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
Trang 1ÔN THI CUỐI KÌ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG II : CẢM BIẾN
Câu 1 :
Giải
Nếu tuyến tính thì : 9, 286 0 0, 04643
200 0
mV S
C
Vậy nếu đo được 4,277 mV thì nhiệt độ đo được là
4, 277
92,11
0, 04643
Vậy sai số phi tuyến tại 100ºC là :
Sai số theo ºC =92,11 C 100 C 7,9 C
Sai số theo % = 7,9 100 3.95%
200
C C
Dấu trừ “ – “ thể hiện giá trị đo được thấp hơn giá trị lý tưởng
Câu 2 :
Giải
1 10
10
31, 9%
R L
C V
R r
L R C
Câu 3 :
Giải
Nếu tuyến tính thì : 21,846 - 0 0, 054615
400 - 0
mV S
oC Vậy nếu đo được 5,268 mV thì nhiệt độ đo được là
5, 268
96, 45
0, 054615
Trang 2IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
Sai số theo % =
3,55
100 0,8875%
400
C C
Dấu trừ “ – “ thể hiện giá trị đo được thấp hơn giá trị lý tưởng
Câu 4 :
Giải
Encoder có 256 (xung/vòng)
R=50mm, độ dịch chuyển dài 200mm
Chu vi hình tròn : C2R 250 100 ( mm)
200
256 162,97( )
Câu 5 :
Giải
axial G R
Với : R là điện trở của Straingage
G : Hệ số Gage
axial
là độ biến dạng của Straingage
Vậy Ta tính được độ thay đổi điện trờ R là :
2,1 50 0, 001 0,105
R G R
axial
Câu 8 : Một Strain gage có hệ số gage là 2,03 và điện trở R A =350Ω được nối vào một nhánh mạch cầu như hình , trong đó các điện trở R 1 =R 2 =350Ω và R 0 =350Ω là dummy strain gage ( dùng để bù ảnh hưởng của nhiệt độ ) Nguồn kích thích có điện áp 10V
Câu a : Gỉa sử strain gage R A chịu biến dạng 1450 , hãy xác định điện áp lệch của mạch cầu V BA
Câu b : Xác định độ điện áp lệch của mạch cầu ứng dụng với 1
Giải Câu a :
-6 1450.10
1450.10 2, 3 350 1,16725
10 8, 3375.10
R
R
Trang 3Câu b :
4
R R
Câu 9: Một hình chữ nhật một đầu cố định , đầu tự do chịu lực kéo như hình Một strain gage có điện trở danh định là 120Ω , hệ số gage là 2,0 , được dán lên trên bề mặt thanh
ở vị trí chính giữa sao cho phương tác động của cảm biến cùng phương với lực tác dụng Gỉa sử vật liệu thanh là thép có module đàn hồi E =207GPa, tiết diện 10 mm 5 mm, hãy xác định sự thay đổi điện trở của strain gage khu lực kéo là 1kN
Giải
10.5 50 50.10
k
9, 67.10
207.10 50.10
F
E A
Ta có
9, 67.10 2, 0 120 23, 2.10
R
Câu 10: Để xác định hệ số gage , người ta làm thí nghiệm như sau Dán strain gage lên thanh tháp đường kính 6mm theo phương dọc trục Biết module đàn hồi của thép là 207Gpa Điện trở của strain gage đo được là 120Ω Tác dụng lên thanh lực kéo 25kg theo phương dọc trục , đo điện trở của strain gage ta thấy tăng thêm 0,011Ω Hãy tính gage fator của strain gage
Giải
250
120
0, 011
R
R
Trang 4IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
1 1
0, 011 (0, 003) 207.10
2,146
250 120
F
R A E
G
F R
Câu 11: Một loacell cấu tạo gồm một thanh trụ bằng nhôm , bán kính 2,5cm , trên đó dán
