Hệ Thống Cơ Điện Tử IUH - Cuối kì

Ôn Thi Các Môn Trong Chuyên Ngành Cơ Điện Tử . Kỹ Thuật Lập Trình Plc. Kỹ Thuật Điều Khiển Scada Tự Động Hóa Quá Trình Sản Xuất Hệ Thống Cơ Điện Tử Hệ Thống Truyền Động Điện Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Điện Tử Công Suất Kỹ Thuật Điều Khiển Vi Xử Lý Quản Lý Bảo Trì Công Nghiệp Đây Là Hệ Thống Bài Tập + Đề Cương Ôn Thi Các Môn

Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 ƠN THI CUỐI KÌ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHƯƠNG II : CẢM BIẾN Câu : Giải  mV  9, 286   0, 04643   200  C   Vậy đo 4,277 mV nhiệt độ đo Nếu tuyến tính : S  t    4, 277  92,11 C 0, 04643 Vậy sai số phi tuyến 100ºC : Sai số theo ºC = 92,11 C  100 C  7,9 C Sai số theo % = 7,9 C 100  3.95% 200 C Dấu trừ “ – “ thể giá trị đo thấp giá trị lý tưởng Câu : Giải R 10 L V R max C % 100 2 V 1 R r 10 L 3 R max C max 31, 9% Câu : Giải Nếu tuyến tính : S 21,846 - 400 - 0, 054615 mV oC Vậy đo 5,268 mV nhiệt độ đo 5, 268 t   96, 45 C 0, 054615 Vậy sai số phi tuyến 100ºC :   Sai số theo ºC = 96, 45 C  100 C  3,55 C IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 3,55 C Sai số theo % = Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 100  0,8875% 400 C Dấu trừ “ – “ thể giá trị đo thấp giá trị lý tưởng Câu : Giải Encoder có 256 (xung/vòng) R=50mm, độ dịch chuyển dài 200mm Chu vi hình tròn : C  2 R  2  50  100 (mm) 200  256  162,97( xung ) 100 Câu : Giải R Ta có :  axial   G R Với : R điện trở Straingage G : Hệ số Gage  độ biến dạng Straingage axial Vậy Ta tính độ thay đổi điện trờ R : R  G  R    2,1 50  0,001  0,105    axial Câu : Một Strain gage có hệ số gage 2,03 điện trở RA=350Ω nối vào nhánh mạch cầu hình , điện trở R1=R2=350Ω R0=350Ω dummy strain gage ( dùng để bù ảnh hưởng nhiệt độ ) Nguồn kích thích có điện áp 10V Câu a : Gỉa sử strain gage RA chịu biến dạng 1450 , xác định điện áp lệch mạch cầu VBA Câu b : Xác định độ điện áp lệch mạch cầu ứng dụng với 1 Giải Câu a : 1450.10-6 G V BA R R R R V R in G R 1450.10-6 2,3 350 1,16725 1,16725 10 8,3375.10-3V 350 IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 Câu b :   106  R '  7,105.104  R ' 7,105.104 V  V  10  5, 075.106V BA R in 4.350 Câu 9: Một hình chữ nhật đầu cố định , đầu tự chịu lực kéo hình Một strain gage có điện trở danh định 120Ω , hệ số gage 2,0 , dán lên bề mặt vị trí cho phương tác động cảm biến phương với lực tác dụng Gỉa sử vật liệu thép có module đàn hồi E =207GPa, tiết diện 10mm  5mm , xác định thay đổi điện trở strain gage khu lực kéo 1kN Giải E  207 gPa  207.109 Pa  207.109 N / m2 A  10.5  50mm2  50.106 m2 F  1kN  1000 N k F 1000    9, 67.105  E  A 207.10  50.10 Ta có  R   R    G  R  9, 67.105  2, 120  23, 2.103  G R Câu 10: Để xác định hệ số gage , người ta làm thí nghiệm sau Dán strain gage lên tháp đường kính 6mm theo phương dọc trục Biết module đàn hồi thép 207Gpa Điện trở strain gage đo 120Ω Tác dụng lên lực kéo 25kg theo phương dọc trục , đo điện trở strain gage ta thấy tăng thêm 0,011Ω Hãy tính gage fator strain gage Giải 1kg  10 N  25kg  250 N F  250 N R  120 R  0, 011 