Bài giảng môn Điện - Điện tử - Các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử

2.1.1 Môđun môi trường 2.1.2 Môđun tập hợp 2.1.3. Môđun đo lường 2.1.4. Môđun kích truyền động 2.1.5. Môđun truyền thông 2.1.6. Môđun xử lí 2.1.7. Môđun phần mềm 2.1.8. Môđun giao diện CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1 Các môđun của hệ thống cơ điện tửCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬLiên quan đến các thông số bên ngoàiVừa đóng vai trò đầu vào, đầu ra.Không hiện diện trong sản phẩm cơ điện tử.2.1.1 MOÂÑUN MOÂI TRÖÔØNGCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ**“tia chíp”Đặc biệt đối với các hệ thống điều khiển trong công nghiệp chú ý môi trường điện từ trường và nhiễu tín hiệu do đột biến áp khi kích hoạt động cơ ba pha nối tam giác.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬSự tích hợp HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỦ có :Tích hợp không gian : Tích hợp chức năng : CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬBộ kích TĐ( TP Điều chỉnh ) HT Cơ khí ( Quá trình ) Bộ khuyêch đại HT đo ( Sensor) Bộ ĐC ( Vi XL ) Tín hiệu đầu Ra Tín hiệu đầu vào NHIỄU CẤU TRÚC HT CƠ ĐIỆN TỬ 2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬTích hợp Không gian : Tích hợp các Thành phần/ Modun của HT qua Giao diện kết nối thành phần .Cấu trúc nguyên lý một hệ thống cơ điện tử .CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬMicro Coputer Kích Truyền Động Qúa Trình Cơ SensorH.2. Tích hợp không gian HT-CĐTVị trí khả năng tích hợp 2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬTích hợp Chức năng : Tích hợp qua xử lý thông tin . Dự trên đại lượng đo được xử lý, lưu chuyển thực hiện dưới dạng : Điều chỉnh – Giám sát , tối ưu CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HT CƠĐIỆN TỬH.2. Tích hợp chức năng HT-CĐTCơ sở chuyên gia Tiêu chí Phẩm chất Mô hình QT Toán học Thu thập TT ( Nhận dạng – GS Trạng Thái) Mô hình QT Toán học TÍCH HỢP CÁC THÀNH PHẦN Giám sát TT trực tuyến Micro computer Quá Trình Kích truyền Sensor Điều khiển Giám sát Thích nghi - Tối ưu 2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HT CƠĐIỆN TỬH.2. Phân loại cơ cấu điều khiển theo vị trí PP dò dữ liêu 2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HT CƠĐIỆN TỬH.2. Cấu trúc Máy Điều khiên số (CNC )2.1.TÍCH HỢP HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HT CƠĐIỆN TỬH.2. Tích hợp chức năng máy CNC điều khiên số 2.1.2. MOÂÑUN TAÄP HÔÏPLà toàn bộ hệ thống cơ khí, thể hiện hình dáng cơ sở của các sản phẩm.Bao gồm: chi tiết, cụm cơ khí, khung bộ lắp ráp cho các môđun, các chi tiết sử dụng làm vật liên kết, vật trung gian ghép nốiThể hiện tính thẩm mỹ của sản phẩm.