Câu 4 :ĐÔNG CƠ BƯỚC

Động cơ bước (step motor)

          thực chất là một động cơ không 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.

Hoạt động

          Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.

          Động cơ bước được chia làm hai loại: 

nam châm vĩnh cửu và biến từ trở.

          Động cơ bước phong phú về góc quay. Các động cơ kém nhất quay 90 độ mỗi bước, trong khi đó các động cơ nam châm vĩnh cửu xử lý cao  thường quay 1.8 độ đến 0.72 độ mỗi        bước.

    Ví dụ: Động cơ biến từ trở 

          Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực, mỗi cuộn quấn quanh hai cực đối diện. Khi     cuộn 1 được kích điện, răng X của rotor bị hút vào   cực 1. Nếu dòng  qua  cuộn 1bị  ngắt  và đóng dòng qua  cuộn  2,  rotor  sẽ  quay  30 độ  theo chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2.  

Để quay động cơ này một cách  liên tục, chúng ta chỉ cần cấp điện  liên tục  luân phiên cho 3 cuộn.           Theo logic đặt ra, trong bảng dưới đây 1 có     nghĩa là có dòng điện đi qua các cuộn, và chuỗi điều    khiển sau sẽ quay động cơ  theo chiều kim đồng  hồ 24 bước hoặc 2 vòng: 

Cuộn 1   1001001001001001001001001 

Cuộn 2   0100100100100100100100100 

Cuộn 3   0010010010010010010010010 

    thời gian ‐‐>  

5 đặc tính cơ bản:

          • Brushlesss (không chổi than): STEP là loại động cơ không chổi than.

          • Load Independent (độc lập với tải): động cơ bước quay với tốc độ ổn định trong tầm moment của động cơ(Tuy nhiên, nó bỏ bước khi tải ngoài lớn nên step có công suất giới hạn).

          • Holding Torque (moment giữ ): STEP có thể giữ được trục quay của nó, so với động cơ DC không có hộp số thì moment giữ của STEP lớn hơn rất nhiều.

• 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 mà không cần phải có cảm biến hồi tiếp vị trí, nhưng đôi khi trong 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 2:

- Đo tương tự.

Đường dịch chuyển hay góc cần đo được chuyển liên tục thành một đại lượng vật lý tương thích (đại lượng tương tự - Analog): Điện áp hay cường độ dòng điện.

- Đo số.

­­­­­­­­­­­­­

                        Đường dịch chuyển hay góc cần đo được chia thành các yếu tố đơn vị có độ lớn như nhau.

                        Quá trình đo là việc đếm hay cộng lại các yếu tố đơn vị đã đi qua hoặc nhờ sự nhận biết các dấu hiệu riêng của các yếu tố đơn vị tại vị trí thực.

- Hệ thống đo quang điện. ( Encoder):

                        Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.

                        Encoder được chia làm 2 loại, absolute encoder và incremental encoder. Tạm dịch là encoder tuyệt đối và encoder tương đối

Đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa.

                        Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.

Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.

Câu 6:

Hệ thống bất biến tuyến tính lien tục một ngõ vào và một ngõ ra(ko biết)

Hàm truyền là tỉ số giữa biến đổi laplace của tín hiệu ra và biến đổi laplace của tín hiệu vào khi điều kiện đầu bằng không.

Câu 6:Động cơ biến từ trở

                        Motor có 3 cuộn dây, với 1 đầu nối chung cho 

tất cả các cuộn. Khi sử dụng, dây nối chung (C) thường được  nối vào cực dương của nguồn và các cuộn được     kích theo thứ tự liên tục. Dấu thập trong hình  là roto của động cơ biến từ trở quay 30 độ mỗi bước.                         Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực, mỗi cuộn quấn quanh hai cực đối diện. Khi     cuộn 1 được kích điện, răng X của rotor bị hút vào   cực 1. Nếu dòng  qua  cuộn 1bị  ngắt  và đóng dòng qua  cuộn  2,  rotor  sẽ  quay  30 độ  theo chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2.  