E  207GPa  200.109 Pa  200.109 N / m A   R   (0, 003)2 IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017  F      F R E E A     F  G  R  R  E  A   R E  A G R     G R 0, 011   (0, 003)2   207.109 R  A  E   G    2,146 FR 250 120 Câu 11: Một loacell cấu tạo gồm trụ nhơm , bán kính 2,5cm , dán strain gage giống phương khác : strain gage dán theo phương lực tác dụng ( active strain gage ) , strain gage dán theo phương vng góc với phương lực tác dụng ( dummy strain gage ) Biết Vex  2V , R1  R2  RA  RD  120, G  2,13 module   đàn hồi nhôm E  6,89.1010 N / mm2 Hãy xác định thay đổi điện áp lệch mạch cầu tải thay đổi từ đến 20kN Giải Ta có R  V AB in R Khi _ F      R   V V AB  ( cầu cân bằng) Khi F  20000 N R  F   G  G  G R E A E 20000   2,13  3,15.104   (2,5.102 )2   6,89.1010    V    3,15.104   1,57.104 (V ) AB Câu 12 : Dùng mạch tương đương Thevernin tính I5 VAB IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 Cách làm Đưa R5 ngồi đóng vai trò điện trở tải Tính RTH tính điện trờ lại mạch sau thay VTH RTH tính yêu cầu đề VTH tính cách ( bỏ R5) Tính hở mạch AB VTH=VAB(hở)=VA(hở)- VB(hở)    Khi nối tắt đầu nguồn áp R1 / / R4 nt R2 / / R3  R R R R R   TH R  R R R Vậy : V TH I  R R TH V V TH  R  I R  AB 5 R R TH IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 CHƯƠNG III : XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐO MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO Sơ đồ mạch : Câu : Xác định V0 dòng điện qua điện trở hồi tiếp R 15000 f V  V    40  120  mV  out in R 5000 Dòng hồi tiếp qua Rf ( ngõ quay ngược vễ ngõ vào qua Rf ) 3 V V   out  120.10  I    8.106  A R R 15000 f f Giả sử dòng ngược lại  I f  V V out    R  120.103      8.106  A f Câu : Xác định V0 15000 Áp dụng định luật Kirchhoff nút A IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 V V in    R V    V out R Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 V  f     V V out    20000 Theo giả thiết Op-Amp lý tưởng : V   Theo mạch : V  40000 V   V   Vout   V  6 V  out 20000 40000 MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO Sơ đồ mạch :  V    V  A 8  5 V  1     V  out   MẠCH CỘNG Sơ đồ mạch : IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 Câu : Xác định Vo Io V V  2  V   R      10      8 V  out f R R  2.5    2 I I I f l V  V    8  I    0.8  mA  f R 10 f V I     4  mA  l R4  2k   I  I  I   0.8    4   4.8  mA  f l Dấu “ – “ thể chiều dòng điện chiều ngược lại MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI Sơ đồ mạch : Áp dụng định luật Kirchhoff nút A V V   V   V out 1 R F R F V  2 Ta có : V     R2  RF R  Theo giả thiết Op - Amp lý tưởng : V   V   3 IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141  V  Vậy : out     V Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017  R  R V  V  1  F   V  F V  4 out  R R R    R R    R F  F 1    R   R  R F  V  F V  5 Thế (2) (3) vào (4) ta V  1  F    out  R  R R  R    F  MẠCH KHUẾCH ĐẠI DỤNG CỤ Công Thức R  R   V  1 2  V V out R  R  3 1   BÀI TẬP Câu : Xác đinh biểu thức tính Vout mạch dƣới Mạch khuếch đại không đảo R V V V     A R2  R1 