1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ

1. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

2. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Định nghĩa : Cơ điện tử là lĩnh vực kỹ thuât liên ngành thực hiện việc thiết kế sản phẩm dựa trên sự sát nhập các phần tử cơ khí và điện tử đươc phối hơp bởi một cấu trúc điều khiển. • Definition of mechatronics : “Interdisciplinary field of engineering dealing with the design of products whose function relies on the integration of mechanical and electronic components coordinated by a control architecture” • Ví dụ : Tất cả các TB cơ khí,bao gồm các TB điện tử, một vài loại có máy tính với màn hình hiển thị. • Hầu hết các sản phẩm được thiết kế nới là HT Cơ điện tử

3. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hệ thống ĐK và Giám sát Máy bay , Hệ thống túi khí và phanh ABS Hệ thống tích hợp Robot và máy CNC.

4. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Các thành phần cơ bản hệ thống cơ điện tử HT TT HT TT HT MT HT ĐIỆN HTCĐT không là HT Cơ +Điện tử, nhưng nhiều hơn HT điều khiển

5. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Hệ thống dòng năng lượng cơ khí bằng cảm biến và cơ cấu chấp hành và dòng thông tin để hình thành hệ cơ điện ( Mechnical-electronic system ) Quan điểm phát triển : Hệ thống cơ khí,cảm biến và cơ cấu chấp hành và vi điện tử được tích hợp gia tăng để hình thành hệ cơ điện tử ( Mechatronic system ) Hệ thống tích hợp công nghệ cơ khí, điện tử và công nghệ thông tin để tạo thành HT cơ điện tử ,

6. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ HT-CDT bao gồm các hệ con thuộc các lĩnh vực khác nhau được kết nối với nhau . • Tương tác các BP cơ và BP Điện tử - số có ý nghĩa quan trọng trong việc hoạt động hệ thống .

7. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ H. QT cơ khí và QT công nghệ TT phát triển thành Cơ Điện Tử

8. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • Phương pháp tích hợp : Có 2 cách tích hợp : • Tích hợp bộ phận ( tích hợp phần cứng ) : sản phẩm thiết kế HT-CDT như HT tổng thể gồm cảm biến, cơ cấu chấp hành,vi điện tử nhúng vào quá trình cơ khí . • VD:Tích hợp cảm biến và vi máy tính -CB thông minh • VD:Tích hợp CCCH và vi máy tính –CCCH thông minh. • Tích hợp bằng quá trình thông tin ( Software integration ) • Dựa trên chức năng điều khiển nâng cao ( advanced control )

9. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ H. Cách tích hợp HT – Cơ điện tử

10. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ PP tích hợp HTCĐT a)Sơ đồ khối HT cơ + điện tử (mechnical+electronic system ) a) Tích hợp phần cứng (Hardware Integration ) c) Tích hợp dòng thông tin (Software Integration )

11. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ So sánh hệ thống thiết kế cơ điện tử và vạn năng

12. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Cấu trúc quá trình thông tin cho HTCĐT Cơ cấu tham chiếu Giao diện truyền thông Cơ sở kiến thức Chức năng đa điều khiển Hệ thống tự động hóa thông minh với Đa điều khiển, Cơ sở kiến thức và cơ cấu tham chiếu và giao diện

13. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Các thành phần hệ thống cơ điện tử Hệ thống cơ khí Giao diện và chế độ tín hiệu đầu vào Hiển thị đồ họa Giao diện và chế độ tín hiệu đầu ra Cấu trúc điều khiển số H. Các thành phần hệ thống cơ điện tử

14. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Qui trình thiết kế hệ thống cơ điện tử Mô hình hóa & Mô phỏng Tạo mẫu (Protyping) Triển khai/vòng đời SP Nhận dạng MP-Phần cứng HT-PM nhúng TKNL &CN TK-Tối ưu TUH-CK -SP MHH-Ng.lý CB&CCCH TK-Điều khiển TK- Tối ưu Thông tin cập nhật trong tương lai H. Qui trình thiết kế hệ thống cơ điện tử

15. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ H. Các loại sơ đồ cho Ô tô a) Sơ đồ bộ phận b)Sơ đồ khối truyền NL c) Sơ đồ khối nhiều cổng với dòng và cường độ d) Sơ đồ khối dòng tín hiệu

16. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • VD : HTCĐT : Máy in phun mực laze • CCCH : ĐC Secvo&ĐC bước : quay trống và cuộn giấy • Cảm biến : Encoder & Công tắc HT :BV giấy và cữa của máy . • TB số : Vi MT điều khiển chức năng máy • Mạch giao diện và chế độ : Chuyển TT vị trí giấy từ CĐ Analog sang Digital • Hiển thị : màn hình cung cấp thông tin nhìn được

17. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • BĐK tốc độ ĐC-DC : • Sensor : potensionmeter – Biến trở - thay đổi điện áp • Vi điều khiển : PIC và Máy tính nhỏ trên chip IC • Điều khiển ĐC quay theo tốc độ tương ứng điện áp . H. Sơ đồ khối BĐK tốc độ ĐC H. Hình ảnh của BĐK tốc độ ĐC

18. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • BĐK tốc độ ĐC-DC : • Mạch giao diện 1 : Bộ chuyển đổi A/D và D/A, tín hiệu V – Anlog – VĐK- digital • Truyền thông giữa tín hiệu analog và số • Mạch giao diện 2: Mạch khuyêch đại : ĐC cần dòng điều khiển và liên hệ V-I • CCCH ( Actuator) ĐC – DC H. Sơ đồ khối BĐK tốc độ ĐC H. Hình ảnh của BĐK tốc độ ĐC

19. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ BĐK tốc độ ĐC-DC

20. 1.1.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ BĐK tốc độ ĐC-DC H. Thiết lập công cụ thời gian thực H. Sơ đồ mạch điện BĐK-ĐC 1 chiều

21. 1.2 MÔ HÌNH HÓA -MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • Nghiên cứu hệ thống cơ điện tử và quá trình bằng mô hình. • Xây dựng mô hình có 2 cách: • Xây dựng mô hình lý thuyết : dùng cho hệ có các qui luật như vật lý, kinh tế, ..và qui luật khác . • + Cơ học : ĐL biến thiên động lượng, ĐL Động năng, NL biến phân • +KT điện : ĐL Amper, ĐL cảm ứng, ĐL Ohm, ĐL Kirchhoff,… • Xây dựng mô hình thực nghiệm : dùng các quan sát bằng phép đo – Bài toán nhận dạng .

22. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.2 MÔ HÌNH HÓA -MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ Nhiệm vụ XD- MH lý thuyết và MH thực nghiệm cần CC toán học mạnh . MH của HT thiết lập bằng PT-QT và PT tín hiệu . MH của HT là cơ sở của điều khiển QT và xác định các đại lượng ĐK đạt mục tiêu mong muốn. . H. QH- MH lý thuyết và MH thực nghiệm

23. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.2 MÔ HÌNH HÓA -MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ • MH-toán là CC để biết” thái đô” HT. • HT-CĐT cấu thành từ các khối đặc trưng cơ bản. • Khối đặc trưng là PT có chức năng đơn hoặc có thuộc tính riêng . • HT cấu tạo từ khối dặc trưng gọi là HT tham số gọp ( Lumped parameter system) H. Sơ đồ NL điều khiển quá trình dựa trên mô hình

24. 1.3. KHỐI ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1. Hệ thống tịnh tiến • PT độ cứng lò xo : F = k.x (2.1) F : Lực tác dụng ( N) X : Độ dịch chuyển (m) K : Độ cứng (N/m) X : chiều dài thay đôỉ Đầu ra : x Đầu vào F Lò xo • PT lực cản : F = c.v (2.2) Chất lỏng Lưc F F : Lực tác dụng ( N) v : tốc độ dịch chuyển Pittong (m/s) c : Độ cản nhớt X : thay đôỉ vị trí Đầu vào F Đầu ra : x PT : V = dx/dt (2.3) PT cản Lò xo