2 strain gage giống nhau nhưng phương khác nhau : 1 strain gage dán theo phương lực tác dụng ( active strain gage ) , 1 strain gage dán theo phương vuông góc với phương lực tác dụng ( dummy strain gage ) Biết 2 , 120 , 2,13
V V R R R R G
A D
đàn hồi của thanh nhôm là E6,89.1010N mm/ 2 Hãy xác định sự thay đổi điện áp lệch của mạch cầu khi tải thay đổi từ 0 đến 20kN
Giải
Ta có
1 4
R
0
V
AB
( cầu cân bằng)
Khi
F 20000 N
2,13 3,15.10
(2, 5.10 ) 6,89.10
3,15.10 2 1, 57.10 ( ) 4
AB
Câu 12 : Dùng mạch tương đương Thevernin tính I 5 và V AB
Trang 5Cách làm Đưa R 5 ra ngoài đóng vai trò điện trở tải
Tính R TH bằng các tính các điện trờ còn lại của mạch sau đó thay V TH và R TH và tính yêu cầu của đề bài
V TH tính bằng cách ( bỏ R 5 ) Tính hở mạch AB
VTH=VAB(hở)=VA(hở)- VB(hở)
Khi nối tắt 2 đầu nguồn áp thì / / / /
R R nt R R
R
Vậy :
5
5
5
V
TH
I
TH
V TH
TH
Trang 6IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
CHƯƠNG III : XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐO
1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐẢO
Sơ đồ mạch :
Câu 1 : Xác định V 0 và dòng điện đi qua điện trở hồi tiếp
15000
40 120 5000
R
f
out R in
Dòng hồi tiếp đi qua R f ( ngõ ra quay ngược vễ ngõ vào qua R f )
6 8.10 15000
out
Giả sử dòng ngược lại
120.10 3 0
6 8.10 15000
out
f
Câu 2 : Xác định V 0
Áp dụng định luật Kirchhoff 1 tại nút A
Trang 7 6
f
Theo giả thiết 2 Op-Amp lý tưởng : V V
Theo như mạch thì : V 2 V
2
6 2
6
20000 40000
V
out
2 MẠCH KHUẾCH ĐẠI KHÔNG ĐẢO
Sơ đồ mạch :
8
3 2
8 4
5
2
A
out
3 MẠCH CỘNG
Sơ đồ mạch :
Trang 8IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
Câu 1 : Xác định Vo và Io
5 2.5
V V
4
0
0.8 10
8
2 2
0
I I I
f l
V V
f
V
l
R k
f l
Dấu “ – “ thể hiện chiều dòng điện là chiều ngược lại
4 MẠCH KHUẾCH ĐẠI VI SAI
Sơ đồ mạch :
Áp dụng định luật Kirchhoff 1 tại nút A
1
1 1
out
F
Ta có : 2
2 2
R F
R R F
Theo giả thiết Op - Amp lý tưởng : V V 3
Trang 9Vậy : 1 1 1 1 4
out
F F
F
5 MẠCH KHUẾCH ĐẠI DỤNG CỤ
Công Thức
4 1 2 2
2 1
out R R
BÀI TẬP
Câu 1 : Xác đinh biểu thức tính Vout trong mạch dưới đây
Mạch khuếch đại không đảo
3 4
2
2
F
R
A R R in
R R
R
Câu 2 : Xác đinh Vout
Trang 10IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
2
1
1
R
R
Câu 3 :
Mạch khuếch đại không đảo
4
outA in
B
Câu 4 :
Trang 11
i ( )
1( )
i ( )
L
R L
in di
out L
L dt
Câu 5 : Cho mạch điện như hình dưới đây Xác định tỉ số 0
V V i
Trang 12IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
Trở kháng vào của mạch là
V 2 nối đầu dương (+)
44
3
in in
in in
V
out
V
in
Câu 6 : Cho mạch điện như hình dưới đây Xác định tỉ số 0
I I i
Trang 133 ( ) ( )
( ) ( )
3 (2)
( )
out
out out
out
out
Từ (1) và (2) ta có : 3 5 4
( ) ( )
V V Vậy :
0 5
s i
i
s
Câu 7 :
18 10 3sin t
