ĐỀ CƯƠNG môn hệ THỐNG cơ điện tử TRONG GIAO THÔNG và CÔNG NGHIỆP 1

Đại học giao thông vân tải

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRONG GIAO THÔNG
VÀ CÔNG NGHIỆP
1. Định nghĩa hệ thống cơ điện tử? Trình bày các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử?..2
2. Lịch sử phát triển của hệ thống cơ điện tử? Hướng phát triển trong tương lai?.......................2
3. Thế nào là một cảm biến? Các loại cảm biến thường dùng? Cho ví dụ về nguyên lý hoạt
động của 1 loại cảm biến?.........................................................................................................3
4. Thế nào là một cơ cấu chấp hành? Các loại cơ cấu chấp hành thường gặp? Cho ví dụ về
nguyên lý hoạt động của 1 loại cơ cấu chấp hành?..................................................................4
5. Các loại cơ cấu chấp hành?.......................................................................................................5
6. Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến đo lực?...................................................................5
7. Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến đo nhiệt độ?...........................................................7
8. Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến gia tốc?.................................................................10
9.

Các loại động cơ điện 1 chiều? Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng?.................................11

10. Các loại động cơ điện xoay chiều? Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng?...........................13
11. Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng của động cơ bước?......................................................15
12. Các phần tử cơ bản của hệ thống chấp hành thủy lực và của hệ thống chấp hành khí nén?..16
13. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử là gì?Ưu khuyết điểm của hệ thống so với bộ chế hòa khí?
Tại sao hệ thống ngày càng được ứng dụng rộng rãi?.............................................................20
14. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun nhiên liệu điện tử?..................................21
15. Các yếu tố tác động dến thời điểm phun, lưu lượng phun, áp suất phun của hệ thống phun
nhiên liệu điện tử?...................................................................................................................22
16. Nguyên lý làm việc của hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) trên xe ô tô?.......................22
17. Nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí an toàn trên xe ô tô?..............................................23
18. Ưu nhược điểm của PLC và phạm vi sử dụng?.....................................................................24
19. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của PLC?...............................................................25
20. Các phương pháp tích hợp của hệ thống cơ điện tử?............................................................26

21. Các đặc trưng cơ bản của cảm biến và cơ cấu chấp hành?...................................................26
22. Công dụng, nguyên lý làm việc của hệ thống điều chỉnh khoảng cách giữa các xe ô tô?.....26
I.Cảm biến mô men xoắn ………………………………………………………………………
26
II. Cảm biến đo dịch chuyển …………………………………………………………………....27

1


Đại học giao thông vân tải
III. Cảm biến lưu lượng…………………………………………………………………………28
IV. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều………………………………….31
V. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều. 32
VI. Động cơ bước ……………………………………………………………………………....32

TRẢ LỜI
Câu 1. Định nghĩa hệ thống cơ điện tử? Trình bày các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện
tử?
 Định nghĩa hệ thống cơ điện tử:
-Là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và hệ thống điều khiển của máy tính trong
thiết chế tạo các sản phẩm cơ khí và quy trình công nghiệp.
-Tương lai của hệ thống cơ điện tử : lĩnh vực cơ điện tử ngày càng được nghiên cứu rộng rãi, để cải
thiện chất lượng làm việc của các sản phẩm, thay đổi đặc tính của các sản phẩm hay thiết kế và chế
tạo các sản phẩm mới.
 Thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử:
+ Hệ phát động và dẫn động: Bộ chuyển hóa năng lượng chuyển đổi năng lượng từ 1 dạng khác (ví
dụ: điện năng, cơ năng). Thông thường là các động cơ (điện từ, thủy khí, nhiệt) đóng vai trò là cơ
cấu phát động. Bộ phận dẫn động (truyền động) có vai trò truyền cơ năng từ bộ phận phát động đến
cơ cấu chấp hành.
+ Cơ cấu chấp hành: Trong hệ thống cơ điện tử, cơ cấu chấp hành là một thiết bị hay dụng cụ mà

hệ thống đó dùng để tương tác với môi trường. Ví dụ như tay kẹp robot, trống quay trong máy giặt,
bàn chứa phôi và dao trong máy phay CNC.
+ Hệ thống cảm biến đo lường (có thể có hoặc không): các cảm biến đo và thu thập dữ liệu nhằm
phản hồi vào hệ thống điều khiển qua đó các dữ liệu đo được xử lý và bộ điều khiển đưa ra tác động
lên quá trình động học, động lực học của hệ thống để thu được đáp ứng như mong muốn ở đầu ra.
+ Hệ thống điều khiển- bao gồm cả phần cứng (mạch điện, điện từ) và phần mềm chứa giải thuật
điều khiển của hệ thống.
Câu 2. Lịch sử phát triển của hệ thống cơ điện tử? Hướng phát triển trong tương lai?
 Lịch sử phát triển:
-

-

-

Trước năm 1990: hệ cơ khí thuần túy:
+ Máy hơi nước_động cơ đốt ngoài (1780)
+ Máy phát điện (1870)
+ Động cơ điện (1889)
Giai đoạn 1900- 1920:Giai đoạn này xuất hiện sự liên kết giữa hệ thống cơ khí và điện.
+ Rơle, cuộn hút.
+ Các máy khuếch đại thủy lực và khí nén.
+ Các bộ điều khiển, bộ khuếch đại.
Giai đoạn 1920-1935: cơ khí và điều khiển tự động.

2


Đại học giao thông vân tải
+ Máy chữ điện.

+ Máy bay.
- Giai đoạn 1935- 1955: hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển và điện.
+ Chất bán dẫn (1948)
+ Thysitor (1955)
+ Máy tính số, thang máy, tuốc bin hơi nước.
- Giai đoạn 1955- 1975: Giai đoạn này hệ thống cơ điện tử tích hợp giữa máy tính, điều khiển
và hệ thống cơ khí.
+ Máy tính xử lý (CPU) (1959)
+ Tự động hóa dựa trên số hóa (1975)
+ Robot công nghiệp
+ Ổ đĩa
- Giai đoạn 1975- 1985:
+ Vi điều khiển (1978)
+ Máy tính cá nhân (PC) (1980)
+ CIM 1980
 Hướng phát triển trong tương lai:
- Xu thế phát triển của cơ điện trên thế giới là tích hợp ngày càng nhiều công nghệ, sản phẩm
ngày càng “thông minh” hơn và kích thước ngày càng nhỏ hơn.
- Công nghệ micro,nano thu nhỏ các thiết bị máy móc xuống kích thước của phân tử các sản
phẩm công nghệ trong tương lai.
- Nâng cao trí thông minh cho các sản phẩm cơ điện tử.
Câu 3. Thế nào là một cảm biến? Các loại cảm biến thường dùng? Cho ví dụ về nguyên lý hoạt
động của 1 loại cảm biến?
- Cảm biến là 1 thiết bị mà khi có hiện tượng vật lý tác động vào sẽ tạo ra 1 tín hiệu đầu ra tỷ lệ.
- Phân loại:Có nhiều cách phân loại cảm biến khác nhau.
+ Theo công dụng:
- Cảm biến đo dịch chuyển: Cảm biến đo dịch chuyển tính tiến, đo vận tốc, đo gia tốc, các
loại cảm biến này có độ phân giải cao, khoảng đo rộng.
- Các cảm biến đo nhiệt độ: Ví dụ như các loại cảm biến đo sự thay đổi của nhiệt độ dựa vào
sự thay đổi của điện trở hoặc các diot nhiệt, hồng ngoại; thể tích thay đổi khi chiều dài thay đổi.