in  R  Vout  1  F R   R3   R2     V   in 1      R R  R     1 Câu : Xác đinh Vout IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 R V V  A R R  R   V   V    10    10 V  V  V V    out A R R 1     1 Câu : Mạch khuếch đại không đảo V V outA in R  R    1   1 V R  R  V   i  B   A  R R  R4         Câu :      Vin    IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 V in() out ( )  i ()  L V R 1() R  i L   V  V in di out () L  L dt V Câu : Cho mạch điện nhƣ hình dƣới Xác định tỉ số IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh V V i Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Trở kháng vào mạch Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017  V2 nối đầu dương (+) 30 V  V  V 30  20 in in 80 V  V  V 80  40 in in 500  10  2  44 V      1  (V  V )  20 11  V  V   V out 25  2   in in  in V 44  out  V in I Câu : Cho mạch điện nhƣ hình dƣới Xác định tỉ số I i IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 V V V V ( ) () out   4V  4V  V V V  5V  4V (1) ( ) () out out ( ) 20 V V V out () ()  V  3V (2) out () Từ (1) (2) ta có :  3V()  5V()  4V3 mà V()  V() Vậy : V  2ki  2V  2ki   i  5k  2i () s i  5 i s Câu : V V  V  18  103 sin  t V  ()  Câu a: Ta có : IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 V V V V V V battery () () out battery V1  Vout    R R R R s F s F   R V   V   out    V V  1  F battery out  R R R  R R F  F S S S   10  10   18  103 sin t   1   24  R  R S S    R  V  F V battery  R S    10 V 1  out  R S     10 10   18   24  1   R   R S S         10 sin t V        10  10  18   24  Phần DC 1    R  S  10 Phần AC 1   R S  R S      103 sin t      Để Vout DC ta chọn Rs cho  1  10  R S    10 10  18   24     18  R  3,33  k   S  R R  S S   Câu b : Thế RS  3,33  k   vào Phương trình AC ta có : 10  3  V  t   1  10 sin t  4.103 sin t V   out  3,33  Câu : Cho mạch điện nhƣ hình dƣới Xác định tỉ số IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh V V i Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 20 V  V  V A 20  10 in in 103 40 V  V  V  20   V  V out A out in 50 3 in V 40  out  V in Câu : Xác định Vout Mạch cầu nối với Mạch Khuếch Đại Dụng Cụ Ta có :  mm   8.103  m  200  GPa   200.109  Pa  3 2  D 8.10     16 106 m2 Tiết diện thép : A            2      F 1000 62,5.106   N / m2  A 16 10   62,5.106     9,95.105 Độ biến dạng thép :  E 200.109 Ứng suất thép :    5 Độ thay đổi điện trở Strain gage : R  R  G    350  2,1 9,95.10  0,073    Vậy ta có : IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 R  R  R  350  0, 073  350, 073    350 V   10  V  A 350  350 350 V   10  4, 99 V  B 350  350, 073  Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017  100  10  100  10  V   1    V V   1     4, 99    4, V   out B A  2,   2,  Câu 10 : Một thép đường kính 10mm, có mođun đàn hồi 200GPa, chịu lực kéo 50kN Để đo biến dạng dọc trục, người ta dùng strain gage R = 120Ω, GF = 2,115 dán lên thép theo phương dọc trục Strain gage nối vào nhánh cầu Wheatstone, điện trở nhánh lại 120Ω Điện áp kích thích 10V Câu a :Xác định điện áp ngõ cầu Wheatstone Câu b :Thiết kế mạch khuếch