lại xử lí sẽ điều chỉnh để trình phun nhiên liệu xảy sớm nhiệt độ khơng khí giảm Lưu lượng phun= (lít/phút)  Lưu lượng phun: - Các cảm biến: ví dụ Khi cảm biến phát nồng độ oxy dư khí thải lớn, điều khiển trung tâm ECU sẽ lệnh cho hệ thống bơm xăng đi, để cho nhiên liệu cháy hết - Chất lượng nhiên liệu không tốt, lọc làm việc không hiệu sẽ dễ dẫn tới kim phun bị tắc, đóng cặn Khi kim bị tắc sẽ ảnh hưởng đến lưu lượng xăng cung cấp cho động gây nên tượng máy yếu thường xuyên chết máy  Áp suất phun: - Cảm biến áp suất: Câu 16.Nguyên lý làm việc hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) xe ô tô? - Công dụng: + Nâng cao tính an tồn vận hành xe 20 Đại học giao thơng vân tải + Tăng tính ởn định hướng chuyển động xe chạy đường + Kiểm soát lực phanh tránh tượng bánh xe bị trượt, tởn hao cơng suất vơ ích - Cấu tạo 1: Công tắc đèn phanh; 2: Bộ chấp hành phanh;3: Cảm biến tốc độ;4: Cảm biến mức dầu phanh;5: Đèn báo phanh ABS;6: Bộ xử lí trung tâm Hệ số bám φ: Loại đường Nhựa bê tông Đất Cát Hệ số bám φ Khô Ướt khô Ướt Khô Ướt 0,7-0,8 0,35-0,45 0,5-0,6 0,2-0,4 0,2-0,3 0,4-0,5 -Nguyên lý làm việc: Khi cảm biến tốc độ quay bánh xe cung cấp tín hiệu điều khiển trung tâm Tốc độ bánh xe so sánh với tốc đọ lăn không trượt dựa vào tốc độ xe, tốc độ quay trục Nếu bánh xe có tốc độ nhỏ tốc độ lăn khơng trượt, xử lí trung tâm sẽ ngừng cung cấp dầu cho xy lanh thủy lực cho bánh xe đó→ lực hãm giảm đi, tượng trượt bánh xe sẽ Hiện tượng so sánh ngừng cấp dầu xáy nhanh lên tới hàng nghìn lần 1s đảm bảo cho bánh xe tránh tượng trượt phần, lực phanh lớn xe vận hành đoạn đường có hệ số bám thấp +Đối với xe khơng có hệ thống phanh ABS, người lái xe tác động vào chân phanh theo chu kỳ ngắt quãng để tránh tượng vừa lăn vừa trượt trượt không lăn Câu 17.Nguyên lý làm việc hệ thống túi khí an tồn xe tơ? 21 Đại học giao thơng vân tải 1: cảm biến gia tốc; 2: cảm biến lực va đập; 3: cảm biến áp lực dầu phanh; 4: xử lý trung tâm; 5: phận gây cháy; 6: hốn hợp Ni, Na, Nitorat,Ka - Công dụng: + Giảm chấn thương cho người điều khiển + Giữ đc thiết bị mức hư hỏng tối thiểu -NLLV: Số lượng cảm biến có hệ thống dao động từ 3-5 cảm biến gia tốc, cảm biến lực va đập, cảm biến áp lực dầu phanh, cảm biến vị trí Khi cảm biến gia tốc a=2g, amax=1,5g xử lí trung tâm sẽ kích hoạt dòng điện có giá trị 1-2 A tác động vào phận gây cháy làm nổ hỗn hợp sinh khí Q trình diễn 0.004 s dẫn đến làm bung túi khí ngăn ngừa va đập Sau khí sẽ thẩm thấu qua bề mặt túi túi khí sẽ giảm dần kích thước *chú ý : -các túi khí chỉ sử dụng lần -1 số loại xe thiêt kế túi khí liên kết với dây an tồn Câu 18 Ưu nhược điểm PLC phạm vi sử dụng? • Ưu nhược điểm: +Tốn khơng gian (1 PLC có kích thước nhỏ máy tính có khả điều khiển tương hàng trăm rơ le đóng ngắt ) +tiết kiệm lượng (1 PLC có lượng tiêu thụ nhỏ máy tính để bàn) +giá thành rẻ (1 PLC cỡ nhỏ thay cho 10-15 rơ le , giá chỉ rơ le) +Có khả thích ứng với môi trường công nghiệp, biến động độ ẩm mơi trường, bụi, dầu, nước +Có khả giao diện trực tiếp để thực lệnh điều khiển nhờ mô đun vào, kết nối trực tiếp với hệ thống +Lập trình dễ dàng