- Các cảm biến lưu lượng: là các cảm biến siêu âm, lưu lượng kế, các thiết bị đo dòng chảy
bằng điện từ.
- Các cảm biến đo áp suất.
- Cảm biến đo lực
+ Theo cấu tạo , đặc tính làm việc.
-Cảm biến tinh thể áp điện : lực ,áp suất sinh ra đại lượng điện
-Các cảm biến về vận tốc ,gia tốc : đặc tính làm việc sẽ đo được vận tốc chuyển động , gia
tốc chuyển động.
+ Theo đối tượng đo: độ phân giải cao, khoảng đo rộng, giải pháp tin cậy, giá thành thấp.
- Ví dụ về hoạt động của 1 loại cảm biến:
Cảm biến gia tốc khối lượng
- Nguyên lý hoạt động:

3


Đại học giao thông vân tải

1 : khối lượng treo ; 2 : trục đo gia tốc ; 3 : bộ lấy mẫu ; 4 : bộ xử lý
Nguyên lý làm việc:
-Khi có dịch chuyển theo phương thẳng đứng , khối lượng treo 1 sẽ dao động theo phương trục đo
gia tốc 2. Bộ lấy mẫu 3 sẽ xác định các dịch chuyển và cung cấp cho bộ xử lý 4 để xác định gia tốc
của các dẫn động theo phương thẳng đứng.
+ Ưu điểm:
- Độ nhạy lớn ,có thể xác định được các dao động có công suất nhỏ.
- Độ phân giải cao : sử dụng trong thiết bị đo : dao động tần số thấp, các chấn động kết cấu
xây dựng, động đất.
+ Nhược điểm: Cồng kềnh
- Khi vật liệu chịu kéo chiều dài sẽ tăng lên, khi vật liệu chịu nén chiều dài sẽ giảm xuống.
- Đối với dầm chịu uốn, 1 thớ của dầm sẽ chịu kéo, 1 thớ của dầm chịu nén.

Dựa vào các đặc tính trên người ta có các nguyên lý đo lực như sau:
+ Dựa vào sự biến dạng các phần tử đàn hồi.
+ Cân bằng các lực chưa biết thông qua 1 hệ cân bằng.
+ Có thể đo gia tốc để xác định giá trị của lực khi đã biết khối lượng (để xác định các lực va
đập).
Câu 4. Thế nào là một cơ cấu chấp hành? Các loại cơ cấu chấp hành thường gặp? Cho ví dụ về
nguyên lý hoạt động của 1 loại cơ cấu chấp hành?
- Cơ cấu chấp hành là cơ cấu nhận các lệnh điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể nào đó.
- Phân loại:
1. Theo dạng năng lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành
+ Cơ cấu chấp hành điện:Sử dụng năng lượng điện. Ví dụ: động cơ điện, role điện từ.
+ Cơ cấu chấp hành thủy lực:Sử dụng năng lượng của dòng dầu thủy lực. Ví dụ: các xy lanh thủy
lực, các động cơ thủy lực, van thủy lực.
+ Cơ cấu chấp hành khí nén : sử dụng thế năng của dòng khí nén để thực hiện nhiệm vụ cụ thể.
+ Cơ cấu chấp hành bằng các loại vật liệu mới: các áp điện, các tinh thể.
+ Cơ cấu chấp hành micro, nano: thích hợp cho các cơ hệ có kích thước nhỏ có thể sử dụng các công
nghệ xử lý các vật liệu có nguồn gốc từ silic
2.Theo công dụng:
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động tịnh tiến.
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động quay.
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động đóng mở các van, role.
- Đặc tính hoạt động của 1 cơ cấu chấp hành:

4


Đại học giao thông vân tải
* Cơ cấu chấp hành điện: hầu hết dựa trên nguyên lý hoạt động kiểu đóng mở các thiết bị chuyển
mạch nhận tín hiệu ra, lệnh cấp năng lượng để tác động đóng hay mở các thiết bị điện như động cơ
van.

Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp : có cuộn dây phần ứng và cuộn kích từ nối tiếp nhau

Câu 5.Các loại cơ cấu chấp hành?
1. Theo dạng năng lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành
+ Cơ cấu chấp hành điện:Sử dụng năng lượng điện. Ví dụ: động cơ điện, role điện từ.
+ Cơ cấu chấp hành thủy lực:Sử dụng năng lượng của dòng dầu thủy lực. Ví dụ: các xy lanh thủy
lực, các động cơ thủy lực, van thủy lực.
+ Cơ cấu chấp hành khí nén : sử dụng thế năng của dòng khí nén để thực hiện nhiệm vụ cụ thể.
+ Cơ cấu chấp hành bằng các loại vật liệu mới: các áp điện, các tinh thể.
+ Cơ cấu chấp hành micro, nano: thích hợp cho các cơ hệ có kích thước nhỏ có thể sử dụng các công
nghệ xử lý các vật liệu có nguồn gốc từ silic
2.Theo công dụng:
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động tịnh tiến.
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động quay.
+ Cơ cấu chấp hành tạo ra chuyển động đóng mở các van, role
Câu 6. Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến đo lực?
-Dựa vào biến dạng:sd các loại vật liệu dẻo, khi có lực tác dụng vật bị biến dạng, giá trị lực
càng lớn thì E càng lớn.
-Dựa vào áp suất các loại vật liệu như chất lỏng, khí.
-Căn cứ vào gia tốc của 1 khối lượng đã biết để xác định giá trị của lực
-Dựa vào tính chất của vật liệu: 1 số loại vật liệu khi chịu tác dụng của lực sẽ sinh ra các điện
tích ( giá trị cơ microCulong). Việc xác định giá trị điện tich sẽ xác định được giá trị của lực.
1. Cảm biến đo lực dựa vào biến dạng:

+Bao gồm nhiều loại:

1 phần tử (h.a)
2 phần tử(h.b)

5

Đại học giao thông vân tải
+Trong 1 số trường hợp cảm biến lực dựa vào biến dạng có thể có 3 phần tử:
Gồm các sợi kim loại dán lên bề mặt vật cần đo lực, thông qua mạch cầu, người ta có thể xác định
được giá trị ΔR theo sự thay đổi của biến dạng ε.