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.3. MOÂÑUN ÑO LÖÔØNGCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬSử dụng rất phổ biến.Cảm biến.Gia công tín hiệu.Hệ thống hiển thị.Cảm biếnHiển thịGia công tín hiệuĐại lượng đang được đoGiá trị đại lượngCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.4. MOÂÑUN KÍCH TRUYEÀN ÑOÄNGLà thành phần của sản phẩm cơ điện tử.Thực hiện chuyển đổi đầu ra từ môđun xử lý thành các hành động điều khiển trên một máy móc hoặc thiết bị.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.5. MOÂÑUN TRUYEÀN THOÂNGĐiều khiển trung tâm (đầu những năm 70)Điều khiển phân cấp.Hệ điều khiển phân quyền.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.6. MOÂÑUN XÖÛ LYÙMôđun xử lý, xử lý thông tin do môđun giao diện và môđun đo lường cung cấp Bộ vi xử lý được chia thành 3 vùng: Bộ xử lý trung tâm (CPU) nhận biết và thực hiện các lệnh của chương trình.Giao diện nhập-xuất để quản lý và truyền thông giữa bộ xử lý và thế giới bên ngoài.Bộ nhớ để lưu giữ chương trình và dữ liệu.Đường truyền bus: Data bus, address bus, control bus.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬSự tương tác của môđun xử lý với các môđun khác.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.6. MOÂÑUN XÖÛ LYÙ2.6.1. Đường truyền bus: Data bus, address bus, control bus.2.6.2. Bộ xử lý trung tâm CPU. CPU quản lý tất cả các hoạt động và thực hiện tất cả các thao tác trên dữ liệu. 2.6.3. Bộ nhớ: Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ EPROM (Erasable and Programable) Bộ nhớ RAM (Random Access Memory) CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.7. MOÂÑUN PHAÀN MEÀM2.7.1. Ngôn ngữ lập trình. Lệnh, tập lệnh, chương trình, mã máy.2.7.2. Các tập lệnh. Chuyển dữ liệu, Thực hiện số học, Thực hiện logic, Điều khiển chương trình.2.7.3. Lập trình.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.1.8. MOÂÑUN GIAO DIEÄNLà một phần quan trọng trong hệ thống Cơ điện tử.Các thiết bị ngoại vi (bộ cảm biến, bảng điều khiển) thường không được nối trực tiếp với hệ thống vi xử lý do thiếu tương thích về mức và dạng tín hiệu Thiết bị ngoại viMạch giao diệnBộ vi xử lýThiết bị ngoại viMạch giao diệnThiết bị ngoại viMạch giao diệnThiết bị ngoại viMạch giao diệnBộ vi xử lýThiết bị ngoại viMạch giao diệnBộ vi xử lýThiết bị ngoại viMạch giao diệnCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 2.2 CAÁU TRUÙC HEÄ THOÁNG CÔ ÑIEÄN TÖÛCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1 Heä Thoáng Thoâng TinHeä thoáng thoâng tin bao goàm taát caû caùc khía caïnh veà truyeàn thoâng tin, töø quaù trình xöû lyù tín hieäu cho heä thoáng ñieàu khieån ñeán caùc kyõ thuaâït phaân tích. Moät heä thoáng thoâng tin laø moät boä keát hôïp töø 4 lónh vöïc: caùc heä thoáng giao tieáp, xöû lyù tín hieäu, heä thoáng ñieàu khieån caùc phöông phaùp soá hoïc. Trong caùc tieáp caän cô ñieän töû chuùng ta lieân heä phaàn lôùn veà moâ hình hoùa, moâ phoûng, ñieàu khieån töï ñoäng vaø caùc phöông phaùp soá hoïc cho coâng vieäc toái öu hoùa.