                        Để quay động cơ này một cách  liên tục, chúng ta chỉ cần cấp điện  liên tục  luân phiên cho 3 cuộn.                         Theo logic đặt ra, trong bảng dưới đây 1 có     nghĩa là có dòng điện đi qua các cuộn, và chuỗi điều    khiển sau sẽ quay động cơ  theo chiều kim đồng  hồ 24 bước hoặc 2 vòng: 

Cuộn 1   1001001001001001001001001 

Cuộn 2   0100100100100100100100100 

Cuộn 3   0010010010010010010010010  thời gian ‐‐>  

Câu 7:Hệ thống đo dịch chuyển kiểu số và gia số

Đĩa thước vạch chia:Dạng đơn giản nhất là ở đầu vít me dẫn động có lắp một đĩa cấp xung. Tế bào quang điện được kích thích sản sinh một xung điện tương ứng với mỗi bước tiến DS.Các xung điện được công lại trong một bộ đếm điện tử.

Incremental encoder sẽ tăng 1 đơn vị khi một lần lên xuống của cạnh xung.

                        Cứ mỗi lần quay qua một lỗ, thì encoder sẽ tăng một đơn vị trong biến đếm.

                        Để biết được encoder quay hết một vòng, người ta đưa vào thêm một lỗ định vị để đếm số vòng đã quay của encoder.

Encoder có lỗ định vị.

Thông qua bộ đếm, đoạn đường dịch chuyển được đo và vị trí của bàn máy ở thời điểm nào đó sẽ được khai báo sau khi đã tổng hợp các đoạn đường dịch chuyển;

Phương pháp đo này cho biết kích thước theo chuỗi.

                        Các thước đo thường chế tạo từ thuỷ tinh trong suốt hoặc kim loại ( dùng tia sáng phản quang);

                        Để các vạch khác chia độ kích thích tạo xung điện chắc chắn và để biết được chiều đếm từ chiều chuyển động của thước đo, người ta dùng nhiều phương pháp kích thích quang điện khác nhau;

*Ứng dụng của PP đo độ dịch chuyển kiểu gia số và tuyệt đối(?????)

CÂU 8:

-PLC: (Program Logical Controller) (hay bộ điều khiển Logic có thể lập trình được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng.

-Vai trò của PLC:

n   Trong một hệ thống tự động, nói chung PLC đuợc ví như là “con tim” của hệ thống điều khiển.

n   Với chương trình ứng dụng điều khiển (được lưu trữ trong bộ nhớ PLC) trong việc thực thi, PLC  thường xuyên giám sát tình trạng hệ thống qua tính hiệu phản hồi của thiết bị đầu vào. Sau đó sẽ dựa vào sự hợp lý của chương trình để xác định tiến trình hoạt động được thực hiện ở những thiết bị xuất cần thiết

n   PLC có thể được sử dụng điều khiển những nhiệm vụ đơn giản có tính lặp đi lặp lại hoặc một vài nhiệm vụ có thể được liên kết cùng nhau với thiết bị điều khiển chủ hoặc máy tính chủ khác qua một loại mạng giao tiếp để tích hợp điều khiển của một quá trình phức tạp.

-Các ưu nhược điểm của PLC:

n                           - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le.

n                           - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ  cần  thay  đổi  chương  trình  (phần  mềm) điều khiển.

n                           - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống.

n                           - Nhiều chức năng điều khiển.

n   - Tốc độ cao.

n   - Công suất tiêu thụ nhỏ.

n   - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.

n   - Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào /ra khi nối thêm các khối vào /ra chức năng.

n   - Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới.

n   - Giá thành không cao.