∆R
= Sg .ε
R
∆l
Voi : (ε = )
l
Tính được ứng suất phát sinh trong vật cần đo lực, từ đó tính được lực.
+Người ta có thể dựa vào cảm biến lực để xác định tải trọng dầm.

-

Thông thường sử dụng 4 cảm biến lực

-

Có thể dùng 4 cảm biến đo lực để xác định momen uốn sinh ra trên 1 mặt cắt nào đó bằng
cách đặt 2 cảm biến lực (1) và (3) ở mặt chịu kéo, (2) và (4) ở mặt chịu nén.

-

Mối quan hệ:

∆R

∆R1
∆R
∆R
6.Sg.Px
=− 2 = 3 =− 4 =
R1
R2
R3
R4
E.b.h 2
Trong đó: Sg: hệ số phụ thuộc vào loại cảm biến
x: là kc từ điểm đặt tải trọng P tới mặt cắt ngang của dầm cần xác định momen uốn
b: bề rộng dầm
h: chiều dày dầm
E: modun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm

Câu 7. Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến đo nhiệt độ?
1 .Cảm biến nhiệt độ dựa vào sự giãn nở khác nhau:
a. Nhiệt kế lỏng -rắn:

6


Đại học giao thông vân tải

1.Chất lỏng( thủy ngân,cồn)
2.vỏ ( chất rắn )
- Nguyên lý làm việc: Khi nhiệt độ thay đổi chất rắn, lỏng có sự dãn nở khác nhau,do đó khi để
nhiệt kế tiếp xúc với vật cần đo có thể xác định được nhiệt độ của đối tượng đo.
+ Ưu điểm:

1. Tương đối đơn giản, giá thành tương đối thấp.
2. Độ chính xác tương đối cao, dễ bảo quản
+ Nhược điểm:
1. Dải đo bị hạn chế bởi nhiệt độ đông đặc và nhiệt độ bay hơi của chất lỏng.
ví dụ: Thủy ngân nhiệt độ đo được trong khoảng -40oC đến 500oC.
Cồn từ -200oC đến 250oC).
2. Hệ số dãn nở của một số chất rắn thay đổi theo nhiệt độ nên làm giảm độ chính xác của phép
đo
3. Phải tiếp xúc với đối tượng cần đo
b. Nhiệt kế rắn-rắn:

- Nguyên lý làm việc:
+ Dựa vào sự giãn nở khác nhau của 2 tấm kim loại A và B . Khi nhiệt độ thay đổi , 2 tấm kim
loại dán lại với nhau hình 2.1a . Khi nhiệt độ T 2 > T 1 biến dạng được thể hiện trên hình 2.1b
.Ngược lại khi T 2 < T 1 biến dạng được thể hiện trên hình 2.1c.
+ Người ta có thể dựa vào sự thay đổi bán kính cong ρ hình 2.1d để xác định mức độ thay đổi
của nhiệt độ. Bán kính cong sẽ thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ. Ta có:

ρ=

2t
3(α A − α B )(T2 − T1 )

7


Đại học giao thông vân tải
t: tổng chiều dài của 2 tấm
αA , αB : là hệ số dãn nở theo nhiệt độ
T2 và T1: lần lượt là nhiệt độ ở thời điểm sau và nhiệt độ ở thời điểm đầu.

+ Ưu điểm:
1. Có khoảng đo tương đối rộng.
2. Tương đối đơn giản.
3.Có thể dùng để đóng mở các công tắc dựa vào mức nhiệt độ
5. Giá thành rẻ do có kết cấu đơn giản
+ Nhược điểm:
1.Độ chính xác bị hạn chế khi phải đo trong khoảng đo rộng
2. Cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo.
2. Cảm biến nhiệt độ dựa vào sự biến đổi pha

1: chất lỏng; 2: chất khí
- Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ dựa vào sự biến đổi pha lỏng , khí. Làm việc dựa trên
nguyên lý khi nhiệt độ tăng chất lỏng sẽ bay hơi làm áp suất của chất khí tăng lên ,dựa vào sự thay
đổi của áp suất chất khí trong hệ thống đo có thể cảm biến được mức độ thay đổi của nhiệt độ
+ Ưu điểm:
1. Khoảng đo tương đối rộng;
2. Mức độ chính xác tương đối cao
3. Chỉ cần 1 phần của hệ thống đo đòi hỏi cần tiếp xúc với đối tượng đo.
+ Nhược điểm: Cồng kềnh , kích thước lớn.
3.Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại:
- Nguyên lý làm việc: dựa vào tính chất là bước sóng sẽ thay đổi (màu sắc của đối tượng cần đo sẽ
thay đổi theo nhiệt độ) và từ đó có thể xác định được của bề mặt phát xạ do tính chất sóng phát xạ
từ bề mặt của đối tượng đo thay đổi theo nhiệt độ.
+ Ưu điểm:
1. không cần phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng cần đo
2. dải đo rộng.
+ Nhược điểm: Mức độ chính xác thay đổi theo thời gian cần phải hiệu chỉnh sau 1 khoảng thời gian
sử dụng (1 năm 1 lần)
4.Cảm biến nhiệt điện trở:

8


Đại học giao thông vân tải

1: dây điện trở cảm ứng nhiệt độ ; 2: vỏ; 3: bề mặt cảm ứng ; 4: dây dẫn.
R0 điên trở tại T=0 (Ω) ; R : điện trở tại nhiệt độ T
-Làm việc dựa trên nguyên tắc nhiệt độ của đa số các loại vật liệu thay đổi sẽ làm điện trở thay đổi.
-Dựa vào sự thay đổi của điện trở ta có thể xác định được nhiệt độ.
-Nhận xét:
+Khi nhiệt độ tăng điện trở của đa số các loại vật liệu đều tăng
+Khi sử dụng dây điện để cảm ứng nhiệt độ cần phải chú ý đến tính tuyến tính của mối quan hệ giữa
nhiệt độ và điện trở
+Trong thực tế cảm biến nhiệt độ điện trở có thể thay đổi rất nhiều về mặt kết cấu.
Câu 8.Nguyên lý làm việc của các loại cảm biến gia tốc?
1. Cảm biến gia tốc khối lượng