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ PhoûngMoâ hình hoùa laø quaù trình moâ taû hoaït ñoäng chaáp haønh cuûa moät heä thoáng thöïc bằng moät taäp hôïp caùc phöông trình toaùn hoïc vaø caùc bieåu thöùc logic. Thuaät ngöõ heä thoáng thöïc yù noùi laø caùc heä thoáng vaät lyù, laø heä thoáng maø taát caû caùc hoaït ñoäng ñaùp öùng cuûa noù ñeàu döïa treân cô caáu vaät lyù vaø naêng löôïng. Caùc moâ hình coù theå ñöôïc phaân loaïi thaønh hai loaïi: moâ hình tĩnh vaø moâ hình ñoäng. Moâ hình tĩnh laø moâ hình moâ taû heä thoáng maø khoâng coù söï truyeàn naêng löôïng, hay hình thöùc chuyeån ñoåi naêng löôïng naøo trong noù. Traùi vôùi moâ hình tĩnh laø moâ hình ñoäng. Caùc moâ hình laø moät caáu truùc nhaân-quaû. Chuùng tieáp nhaän thoâng tin beân ngoaøi vaøo vaø xöû lyù chuùng theo caùc phöông trình toaùn vaø bieåu thöùc logic trong chuùng ñeå cho ra moät hay nhieàu ñaàu ra. Thoâng tin ñöa vaøo moâ hình coù theå coù giaù trị coá ñịnh hoặc thay ñoåi theo thôøi gian. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng (tt)CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng (tt)CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng (tt)CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng (tt)CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ PhoûngCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng(tt)Vì caùc moâ hình laø taäp hôïp töø caùc bieåu thöùc logic vaø toaùn hoïc neân chuùng coù theå ñöôïc xaây döïng treân caùc ngoân ngöõ laäp trình caáp cao nhö C, BASIC, FORTRAN. Tuy nhieân, theo phaàn lôùn caùc kyõ sö thì caùc moâi tröôøng giao tieáp theo caùc chöông trình nhö treân laø khoâng thuaän tieän vaø thieáu tröïc giaùc. Hoï muoán coù moâi tröôøng giao tieáp döïa treân hình aûnh ,hay coøn goïi laø visual, thay theá cho caùc moâi tröôøng giao tieáp döïa treân kyù töï. Tuy nhieân moâi tröôøng visual cuõng khoâng phaûi laø khoâng coù vaán ñeà. Moät trong caùc vaán ñeà ñaùng ngaïi nhaát chính laø söï toái nghóa cuûa noù. Tuy vaäy, söï toái nghóa naøy ngaøy caøng ñöôïc khắc phuïc bôûi caùc moâi tröôøng giao tieáp visual ngaøy caøng ñöôïc hoaøn thieän.Vaøo khoaûng ñaàu naêm 1978, nhöõng ngoân ngöõ laäp trình visual ñaàu tieân thích hôïp cho nhu caàu moâ hình hoaù heä thoáng vaät lyù ñaõ bắt ñaàu xuaát hieän. Caùc ngoân ngöõ nhö K3LA, Digicon, Easy5, Protoblock laø nhöõng ngoân ngöõ ñöôïc phaùt trieån ñaàu tieân vaø ñöôïc duøng trong công nghieäp haøng khoâng, vaøo luùc ñoù chuùng chöa ñöôïc söû duïng phoå bieán trong caùc nghaønh coâng nghieäp khaùc cuõng nhö trong hoïc taäp. Ngaøy nay thì ñaõ coù raát nhieàu caùc phaàn meàm moâ hình hoaù döïa treân sô ñoà khoái duøng treân maùy tính PC nhö Matrixx, Easy5, Simulink, VisSim vaø Labview. