tự động hóa với cơ điện tử

Sách “TỰ ĐỘNG HÓA VỚI CƠ ĐIỆN TỬ” dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên chuyên ngành Điện - Điện tử, cũng như làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường Đại học có chuyên ngành Cơ điện tử. Điện Tự động, Công nghệ Điện - Điện tử, Công nghệ Điện tử – Viễn thông và các ngành khác liên quan đến lĩnh vực Điện – Điện tử. Đây là tập 10 trong bộ sách được biên soạn trong năm 2020-2021 mà sinh viên chuyên ngành Điện -Điện tử, Cơ điện tử…có thể tham khảo.

1. Lập trình điều khiển trên Arduino cho hệ vạn vật kết nối.

2. Arduino và lập trình IoT.

3. Arduino và thiết bị bay.

4. Lập trình Arduino với IoT hệ vạn vật kết nối.

5. Xử lý ảnh với Arduino và Raspberry.

6. Giáo trình vi điều khiển ARM-Hướng dẫn sử dụng STM32.

7. Kỹ thuật lập trình vi điều khiển ARM.

8. Vi điều khiển và ứng dụng

9. STEM với Arduino-Hướng dẫn sử dụng Arduino.

10. Tự động hóa với cơ điện tử.

11. Tự động hóa với Hệ thống khí nén.

12. Tự động hóa với S7-Điều khiển và giám sát với S7 và WinCC.

13. Scada với TIA PORTAL-Lập trình với PLC S7 1500.

14. Ứng dụng điều khiển số trong Điện tử công suất.

15. Giáo trình điện tử công suất (Tính toán mô phỏng).

16. Lập trình trí tuệ nhân tạo và Robot với Python.

17. Điều khiển Robot với Arduino.

Nếu các sách Giáo trình Máy điện trình bày những lý thuyết cơ bản đến chuyên sâu về cấu tạo, nguyên lí làm việc, các quan hệ điện từ, các đặc tính cũng như các hiện tượng vật lí xảy ra trong: Máy biến áp, Máy điện một chiều, Máy điện không đồng bộ và Máy điện đồng bộ các máy điện đặc biệt đặc biệt. Do sách thiên về lý thuyết nên phần ứng dụng thực tế điều khiển của máy điện trong dân dụng và công nghiệp thường ít được các tác giả đề cập đến. Điều này gây khó khăn rất lớn cho sinh viên đa số khi ra trường làm việc thực tế tại nhà máy. Để giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức môn học, hiểu được nguyên lý, Cấu tạo… và lập trình điều khiển máy điện (động cơ) một cơ cấu chấp hành có mặt trong rất nhiều thiết bị dân dụng cũng như công nghiệp. Sách trình bày nội dung một cách ngắn gọn, cơ bản. Trong sách, các tác giả không đi quá sâu vào kiến thức chuyên ngành cũng như không phân tích quá chi tiết về máy điện, sinh viên được giới thiệu lý thuyết vừa đủ và thông qua giải các bài tập để củng cố kiến thức đã học ở phần lý thuyết. Tất cả kiến thức toán học phù hợp với yêu cầu của môn học. Ở mỗi chương có ví dụ minh họa, câu hỏi và bài tập để sinh viên có thể luyện tập, hiểu sâu hơn những vấn đề mình đã học. Trong quá trình học, sinh viên có thể trao đổi thêm với giảng viên về cách giải các bài tập khó hay được giải đáp các câu hỏi có liên quan đến môn học. Dù sách đã được hoàn thành về cơ bản, chắc chắn vẫn còn những sơ xuất ngoài ý muốn chưa được phát hiện, các tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và SV để giáo trình đáp ứng được nhu cầu của người học và người dạy trong thời đại công nghệ 4.0 góp phần đổi mới việc dạy và học.

Nội dung sách

Chuyên đề này là tập 10 trong bộ sách do tủ sách STK biên soạn. Sách giới thiệu ngắn gọn về các máy điện chủ yếu là động cơ) được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt. Trong các loại máy điện này, cuộn dây stator được cấp năng lượng bởi dòng điện được điều khiển chuyển mạch bằng khóa đóng ngắt điện tử. Một số loại máy điện đặc biệt: Động cơ DC không chổi quét, động cơ bước, động cơ từ trở chuyển mạ Bên cạnh đó sách cũng giới thiệu ngắn gọn các loại servo DC và servo AC, các động cơ động bộ và máy đo tốc độ resolver. Các loại động cơ này được thiết kế và sử dụng chủ yếu trong các hệ thống điều khiển có hồi tiếp. Với động cơ BLDC, động cơ bước và động cơ Servo đây là ba loại máy điện sử dụng rất nhiều trong các hệ thống điều khiển số. Khi nhận các chuỗi xung điều khiển (động cơ bước) cũng như các tín hiệu phản hồi (động cơ Servo) động cơ sẽ chuyển dịch đi cơ cấu một khoảng nhất định. Hiện nay các hệ thống điều khiển số phát triển rất nhanh với giá thành càng hạ khiến việc khai thác và sử dụng có hiệu quả 3 loại động cơ động cơ BLDC, động cơ bước và Servo là yêu cầu không thể thiếu đối với các sinh viên chuyên ngành điện.