1 : khối lượng treo ; 2 : trục đo gia tốc ; 3 : bộ lấy mẫu ; 4 : bộ xử lý
Nguyên lý làm việc:
-Khi có dịch chuyển theo phương thẳng đứng , khối lượng treo 1 sẽ dao động theo phương trục đo
gia tốc 2. Bộ lấy mẫu 3 sẽ xác định các dịch chuyển và cung cấp cho bộ xử lý 4 để xác định gia tốc
của các dẫn động theo phương thẳng đứng.
+ Ưu điểm:
- Độ nhạy lớn ,có thể xác định được các dao động có công suất nhỏ.
- Độ phân giải cao : sử dụng trong thiết bị đo : dao động tần số thấp, các chấn động kết cấu
xây dựng, động đất.
+ Nhược điểm: Cồng kềnh.
2. Cảm biến gia tốc tinh thể áp điện (gia tốc kế áp điện)

9

Đại học giao thông vân tải

1 : tinh thể áp điện ; 2 : khối lượng va đập ; 3 : lò xo ; 4 : vỏ ; 5 : bề mặt cần cảm biến gia tốc
-chức năng ; dùng để xác đinh hay cảm biến gia tốc của bề mặt hoặc là kết cấu nào đó.
Nguyên lý làm việc:
-Khi bề mặt cần cảm biến (5) dao động khối lượng va đập (2) sẽ va đập vào tinh thể áp điện (1)
sinh ra các điện tích tỉ lệ với lực va đập giữa (2) và (1).
+ Ưu điểm:
- Độ nhạy cao
- Kích thước gọn nhẹ, giá thành rẻ
- Tạo được điện tích q khá lớn ngay cả khi giá trị gia tốc nhỏ.
-Ít hoặc không phụ thuộc vào phương đo
- Tự tạo ra điện tích không cần nguồn bên ngoài
+ Nhược điểm:
- Hạn chế khi năng lượng dao động nhỏ hay tần số dao động thấp
- khi năng lượng dao động thấp độ chính xác của phép đo giảm
Câu 9 .Các loại động cơ điện 1 chiều? Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng
- Động cơ điện 1 chiều thường bao gồm 1 phần tĩnh và 1 phần quay, phần quay được gọi là phần
ứng, phần tĩnh được gọi là phần cảm (cuộn cảm) được đặt giữa (đối xứng) của 1 nam châm điện.

1: Nam châm ;
2: Chổi than; 3: Cuộn dây
Đ/c điện 1 chiều có nhiều cách phân loai khác nhau:
a. Theo phương pháp kích từ:
a1. Đ/c điện 1 chiều Kích từ nối tiếp: Loại động cơ điện này có cuộn dây phần ứng và
cuộn kích từ nối nối tiếp với nhau.

10

Đại học giao thông vân tải

Ia=Ikt
Khi phụ tải tăng→ Ia tăng→Ikt tăng , điện áp đặt lên cuộn kích từ giảm, từ thông do cuộn kích từ
sinh ra giảm→ tốc độ độn cơ giảm.
- Ưu điểm:
1. Khi dòng điện phụ tải tăng sđđ cảm ứng giảm.
Mặt khác do cuộn dây kích từ được nối tiếp với cuộn dây phần ứng, từ thông tỉ lệ thuận với dòng
điện phần ứng, nên tải trọng giảm, tốc độ của động cơ lại tăng.
2. Kích từ nối tiếp thích hợp với những động cơ dùng trong lĩnh vực giao thông
-Phạm vi sử dụng :
+ Khi cần phải đáp ứng các momen lớn ,khi phụ tải nhỏ hay cần phải có momen lớn khi khởi
động
Vd : các động cơ điện kéo trên oto , đầu máy , động cơ dẫn động hộp giảm tốc , hệ thống cần
trục ,thiết bị nâng hạ.

a2. Đ/c 1 chiều kích từ song song:
- Loại này có cuộn dây kích từ song song với cuộn dây phần ứng.

+ Loại đc này có dòng kích từ và dòng qua phần ứng khác nhau.
Ia tăng thì Ikt giảm
Dòng Ia tăng khi phụ tải tăng
Ikt tăng thì Ukt tăng→ n tăng
Khi tải nặng, n có xu hương giảm nhưng từ thông lại tăng có tác dụng làm cho n tăng trở lại.
- Ưu điểm:
+ Điện áp tăng → tốc độ động cơ tăng

11

Đại học giao thông vân tải
+ Khi phụ tải tăng ,tốc độ động cơ có xu hướng giảm nhưng từ thông lại tăng .Có tác dụng làm
cho tốc độ động cơ tăng trở lại .
+ Tải trọng có thể thay đổi trong dải rộng nhưng tốc độ của động cơ vẫn được duy trì ổn định
+ Thích hợp với các loại máy công cụ, máy bơm hay đối với các loại máy cần sự ổn định về tốc
độ.
-Phạm vi sử dụng :
+ Dùng trong khi đòi tốc độ động cơ ít thay đổi theo phụ tải
Vd : máy công cụ, máy bơm
+ Trong các động cơ cần phải ổn định tốc độ ở giá trị nhất định.
a3. Đ/c điện 1 chiều kích từ hỗn hợp: là loại động cơ điện 1 chiều có nhiều cuộn kích từ : các cuộn
kích từ mắc song song , mắc nối tiếp, các cuộn kích từ ngoài , các cuộn kích từ độc lập.
→ làm cho mở rộng dải tốc độ của động cơ khi cần điều khiển n động cơ trong phạm vi rộng
- Ưu điểm: Có khả năng tạo ra các đường đặc tính theo ý muốn thích hợp với các động cơ điện đòi
hỏi sự thay đổi về phụ tải trong 1 dải rộng.
-Phạm vi sử dụng :
+ Khi cần phải điều khiển tốc độ động cơ điện trong phạm vi rộng
+ Ứng dụng nhiều trên các động cơ dẫn động , các phương tiện như oto điện , đầu máy kéo đoàn
tàu.
b.Phân loại theo phương pháp điều khiển dòng kích từ
b1. Động cơ điện 1 chiều điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp thay đổi điện áp
phần ứng.
Điều khiển điện áp phần ứng thì điện áp đ/c có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp phần
ứng.

Nhược điểm: thường chỉ dùng cho những động cơ công suất nhỏ do năng lượng bị tổn hao nhiều
trên các biến trở
b2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp ngắt xung

Nguyên lý: Dựa theo nguyên tắc đóng hoặc là ngắt có thể thay đổi điện áp trung bình cung cấp cho
phần ứng do đó tốc độ động cơ sẽ thay đổi.
- Ưu điểm: Phương pháp này thường được ứng dụng cho những động cơ công suất lớn.
c. Một số chú ý: Hiệu suất động cơ điện 1 chiều phụ thuộc
1. Tổn hao phần ứng là những tổn hao trong cuộn dây phần ứng.