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.1 Moâ Hình Hoùa Vaø Moâ Phoûng (tt)Moâ phoûng laø quaù trình söû lyù moâ hình vaø chuùng ñöôïc thöïc thi treân maùy vi tính. Moâ phoûng coù theå ñöôïc thöïc hieän treân maùy tính töông töï vaø treân maùy tính soá. Thoâng thöôøng thì ngöôøi ta thöïc hieän treân maùy tính soá. Treân caùc phaàn meàm thì döõ lieäu moâ phoûng coù theå ñöôïc truy xuaát thaønh file, ñieàu naøy cho pheùp ngöôøi thieát keá ghi nhôù vaø truy caäp nhanh keát quaû ñaõ moâ phoûng maø khoâng phaûi “chaïy laïi quaù trình moâ phoûng. Tröø moät vaøi phaàn meàm nhö : Visio, Rflow, ABC Flowcharter thì haàu nhö taát caû caùc phaàn meàm ñöôïc söû duïng phoå bieán nhö : Matrixx/System Build (haõng Integrated Systems), Easy5 (haõng Boeing), Mathlab/Simulink (Mathworks), VisSim (Visual Solution) vaø Labview (National Instruments) ñeàu coù chöùc naêng moâ phoûng theo cuøng.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.2 Automatic ControlsKy õthuaät heä thoáng ñieàu khieån laø lónh vöïc ñaõ ñöôïc giôùi thieäu vaøo nhöõng naêm cuoái cuûa theá kyû 19 sau phaùt minh cuûa Maxwell veà ñoä oån ñịnh cuûa heä thoáng. Phaùt minh cuûa oâng cho bieát möùc oån ñịnh cuûa caùc heä thoáng baäc thaáp (töø 3 trôû xuoáng) thì phuï thuoäc vaøo nghieäm soá phöông trình ñặc tính. Sau ñoù, lyù thuyeát naøy ñöôïc Routh phaùt trieån theâm vaø xaây döïng neân phöông phaùp Array. Phöông phaùp naøy cung caáp cho ngöôøi kyõ sö moät “coâng cuï phaân tích hieäu quaû, noù cho pheùp ngöôøi kyõ sö xaùc ñịnh möùc ñoä oån ñịnh cuûa heä thoáng coù phöông trình ñặc tính cao hôn. Vaøo giöõa theá kyõ 19 thì phaàn lôùn caùc heä thoáng ñieàu khieån haàu nhö chæ giôùi haïn trong heä thoáng cô khí, cô – thuyû löïc, cô – nhieät. Ñeán naêm 1927, H. S. Black ôû Bell Labs phaùt minh ra boä khuyeách ñaïi hoài tieáp ñieän töû thì moät chöông môùi trong lónh vöïc ñieàu khieån ñaõ ñöôïc môû ra. Moät heä thoáng ñieàu khieån môùi vôùi nhieàu öu ñieåm noåi baät ñaõ ra ñôøi, heä thoáng ñieän – cô. Vaøo nhöõng naêm giöõa 1927-1975, ñieän töû ñaõ ñöôïc söû duïng voâ cuøng maïnh meõ trong caùc heä thoáng ñieàu khieån, ñặc bieät laø töø sau phaùt minh ra Transistor vaø vi xöû lyù. Vaøo luùc ñoù thì vaãn chöa coù moät lyù thuyeát thieát keá chính thöùc cho caùc heä thoáng ñieän cô, maø ngöôøi ta chæ döïa treân kinh nghieäm. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.2 Automatic ControlsNăm 1681 Denis Papin đã phát minh ra van an toàn dùng để điều khiển áp suất hơi nước. Điều khiển tốc độ: Con quay của James WattCÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Vaøo nhöõng naêm giöõa 1927-1975, ñieän töû ñaõ ñöôïc söû duïng voâ cuøng maïnh meõ trong caùc heä thoáng ñieàu khieån, ñặc bieät laø töø sau phaùt minh ra Transistor vaø vi xöû lyù. Vaøo luùc ñoù thì vaãn chöa coù moät lyù thuyeát thieát keá chính thöùc cho caùc heä thoáng ñieän cô, maø ngöôøi ta chæ döïa treân kinh nghieäm. Moät trong nhöõng nhaân toá quyeát ñịnh cuûa heä thoáng ñieàu khieån chính laø Feedback. Hình döôùi ñaây trình baøy moät heä thoáng phaûn hoài cô sôû (BFS : Basic Feedback System).G(D)H(D)YER+-Forward LoopForward LoopHình 2.4 Basic Feedback System (BFS)Ñeå hieåu roõ, vaø phaân tích ñöôïc caùc maïch ñieàu khieån baïn caàn phaûi coù nhöõng hieåu bieát cô baûn veà caùc sô ñoà khoái. Trong sô ñoà khoái thì moåi ñoái töôïng hay moät nhoùm caùc ñoái töôïng ñöôïc ñăc tröng bằng moät khoái. Hoaït ñoäng cuûa moåi khoái ñöôïc moâ taû bằng phöông trình truyeàn ñaït. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.1.3 Toái Ưu HoaùToái öu hoaù ñöôïc duøng ñeå giaûi quyeát caùc baøi toaùn veà söû duïng taøi nguyeân, chi phí, vaø caùc muïc ñích khaùc trong nhöõng raøng buoäc nhaát ñịnh. Trong lónh vöïc cô ñieän töû, toái öu hoaù ñöôïc duøng tröôùc tieân laø ñeå thieát laäp moät caáu truùc heä thoáng toái öu. Tuy nhieân noù coøn ñöôïc aùp duïng nhieàu trong caùc vaán ñeà khaùc nhö :  Nhaän daïng caùc quyû ñaïo toái öu.  Thieát keá heä thoáng ñieàu khieån.  Nhaän daïng caùc thoâng soá moâ hình.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬTrong cô ñieän töû thì caùc yeáu toá thuoäc veà taøi nguyeân ñöôïc xem laø caùc bieán thieát keá, caùc yeáu toá thuoäc veà nguyeân lyù vaän haønh cuûa heä thoáng ñöôïc xem laø caùc haøm muïc tieâu, vaø caùc quan heä cuûa moâi tröôøng ñeán heä thoáng ñöôïc xem laø caùc quan heä raøng buoäc (phöông trình raøng buoäc). Nhöõng baøi toaùn toái öu hoaù trong thöïc teá phaàn lôùn laø ña phöông khoâng tuyeán tính, khoâng coù moät phöông phaùp toát nhaát ñôn leû cho vieäc toái thieåu hoaù haøm muïc tieâu. Mặc duø taát caû caùc baøi toaùn toái öu ñeàu töông töï nhau veà phöông trình : Pk+1 = Pk + t.Sk, nhöng coù nhieàu phöông phaùp khaùc nhau trong tính toaùn stepwise (böôùc phaân ñoaïn) t, xaùc ñịnh chieàu, Sk. Neáu thoâng tin cô sôû khoâng cho tröôùc ñeå xaùc ñịnh chieàu, khi ñoù ta seõ duøng phöông phaùp Simplex hoặc Powell’s. Neáu thoâng tin cô sôû ñaõ cho tröôùc thì ta coù theåõ duøng caùc phöông phaùp Variable Metric (phöông phaùp ma traän bieán soá) nhö : Davidon-Fletcher-Powell (DFP) hay Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), hoặc caùc phöông phaùp Conjugate Gradient nhö : Fletcher-Reeves Algorithm hoặc Polak-Ribiere Algorithm. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.2 Heä Thoáng CôHeä thoáng cô goàm taát caû caùc thaønh phaàn maø hoaït ñoäng chaáp haønh cuûa chuùng chịu söï taùc ñoäng cuûa löïc. Ngöôøi ta phaân loaïi heä thoáng cô thaønh ba daïng ñặc tröng rieâng theo baûn chaát : heä thoáng cöùng, heä thoáng coù bieán daïng, vaø heä thoáng thuyû löïc (cuõng nhö khí neùn). Trong thöïc teá khoâng coù heä thoáng cô cöùng hoaøn toaøn, tuy nhieân khi söï bieán daïng cuûa chuùng laø nhoû vaø khoâng aûnh höôûng ñeán chöùc naêng hoaït ñoäng ñang xeùt thì ngöôøi ta xeùt chuùng thuoäc heä thoáng cöùng. Khi caàn xeùt ñeán caùc aûnh höôûng cuûa bieán daïng, söùc beàn cuûa vaät lieäu thì ngöôøi ta seõ nghieân cöùu saâu trong lóng vöïc heä thoáng coù bieán daïng. Trong heä thoáng veà cô thuyû löïc thì chuùng lieân heä veà aùp suaát, löïc, vaø naêng löôïng cuûa doøng chaûy trong quaù trình truyeàn naêng löôïng.