Sách gồm 3 phần:

Phần 1-2: Lý thuyết và Phần 3: Thực hành

PHẦN 1: LÝ THUYẾT-TÍNH TOÁN

Gồm 3 chương 1, 2 và 3 trình bày các vấn đề về cơ bản chủ yếu cho máy điện riêng phần máy điện đồng bộ sẽ được trình bày chi tiết do các tài liệu về máy điện đồng bộ ít được đề cập).

Chương 1: Tổng quan về máy điện.

Chương 2: Các động cơ thông dụng.

Có nhiều loại động cơ, trong chương này chỉ giới thiệu 3 loại động cơ 1 pha thông dụng đó là: Động cơ tách pha, Động cơ không đồng bộ cực từ xẻ rãnh, Động cơ nhiều cấp tốc độ.

Chương 3: Giới thiệu máy điện đồng bộ.

Một máy điện đồng bộ có thể được sử dụng như một máy phát điện khi cấp năng lượng cơ cho trục máy, và có thể được sử dụng làm động cơ điện khi cấp năng lượng điện cho máy. Bạn đọc được giới thiệu khái quát chung về nguyên lý hoạt động và phương pháp khởi động. Chế độ vận hành có tải với kích từ liên tục động cơ đồng bộ. Khảo sát dòng công suất và mạch điện tương đương trong động cơ đồng bộ. Bạn đọc tìm hiểu hoạt động động cơ đồng bộ với kích từ thay đổi, ảnh hưởng của việc tăng tải khi kích từ không đổi và ảnh hưởng của việc thay đổi kích từ trên một tải không đổi. Các mô men, công suất trong động cơ đồng bộ sinh ra, biểu thức dùng trong tính toán công suất và các điều kiện đạt được mô men cực đại. Bạn đọc còn tìm hiểu động cơ đồng bộ cực từ lồi, công suất sinh ra trong động cơ loại này và ảnh hưởng của kích từ đến dòng điện phần ứng và hệ số công suất. Các phương pháp khởi động động cơ đồng bộ, so sánh động cơ đồng bộ và không đồng bộ và các ứng dụng của động cơ đồng bộ

PHẦN 2: MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT

Phần 2 gồm 4 Chương, giới thiệu máy điện đặc biệt.

Chương 4: Động cơ DC và BLDC.

Chương 5: Động cơ bước.

Chương 6: Động cơ Servo.

Chương 7: Thiết bị đồng bộ

Trong phần 2 Bạn đọc sẽ tìm hiểu các loại động cơ DC, động cơ BLDC, động cơ bước: Động cơ bước từ trở thay đổi (động cơ bước VR), động cơ bước VR nhiều tầng, động cơ bước nam châm vĩnh cửu (động cơ bước PM), động cơ bước dạng lai. Động cơ DC nam châm vĩnh cửu, động cơ DC quán tính thấp thấp kiểu vỏ, động cơ DC kiểu mạch in (PC), động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu và các thiết bị đồng bộ (synchro). Bạn đọc đước giới thiệu các loại Synchro, ứng dụng của thiết bị đồng bộ (Synchro), động cơ từ trở chuyển mạch, so sánh giữa động cơ bước VR và động cơ SR, máy đo tốc độ resolver, động cơ servo DC và động cơ servo AC. Mặc dầu động cơ DC không phải là động cơ đặc biệt nhưng để hiểu rõ hơn về động cơ BLDC đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong dân dụng và công nghiệp nên các tác giả đã đưa hai nội dung động cơ này vào một chương.

Chương 8: Xe tự hành

Xe tự hành là một trong những lĩnh vực đã và đang được nghiên cứi tại nhiều quốc ga. Đây cũng là xu thế chung mà các quốc gia có nền công nghiệp xe hơi tiên tiến triển khai. Chương 9 chỉ giới thiệu qua để bạn đọc có khái niệm về xe tự hành, phần lập trình điều khiển xe tự hành sẽ được trình bày trong một chuyên đề riêng.

PHẦN 3: THỰC HÀNH

Gồm 3 chương 9, 10, 11.

Chương 9: Tìm hiểu về động cơ. Giới thiệu tới sinh viên tổng quan các loại động cơ DC có chổi quét, Động cơ DC không chổi quét, Động cơ bước. Cách đo kiểm tra đong cơ bước 4 đầu dây và 6 đầu dây. Sinh viên biết cách lắp đặt động cơ sử dụng hộp số, lắp đặt động cơ servo, lắp đặt động cơ servo quay liên tục. Điều khiển động cơ DC có chổi quét và động cơ DC không chổi quét, điều khiển động cơ servo RC và điều khiển động cơ bước. Ngoài ra sinh viên còn tìm hiểu điện áp và dòng điện cấp cho động cơ cùng các quy tắc an toàn bảo vệ bản thân, bảo vệ các linh kiện điện tử và bảo vệ dây dẫn.

Chương 10: Giới thiệu việc lập trình điều khiển cho động cơ DC, BLDC, động cơ bước và servo qua bo mạch Arduino có giá thành rẽ, dễ mua, dễ sử dụng đã và đang được sử dụng nhiều tại các trường.

Chương 11: Cũng giới thiệu việc lập trình điều khiển cho động cơ bước và servo qua bo mạch Raspberry đã bắt đầu sử dụng để lập trình IoT, Robot AI tại các trường.