CÂU HỎI ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CƠ ĐIỆN TỬ 2

Hồng Dương_CDT1 Câu 1: Trình bầy đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc điểm phân loại động điện chiều? Cấu tạo động điện chiều: Động điện chiều chia làm hai phần là: Phần tĩnh (stato) Phần quay (rơto) + Phần tĩnh(stato): Đây phần đứng yên động cơ, bao gồm phận sau: - Cực từ chính: phận sinh từ trường, gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ Lõi sắt cực từ làm thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1)mm ép lại tán chặt Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện Trong máy cơng suất nhỏ, cực từ nam châm vĩnh cửu Trong máy công suất trung bình lớn, cực từ nam châm điện - Cực từ phụ: đặt cực từ dùng để cải thiện điều kiện làm việc máy điện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ khối ghép thép tùy theo chế độ làm việc - Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy - Nắp động cơ: để bảo vệ động khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người sử dụng - Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá đỡ chổi than cách điện với giá + Phần quay (rôto) bao gồm phận sau: Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 -Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây lên -Dây quấn phần ứng: Là phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm đồng có bọc cách điện Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn Trong máy điện công suất vừa lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật - Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Các phận khác: - Cánh quạt: quạt gió làm mát động - Trục động cơ: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Nguyên lí làm việc động điện chiều: Khi cho điện áp chiều vào, dây quấn phần ứng có điện Các dẫn có dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp chiều dòng điện ngun làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng với suất điện động Eư chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải, động chiều sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động Khi ta có phương trình: U = Eư + Rư.Iư Phân loại động điện chiều: Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ta có loại động điện chiều thường sử dụng: - Động điện kích từ độc lập Khi nguồn chiều có cơng suất khơng đủ lớn, mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nên I = Iư - Động điện kích từ song song Khi nguồn chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi, mạch kích từ mắc song song với mạch phần ứng nên I = Iư + It - Động điện kích từ nối tiếp Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng dây chế tạo dễ dàng nên ta có I = Iư =It  Động điện kích từ hỗn hợp Động kích từ hỗn hợp gồm dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn kích từ song song chủ yếu I = Iư + It Cơ Điện Tử 2 Hoàng Dương_CDT1 Câu 2: Trình bày chức ứng dụng phần tử công suất Thyristo, BJTs, MOSFET IGBT? Thyristo (Chỉnh lưu silic có điều khiển (SCR) Thyristor phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn p-n-p-n, tạo ba tiếp giáp p-n: J1, J2, J3 Thyristor có ba cực Anode (A), Cathode (K), cực điều khiển (G – Gate) Thyristor cho phép dòng chạy qua theo chiều, từ Anode đến Cathode, không chạy theo chiều ngược lại Điều kiện để Thyristor dẫn dòng, ngồi điều kiện phải có điện áp UAK > phải thỏa mãn điều kiện điện áp điều khiển dương Do Thyristor coi phần tử bán dẫn