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.3 Heä Thoáng ÑieänHeä thoáng ñieän goàm caùc phaàn töû maø coù lieân quan ñeán ba ñaïi löôïng cô baûn ñoù laø : ñieän tích, doøng ñieän vaø ñieän theá. Khi coù moät doøng ñieän toàn taïi thì naêng löôïng ñieän seõ ñöôïc truyeàn töø vị trí naøy ñeán vị trí khaùc.Heä thoáng ñieän ñöôïc phaân laøm hai loaïi : heä thoáng ñieän coâng suaát vaø heä thoáng ñieän giao tieáp. Heä thoáng ñieän giao tieáp ñöôïc thieát keá ñeå truyeàn thoâng tin döôùi daïng tín hieäu ñieän (naêng löôïng möùc thaáp) giöõa caùc vị trí trong heä thoáng. Ngöôøi ta ñặt rieâng lónh vöïc naøy laø lónh vöïc ñieän töû. Ngöôïc laïi vôùi heä thoáng ñieän töû laø laø heä thoáng ñieän coâng suaát. Heä thoáng ñieän coâng suaát truyeàn coâng suaát ñieän (doøng ñieän naêng löôïng lôùn) töø vị trí naøy ñeán vị trí khaùc. Chẳng haïn nhö maùy phaùt ñieän chuyeån naêng löôïng naêng löôïng cô thaønh naêng löôïng ñieän vaø caùc moâtô thì ngöôïc laïi, chuùng chuyeån naêng löôïng ñieän thaønh naêng löôïng cô.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.3 Heä Thoáng Ñieän (tt)Heä thoáng ñieän laø tích hôïp trong tieáp caän cô ñieän töû. Caùc thaønh phaàn ñieän thöôøng ñöôïc söû duïng phoå bieán trong cô ñieän töû laø caùc thaønh phaàn sau:  Ñoäng cô ñieän vaø maùy phaùt ñieän.  Caûm bieán vaø cô caáu taùc ñoäng.  Caùc thieát bị giaùm saùt tình traïng, goàm caû caùc maùy tính.  Caùc maïch ñieän (caùc maïch chuyeån ñoåi tín hieäu, caùc maïch khuyeách ñaïi).  Caùc thieát bị ñoùng ngắt (rôle, thieát bị ngắt maïch, coâng tắc, caàu chì) Ñeå coù theå thieát keá vaø öùng duïng toát caùc heä thoáng ñieän trong lónh vöïc cô ñieän töû baïn caàn phaûi coù nhöõng kieán thöùc cô baûn veà phaân tích maïch AC, DC cuõng nhö caùc nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caùc thieát bị baùn daãn chẳng haïn nhö Diode, Transistor.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.4 Heä Thoáng Maùy Tính (tt)Khoa hoïc maùy tính laø lónh vöïc nghieân cöùu veà caùc thieát bị vi ñieän töû, caùch keát noái chuùng ñeå khi tích hôïp chuùng laïi vôùi nhau thì chuùng coù theå suy nghó, phaân tích, tính toaùn nhanh choùng vaø chính xaùc caùc vaán ñeà maø con ngöôøi ñặt ra. Taát nhieân chuùng laø do con ngöôøi taïo ra. Quaù trình xöû lyù ôû maùy tính thì noù bao goàm caû phaàn cöùng vaø phaàn meàm. Trong tieáp caän ôû lónh vöïc cô ñieän töû thì phaàn cöùng heä thoáng maùy tính thöôøng chæ giôùi haïn ôû caùc thieát bị vaø caùc vi maïch computer-specific. Chuùng bao goàm caùc maïng logic, flipflops, counters (boä ñeám), timer (boä ñịnh thì), triggers, caùc maïch tích hôïp vaø caùc boä vi xöû lyù.