ôn tập chuyên ngành cơ điện tử

Các thành phần chính của hệ CDT- Cơ điện tử là 1 lĩnh vực tích hợp đa ngành nhiều lĩnh vực chuyên ngành hẹp để tạo nên những hệ thống có tính tự động hóa cao, linh hoạt, kích thước nhỏ g

Câu 1: Cơ điện tử là gì? Các thành phần chính của hệ CDT

- Cơ điện tử là 1 lĩnh vực tích hợp đa ngành nhiều lĩnh vực chuyên ngành hẹp để tạo nên những hệ thống có tính tự động hóa cao, linh hoạt, kích thước nhỏ gọn phục vụ cho đời sống, quân sự, công nghiệp,…

+ Phần công tác: là phần trực tiếp tạo ra các thao tác công nghệ

+ Bộ điều khiển : Lưu trữ các chương trình đk nhận tín hiệu từ hệ thống đo để phân phối hoạt động của hệ thống

+Mô hình hóa : cung cấp dữ liệu cho bộ điều khiển từ việc tính toán động học, động lực học của bộ phận công tác lưu trữ lại dưới dạng chương trình điều khiển

Câu 2: Định nghĩa hàm truyền ? thế nào là hệ tuyến tính bất biến liên tục 1 ngõ vào 1 ngõ ra ?

- Hàm truyền : là tỷ số biến đổi Laplace của tín hiệu đầu ra và biến đổi L của tín hiệu đầu vài với điều kiện ban đầu = 0.

5 Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến

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

7 Tự động hóa đơn giản

3 Khi mới khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định vận tốc làm việc thay đổi

4 Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương trình làm việc

5 Nhiệt độ và độ nhớt ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

Hệ thống thủy lực mà e biết là hệ thống bàn nâng ô tô :

Câu 4: vẽ, nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van solenoid 4/3

* Van solenoid gồm một ống dây bao quanh một lõi sắt từ, khi muốn lõi sắt dịch chuyển tịnh tiến, cần tác động một dòng điện lên ống dây Khi có điện cuộn dây luôn đẩy con trượt đi hết hành trình Con trượt của van sẽ hoạt động ở hai vị trí tùy

theo tác động của nam châm Có thể gọi van solenoid là loại van điều khiển có cấp

do nó chỉ có hai trạng thái ON/ OFF Lưu lượng ở đây phải được tính toán sẵn cho phù hợp với hai trạng thái này

- công dụng : dùng để đóng mở như van phân phối thông thường, đk bằng nam chân điện nên được dùng trong các mạch đk logic

Câu 5 : Theo cơ sở lý thuyết thì cơ điện tử được phân làm mấy loại ? kể tên?

3 loại

1 Cơ điện tử truyền thống

2 Cơ điện tử micro ( MEMS)

3 Cơ điện tử nano ( NEMS)

Câu 6=câu 9: Định nghĩa mô hình Mô hình được sử dụng như tế nào trong qt thiết kế?

- Định nghĩa mô hình: Mô hình là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái

niệm, một số thuộc

tính và quan hệ đặc trưng của nguyên hình nhằm:

1 Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình

2 Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.Các loại mô hình thường sử dụng trong kĩ thuật để mô tả đối tượng thiết kế rất đa dạng nhưng

- Có mấy dạng cơ bản như sau:

Ý nghĩa của mô hình hóa trong các bài toán Cơ điện tử:

Việc nghiên cứu các hệ và các quá trình được thực hiện nhờ các mô hình Các mô hình là sự

mô tả có định hướng về mục tiêu và chức năng, hoặc phản ảnh các quan hệ

cơ bản của vấn đề

khảo sát Mô hình hóa thông qua mô hình toán học sẽ cung cấp đầu vào cho

bài toán tính toán cơ

khí và điều khiển trong thiết kế hệ cơ điện tử

Câu 7: Nêu tên và chức năng một số thiết bị cơ bản trong hệ thống thủy lực?Chức năng của van an toàn?

1.Bơm (hoặc máy nén): là thiết bị biến năng lượng cơ học (của động cơ dẫn động)

thành năng lượng dòng môi chất;

2 Động cơ (thủy lực hoặc khí nén) là thiết bị biến năng lượng dòng môi chất thành

năng lượng cơ học, giữa bơm và động cơ có tính thuận nghịch (kết cấu tương tựnhau) song động cơ thường yêu cầu độ chính xác chế tạo cao hơn bơm;

3 Van an toàn: là thiết bị có chức năng giữ cho áp lực của hệ thống không vượt quá

giá trị định trước;

4 Van tiết lưu: là thiết bị có chức năng thay đổi lưu lượng của dòng chảy, lưu lượng

qua van tiết lưu phụ thuộc vào tải trọng ngoài và thường không ổn định;