có điều khiển Ứng dụng: Thyristor chủ yếu sử dụng ứng dụng yêu cầu điện áp dòng điện lớn, thường sử dụng để điều khiển dòng xoay chiều AC (Alternating current), thay đổi cực tính dòng điện khiến thiết bị đóng cách tự động(được biết trình Zero Cross-quá trình đóng cắt đầu lân cận điểm điện áp hình sin) : Thyristor BT151-500R chỉnh lưu điều khiển chủ yếu sử dụng ứng dụng yêu cầu điện áp dòng điện lớn, thường sử dụng để điều khiển dòng xoay chiều AC mạch đánh lửa, mạch bảo vệ chuyển mạch tĩnh, điều khiển động BJTs Transistor lưỡng cực Tranzito lưỡng cực nối hay BJT (Bipolar junction transistor) loại linh kiện bán dẫn, có cực B (base - cực nền), C (collector - cực thu), E (emitter cực phát) Một dòng điện nhỏ đặt vào cực Base (với transistor NPN dòng điện qua cực B cực E) điều khiển chuyển đổi dòng điện lớn cực Emiter cực Collector Đây linh kiện vô quan trọng có nhiều ứng dụng kỹ thuật điện tử Transistor lưỡng cực có khả sử dụng tín hiệu nhỏ đặt cực để điều khiển tín hiệu lớn cực lại Tính chất gọi Gain Nó tạo tín hiệu đầu mạnh hơn, điện áp dòng điện, tỷ lệ với tín hiệu đầu vào; Có nghĩa là, hoạt động khuếch đại Ngồi ra, bóng bán dẫn sử dụng để bật tắt dòng điện mạch khóa điện tử - Transistor làm công tắc Các transistor thường sử dụng mạch số khóa điện tử trạng thái "bật" "tắt", cho ứng dụng lượng cao chế độ chuyển mạch nguồn điện cho ứng dụng lượng thấp cổng logic số Các thông số Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 quan trọng cho ứng dụng bao gồm chuyển mạch tại, điện áp xử lý, tốc độ chuyển đổi, đặc trưng thời gian sườn lên sườn xuống MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Mosfet Transistor hiệu ứng trường, Transistor đặc biệt có cấu tạo hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa hiệu ứng từ trường để tạo dòng điện, linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại nguồn tín hiệu yếu, Mosfet sử dụng nhiều mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính Transistor MOSFET xây dựng dựa lớp chuyển tiếp Oxit Kim loại bán dẫn (ví dụ Oxit Bạc bán dẫn Silic) Ứng dụng: Mosfet nguồn xung Monitor Mosfet sử dụng làm đèn công xuất nguồn Monitor Trong nguồn xung Monitor máy vi tính, người ta thường dùng cặp linh kiện IC tạo dao động đèn Mosfet, dao động tạo từ IC có dạng xung vng đưa đến chân G Mosfet, thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, xung dao động = 0V Mosfet ngắt => dao động tạo điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh từ trường biến thiên cảm ứng lên cuộn thứ cấp => cho ta điện áp IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Transistor có cực điều khiển cách ly linh kiện bán dẫn công suất cực.IGBT kết hợp khả đóng cắt nhanh MOSFET khả chịu tải lớn transistor thường Mặt khác IGBT phần tử điều khiển điện áp, cơng suất điều khiển u cầu cực nhỏ Về cấu trúc bán dẫn, IGBT giống với MOSFET, điểm khác có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p emiter (tương tự cực gốc) với collector (tương tự với cực máng), mà khơng phải n-n MOSFET Vì coi IGBT tương đương với transistor p-n-p với dòng base điều khiển MOSFET Dưới tác dụng áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với hạt mang điện Cơ Điện Tử Hồng Dương_CDT1 điện tử hình thành, giống cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p cấu trúc base collector transistor thường, tạo nên dòng collector IGBT loại van cơng suất tuyệt vời Khác với