đại tín hiệu cho lực kéo 50kN điện áp ngõ mạch khuếch đại 5V Câu a : Ta có : 10  mm   10.103  m  200  GPa   200.109  Pa  50  kN   50000  N  2  10.103  D   25 106 m2 Tiết diện thép : A            2        F 50000 2.109  N / m2 Ứng suất thép :    A 25 106   2.109  3,18.103 Độ biến dạng thép :   E   200.109  Độ thay đổi điện trở Strain gage : R  R  G    120  2,115  3,18.103  0,81   Vậy ta có : IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 R  R  R  120  0,81  120,81   120 V   10  V  A 120  120 120 V   10  4, 983 V  B 120  120,81 R 0,81 V    10    10  0, 017 V  AB R 120 V  10 V  ex Câu 13 : Thiết kế mạch :Chọn   F  A  E 20.103     5.10 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017   254648 kN / m   1, 2302.103 R  G    2, 583.103 R R V    V  6, 457.103 V  AB R ex Hệ số khuếch đại yêu cầu : 6, 457.103  310  R Mạch khuếch đại vi sai gắn mạch cầu chuẩn: Vout  VA  VB R  Ta chọn R1 với R2 cho 2R   31 R R Ta chọn R3 với R4 cho  10 R Vậy :  2R   31   R  15R  R1    R4  R4  10 R3   R  10  Ta chọn : IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017   R  150  k    R1  10  k      R  10  k   R  100  k       Câu 14 : Xác định Vout Ta dùng mạch tương đương Thevernin :( Sau biến đổi mạch điện trở mắc song song với nhau) V AB  V V B A (VB nối cực dương + ) IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 R  R V ex R  R  R    R  R  R  thA 2R V  V thB ex R R  thB      R R R 2      V  1  V  V  out  R  R thB   R  R thA   R R R thA  thB thA     V  thA Gộp RthA với R1 thành cặp điện trở CHƢƠNG IV : THU THẬP DỮ LIỆU DAC Điện Trở Trọng Số VD : Một DAC 12 bit loại điện trở trọng số có R f  5k , Vref  5V , R  5k  Xác định Câu a : Điện áp ngõ ứng với LSB Câu b : Điện áp ngõ giá trị vào lớn Câu c : Điện áp ngõ giá trị ngõ vào 1000 1001 0001 Giải V 5 ref   0, 0012 V  Câu a : Vout  LSB    2N 212     Câu b : Vout  Vref 1    5 1  12   4,998 V   2N    1 1  1 1  Câu c : Vout  Vref       5     12   2, 677 V   25 28 212  2 2  ADC XẤP XỈ LIÊN TIẾP VD : ADC bit , Vref  4,8V Trình bày bước biến đổi ADC theo kiểu SAR tín hiệu vào 3,7V Giải Đặt b   b b b b  1000, 3 210 Giữ b3  23 V  4,8   2, V   V  2, V  DAC in 16 IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 Đặt b   b b b b  1100, 210 23  22 V DAC   4,8  16   3, V   V in  3, V  Giữ b2  Đặt b   b b b b  1110, 210 23  22  21 V DAC   4,8  16   2, V   V in  4, V  Xóa b1  Đặt b   b b b b  1101, 210 23  22  20 V DAC   4,8  16   3,9 V   V in  3,9 V  IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Xóa b0  Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C ... định điện áp lệch mạch cầu VBA Câu b : Xác định độ điện áp lệch mạch cầu ứng dụng với 1 Giải Câu a : 1450.1 0-6 G V BA R R R R V R in G R 1450.1 0-6 2,3 350 1,16725 1,16725 10 8,3375.1 0-3 V 350 IUH. .. tính I5 VAB IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng Năm 2017 Cách làm Đưa R5 ngồi đóng vai trò điện trở tải... in in  in V 44  out  V in I Câu : Cho mạch điện nhƣ hình dƣới Xác định tỉ số I i IUH – Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C Nguyễn Ngọc Sơn – 14068141 Thành Phố