12


Đại học giao thông vân tải
2. Tổn hao do từ trễ và do dòng điện phát sinh trong lõi sắt.
3. Tổn hao do chuyển mạch: là các tổn hao do các điện trở tiếp xúc giữa chổi than và các vành
chuyển mạch.
4. Tổn hao do ma sát: ma sát giữa chổi than và cổ góp.
5. Tổn hao do kích từ
6. Tổn hao do ma sát giữa trục và bạc trục.
Câu 10. Các loại động cơ điện xoay chiều? Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng?
1.Các loai động cơ điện xoay chiều
a . Động cơ điện xoay chiều đồng bộ:

-Tốc độ động cơ bằng tốc độ từ trường quay .
-Ưu điểm :
+ Tốc độ làm việc không phụ thuộc vào tải trọng
-Nhược điểm :
+ Phải cung cấp dòng cho cuộn roto
-Phạm vi sử dụng :
+ Thường được dùng khi công suất của động cơ lớn
+ Khi đòi hỏi tốc độ của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải
b.Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ:

- Là loại động cơ có tốc độ khác với từ trường quay

-Ưu điểm :
+Thích hợp với dải công suất rất rộng
+Có nhiều phương án để điều khiển tốc độ của động cơ
-Nhược điểm :
+Dòng điện khởi động của động cơ lớn nên hạn chế momen lớn nhất khi khởi động.
2.Điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều
a) Thay đổi tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ
-Dùng máy biến tần để thay đổi dòng điện cung cấp cho động cơ.
-Ưu điểm :
+ Có khả năng thay đổi tốc độ động cơ trong phạm vi rộng
+Hiệu suất cao , thường được sử dụng khi công suất của động cơ lớn.
-Nhược điểm:

13


Đại học giao thông vân tải
+Cần phải có thiết bị biến tần
+Giá thành cao
b) Thay đổi số đôi cực từ
-Sử dụng bộ chuyển mạch để thay đổi số đôi cực từ , có thể thay đổi được tốc độ của động cơ
-Ưu điểm :
+Đơn giản
+Giá thành rẻ
-Nhược điểm:
+Khoảng thay đổi tốc độ ko liên tục
c) Thay đổi điện trở của roto
-Thêm biến trở vào mạch điện cung cấp cho roto .

-Ưu điểm:
+Giá thành rẻ
-Nhược điểm :
+Hiệu suất của động cơ giảm
-Phạm vi sử dụng:
+Chỉ sử dụng khi công suất động cơ nhỏ
d) Giảm điện áp cung cấp cho stato
-Ưu điểm : Tương đối đơn giản
-Nhược điểm :
+Phạm vi điều chỉnh áp ko thể quá lớn.
Câu 11.Ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng của động cơ bước?
-Động cơ bước là loại động cơ có số vòng quay của trục đ/c tỷ lệ với chuỗi xung điện áp 1 chiều.
Tốc độ của động cơ có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh chuỗi xung điện áp đầu vào.

*Những ưu điểm và nhược điểm của động cơ bước
+Các ưu điểm:
1. Góc quay của động cơ tỉ lệ với xung vào.
2 . Động cơ có mô men toàn phần khi dừng lại (nếu các cuộn dây được cấp năng lượng).
3 . Định vị chính xác và có khả năng lặp lại sự chuyển động vì các động cơ bước có độ chính xác
3%-5% bước và sai số n ày không tích lũy từ bư ớc n ày sang bước kế tiếp.
4 . Đáp ứng khởi động/dừng/đảo chiều tuyệt vời.
5. Rất tin cậy vì không có các chổi than tiếp xúc trong động cơ.

14


Đại học giao thông vân tải
6. Đáp ứng của các động cơ đối với các xung số đưa vào cung cấp sự điều khiển vòng h ở, làm đơn
giản sự điều khiển và giảm giá th ành.
7 . Có khả năng đạt được sự quay đồng bộ ở tốc độ thấp với tải được ghép trực tiếp với trục động cơ.

8 . Một phạm vi rộng các tốc độ quay có thể được thực hiện khi tốc độ tỉ lệ với tần số của các xung
vào.
+Các nhược điểm:
1 . Sự cộng hưởng xảy ra nếu không được điều khiển hợp lí.
2 . Không dễ dàng hoạt động ở những tốc độ cực cao.
3. Sự chuyển động của động cơ bư ớc gia tăng không liên tục và độ phân giải của nó bị giới hạn b ởi
kích cỡ bước.
4. Các động cơ bước có thể bị trượt bước nếu quá tải và sai số có thể dẫn đến không phát hiện được.
-Phạm vi ứng dụng:
+Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là 1 cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu
hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng tham số.
+Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành tự động hóa, ứng dụng trong các thiết bị cần
điều khiển chính xác.
VD : điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển điịnh vị trong các
hệ quan trắc, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái
phương và chiều trong máy bay. Trong công nghệ máy tínhđộng cơ bước được sử dụng cho các loại
ổ đĩa cứng,máy in…
Câu 12. Các phần tử cơ bản của hệ thống chấp hành thủy lực và của hệ thống chấp hành khí
nén?
 Các phần tử cơ bản của cơ cấu chấp hành thủy lực
•

Cơ cấu chấp hành tịnh tiến (XL-PT)

1: Cơ cấu chấp hành tịnh tiến; 2: Van 1 chiều; 3: Bơm thủy lực; 4: Van phân phối
-Phân loại:
+Theo cơ cấu xy lanh

:

Đơn

15


Đại học giao thông vân tải
Kép
Vi sai
Xy lanh đơn: di chuyển 1 chiều bởi dầu thủy lực, di chuyển ngược lại do lực của lò xo.

Xy lanh kép là loại xy lanh trong đó tác động 2 chiều đều được tác động thực hiện bởi dòng dầu
thủy lực.

Xy lanh vi sai là loại xy la nh trong đó có nhiều xy lanh có thể dẫn động các hành trình đòi hỏi giá
trị lớn.