-Nhược điểm của PLC:

n                           + Giá thành cao (phần cứng + phần mềm)

n                           + Đòi hỏi người sử dụng phải có chuyên môn

Câu 9:

-Áp điện:

người ta tìm được một loại chất có tính chất hóa học gần giống gốm (ceramic) và nó có hai hiệu ứng thuận và nghịch như khi áp vào nó một trường điện thì nó biến đổi hình dạng và ngược lại khi dùng lực cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra dòng điện. Nó như một máy biến đổi trực tiếp từ năng lượng điện sang năng lượng cơ học và ngược lại. Nếu như theo chiều hướng thuận, có nghĩa là tác dụng lực lên vật thì sẽ sinh ra điện và ngược lại là áp điện nghịch. Một vật được cấu tạo bởi ba yếu tố PZT ( chì Pb, zorconi, titan ) sẽ có tính chất áp điện. ( VD: thạch anh ).

-Từ giảo:

là hiện tượng hình dạng, kích thước của các vật từ (thường là sắt từ) bị thay đổi dưới tác dụng của từ trường ngoài (từ giảo thuận) hoặc ngược lại, tính chất từ của vật từ bị thay đổi khi có sự thay đổi về hình dạng và kích thước (từ giảo nghịch).

 *Hiệu ứng vật lý của cơ cấu dẫn động áp điện và của cơ cấu dẫn động từ giảo:

-Cơ cấu dẫn động áp điện:Khi đặt điện áp vào một tấm vật liệu áp điện sẽ làm xuất hiện sự thay đổi  độ dày của tấm do hiệu ứng áp điện

-Cơ cấu dânc động từ giảo:Khi đặt vật liệu sắt từ trong một từ trường sẽ làm xuất hiện sự thay đổi chiều dài của vật liệu do hiệu ứng từ giảo

Câu 11:

-Bộ vi xử lý:Một bộ vi xử lý là một mạch tích hợp chứa hàng ngàn, thậm chí hàng triệu transistor (LSI, VLSI) được kết nối với nhau

                        Các transistor ấy cùng nhau làm việc để lưu trữ và xử lý dữ liệu cho phép bộ vi xử lý có thể thực hiện rất nhiều chức năng hữu ích

-Các thành phần:

ALU

                        Thực hiện các phép toán logic (AND, OR, XOR, NOT) và các phép toán số học(cộng, trừ, nhân, chia) 

Thực hiện việc chuyển dữ liệu

Việc thực hiện lệnh thực sự diễn ra ở ALU

Control Unit

                        Có trách nhiệm liên quan đến việc tìm và thực hiện các lệnh bằng cách cung cấp các tín hiệu điều khiển và định thời cho ALU và các mạch khác biết phải làm gì và làm khi nào.

Các thanh ghi (Registers)

·           Thanh ghi là nơi mà bộ vi xử lý có thể lưu trữ đượcmột số nhị phân (Kích cỡ của thanh ghi tính bằng bit)

·           Bộ vi xử lý dùng các thanh ghi để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình thực hiện chương trình

·           Các thanh ghi có thể được truy cập bằng các câu lệnh ngôn ngữ máy thường được gọi là các thanh ghi người sử dụng có thể nhìn thấy được (có thể truy cập được)

·          Các thanh ghi điều khiển và các thanh ghi trạng thái được CU dùng để điều khiển việc thực hiện chương trình. Đa số các thanh ghi này người sử dụng không thể nhìn thấy được

*Chức năng của CPU(Đơn vị xử lý trung tâm):là một vi xử lý định hướng hoạt động của PLC. Nó thực hiện các lệnh trong chương trình, xử lý tín hiệu xuất nhập và liên lạc với các thiết bị ngoại vi.

Câu 17:

Liên hệ ngược theo vị trí

                        Liên hệ ngược vị trí có thể sử dụng liên hệ cơ khí, điện hoặc thủy lực, dưới đây giới thiệu hệ thống điều khiển servo chuyển động thẳng và chuyển động quay liên hệ ngược bằng liên kết cơ khí cứng.