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.4 Heä Thoáng Maùy Tính (tt)Trong moâi tröôøng maùy tính, ngöôøi ta thieát laäp nhieàu ngoân ngöõ giao tieáp khaùc nhau. Caùc ngoân ngöõ naøy coù theå laø raát gaàn gũi vôùi loái giao tieáp giöõa ngöôøi vôùi ngöôøi hay toái nghóa hôn tuyø vaøo töøng loaïi ngoân ngöõ cuï theå. Caùc ngoân ngöõ naøy seõ ñöôïc giaûi maõ thaønh ngoân ngöõ maùy (“ngoân ngöõ 0 vaø 1). Ngoân ngöõ Assembly laø ngoân ngöõ cô sôû ñaàu tieân trong “theá giôùi ngoân ngöõ caáp cao. Chuùng thöôøng duøng ba kyù töï ñeå moâ taû leänh. Veà phöông dieän giao tieáp thì ngoân ngöõ Assembly töông ñoái toái nghóa so vôùi caùc ngoân ngöõ caáp cao hôn nhö Pascal, C, Basic, Fortran Tuy nhieân veà toác ñoä xöû lyù thoâng tin thì Assembly luoân nhanh hôn caùc ngoân ngöõ caáp cao hôn bôûi thuû tuïc chuyeån ñoåi thaønh ngoân ngöõ maùy cuûa chuùng ñôn giaûn vaø nhanh choùng hôn raát nhieàu. Nhö ñaõ giôùi thieäu ôû phaàn tröôùc, trong tieáp caän ôû lónh vöïc cô ñieän töû thì caùc ngoân ngöõ giao tieáp theo kyù töï nhö caùc ngoân ngöõ treân laø khoâng thích hôïp vôùi caùc kyõ sö kyõ thuaät. Ngoân ngöõ ñöôïc öa chuoäng vaø söû duïng roäng raûi trong cô ñieän töû chính laø ngoân ngöõ Visual, phoå bieán nhaát laø ngoân ngöõ moâ taû theo sô ñoà khoái. Ngaøy nay ngöôøi ta ñang tieáp caän ñeán moät loaïi hình ngoân ngöõ giao tieáp môùi ñoù chính laø Bond graph. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.5 Sensor Vaø Cô Caáu Taùc Ñoäng a. Sensor :Ngaøy nay caûm bieán laø moät trong caùc thieát bị khoâng theå thieáu trong caùc heä thoáng ñieàu khieån. Chuùng ñöôïc phaùt trieån ngaøy caøng phong phuù veà chöùc naêng hoaït ñoäng cuõng nhö chuûng loaïi. Trong coâng nghieäp chuùng thöôøng ñöôïc duøng ñeå kieåm soaùt caùc haønh trình hoaït ñoäng cuûa caùc cô caáu chaáp haønh vaø caùc quaù trình. Caùc caûm bieán coøn coù theå laøm raát nhieàu nhieäm vuï khaùc nhö : ñaùnh giaù tình traïng hoaït ñoäng cuûa maùy moùc, phaùt hieän vaø caû nhaän daïng ñoái töôïng.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.5 Sensor Vaø Cô Caáu Taùc Ñoäng(tt)Caùc thieát bị kieåm soaùt quaù trình (coù maøn hình) thöôøng phaûi ñöôïc beân caïnh quaù trình saûn xuaát thöïc teá, gaàn ñoái töôïng kieåm soaùt. Caùc caûm bieán cung caáp thoâng tin cho caùc thieát bị naøy ñöôïc yeâu caàu phaûi cung caáp theo thôøi gian thöïc. Trong caùc moâi tröôøng saûn xuaát tieân tieán caùc caûn bieán coøn ñöôïc yeâu caàu phaûi baûo ñaõm hai yeáu toá khaùc laø : ñoä chính xaùc chuaån möïc vaø keát quaû laäp laïi phaûi baûo ñaõm.Moät yeáu toá khaùc khoâng keùm phaàn quan troïng trong öùng duïng ôû cô ñieän töû ñoù laø vieäc löïa choïn loaïi caûm bieán. Vieäc löïa choïn phaûi baûo ñaõm hai tieâu chí, thöù nhaát laø baûo ñaõm chöùc naêng laøm vieäc, thöù hai laø giaù thaønh cuõng nhö kích thöôùc vaø phöông thöùc chuyeån ñoåi tín hieäu cuûa noù. Nhöõng caûm bieán thoâng minh khoâng nhöõng chæ “caûm giaùc thoâng tin veà ñoái töôïng maø chuùng coøn xöû lyù ñöôïc tín hieäu tröôùc khi gôûi tín hieäu ñi. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ2.2.6 Giao Tieáp Thôøi Gian ThöïcGiao tieáp thôøi gian thöïc laø thuaät ngöõ chung duøng ñeå moâ taû caùc vaán ñeà veà keát noái maùy tính vôùi quaù trình ôû theá giôùi thöïc beân ngoaøi vaø döõ lieäu giao tieáp giöõa hai thieát bị. Caùc maøn hình hieån thị kieåm tra (monitor), baøn phieám (keyboards), maùy in (printer), ñóa, modem laø caùc ví duï cuï theå veà giao tieáp thôøi gian thöïc. Quaù trình giao tieáp thôøi gian thöïc thöôøng ñöôïc xöû lyù qua boán thaønh phaàn chính: sensors, actuators, moät computer, vaø quaù trình thöïc ôû theá giôùi beân ngoaøi. Ví duï ôû moâi tröôøng giao tieáp vôùi maùy tính, thì caûm bieán seõ laø baøn phieám, noù truyeàn thoâng tin töø theá giôùi beân ngoaøi ñeán maùy tính. Monitor ñoùng vai troø laø cô caáu taùc ñoäng, noù truyeàn thoâng tin töø maùy tính veà theá giôùi thöïc ôû beân ngoaøi. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬGiao tieáp thôøi gian thöïc luoân laø moät yeáu toá quan troïng trong quaù trình thieát keá heä thoáng cô ñieän töû. Trong giai ñoaïn thieát keá phaàn moâ phoûng, thöôøng coù nhieàu heä thoáng con thuoäc moâ hình maø khoâng kieåm soaùt treân caùc ngoân ngöõ chöông trình. Khi ñoù caùc moâ hình con naøy seõ ñöôïc thay theá bằng caùc thieát bị phaàn cöùng thöïc teá. Caùc caûm bieán vaø cô caáu taùc ñoäng seõ ñoùng vai troø giao tieáp tín hieäu giöõa moâ hình vaø caùc thieát bị phaàn cöùng beân ngoaøi (laø caùc moâ hình con cuûa noù). Keát quaû laø moâ hình seõ goàm hai phaàn: phaàn thuaät toaùn treân ngoân ngöõ laäp trình vaø theá giôùi thöïc beân ngoaøi. Bôûi vì phaàn theá giôùi thöïc cuûa moâ hình dieån ra theo thôøi gian thöïc vaø phaàn thuaät toaùn treân ngoân ngöõ laäp trình thì lieân heä thôøi gian moâ phoûng, vaäy neân vieäc ñoàng boä hoaù hai phaàn treân laø ñieàu heát söùc caàn thieát. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø giao tieáp thôøi gian thöïc. Trong öùng duïng ôû lónh vöïc cô ñieän töû thì giao tieáp thôøi gian thöïc bao goàm quaù trình chuyeån ñoåi tín hieäu töø töông töï sang soá (A/D), töø soá sang töông töï (D/A), caùc maïch kieåm tra tín hieäu. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 1. Quá trình hình thành cơ điện tử, ưu điểm của các hệ cơ điện tử so với các hệ cơ khí truyền thống? Hãy lấy một ví dụ và phân tích một hệ cơ điện tử điển hình. 2. Hãy nêu cấu trúc cơ bản của hệ cơ điện tử? Tại sao nói hệ cơ điện tử là một hệ thống tích hợp? 3. Hãy nêu phương pháp thiết kế cơ điện tử? So với thiết kế truyền thống thiết kế cơ điện tử có ưu điểm gì hơn? 4. Phương pháp xây dựng mô hình cơ điện tử? Lấy một ví dụ phân tích phương pháp xây dựng mô hình cơ điện tử?CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬBài tập về nhà : tr©n träng c¸m ¬n!**