+Theo phương pháp lắp ráp:

Xy lanh lắp chặt thân (h.1)
Xy lanh lắp chặt mặt bích(h.2)
Xy lanh treo(h.3)

H.1

H.2

16


Đại học giao thông vân tải

H.3
•

Cơ cấu chấp hành thủy lực quay (động cơ thủy lực kiểu quay tròn):
+Động cơ thủy lực kiểu bánh răng
+Động cơ thủy lực kiểu trục vit-bánh vít
+Động cơ thủy lực kiểu roto cánh gạt
+Động cơ thủy lực kiểu piston hướng trục
+Động cơ thủy lực kiểu piston hướng kính

 Các phần tử cơ cấu chấp hành khí nén
•

Động cơ khí nén
Có nhiều loại khác nhau:
+Kiểu piston có khả năng biến đổi năng lượng khí nén dưới dạng thế năng
thành động năng trong chuyển động tịnh tiến
+Kiểu roto cánh gạt biến năng lượng dòng khí nén dưới dạng thế năng thành
động năng trong trong chuyển động quay
+Kiểu trục vít

•

Cơ cấu chấp hành khí nén trong chuyển động tịnh tiến
+Van điện thông: Dưới tác dụng của lực từ tính, sinh ra cho các cuộn dây, cơ
cấu chấp hành khí nén tịnh tiến sẽ dịch chuyển tịnh tiến vị trí của các piston
để thực hiện các lệnh điều khiển đóng hoặc mở các đường khí phục vụ các
mục đích điều khiển.

17


Đại học giao thông vân tải

+Van phân phối: Là 1 dạng cơ cấu chấp hành kiểu khí nén có tác dụng phân
phối các dòng khí ép phục vụ các mục đích như cung cấp lực hãm cho hệ
thống phanh đóng mở cửa trong các kết cấu ...vv.....

Câu 13.Hệ thống phun nhiên liệu điện tử là gì? Ưu khuyết điểm của hệ thống so với bộ chế hòa
khí? Tại sao hệ thống ngày càng được ứng dụng rộng rãi?
a. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử (EFI): Hệ thống phun xăng điện tử là hệ thống phun xăng có
bộ điều khiển trung tâm sẽ thu thập các thông số làm viêc của động cơ sau đó xử lý các thông tin
này, so sánh với chương trình chuẩn được lập trình. Từ đó xác định lượng xăng cần cung cấp cho
động cơ và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun.
Nguyên lý hoạt động cơ bản là sử dụng một hệ thống điều khiển điện tử để can thiệp vào quá
trình phun nhiệu liệu vào buồng đốt động cơ nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu.
Ưu điểm
- Có khả năng nâng cao tỷ số nén của động cơ → tránh được hiện tượng kích nổ
- Đảm bảo được độ chính xác về tỷ lệ pha trộn
- Có khả năng tự điều chỉnh tỉ lệ hòa trộn theo nhiệt độ , theo mức độ đòi hỏi về momen , về công
suất của động cơ .
-Có khả năng nâng cao hiệu suất ,giảm mức độ ô nhiễm cho môi trường.
Nhược điểm
- Đòi hỏi độ chính xác cao
- Yêu cầu bảo dưỡng phức tạp

18

Đại học giao thông vân tải
Tuy vậy do sự tiến bộ về công nghệ chế tạo ,về vật liệu ,về công nghệ gia công , các nhược điểm
này đã được hạn chế và hệ thống phun xăng điện tử ngày càng được ứng dụng rỗng rãi.
-hệ thống ngày càng được ứng dụng rộng rãi
Hệ thống phun xăng có nhiều ưu điểm hơn bộ chế hòa khí là: 1) Dùng áp suất làm tơi xăng thành
những hạt bụi sương hết sức nhỏ. 2) Phân phối hơi xăng đồng đều đến từng xylanh một và giảm
thiểu xu hướng kích nổ bởi hòa khí loãng hơn. 3) Động cơ chạy không tải êm dịu hơn. 4) Tiết kiệm
nhiên liệu nhờ điều khiển được lượng xăng chính xác, bốc hơi tốt, phân phối xăng đồng đều. 5)
Giảm được các khí thải độc hại nhờ hòa khí loãng. 6) Mômen xoắn của động cơ phát ra lớn hơn,
khởi động nhanh hơn, xấy nóng máy nhanh và động cơ làm việc ổn định hơn. 7) Tạo ra công suất
lớn hơn, khả năng tăng tốc tốt hơn do không có họng khuếch tán gây cản trở như động cơ chế hòa
khí. 8) Hệ thống đơn giản hơn bộ chế hòa khí điện tử vì không cần đến cánh bướm gió khởi động,
không cần các vít hiệu chỉnh. 9) Gia tốc nhanh hơn nhờ xăng bốc hơi tốt hơn lại được phun vào
xylanh tận nơi. 10) Đạt được tỉ lệ hòa khí dễ dàng. 11) Duy trì được hoạt động lý tưởng trên phạm vi
rộng trong các điều kiện vận hành. 12) Giảm bớt được các hệ thống chống ô nhiễm môi trường.
Câu 14.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phun nhiên liệu điện tử?
1. Cấu tạo

1:vòi phun; 2: cảm biến áp suất đường ống nạp; 3: cảm biến vị trí bướm ga; 4: cảm biến vị trí
trục khủyu; 5: cảm biến nhiệt độ nước làm mát ; 6: cảm biến oxy ; 7: cảm biến vị trí trục cam.
2.Nguyên lý làm việc:
-Hệ thống phun xăng điện tử thông thường bao gồm : Bộ xử lý trung tâm ECU ,hệ thống vòi
phun, hệ thông các cảm biến ,hệ thống cảm biến gồm: hệ thống cảm biến lưu lượng dòng khí nạp, hệ
thống cảm biến độ mở của bướm ga,cảm biến nhiệt độ nước làm mát ,cảm biến momen trên trục
khuỷu , cảm biến lượng oxy trên đường ống thải, cảm biến kích nổ.
-Khi nhận được tín hiệu từ các cảm biến tùy theo yêu cầu của phụ tải và người điều khiển phương
tiện,bộ phận xử lý trung tâm sẽ tính toán lưu lượng phun và thời điểm phun, điều khiển vòi phun để
thực hiện các chức năng phun.
* Vòi phun:
- Cấu tạo vòi phun:

19


Đại học giao thông vân tải

1: lò xo; 2: cuộn dây; 3: thân kim; 4: khe dầu; 5 : đầu phun.
-Nguyên lý hoạt động:
+Khi cuộn dây (2) được cấp điện ,thân kim phun (3) được kéo lên , nhiên liệu theo khe dầu (4)
qua đầu phun ,phun vào đường ống nạp . Thời điểm cấp điện cho cuộn dây , và thời gian cấp điện
cho cuộn dây quyết định lưu lượng phun và thời điểm phun . Khi ngừng cấp điện cho cuộn dây, lò
xo (1) sẽ ép thân kim đóng chặt đầu phun .Tùy theo tốc độ của động cơ ,số lượng đóng mở của tân
kim có thể rất lớn.
Vd: Khi tốc độ của động cơ n=10000 vòng/phút , số lượng đóng mở của kim phun 176 lần/s
.Thời gian đóng mở của kim phun yêu cầu độ chính xác 1/10000 giây. Do đó công nghệ chế tạo vòi
phun được đòi hỏi rất chính xác và độ bền vòi phun có độ chính xác cao.
Câu 15.Các yếu tố tác động dến thời điểm phun, lưu lượng phun, áp suất phun của hệ thống
phun nhiên liệu điện tử?
 Thời điểm phun:
- Hệ thống phun nhiên liệu điều chỉnh thời điểm phun dựa vào tỷ lệ không khí hòa trộn với nhiên
liệu, tỷ số nén và thiết kế buồng đốt. Ngoài ra EFI tính toán thời điểm phun dựa vào các yếu tố
khác như: mật độ không khí, nhiệt độ của không khí và trị số ốctan. Khi áp suất tăng lên mật độ
không khí giảm làm hệ số nạp giảm quá trình này cũng tương tự khi nhiệt độ của không khí
tăng. Khi nhiệt độ của không khí tăng làm cho quá trình bay hơi nhiên liệu chậm lại bộ xử lí sẽ
điều chỉnh để quá trình phun nhiên liệu xảy ra sớm hơn khi nhiệt độ không khí giảm.
Lưu lượng phun=