V V V V
Câu a: Ta có :
Trang 14IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
1
t
V
R S
Phần DC 1 10 18 10 24
Phần AC 1 10 10 3sin t
R S
Để V out DC bằng 0 thì ta chọn R s sao cho
S
Câu b : Thế R 3,33 k
S vào Phương trình AC ta có :
1 10 sin 4.10 sin
3,33
Câu 8 : Cho mạch điện như hình dưới đây Xác định tỉ số V0
V i
Trang 1520 2
3
20
40
3
V
out
V
in
Câu 9 : Xác định Vout
Mạch cầu nối với Mạch Khuếch Đại Dụng Cụ
Ta có :
9
3
6 2
D
A
Ứng suất trên thanh thép : 1000 62,5.106
2 / m 6
16 10
F
N A
Độ biến dạng của thanh thép :
6
9,95.10 9
200.10
E
Độ thay đổi điện trở của Strain gage : R R G 350 2,1 9,95.10 5 0, 073
Trang 16IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
350 0, 073 350, 073 1
350
10 5
350 350
350
10 4, 99
350 350, 073
A
B
Câu 10 : Một thanh thép đường kính 10mm, có mođun đàn hồi là 200GPa, chịu lực kéo 50kN Để đo biến dạng dọc trục, người ta dùng một strain gage R = 120Ω, GF = 2,115 dán lên thanh thép theo phương dọc trục Strain gage này được nối vào một nhánh cầu Wheatstone, điện trở 3 nhánh còn lại đều là 120Ω Điện áp kích thích là 10V
Câu a :Xác định điện áp ngõ ra của cầu Wheatstone
Câu b :Thiết kế mạch khuếch đại tín hiệu sao cho khi lực kéo 50kN điện áp
ngõ ra mạch khuếch đại là 5V
Câu a :
Ta có :
9
3
6 2
D
A
Ứng suất trên thanh thép : 50000 2.109
2 / m 6
25 10
F
N A
Độ biến dạng của thanh thép :
9
3,18.10 9
200.10
E
Độ thay đổi điện trở của Strain gage :
3
120 2,115 3,18.10 0,81
Vậy ta có :
Trang 17
120 0,81 120,81 1
120
10 5
120 120
120
10 4, 983
120 120,81
A
B
R
Câu 13 : Thiết kế mạch :Chọn 10
ex
3
2 3 5.10
3
1, 2302.10
3
2, 583.10
6, 457.10 ex
4
F
kN m A
E
R
G
R
R
Hệ số khuếch đại yêu cầu : 2 310
3
6, 457.10
Mạch khuếch đại vi sai gắn mạch cầu chuẩn: 2
1
R
out R A B
Ta chọn R 1 với R 2 sao cho 2 2 1 31
1
R R
Ta chọn R 3 với R 4 sao cho 4 10
3
R
R
Vậy :
15
R
Trang 18IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
Câu 14 : Xác định Vout
Ta dùng mạch tương đương Thevernin :( Sau khi biến đổi mạch thì các điện trở mắc song song với nhau)
AB B A (V B nối cực dương + )
Trang 19
ex
2 1
ex 2
2
1
R R
thA R
R
thB
R
R
thB
Gộp R thA với R 1 thành 1 cặp điện trở
CHƯƠNG IV : THU THẬP DỮ LIỆU
DAC Điện Trở Trọng Số
VD : Một DAC 12 bit loại điện trở trọng số có R 5k , V 5 ,V R 5k
f ref Xác định Câu a : Điện áp ngõ ra ứng với 1 LSB
Câu b : Điện áp ngõ ra khi giá trị vào lớn nhất
Câu c : Điện áp ngõ ra khi giá trị ngõ vào 1000 1001 0001
Giải
0, 0012 12
V ref
12
out ref
ADC XẤP XỈ LIÊN TIẾP
ref Trình bày các bước biến đổi ADC theo kiểu SAR đối với tín hiệu vào 3,7V
Giải
Đặt
Trang 20IUH – Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí - ĐHCĐT 10C
Đặt
16
b b b b b
Giữ 1
2
b
Đặt
16
b b b b b
Xóa 1
1
b
Đặt
16
b b b b b
Xóa 1
0
b