thysistor, IGBT cho phép bạn đóng cắt cách vô tư cách đặt điện áp điều khiển lên hai cực G E Điện áp đo van đồng dạng với điện áp điều khiển IGBT thường dùng mạch biến tần hay băm xung áp chiều Máy hàn điện tử áp dụng công nghệ IGBT Câu 3: Trình bày phương pháp điều chế độ rộng xung PWM cấu trúc điều khiển vòng kín PID điều khiển tốc độ động chiều? phương pháp điều chế độ rộng xung PWM: Phương pháp điều chế PWM có tên tiếng anh Pulse Width Modulation phương pháp điều chỉnh điện áp tải hay nói cách khác phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp Để tạo PWM có hai cách thơng dụng : Bằng phần cứng phần mềm - Mạch tương tự(Analog): Có giá trị thay đổi liên tục có độ phân giải vô hạn thời gian biên độ, dùng để điều khiển trực tiếp nhiều thứ, độ lớn âm phát từ radio, tốc độ động Độ xác thường không cao dễ điều khiển mạch số - Mạch số: Bằng cách điều khiển tín hiệu analog cách số hoá, giá thành hệ thống tiêu hao lượng hệ thống giảm cahcs đáng kể Nhiều vi điều khiển DSPs có thêm điều khiển PWM tích hợp, đưa đến việc điều khiển trở nên dễ dàng Thơng qua số đếm có độ phân giải cao, hệ số duty sóng vng mã hóa thành tín hiệu analog đặc trưng Tín hiệu PWM tín hiệu số n1 thời điểm bắt kì, nguồn DC qua tải mở hết ngắt hết Xung PWM Điều chế xung PWM PIC 18F4520 Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 Cấu trúc điều khiển vòng kín PID điều khiển tốc độ động chiều? Cấu trúc điều khiển PID r(t) - giá trị đặt trước y(t) - đầu hệ thống e(t) – tín hiệu đầu vào u(t) – tín hiệu đầu PID P: khâu khuếch đại I: khâu tích phân D: khâu vi phân – số tích phân – số vi phân Khâu tích phân: Khâu vi phân: = ( ) ∫ = e(t) Khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân cộng lại với để tính tốn đầu điều khiển PID Định nghĩa đầu điều khiển, biểu thức cuối giải thuật PID là: u(t) = e(t) + ∫ ( ) + e(t) hàm truyền điều khiển PID: =( + + ) Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 Câu 4: Trình bầy nguyên lý hoạt động, cấu tạo chung đặc điểm phân loại động bước? Cấu tạo chung: Động bước coi tổng hợp loại động cơ: Động chiều không tiếp xúc động đồng giảm tốc công suất nhỏ Cấu tạo gồm phần chính: Roto ( phần quay ) : Stato ( phần động ) Có cuộn dây stato xếp theo cặp đối xứng qua tâm Stato: Hai phận Stator lõi thép (mạch từ) dây quấn : - Lõi thép làm thép kỹ thuật điện dập theo khuôn ghép lại dạng hình trụ rỗng, mặt có phay rãnh Trong rãnh dây quấn máy điện dây quấn pha , pha pha pha Phía ngồi Stator có vỏ nhơm hợp kim nhơm, hai đầu Stator có hai nắp làm vật liệu với vỏ bắt chặt vào vỏ Trên nắp máy có lắp ổ trục (ổ trượt vòng bi) để đỡ trục quay Rotor - Dây quấn Stator động bước nam châm vĩnh cửu loại dây điện từ, có tiết diện hình tròn hình chữ nhật Dây quấn Stator chia thành nhiều pha dây quấn, pha có tổ bối dây, tổ bối dây có W số vòng dây lồng vào cực từ Stator Roto: Rotor động bước cuộn dây( nam châm điện) nam châm vĩnh cửu có cấu tạo thường khơng có cực từ, từ hố vĩnh cửu vng góc với trục (ngang trục) lồng vào phía Stator Cực từ Rotor thường cực từ (N - S) xen kẽ Nguyên lí hoạt động Động bước dạng động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện ròi rạc thành chuyển động góc quay chuyển động roto có khả cố định roto vào vị trí cần thiết Động bước hoạt động dựa sở lí thuyết điện từ trường, cực dấu đẩy cực khác dấu hút Động hoạt động nhờ chuyển mạch điện tử đưa tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự tần số nhât định Khi xung điện áp đặt vào cuộn dây stato động bước roto động quay góc định Góc bước quay động Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 xung tương ứng với bước roto Roto động bước khơng có cuộn dây khởi động mà khởi động phương pháp tần số, roto động bước đucợ kích thích khơng kích thích Các cuộn dây Stator gọi pha Động bước có nhiều pha 2,3,4,5 pha; cấp điện cuộn sang cuộn khác với việc đảo chiều dòng điện sau bước quay Chiều quay động phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho cuộn dây hướng từ trường Góc bước động thay đổi thường từ 60 đến 450 chế độ điều khiển bước đủ, moment hãm từ 0,5 đến 25 Ncm, tần số khởi động lớn 0,5 Khz tần số làm việc lớn chế độ không tải Khz Phân loại động bước Động bước phân loại dựa theo cấu trúc cách quấn cuộn dây stator Dựa theo cấu trúc rotor, động bước chia thành loại: - Động bước có Rotor kích thích (có dây quấn kích thích kích thích nam châm vĩnh cửu) - Động bước có Rotor khơng kích thích (Động kiểu cảm ứng, động kiểu phản kháng - gọi động bước có từ trở thay đổi) - Động bước kiểu hỗn hợp (Động bước kết hợp hai loại động trên) Dựa theo cách quấn dây stator, động bước chia thành loại: - Động bước đơn cực - Động bước lưỡng cực Cơ Điện Tử Hoàng Dương_CDT1 Câu 5: Trình bầy phân biệt điều khiển đủ bước, nửa bước vi bước điều khiển động bước? Điều khiển đủ bước Điều khiển đủ bước có nghĩa lần cấp điện áp cho cuộn dây, động quay đủ bước Ví dụ: động bước có pha thứ tự cấp xung điều khiển sau (thứ tự từ trái sang phải: cuộn -> cuộn -> cuộn -> cuộn 4): Bước 1: 0110 Bước 2: 1100 Bước 3: 1001 Bước 4: 0011 Điều khiển nửa bước Điều khiển nửa bước lần cấp xung điều khiển điện áp cho cuộn dây, động quay nửa bước thứ tự cấp xung điều khiển: từ trái sang phải: cuộn1>>…>>cuộn cuộn 1>>… cuôn 4: Bước 1: 0110 1110 Bước 2: 1100 1101 Bước 3: 1001 1011 Bước 4: 0011 0111 a Điều khiển đủ bước b Điều khiển nửa bước Vi bước điều khiển động bước Điều khiển vi bước chia nhỏ bước động 256 lần, làm cho bước nhỏ Một driver nhỏ sử dụng hai song hình sin lệch 90 độ, Bằng cách kiểm sốt hướng biên độ dòng điện dòng chảy cuộn dây, độ phân giải tăng lên đặc tính động cải thiện, rung động vận hành mượt mà Cơ Điện Tử Hồng Dương_CDT1 Câu 6: Trình bầy ngun lý hoạt động, cấu tạo ứng dụng động không đồng ba pha? Cấu tạo Động khơng đồng pha có phần chính: Phần tĩnh-Stato, Phần động-Roto a.Phần Tĩnh-Stato - Lõi thép Stato: Được ghép thép kĩ thuật điện hình vành khăn, có xẻ rãnh bên để đặt dây quấn stato Trường hợp máy có cơng suất lớn, lõi thép ghép từ nhiều thép hình rẻ quạt - Dây quấn Stato: Là dây điện từ, dây Đồng nhơm Dây quấn stato động không đồng ba pha dây đồng phủ sơn cách điện, gồm ba pha dây quấn AX, BY CZ đặt rãnh stato theo quy luật định Sáu đầu dây ba pha dây quấn nối hộp đấu dây (đặt vỏ động cơ) để nhận điện vào b.Phần động-Roto - Lõi thép: Cũng ghép thép kí thuật điện, có sẻ rãnh bên để đặt dây quấn Roto - Dây quấn: + Động có cuộn dây Roto nối ngắn mạch gọi động không đồng Roto ngắn mạch hay Roto lồng sóc có dạng lồng sóc + Đối với loại Roto dây quấn, cuộn dây Roto nối hình Sao (Y), đầu đucợ nối đến vòng góp cố định trục, cách điện với trục gọi vành trượt Có chổi than tiếp xúc với vành trượt để nối ngồi Người ta nối nối tiếp dây quấn Roto với điện trở phụ để mở máy điều chỉnh tốc độ Động Roto lồng sóc có lồng đúc Đồng nhơm, đucợ nối ngắn mạch đầu có đúc