Tính linh hoạt cao( thay đởi nhanh chóng CT PLC) • Ứng dụng;: 22 Đại học giao thơng vân tải +Ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động, lắp ráp tự động +Cho thiết bị làm việc độc lập thang máy, bãi đỗ xe tự động +Trong hệ thống đóng gói, kiểm tra chất lượng sản phẩm +CIM( hệ thống sản xuất tự động) Câu 19 Cấu trúc nguyên lý hoạt động PLC? • Cấu trúc: -Bộ xử lí trung tâm:là vi xử lý điều khiển hoạt động PLC thực chương trình xử lý vào truyền thơng thiết bị bên ngồi -Bộ nhớ:Bao gồm nhiều loại: +ROM: Ko thay đởi chỉ nạp lần, dùng +RAM:Loại nhớ thay đởi, nhược điểm phải có nguồn điện liên tục(1 số PLC thêm pin cho nhớ này) +EPROM:cũng giống ROM, ko cần nguồn , ko cần pin,có ưu điểm liệu xóa tia cực tím sau nạp lại liệu +EEPROM:Loại nhớ kết hợp ưu điểm RAM EPROM: ko cần nguồn, nạp lại chương trình số lần nạp có giới hạn • Phân loại: +Theo số đầu vào-ra: -PLC có số lượng đầu vào 1024 kênh + Theo hãng sản xuất: -PLC Ormon: CJ1,CJ2,CJH, -PLC Siemens: S7-200, S7-400, S7-300, -PLC Mitsubishi -PLC Telemechanik Câu 20: Các phương pháp tích hợp hệ thống điện tử? - Tích hợp phần cứng: phần cứng nối với nhau, cảm biến nối với máy tính, cảm biến nối với cấu chấp hành để thực lệnh sau xử lý tín hiệu thu thập từ cảm biến - Tích hợp xử lý thơng tin: liên kết phần mềm để xử lý thông tin trực tuyến xử lý thơng tin chung - Tích hợp để thực điều khiển đa cấp bao gồm hệ thống cấp: 23 Đại học giao thông vân tải + Cấp 1: điều khiển cấp thấp, phản hồi ởn định tuyến tính hóa + Cấp 2: điều khiển mức cao, điều khiển chấp nhận phản hồi + Cấp 3: giám sát bao gồm chẩn đốn lỗi + Cấp 4: tối ưu hóa phối hợp trình + Cấp 5: quản lý trình Câu 21: Các đặc trưng cảm biến cấu chấp hành a Dải đo, độ nhạy độ phân giải - Dải đo cảm biến hiệu đầu vào lớn với đầu vào nhỏ mà tương ứng với dải giá trị đầu vào có giá trị đầu phù hợp VD: cặp nhiệt có dải từ -50oC đến 750oC dải đo 800oC - Độ nhạy cảm biến: thông số biểu diễn thay đổi đầu vào sẽ có thay đởi tương ứng đầu - Độ phân giải: khoảng nhỏ đầu vào mà cảm biến đo số đếm nhỏ cảm biến b Sai số độ tuyến tính độ xác - Sai số sai khác giá trị đo giá trị thực đầu vào Có loại sai số: + Sai số hệ thống:là sai số tất phép đo + Sai số ngẫu nhiên: sai số có số phép đo - Độ tuyến tính độ xác: độ xác cảm biến tỷ lệ nghịch với sai số, sai số nhỏ độ xác cao Câu 22: Cơng dụng, nguyên lý làm việc hệ thống điều chỉnh khoảng cách xe ô tô? - Công dụng: + Nó nghiên cứu lắp đặt số loại xe để giảm thời gian điều khiển cho người lái + Giữ an toàn cho xe + Hỗ trợ cho người khiếm thị điều khiển xe - Nguyên lý làm việc: Sử dụng hệ thống rada để giữ khoảng cách xe để vượt chướng ngại vật I.Cảm biến mô men xoắn Nguyên lý: -Sử dụng cảm biến lực dựa vào biến dạng xác định ứng suất lớn sinh trục chịu xoắn Từ xác định momen xoắn trục -Khi xác định momen xoắn trục ,nếu biết vận tốc góc (rad/s),có thể xác định cơng suất mà trục truyền N=Mx.w Trong : N(w); M(N.m); w(rad/s) 24 Đại học giao thông vân tải -Đây phương pháp hay sử dụng cần xác định công suất động sau bảo dưỡng sửa chữa -Phương pháp sử dụng để đo công suất động bệ thử công suất