5 Van đảo chiều: thiết bị có chức năng ấn định hướng của dòng môi chất, nó dùng

xác định hướng di chuyển của cơ cấu chấp hành

6 Các rơle áp lực: ấn định trạng thái bắt đầu hay kết thức làm việc của hệ thống;

7 Van một chiều: chỉ cho môi chất di chuyển theo một hướng xác định và khóahướng lưu thông ngược lại;

8 Các thiết bị khuếch đại lực hoặc momen: Dùng khuếch đại lực hoặc mô mencông tác truyền từ cơ cấu điều khiển đến khâu công tác;

9 Các thiết bị tích áp: lưu trữ năng lượng dưới dạng áp lực để bù rò cho hệ thống;

10 Thiết bị đảo chiều phụ: dùng tác động đổi chiều tự động cho dòng môi chất có

chức năng điều khiển (phân biệt với dòng công tác)

Chức năng van an toàn: là bảo vệ hệ thống khỏi sự tăng áp vượt giá trị định mức được cài đặt sẵn Trong quá trình làm việc, van an toàn luôn ở trạng thái

đóng Khi áp suất đầu vào của van vượt giá trị định mức được cài đặt, van an toàn mở ra cho phép một phần chất lỏng hoặc khí bên trong đường ống xả ra ngoài môi trường, hoặc có thể xả về bồn chứa.vvv

Câu 8: trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt đông của động cơ đĩa nghiêng

- Đặc điểm sử dụng đa năng hiệu suất cao và it phụ thuộc vào áp lực, tốc độ

quay mô men xoắn trong dải rộng phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật cao ,rôt quay nhanh

Nguyên lý hoạt động đều tương tự như sau: Các lỗ xilanh phân bố đều trên rotor song song với nhau theo hướng trục rotor Piston trong xilanh luôn được đẩy tỳ 1 đầu vào đĩa cố định đặt nghiêng bằng các lò xo đặt trong xilanh Khi rotor quay các piston quay theo Vì 1 đầu piston luôn tỳ vào đĩa nghiêng nên các piston cũng đồng thời chuyển động tịnh tiến tương đối với xilanh.Các lỗ xilanh ở mặt cuối rotor được lắp sát với 1 nắp cố định Bên trong nắp này có

2 rãnh hình vòng cung được ngăn cách nhau bởi gờ, 2 rãnh này thông với 2 lỗ dẫn chất lỏng ra vào.

Câu 11 : trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động , chức năng của van đảo chiều 3/2

Có 3 cửa và 2 vị trí Cửa P nói với nguồn năng lượng, cửa a nối buồng xilanh CCCH, cửa T cửa xả Khi con trượt di chuyển sang trái cửa P thông với cửa A Khicon trượt di chuyển sang phải cửa A thông với cửa xả T xả dầu về thùng hoặc khí

ra môi trường Van này thường dùng để làm role dầu ép hoặc khí nén

Câu 12: Trình bày 4 phân lớp của sản phẩm cơ điện tử

-Lớp I: các sản phẩm cơ khí là chính có sự kết hợp của điện tử để nâng cao tính năng, ví dụ các máy công cụ điều khiển số CNC; 17

- Lớp II: các hệ cơ khí truyền thống với sự hiện đại hóa đáng kể các thiết bị bên trong bằng việc kết hợp với các thiết bị điện tử, giao diện người dùng bên ngoài không đổi, ví dụ như máy khâu hiện đại 18

- Lớp III: các hệ thống giữ lại chức năng của hệ cơ khí truyền thống nhưng máy móc bên trong được thay thế bằng các thiết bị điện tử, vd đồng hồ số 7 19

- Lớp IV: các sản phẩm được thiết kế bởi các công nghệ cơ khí và điện tử tích hợp

hỗ trợ nhau, Ví dụ máy photocopy, nồi cơm điện

Câu 13: Vẽ cấu tạo, nguyên lý hoạt động , chức năng và kí hiệu của van an toàn?

Đối với van kiểu bi, khi áp suất p1 đi vào cửa vào của van vượt qua áp suất định mức được cài đặt bởi lò xo thông qua vít điều chỉnh nó sẽ thắng lực gây ra bởi lò

xo, cửa ra của van được mở, dầu được đưa về bể

Đối với van kiểu con trượt, khi áp suất p1 đi vào cửa vào của van vào cửa 1 và qua

lỗ giảm chấn vào buồng 3 Khi áp suất do chất lỏng tạo ra vượt qua áp suất định mức được cài đặt bởi lò xo thông qua vít điều chỉnh nó sẽ thắng lực gây ra bởi lò

xo, cửa ra 2 của van được mở, dầu được đưa về bể

- ký hiệu :

- Chức năng : van an toàn là bảo vệ mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vượt giá trị địnhmức (giá trị định mực được cài đặt sẵn) Trong quá trình làm việc, van an toàn luôn

ở trạng thái đóng Khi áp suất đầu vào của van vượt giá trị định mức, van an toàn

mở ra cho phép một phần chất lỏng chảy qua van về thùng chứa

Câu 14 : Động cơ servor là ji? Ưu nhược điểm của nó ?