thêm cánh quạt để làm mát bên Roto quay đường rãnh roto thường đucợ dập xuyên so với trục, nhằm cải thiện đặc tính mở máy giảm bớt tượng rung lắc Nguyên lí hoạt động Stato động cấp dòng điện xoay chiều dòng điện xoay chiều qua dây quấn stato tạo từ trường quay với tốc độ: n = (vòng/phút) Trong đó: f- tần số nguồn điện p- số đôi cực dây quấn stato Cơ Điện Tử 10 Hoàng Dương_CDT1 Câu 24: Hãy nêu đặc điểm bật chuyên gia xử lý khắc phục cố? - Là chuyên gia phân tích hoạt động hành vi thiết bị hư hỏng để tìm thiết bị hỏng đâu, hỏng tìm cách khắc phục cac cố - Đặc điểm bật chuyên gia xử lí cố: có khả tìm ngun nhân hỏng naoftrong thời gian hợp lí Các cách khắc phục cố:  Bơm ồn: bề mặt bơm bị rỗ; Dầu bẩn; Mức dầu thấp; Bộ lọc bị tắc  Dầu nóng liên tục: Van an toàn bị tắc; Dầu hết nhớt; Thiết bị làm mát không hoạt động; Dầu bị bẩn; Dầu ít…  Bơm không cung cấp đủ dầu: Van an tồn đặt ko đặt sai chế độ; dầu, bơm hỏng; Van điều hướng ko hoạt động /  Có bọt khí hệ thống: Khơng khí bị rò rỉ hệ thống thủy lực; Mức dàu thấp; nhầm loại dầu; Tấm lót kín bơm bị hở  Xử lí động DC: Kiểm tra chổi than hoạt động chổi than - Kiểm tra lò xo nén chổi thancos khơng - Kiểm tra bề mặt tiếp xúc chổi than - Kiểm tra độ dài chổi than - Kiểm tra rãnh mạch Câu 25: Trình bày trình vận hành trạm MPS phân loại sản phẩm? Quá trình vận hành trạm MPS phân loại sản phẩm:  Nối cáp: Bảng PLC – Trạm MPS, Bảng PLC – Bảng điều khiển  Nối ống khí nén: Theo dõi thơng số kĩ thuật; Nối nguồn cấp khí nén vào xử lí van khóa; Đặt áp xuất cho xử lí khí  Hiệu chỉnh cảm biến: - Cảm biến quang phản xạ khuếch tán: dùng đẻ phát phôi; Hiệu chỉnh chiết áp cảm biến quang tuốc nơ vít - Cảm biến quang phản xạ khuếch tán ( Phát màu sắc ): Hiệu chỉnh chiết áp cảm biến quang với cáp quang tuốc nơ vít - Cảm biến tiệm cận điện cảm: ( Phát phôi kim loại) Hiệu chỉnh khoảng cách cảm biến tiệm cận phôi đèn LED hiển thị trạng thái bật sáng - Cảm biến tiệm cận: Phát vị trí cuối hành trình xylanh rẽ nhánh - Cảm biến quang phản xạ gương  Hiệu chỉnh van tiết lưu chiều: Van tiết lưu chiều dùng để điều chỉnh tốc độ Xylanh khí nén tác dụng kép Cơ Điện Tử 29 Hoàng Dương_CDT1  Kiểm tra quan sát: trước vận hành cần phải kiểm tra: Các đầu nối điện, Lắp đặt xác tình trạng đầu nối ống khí nén, Các phần khí để phát sai sót  Khởi động chu trình làm việc: - Kiểm tra điện áp nguồn nguồn cấp khí nén - Nút AUTO/MAN chuyển OFF đẻ CT chạy chế độ TĐ - ấn nút RESET để đưa hệ thống vị trí ban đầu - Ấn nút START để chạy hệ thống tự động - Hệ thống gặp cố ấn STOP Cơ Điện Tử 30 Hoàng Dương_CDT1 Câu 18: Thiết kế mơ hình xe hai bánh tự cân theo phương pháp đồng thời Hãy trình bày số bước thiết kế sau đây: a Tiếp nhận nhu cầu?  Nhu cầu thực tế: Hiện việc ùn tắc giao thông ô nhiễm môi trường thành phố lớn cácphương tiện giao thông cá nhân gây vấn đề quan tâm hàng đầu Vì tìm hiểu chế tạo loại phương tiện di chuyển cá nhân chiếm diện tích khơng gian vàkhơng tạo khí thải gây ô nhiễm môi trường nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Xe hai bánh tự cân dựa nguyên lý cân lắc ngược thiết kế vớihai bánh xe đặt song song nhau, cho phép người vận hành di chuyển linh hoạt trongphạm vi nhỏ hẹp Vấn đề đặt làm để cóthể điều khiển xe vừa giữ cân vừa di chuyển rẽ hướng  Ưu điểm: Khơng nhiễm, sử dụng bình điện, sạc điện Sử dụng không gian hiệu quả, đa (sử dụng nhà phố) Dễ dàng lái xuống đường, dừng lại trò chuyện với bạn