(lít/phút)

 Lưu lượng phun:

- Các cảm biến: ví dụ Khi cảm biến phát hiện nồng độ oxy dư trong khí thải quá lớn, bộ điều khiển
trung tâm ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống bơm xăng ít đi, để sao cho nhiên liệu luôn cháy hết.
- Chất lượng nhiên liệu không tốt, bộ lọc làm việc không hiệu quả sẽ rất dễ dẫn tới kim phun bị tắc,
đóng cặn. Khi kim bị tắc sẽ ảnh hưởng đến lưu lượng xăng cung cấp cho động cơ gây nên hiện
tượng máy yếu và thường xuyên chết máy.
 Áp suất phun:
- Cảm biến áp suất:
Câu 16.Nguyên lý làm việc của hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) trên xe ô tô?
- Công dụng:
+ Nâng cao tính an toàn khi vận hành xe.

20


Đại học giao thông vân tải
+ Tăng tính ổn định về hướng chuyển động khi xe chạy trên đường.
+ Kiểm soát lực phanh tránh hiện tượng bánh xe bị trượt, tổn hao công suất vô ích.
- Cấu tạo

1: Công tắc đèn phanh; 2: Bộ chấp hành phanh;3: Cảm biến tốc độ;4: Cảm biến mức dầu phanh;5:
Đèn báo phanh ABS;6: Bộ xử lí trung tâm.
Hệ số bám φ:
Loại đường
Nhựa bê tông
Đất
Cát

Hệ số bám φ
Khô
Ướt

khô
Ướt
Khô
Ướt

0,7-0,8
0,35-0,45
0,5-0,6
0,2-0,4
0,2-0,3
0,4-0,5

-Nguyên lý làm việc:
Khi các cảm biến tốc độ quay 3 của bánh xe cung cấp các tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm 6.
Tốc độ của các bánh xe được so sánh với tốc đọ lăn không trượt dựa vào tốc độ của xe, tốc độ quay
của trục. Nếu 1 bánh xe nào đó có tốc độ nhỏ hơn tốc độ lăn không trượt, bộ xử lí trung tâm sẽ
ngừng cung cấp dầu cho xy lanh thủy lực cho bánh xe đó→ lực hãm giảm đi, hiện tượng trượt của
bánh xe sẽ mất đi. Hiện tượng so sánh ngừng cấp dầu xáy ra nhanh có thể lên tới hàng nghìn lần
trên 1s đảm bảo được cho các bánh xe tránh được các hiện tượng trượt từng phần, khi lực phanh lớn
hơn hoặc khi xe vận hành trên các đoạn đường có hệ số bám thấp.
+Đối với các xe không có hệ thống phanh ABS, người lái xe có thể tác động vào chân phanh theo
các chu kỳ ngắt quãng để tránh các hiện tượng vừa lăn vừa trượt hoặc trượt không lăn.
Câu 17.Nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí an toàn trên xe ô tô?

21


Đại học giao thông vân tải

1: cảm biến gia tốc; 2: cảm biến lực va đập; 3: cảm biến áp lực dầu phanh; 4: bộ xử lý trung tâm;

5: bộ phận gây cháy; 6: hốn hợp Ni, Na, Nitorat,Ka
- Công dụng:
+ Giảm chấn thương cho người điều khiển
+ Giữ đc các thiết bị ở mức hư hỏng tối thiểu
-NLLV: Số lượng cảm biến có trong hệ thống dao động từ 3-5 đó là các cảm biến gia tốc, cảm biến
lực va đập, cảm biến áp lực dầu phanh, và các cảm biến vị trí. Khi cảm biến gia tốc
a=2g,...amax=1,5g bộ xử lí trung tâm 4 sẽ kích hoạt 1 dòng điện có giá trị 1-2 A tác động vào bộ phận
gây cháy làm nổ hỗn hợp sinh khí. Quá trình này diễn ra trong 0.004 s dẫn đến làm bung túi khí
ngăn ngừa các va đập. Sau đó khí sẽ thẩm thấu qua bề mặt túi và túi khí sẽ giảm dần kích thước.
*chú ý : -các túi khí chỉ sử dụng 1 lần
-1 số loại xe được thiêt kế túi khí liên kết với dây an toàn
Câu 18. Ưu nhược điểm của PLC và phạm vi sử dụng?
•

Ưu nhược điểm:
+Tốn ít không gian (1 bộ PLC có kích thước nhỏ hơn 1 máy tính nhưng có khả năng
điều khiển tương đối với hàng trăm rơ le đóng ngắt ).
+tiết kiệm năng lượng (1 bộ PLC có năng lượng tiêu thụ nhỏ hơn máy tính để bàn).
+giá thành rẻ (1 PLC cỡ nhỏ có thể thay thế cho 10-15 rơ le , giá chỉ bằng 1 rơ le)
+Có khả năng thích ứng với các môi trường công nghiệp, các biến động về độ ẩm
môi trường, bụi, dầu, hơi nước.
+Có khả năng giao diện trực tiếp để thực hiện các lệnh điều khiển nhờ các mô đun
vào, ra kết nối trực tiếp với hệ thống.
+Lập trình dễ dàng
Tính linh hoạt cao( có thể thay đổi nhanh chóng 1 CT PLC)

•

Ứng dụng;:

22


Đại học giao thông vân tải
+Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động, lắp ráp tự động
+Cho các thiết bị làm việc độc lập như thang máy, bãi đỗ xe tự động
+Trong hệ thống đóng gói, kiểm tra chất lượng sản phẩm
+CIM( hệ thống sản xuất tự động)
Câu 19 .Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của PLC?
•