- Động cơ servor là động cơ được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điềukhiển Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động

cơ đạt được điểm chính xác

Ưu điểm:

- Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ điều khiển sẽ tăng dòng tới cuộn dây động cơ giúp tiếp tục quay Tránh hiện tượng trượt bước như trong động cơ bước

- Có thể hoạt động ở tốc độ cao

Nhược điểm:

- Đông cơ servo hoạt động không trùng khớp với lệnh điều khiển bằng động cơ bước

- Giá thành cao

- Khi dừng lại, động cơ servo thường dao động tại vị trí dừng gây rung lắc

Câu 16 : Vẽ cấu tạo, kí hiệu và nêu chức năng, nguyên lý hoạt động của van tiết lưu?

- Công dụng : Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu, và do đó điều chỉnh vận tốc của CCCH trong hệ thống thủy lực van có thể đặt ở đường dầu vào hoặc ra

- Kí hiệu

1- vỏ van, 2 - kim van, 3,5- vách van, 4 - nút xoay

-Khi cuộn 1 được kích điện, răng X của Rotor bị hút vào cực 1 Nếu dòng qua cuộn 1 bị ngắt và cấp dòng qua cuộn 2, Rotor sẽ quay 300 theo chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2.Như vậy: hướng quay của Rotor không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho cuộn dây Nhiệm vụ này do các mạch logic trong bộ chuyển phát thực hiện Với cách thay đổi cách kích thích các cuộn dây, ta cũng làm thay đổi các vị trí góc quay.

Câu 18 :

Câu 19 : Cấu tạo và kí hiệu , nguyên lý hđ và công dụng của van 1 chiều?

- Công dụng : dùng để điều khiển dòng chất lỏng đi theo 1 hướng , và ở hướng kia thì bị chặn lại

- Nguyên lý hđ : Khi không có dòng chất lỏng-khí chảy qua van, phần tử trượt (cửa xoay) của van dưới tác dụng của trọng lượng chính nó hoặc lực lò xo được giữ chặt ở ví trí “Đóng” Khi xuất hiện dòng chảy đến van, phần tử trượt (cửa xoay) dưới tác động của năng lượng dòng chảy bị đẩy khỏi vị trí đóng và cho phép dòngchảy đi qua van Tại thởi điểm vận tốc dòng chảy về không, phần tử trượt ( cửa xoay) quay về vị trí đóng, áp suất cửa ra của van tác động lên phần tử trượt giữ chặt phần tử trượt ở vị trí đóng và ngăn cản dòng chảy về hướng cửa vào của van Như vậy sự hoạt động của van một chiều hoàn toàn tự động dưới tác động của chấtlỏng-khí

- Cấu tạo: Về mặt cấu trúc van một chiều dạng trượt luôn đảm bảo trục đường ống dẫn vuông góc với trục của mặt đế đỡ Thường thì phần tử trượt nằm trên đĩa

đỡ nhờ chính khối lượng của nó, nhưng như vậy luôn phải đảm bảo van được lắp đặt nằm ngang Để đảm bảo van một chiều dạng trượt có thể lắp trên đoạn ống nằmđứng, người ta sử dụng lò xo làm phần tử hỗ trợ kẹp chặt Một phương án khác có thể sử đụng là thay đổi cấu trúc van: van một chiều bi trượt Loại van này chỉ được

+ Cấu trúc cơ bản gồm 2 phần là bộ phận dẫn động và bộ phận truyền động

- Có ba cơ cấu chấp hành thường sử dụng trong các hệ cơ điện tử là chuyển

mạch,solenoit và động cơ

+ Chuyển mạch là thiết bị trạng thái đơn giản để điều khiển mộtnhoạt động nào

đó như bật tắt lò sưởi, các chuyển mạch bao gồm rơle, và các thiết bị liền khối như điôt, thyristor

+ Solenoid là thiết bị bao gồm lõi sắt chuyển động được, lõi sắt này được kích hoạt bởi một dòng điện

Câu 21: Vẽ cấu tạo, nguyên lý hoạt động , chức năng và kí hiệu của van đảo chiều 5/3 ?

có 3 vị trí và 5 cửa trong đó cửa số 1 là cửa nguồn khí, cửa số 2,4 là cửa làm việc và cửa 3,5 là cửa thoát khí.