bè Scooter tự cân khác hẳn với loại xe đạp hay xe đẩy bình thường, chúng dễ kéo đẩy khơng gây khó khăn dừng lại Khá dễ để lái vòng quanh văn phòng, chạy ngang qua cửa vào tốc độ thấp Ngoài ra, xuống bậc thềm/ bậc thang thấp Chiếm diện tích (chỉ người) nên khơng gây tắt nghẽn giao thơng loại xe bốn bánh Như phương tiện vận chuyển vỉa hè, cho phép di chuyển nơi đơng đúc, hồn tồn lòng đường Giá thành thấp b Phác thảo ý tưởng thiết kế  Phân tích đặc điểm xe bánh tự cân bằng: Khi vị trí cân lực hút trái đất xe tự ngã phía trước phía sau Đểcó thể giữ thăng hai bánh xe điều khiển di chuyển theo hướng xe ngã để đưa trọng tâm xe rơi hai trục bánh xe Để điều khiển xe di chuyển người vận hành nghiêng người phía trước phía sau, lúc trọng tâm xe rơi khỏi hai trục bánh xe, góc nghiêng xe lớn nhỏ góc nghiêng ví trí cân Sự sai lệch góc nghiêng lớn tốc độ hai bánh xe di chuyển nhanh để đưa trọng tâm xe vị trí cân Để chuyển hướng người vận hành nghiêng cần điều khiển bên trái bên phải để rẽ hướng  Các vấn đề cần giải quyết: Thơng tin góc nghiêng robot đóng vai trò định liệu ngõ vào quan trọng thuật toán cân Dữ liệu cung cấp cảm biến IMU bao gồm cảm biến quay hồi chuyển cảm biến gia tốc tích hợp mơ đun Cả hai cảm biến có cấu tạo dạng vi điện tử nhạy với rung động Cơ Điện Tử 31 Hoàng Dương_CDT1 Đối với cảm biến gia tốc vấn đề đặt cảm biến dễ bị nhiễu sử dụng để đo gia tốc xe di chuyển Đối với cảm biến quay hồi chuyển vấn đề lại việc giá trị đo bị trôi theo thời gian, giống bánh xe quay, cảm biến quay hồi chuyển ngã giảm dần tốc độ quay  Phân tích mơ hình dựa lắc ngược Ta xem xét mơ hình tốn học lắc ngược với tham số sau: M Khối lượng xe(kg) m Khối lượng lắc(kg) b Ma sát xe(N) L ChiỀU dài ½ lắc I momen qn tính lắc F Lực tác động vào xe(N) X vị trí xe Góc lắc so với phương thẳng đứng(rad) c Đưa sơ đồ hệ thống điều khiển mô tả thành phần hệ thống đó? Lưu đồ thuật giải điều khiển robot cân bám theo vị trí ban đầu Cơ Điện Tử 32 Hồng Dương_CDT1 Sơ đồ khối q mơ hình điều khiển: Câu 19: Thiết kế mơ hình xe đạp điện theo phương pháp đồng thời Hãy trình bày số bước thiết kế sau đây: a Tiếp nhận nhu cầu?  Nhu cầu thực tế: Giờ xe máy trở thành phương tiện phổ thơng, người tiêu dùng lại sử dụng xe đạp, xe đạp điện với kiểu dáng, tính kỹ thuật vừa lạ, lại vừa không thua xe máy yêu cầu sử dụng Đặc biệt tình hình tai nạn giao thông gia tăng yêu cầu bảo vệ môi trường mặt hàng xe đạp, xe đạp điện bắt đầu phát triển  Ưu điểm: Cơ Điện Tử 33 Hoàng Dương_CDT1 Sử dụng xe đạp điện bảo vệ môi trường Về phương diện kĩ thuật, động xe điện ưu việt xe xăng nhiều: Hiệu suất động xăng khoảng 30%, xe điện lên tới 90% Bên cạnh độ bền động điện cao hơn, rung, hư hỏng trình sử dụng Vừa chạy điện, vừa sử dụng bàn đạp xe đạp thơng thường Kích thƣớc trọng lượng xe gọn nhẹ, khoảng 28-35 kg Vận hành êm, không sử dụng xăng dầu, không gây ô nhiễm môi trường b Phác thảo ý tưởng thiết kế  Phân tích đặc điểm xe đạp điện Về hình dáng: xe đạp điện có nhiều kiểu dáng, kiểu truyền thống xe đạp bình thường Thiết kế đại xe máy, xe thể thao… Các phận xe đạp điện: Khung xe, bánh xe, động cơ, tay ga, pin acquy, bo mạch điều khiển, Dây điện, hệ thống phanh, thiết bị hiển thị đồng hồ, hệ thống đèn báo…  Nguyên lí hoạt động điều khiển: Xe đạp sử dụng thiết bị nguồn quay điện, người ta dùng motor DC hay dùng motor cảm ứng từ, ngang motor phải dùng diode dập điện áp nghịch phát từ cuộn cảm motor