25. 1.3. KHỐI ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1. Hệ thống tịnh tiến Lực F Gia tốc PT chuyển đông ( ĐL II – Newton ) Khối lượng Chuyển vị x x PT Năng lượng lò xo : E=1/2kx2 Đầu vào F Đầu ra : x F = kx (2-5) Khối lượng (2-6) PT động năng : E=1/2mv2 PT tiêu hao năng lương PT cản : P = cv2 (2-7)

26. 1.3. KHỐI ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG CƠ ĐIÊN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 2. Hệ thống quay tròn : PT chuyển đông quay : T = k.θ Trong đó : T : Momen xoắn ; Θ : góc quay ; k độ cứng xoắn (2-8) PT cản quay : T = c.ω = c.dθ/dt Trong đó : T : Momen xoắn ; ω : vận tốc góc ; c độ cứng xoắn PT momen quay : T = I.ε Trong đó:T-Momen xoắn ; Ε-gia tốc góc; I -Momen quán tinh PT Năng lượng TH : P=cω2 PT Năng lượng : T = ½ T2/k PT Năng lượng cản : E=1/2 Iω2

27. 1.4. ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG CƠ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Lực nén lò xo PT chuyển động hệ :FΣ = ma KHỒI LƯỢNG Lực tổng :FΣ = F – kx - cv • V : Vận tốc Pittong trong CCGC Lực F • x : chuyển dịch lò xo Chuyển vị x • k : Độ cứng lò xo : C : Độ cản GC PT chuyển động hệ : ĐẦU VÀO F ĐẦU RA X Hệ thống khối lượng – Lò xo – Giảm chấn PT vi phân bặc 2 – QH của đầu vào F và đầu ra – chuyển vị x H. HT cơ (KL+LX+GC )

28. 1.4. ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG CƠ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Lò xo xoắn PT chuyển động hệ :MΣ = Iε KHỒI LƯỢNG Momen tổng :MΣ = T – kθ - cω I • k : Độ cứng lò xo : • C : Độ cản xoắn GC • Ω : Vận tốc góc • Ε : Gia tốc góc Momen xoăn T Kháng trở xoắn Chuyển vị x Chuyển vị xoay θ PT chuyển động hệ : Momen T H. HT cơ (KL+LX+GC )

29. 1.4. ĐẶC TRƯNG HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ • Khối cảm kháng Cuộn cảm L Dòng điên i Điện thê u • Khối điện dung Và Dòng điên i Điện dung C Điện thê u • Khối điện trở Dòng điên i Điện trở R • Năng lương L : • Năng lương C : Điện thê u • Năng lương R : H. HT điên (L+R+C )

30. 1.5. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Định luật Kirchhoff 1 : Dòng điện tổng đến một nút bằng tổng các dòng điện rời khỏi nút , hay tổng đại số dòng điện tại nút bằng 0 Định luật Kirchhoff 2 : Tại một mạch kín hoặc vòng lặp, tổng đại số hiệu điện thế qua từng phần mạch bằng sức điện động đặt vào phần đó. R3 R1 VD1: ĐL1-Nút A : i1 = i2 + i3 R2 R4 ĐL2-Vóng1 : u=i1R1+( i1 + i2)R2 u i1 i2 Vóng2 : 0=i2R3+i2R3+( i2 – i1)R2 R VD2: ĐL2 : Vòng R-C C UC u PTVP bặc 1

31. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THỦY KHÍ • PT lực cản thủy lực : P1-P2 =RQ • R : sức cản TL của Dòng chảy • P1, P2 : Chiều cao cột áp • Q : Lưu lượng • PT liên tục : Q1-Q2 =dV/dt • Ở đây : V= A.h ; và P=ρgh • A : Tiết diện ngang của thùng • H : chiều cao cột nước ; Ρ:TL riêng CL Tích phân PT

32. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THỦY KHÍ Tổng lực của khối CL : F1=P1A • Thủy Năng : F2=P2A F2-F1 =P1A-P2A=(P1-P2)A KL m (P1-P2)A = m.dV/dt mà m=ALρ L I là Thủy năng : I =Lρ/A

33. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHÍ NÉN

34. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LỰC

35. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHÍ NÉN

36. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHÍ NÉN

37. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIỆT

38. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIỆT

39. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIỆT

40. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1.6. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIỆT

41. CẢM ƠN