- Nguyên lý hoạt động của van 5/3 :

Câu 22 : Động cơ bước là gì ? các 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

- Open loop positioning (điều khiển vị trí vòng hở): thông thường chúng ta có thể đếm xung kích ở động cơ để xác định

vị trí những ứng dụng đòi hỏi tính chính xác cao STEP thường

được sử dụng kết hợp với các cảm biến

vị trí như: encoder, biến trở …

- Excellent Response (Đáp ứng tốt): STEP đáp ứng tốt khi khởi động, dừng lại và đảo chiều quay một cách dễ dàng

Câu 24 : Van đảo chiều 4/3 ?

Câu 25 : Trình bày nguyên lý hoạt động cấu tạo của van servo và vòi phun ống thu?

z = 0 lưu lượngở hai cửa cân bằng Ở đây tín hiệu điều khiển là sự dịch chuyển z của vòi phun

khi dòng điện vào 2 cuộn dây lệch nhau thì phần ứng bị hút lệch, do sự đối xứng các cực của nam chân mà phần ứng sẽ quay Khi phần ứng quay, ống đàn hồi sẽ biến dạng đàn hồi, khe hỏ từ cánh chặn đến miệng phun dầu cũng sẽ thay đổi, điều đó dẫn đến áp suất ở

2 phía con trượt lệch nhau và con trượt được di chuyển  thay đổi lưu lượng.

Câu 26+27 : Các dạng mô hình cơ bản? Thế nào là mô hình tương tự? mô hình đồng dạng? Ví dụ?

-Đ/n : mô hình là 1 thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm, một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của nguyên hình nhằm làm đối tượng quan sát và nghiên cứu thay cho nguyên hình

a Mô hình đồng dạng: Hai mô hình được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lí cùng tên của chúng tỉ lệ với nhau, đồng dạng hình học khi các kích thước dài và kích thước góc tỉ lệ nhau, đồng dạng động hình học khi vận tốc tỉ lệ với nhau, đồngdạng động lực học khi lực tỉ lệ với nhau Mô hình đồng dạng thường sử dụng trongkiểm tra bền đối tượng thiết kế hoặc thay thế mô hình gốc khi không tiếp cận được

- Cấu tạo: STEP loại đơn cực bao gồm 2 cuộn dây, mỗi cuộn được nối ra ngoài ở giữa cuộn, vì vậy thông thường trên thực tế đây là loại động cơ 5 hoặc 6 dây ra

- Nguyên lý : Dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam Nếu điện ở mấu 1

bị ngắt và kích mấu 2, rotor sẽ quay 30 độ, hay 1 bước Để quay động cơ một cáchliên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mấu của đông cơ theo dãy

Câu 29 : Phân loại hệ thống đo lường dịch chuyển , phân biệt đo trực tiếp và đo gián tiếp?

- Được chia làm 3 nhóm

1 Theo hình thức truyền động : đo quay và đo tịnh tiến

2 Theo hình thức định lượng giá trị đo : đo số và đo tương tự

3 Theo nguyên tắc đo : tuyệt đối, tương đối, kết hợp

- Phân biệt đo gián tiếp, trực tiếp :

+ Đo trực tiếp.Là phương pháp đo bám sát các vị trí cần đo hay các biến đổi vị trí không cần đến các dẫn động cơ khí trung gian Hệ thông đo ghép trực tiếp với chuyển động cần đo

Phương pháp này cho độ chính xác cao Không có các lỗi cơ khí: khe hở, biến dạng

Giá thành cao và nhạy cảm với môi trường

+ Đo gián tiếp.Thay cho các biến đổi vị trí tịnh tiến cần đo sẽ được đo thông qua một chuyển động quay

Phương pháp này gặp các lỗi cơ khí: khe hở ăn khớp, sai số của truyền động

việc của van tỉ lệ lưu lượng trên cơ sở cơ cấu chấp hành là van 4/3?

Sơ lược cấu tạo: Ví dụ cho sơ đồ điều khiển xy lanh hoạt động thẳng theo chế độ bước

- Kí hiệu :

- Nguyên lý làm việc: Khi lõi van 4/3 được dịch chuyển tự động bởi hai cuộn cảm

tỉ lệ U1 hoặc U2 dầu tuần hoàn từ bể tới buồng làm việc của động cơ dầu và dầu từbuồng đối áp về bể, cần đẩy của pitton dịch chuyển sinh công, hai cuộn cảm này là nguồn động lực dẫn động lõi trụ trong cả quá trình thuận (cấp dầu cho động cơ) hay quá trình ngược (trung hòa áp lực hai cửa AB), như vậy vỏ van 4/3 được giữ

cố định Cảm biến vị trí sẽ phản hồi tín hiệu về bộ so sánh, vòng phản hồi của van

và của hệ làm việc song song đảm bảo mục tiêu đặt ra Để điều chế hướng chuyển động chọn đóng điện vào một trong hai cuộn U1 hoặc U2 Điều chế vận tốc bằng cách thay đổi hành trình con trượt hay cường độ tín hiệu đạt vào cuộn hút Hành