II Cảm biến đo dịch chuyển 2.1 cảm biến LVDT (cảm biến vi sai biến đởi tuyến tính) 1:cuộn cảm ứng ; 2: lõi sắt ; 3: cuộn kích từ -Nguyên lý hoạt động: +Khi lõi sắt chuyển động (dịch chuyển ) cuộn cảm ứng sinh tín hiệu có sai lệch kể độ lớn , pha Sự thay đổi phụ thuộc vào độ lớn thay đởi vị trí lõi sắt Loại cảm biến sử dụng rộng rãi có độ nhạy cao ,cấu tạo đơn giản ,dễ chế tạo có độ xác tương đối cao 2.2 Cảm biến vận tốc 1: khối lượng ; 2: cuộn dây; 3: lò xo -Cấu tạo:Gồm: +1 khối lượng có nam châm treo sợi dây (lò xo) Khi bề mặt cần phải xác định vận tốc chuyển động ,các cuộn dây sẽ sinh điện phụ thuộc vào vận tốc bề mặt cần đo Phương pháp thường sử dụng để xác định vận tốc dao động bề mặt -Ưu điểm: độ nhạy tương đối cao -Nhược: +Chỉ xác định vận tốc dao động theo phương định→Tại thời điểm để xác định vận tốc dao động theo phương phải dùng đến cảm biến +Khối lượng lớn , cồng kềnh ,ít dùng để đo dao động có tần số cao III Cảm biến lưu lượng 3.1 Cảm biến lưu lượng pittong 25 Đại học giao thông vân tải V: tốc độ dòng khơng khí (m/s); P1 :áp suất động; Pt :áp suất tĩnh; Q: 1đơn vị thể tích /đơn vị thời gian -Cảm biến lưu lượng dựa nguyên lý cảm biến vận tốc dòng chảy (dòng khí dòng chất lỏng ) -Cảm biến lưu lượng pitong loại cảm biến xác định tốc độ dòng khí dựa định ḷt Bernoulli 3.2 Cảm biến lưu lượng dựa vào chênh áp Q: lưu lượng ; C: hệ số điều chỉnh phụ thuộc Re -Ưu điểm :+Độ xác tương đối cao ,đơn gản ,giá thành rẻ -Nhược điểm : +Phải can hiệp hệ thống ,kết cấu +Tăng sức cản thủy lực 3.2 Cảm biến lưu lượng bằng siêu âm -Nguyên lý làm việc: +Vật liệu khác sẽ có tốc độ dịch chuyển khác Vận tốc chuyển động chất lỏng sẽ thay đởi tốc độ dòng chất lỏng thay đổi.Dựa vào nguyên lý người ta sử dụng cảm biến lưu lượng đầu cảm biến cảm biến Cảm biến đầu phát siêu 26 Đại học giao thông vân tải âm, cảm biến đầu thu siêu âm.Tùy thuộc vào thay đổi khoảng thời gian ∆T thời điểm phát thời điểm thu ,có thể xác định vận tốc dòng chảy V -Ưu điểm : +Khơng cần thay đởi kết cấu +Độ xác cao (sai số < 2%) -Nhược điểm: +Giá thành cao +Độ xác thay đổi theo thời gian (phải cần chỉnh thường xuyên) 3.3 Cảm biến lưu lượng dựa vào tiết diện thay đởi 1:phao; 2: ống hình nón -Cấu tạo , ngun lý làm việc: +Bao gồm ống hình nón có tiết diện thay đởi phao Lưu lượng dòng chảy thay đởi ,vị trí phao thay đởi Khi lưu lượng thay đổi ,lưu lượng lớn độ cao phao lớn -Ưu điểm: +Rất đơn giản ,độ xác cao Nhược: +Chỉ đo lưu lượng dòng chảy theo phương thẳng đứng +Khi dòng chảy có độ nhớt thay đởi cần phải hiệu chỉnh lại thang đo 3.4 Cảm biến lưu lượng tuốc bin -Nguyên lý làm việc: +Khi tốc độ dòng chảy thay đổi ,tốc độ quay n quanh trục tuốc bin sẽ thay đởi từ sẽ xác định lưu lượng dòng chảy -Ưu điểm:+Đơn giản,+Có khả đo lưu lượng dòng chảy lớn +Kỹ thuật khí phát triển giúp cho cảm biến có độ cao -Nhược:+Cồng kềnh, kích thước lớn +Khó cảm ứng lưu lượng dòng chảy có giá trị nhỏ IV Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều 4.1 Phương pháp điều khiển dòng kích từ -Khi cần tốc độ tăng ,người ta điều chỉnh điện áp đặt lên cuộn kích từ tăng (tăng Ukt) Khi từ thơng sẽ tăng →Tốc độ động tăng 4.2 Phương pháp điều khiển điều chỉnh điện áp phần ứng 27 Đại học giao thông vân tải -Phương pháp dùng để điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp đặt lên cuộn dây phần ứng động cách dùng biến trở -Nhược điểm: giảm hiệu suất động nên chỉ dùng với động công suất nhỏ 4.3 Phương pháp điều chỉnh bằng dùng nhiều cuộn kích từ  Dùng c̣n kích từ ngồi: -bằng cách dùng máy phát kích từ độc lập -Ưu điểm: Có khả điều chỉnh từ thơng rộng -Nhược: Giá thành hệ thống cao chỉ dùng động điện chiều cơng suất lớn  Dùng kích từ ngược: -Các cuộn dây kích từ quấn ngược để có khả sinh từ thơng triệt tiêu bớt từ thơng cuộn kích từ khác -Ưu điểm : đơn giản -Nhược: Chỉ giảm tốc độ so với tốc độ định mức , ko có khả tăng tốc độ lớn tốc độ định mức  Dùng c̣n kích từ phụ: -Dùng để bở sung từ thơng cho cuộn kích từ -Ưu điểm: đơn giản -Nhược: Chỉ có khả tăng tốc cho động  Phương pháp điều chỉnh cách thay đởi đóng ngắt xung -Bằng cách thay đởi độ rộng xung thay đởi điện áp trung bình tạo nên phần ứng động điều chỉnh tốc độ động -Ứng dụng nhiều động có khối lượng kích thước tương đối nhỏ V Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện xoay chiều 5.1 Thay đổi tần số dòng điện cung cấp cho động -Dùng máy biến tần để thay đởi dòng điện cung cấp cho động -Ưu điểm : +Có khả thay đởi tốc độ động phạm vi rộng +Hiệu suất cao ,thường sử dụng công suất động lớn -Nhược: 28 Đại học giao thông vân tải +Cần có thiết bị biến tần +Giá thành cao 5.2 Thay đổi số đôi cực từ -Sử dụng chuyển mạch để thay để thay đổi số đôi cực từ ,có thể thay đởi tốc độ động -Ưu điểm:Đơn giản , giá thành rẻ -Nhược:Khoảng thay đổi nhiệt độ ko liên tục 5.3 Thay đổi biến trở Roto -Thêm biến trở vào mạch điện cung cấp cho roto Khi điện trở phụ (điện trở biến trở) tăng tốc độ động giảm -Ưu điểm: +Giá thành rẻ -Nhược: +Hiệu suất động giảm -Phạm vi sử dụng: Chỉ dùng công suất động nhỏ 5.4 Gảm điện áp cung cấp cho stato -Bằng cách giảm điện áp cung cấp cho stato tốc độ động sẽ giảm -Ưu điểm:Tương đối đơn giản -Nhược : Phạm vi điều chỉnh áp ko thể lớn VI Động bước -Nguyên lý làm việc :Các cuộn dây 1,2,3 ,4 cấp điện sẽ làm cho roto có chiều quay theo chiều kim đồng hồ Nếu thứ tự cấp điện đảo ngược , roto sẽ quay ngược lại -Ưu điểm: +Duy trì momen có giá trị lớn , vận tốc nhỏ +Có khả định vị xác +chăm sóc bảo dưỡng dễ dàng +Dễ điều khiển +Giá thành rẻ -Nhược: +Khi vận tốc nhỏ làm việc ko êm +Việc tiêu tốn điện ko phụ thuộc vào phụ tải bên +Làm việc rung , ồn 29 ... 32 TRẢ LỜI Câu Định nghĩa hệ thống điện tử? Trình bày thành phần hệ thống điện tử?  Định nghĩa hệ thống điện tử: -Là kết hợp chặt chẽ kỹ thuật khí với điện tử hệ thống điều khiển máy tính... 13 .Hệ thống phun nhiên liệu điện tử gì? Ưu khuyết điểm hệ thống so với chế hòa khí? Tại hệ thống ngày được ứng dụng rộng rãi? a Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI): Hệ thống phun xăng điện. .. đoạn 19 20 -19 35: khí điều khiển tự động Đại học giao thông vân tải + Máy chữ điện + Máy bay - Giai đoạn 19 35- 19 55: hệ thống khí, hệ thống điều khiển điện + Chất bán dẫn (19 48) + Thysitor (19 55)