Cấu trúc:
-Bộ xử lí trung tâm:là 1 vi xử lý điều khiển hoạt động của PLC thực hiện
chương trình xử lý vào ra và truyền thông các thiết bị bên ngoài
-Bộ nhớ:Bao gồm nhiều loại:
+ROM: Ko thay đổi chỉ nạp 1 lần, ít dùng
+RAM:Loại bộ nhớ có thể thay đổi, nhược điểm phải có nguồn điện liên
tục(1 số PLC đã thêm pin cho bộ nhớ này)
+EPROM:cũng giống như ROM, ko cần nguồn , ko cần pin,có ưu điểm
dữ liệu có thể xóa được bằng tia cực tím và sau đó có thể nạp lại dữ liệu mới
+EEPROM:Loại bộ nhớ kết hợp ưu điểm của RAM và EPROM: ko cần
nguồn, có thể nạp lại chương trình nhưng số lần nạp có giới hạn

•

Phân loại:
+Theo số đầu vào-ra:
-PLC có số lượng đầu vào ra <32 kênh
-PLC có I/O khoảng [32;256] kênh
-PLC có I/O khoảng [256;1024] kênh

-PLC có I/O >1024 kênh
+ Theo hãng sản xuất:
-PLC Ormon: CJ1,CJ2,CJH,...
-PLC Siemens: S7-200, S7-400, S7-300,...
-PLC Mitsubishi
-PLC Telemechanik

Câu 20: Các phương pháp tích hợp của hệ thống cơ điện tử?
- Tích hợp giữa các phần cứng: các phần cứng được nối với nhau, bộ cảm biến được nối với máy
tính, bộ cảm biến được nối với các cơ cấu chấp hành để thực hiện các lệnh sau khi đã xử lý tín hiệu
được thu thập từ bộ cảm biến.
- Tích hợp xử lý thông tin: liên kết các phần mềm để xử lý thông tin trực tuyến hoặc xử lý các thông
tin chung.
- Tích hợp để thực hiện các điều khiển đa cấp bao gồm các hệ thống các cấp:

23


Đại học giao thông vân tải
+ Cấp 1: điều khiển ở cấp thấp, phản hồi ổn định và tuyến tính hóa.
+ Cấp 2: điều khiển mức cao, điều khiển chấp nhận các phản hồi.
+ Cấp 3: giám sát bao gồm cả chẩn đoán lỗi.
+ Cấp 4: tối ưu hóa phối hợp các quá trình
+ Cấp 5: quản lý quá trình.
Câu 21: Các đặc trưng cơ bản của cảm biến và cơ cấu chấp hành
a. Dải đo, độ nhạy và độ phân giải
- Dải đo của cảm biến là hiệu giữa đầu vào lớn nhất với đầu vào nhỏ nhất mà tương ứng với dải giá
trị đầu vào đó có giá trị đầu ra phù hợp.
VD: cặp nhiệt có dải từ -50oC đến 750oC thì dải đo là 800oC
- Độ nhạy của cảm biến: là thông số biểu diễn mỗi sự thay đổi của đầu vào sẽ có sự thay đổi tương

ứng của đầu ra.
- Độ phân giải: là khoảng nhỏ nhất của đầu vào mà cảm biến có thể đo được hay chính là số đếm
nhỏ nhất của cảm biến.
b. Sai số độ tuyến tính và độ chính xác.
- Sai số là sự sai khác giữa giá trị đo được và giá trị thực của đầu vào. Có 2 loại sai số:
+ Sai số hệ thống:là sai số ở tất cả các phép đo.
+ Sai số ngẫu nhiên: là sai số có ở 1 số các phép đo nào đó.
- Độ tuyến tính và độ chính xác: độ chính xác của 1 cảm biến tỷ lệ nghịch với sai số, sai số càng nhỏ
thì độ chính xác càng cao.
Câu 22: Công dụng, nguyên lý làm việc của hệ thống điều chỉnh khoảng cách giữa các xe ô tô?
- Công dụng:
+ Nó đang được nghiên cứu và lắp đặt trên 1 số loại xe để giảm thời gian điều khiển cho người lái.
+ Giữ an toàn cho xe.
+ Hỗ trợ cho người khiếm thị điều khiển xe
- Nguyên lý làm việc:
Sử dụng hệ thống rada để giữ khoảng cách giữa các xe hoặc để vượt các chướng ngại vật.
I.Cảm biến mô men xoắn

Nguyên lý:
-Sử dụng các cảm biến lực dựa vào biến dạng có thể xác định được ứng suất lớn nhất sinh ra khi trục
và thanh chịu xoắn. Từ đó có thể xác định được momen xoắn trên trục .
-Khi xác định được momen xoắn trên trục ,nếu biết được vận tốc góc (rad/s),có thể xác định công
suất mà trục đang truyền N=Mx.w
Trong đó : N(w); M(N.m); w(rad/s)

24


Đại học giao thông vân tải
-Đây là phương pháp hay được sử dụng khi cần xác định công suất của động cơ sau khi bảo dưỡng

và sửa chữa .
-Phương pháp này được sử dụng để đo công suất của động cơ trên các bệ thử công suất.
II. Cảm biến đo dịch chuyển .
2.1 cảm biến LVDT (cảm biến vi sai biến đổi tuyến tính).

1:cuộn cảm ứng ; 2: lõi sắt ; 3: cuộn kích từ
-Nguyên lý hoạt động:
+Khi lõi sắt chuyển động (dịch chuyển ) cuộn cảm ứng sinh ra các tín hiệu có sự sai lệch kể cả
độ lớn , pha. Sự thay đổi này phụ thuộc vào độ lớn của sự thay đổi vị trí của lõi sắt 2.
Loại cảm biến này đang được sử dụng rất rộng rãi do có độ nhạy cao ,cấu tạo đơn giản ,dễ chế
tạo và có độ chính xác tương đối cao.
2.2 Cảm biến vận tốc.

1: khối lượng ; 2: cuộn dây; 3: lò xo
-Cấu tạo:Gồm:
+1 khối lượng có nam châm được treo trên sợi dây (lò xo) .Khi bề mặt cần phải xác định vận
tốc chuyển động ,các cuộn dây 2 sẽ sinh ra các điện thế phụ thuộc vào vận tốc của bề mặt cần đo
.
Phương pháp này thường được sử dụng để xác định vận tốc dao động của các bề mặt.
-Ưu điểm: độ nhạy tương đối cao
-Nhược:
+Chỉ có thể xác định được vận tốc dao động theo 1 phương nhất định→Tại 1 thời điểm để xác
định vận tốc dao động theo 3 phương thì phải dùng đến 3 cảm biến .
+Khối lượng lớn , cồng kềnh ,ít được dùng để đo các dao động có tần số cao.
III. Cảm biến lưu lượng.
3.1 Cảm biến lưu lượng pittong

25