Tầng công suất thường transistor MOSFET loại công suất, đóng mở theo xung điều biến độ rộng (PWM) cực Cổng, tín hiệu qua tầng khuếch đại thúc với transistor loại hai mối nối, xung PWM kích thích vào cực Cổng (Gate) transistor MOSFET Trên cực Nguồn (Source) người ta đặt điện trở nhỏ Ohm để lấy tín hiệu cấp cho mạch tạo tác động hồi tiếp nghịch Tác dụng hồi tiếp nghịch dùng để ổn định hoạt động mạch điều khiển IC494, qua mạch hồi tiếp người ta ổn định lức quay motor Trong mạch, dùng IC điều chỉnh công suất theo dạng xung điều biến độ rộng TL494 Trong IC có mạch tạo dạng sóng tam giác (hay dạng cưa) mạch lấy mẫu để chuyển tín hiệu dạng xung điều biến độ rộng PWM Có mạch tạo mức áp ổn định 5V dùng làm mức áp mẫu cấp cho tầng so áp Mạch cắt nguồn phanh (thắng) xe (còn gọi cơng tắc ngắt phanh Hệ thống điều khiển xe với tay khiển (quen gọi tay gar, làm tăng giảm tốc) dùng linh kiện bán dẫn làm việc theo hiệu ứng Hall, dạng linh kiện cảm ứng theo từ trường Và khóa điện có tác dụng làm thắng xe Xe hoạt động với nguồn ắc-qui thường từ 36V (12V x bình), 48V (12V x bình) đến 72V (12V x bình) người ta dùng mạch ổn áp với transistor diode Zener để có mức áp ổn định dùng cấp cho mạch điện khác, dùng mạch đo mức áp nguồn cho hiển thị Led dùng mạch báo hết nguồn nhiều mạch báo khác Cơ Điện Tử 34 Hoàng Dương_CDT1 c Đưa sơ đồ hệ thống điều khiển mơ tả thành phần hệ thống đó? Sơ đồ nối dây: Cơ Điện Tử 35 Hoàng Dương_CDT1 Sơ đồ khối xe điện Cơ Điện Tử 36 Hồng Dương_CDT1 Câu 20: Thiết kế mơ hình thang máy bốn tầng theo phương pháp đồng thời Hãy trình bày bước thiết kế sau đây: a Tiếp nhận nhu cầu?  Nhu cầu thực tế: Hầu hết tòa nhà cao tầng, tòa cao óc, khách sạn, bệnh viện….có thể chứa nhiều dân cư, hành khách,… Do nảy sinh vấn đề lại, di chuyển khó khăn Cho nên cơng nghệ thang máy xuất từ đó, thang máy loại máy nâng vận chuyển lên xuống đại tiện nghi Nó giải hồn hảo vấn đề lại tòa nhà việc lên xuống bật tam cấp nặng nhọc, thay cho sức lực bắp người đở tốn thời gian tòa nhà nhiều tầng  Ưu điểm: Nhờ ứng dụng thành kỹ thuật điện tử, vi xử lý vào lĩnh vực tự động hoá mang lại thành tựu to lớn Nó thay đổi hồn tồn mặt sản xuất cơng nghiệp truyền thống, tạo hệ máy móc thông minh, linh hoạt Cùng với phát triển khoa học, thang máy ngày hoàn thiện có tốc độ cao, dừng êm, tiêu tốn lượng đảm bảo an toàn b Phác thảo ý tưởng thiết kế?  Phân tích đặc điểm thang máy: Các tiêu chuẩn kĩ thuật thiết kế thang máy: - Căn cứ, tính tốn lựa chọn thang máy: Loại hình, cơng cơng trình; Chiều cao để phân loại quy mơ; Phân tích lưu thơng: Cơng suất vận chuyển, Khoảng cách khởi hành trung bình; Thời gian di chuyển Cấu tạo thang máy: Buồng thang; Hộp giảm tốc; Hệ thống puli truyền động cáp nâng; Cơ cấu ray kẹp; Công tắc bù cáp; Bộ phận đệm đầu; Phanh hãm điện từ; Động điện Hệ thống nút nhấn bảng điều khiển cơng tắc vận hành  Ngun lí hoạt động: Buồng thang kéo động DC thông qua hệ thống cáp pu ly có rãnh dẫn cáp Trong buồng thang có đèn báo dừng tầng — Mơ hình hệ thống thang máy gồm bốn tầng: + Tầng ( tầng dƣới cùng) + Tầng (tầng trung gian) + Tầng (tầng trung gian) + Tầng (tầng cuối cùng) Sơ đồ bảng điều khiển cửa tầng Cơ Điện Tử 37 Hoàng Dương_CDT1 c Đưa sơ đồ hệ thống điều khiển mô tả thành phần hệ thống đó? Cơ Điện Tử 38 Hồng Dương_CDT1 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Thang máy Cơ Điện Tử 39 Hoàng Dương_CDT1 Câu 21: Thiết kế mơ hình lắc ngược theo phương pháp đồng thời Hãy trình bày bước thiết kế sau đây: a Tiếp nhận nhu cầu?  Đặt vấn đề: Trong thực tế, nhiều cơng trình có mơ hình dạng lắcngược như: nhà cao tầng, cân chế tạo robot người, thápvô tuyến, giàn khoan, tàu thủy, cơng trình biển Sự gia tăng quymô kết cấu dẫn đến đáp ứng động lực phức tạp kết cấu vàsẽ sinh dao động làm giảm độ bền cơng trình, vậynghiên cứu dao động làm cân hệ thống có mơ hìnhdạng lắc ngược vấn đề quan tâm Với điều khiển tối ưu phát triển mạnh mẽ nămgần tạo sở xây dựng hệ thống máy móc phức tạp,những hệ có khả cung cấp ―kinh nghiệm điều khiển hệ thống‖hay gọi hệ trợ giúp định.Từ vấn đề trên, ta thấy cần thiết phải nghiên cứu lắcngược nhằm nắm bắt phát triển kĩ thuật điều khiển để phục vụ cho nhu cầu sản xuất, phục vụ học tập, nghiên cứu b Phác thảo ý tưởng thiết kế?  Phân tích đặc điểm mơ hình lắc ngược: Về tổng quan, mơ hình lắc ngược bao gồm lắc chuyển động gắn xe thơng qua khớp xoay, xe di chuyển dễ dàng theo ray Vị trí xe điều khiển động DC Các tín hiệu ngõ hệ thống đucợ hồi tiếp điều khiển vị trí xe gọc lệch lắc  Mục đích việc thiết kế mơ hình: Khảo sát phương trình động lực học, xây dựng mơ hình tốn họ, mơ đặc tuyến hoạt động cảu hệ lắc ngược, khảo sat phương pháp điều khiển áp dụng cho hệ lắc ngược  Mơ hình hóa: Bài tốn đặt thiết kế điều khiển cho U để lắc ln vị trí thẳng đứng Cơ Điện Tử 40 Hồng Dương_CDT1 Giải tốn động lực học c Đưa sơ đồ hệ thống điều khiển mơ tả thành phần hệ thống đó? Lưu đồ thuật tốn Cơ Điện Tử 41 Hồng Dương_CDT1 Câu 22: Thiết kế mơ hình tay máy ba bậc tự theo phương pháp đồng thời Hãy trình bày bước thiết kế sau đây: a Tiếp nhận nhu cầu?  Nhu cầu thực tế: Nhu cầu nâng cao suất chất lượng sản phẩm ngày đòi hỏi ứng dụng rộng rãi phương tiện tự động hoá sản xuất Xu hướng tạo dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao hình thành Các thiết bị thay dần máy tự động ―cứng‖ đáp việc định lúc thị trường ln đòi hỏi thay đổi mặt hàng chủng loại, kích cỡ, tính năng… Vì ngày tăng nhanh nhu cầu ứng dụng Robot để tạo hệ thống sản xuất tự động linh hoạt  Ưu điểm Robot làm việc thời gian dài với độ ổn định xác cao, tiết kiệm nguyên vật liệu suốt thời gian làm việc Khi cần phải đẩy nhanh, tăng nhịp độ sản xuất dây chuyền sản xuất, khơng có Robot người cơng nhân theo kịp tiến độ sản xuất chóng bị mệt mỏi Do Robot góp phần nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm Robot nhanh chóng thay đổi cơng việc có biển đổi q trình đa dạng hố sản phẩm mà khơng cần phải đào tạo lại người b Phác thảo ý tưởng thiết kế?  Phân tích đặc điểm tay máy bậc tự Cấu tạo: Tay máy gồm phận: đế đặt cố định, thân , cánh tay trên, cánh tay , bàn kẹp Bên bên ngồi tay máy đặt nhiều phận khác nữa:  Hệ thống truyền dẫn động  Hệ thống điều khiển  Hệ thống cảm biến tín hiệu Nguyên lí hoạt động: Chuyển động khớp nối Robot cung cấp lượng hệ thống động trang bị bên nó, từ tạo di chuyển, vận động thân, cánh tay cổ tay Robot Độ lớn hay công suất thiết bị Cơ Điện Tử 42 Hồng Dương_CDT1 bố trí cho phù hợp với tốc độ di chuyển cánh tay, trọng lượng Robot đặc biệt khối lượng động vật nặng cần làm việc Do mà tuỳ theo công suất yêu cầu độ linh hoạt hệ thống mà ta chọn dùng ba loại hệ truyền động sau: + Hệ truyền động thuỷ lực; + Hệ truyền động điện; + Hệ truyền động khí nén c Đưa sơ đồ hệ thống điều khiển mô tả thành phần hệ thống đó? Sơ đồ tổng quan hệ điều khiển robot Cơ Điện Tử 43