SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG .
Câu 1:Trình bày về định nghĩa, chức năng phần tử tự động .
Trả lời :
Trong bất kỳ một hệ thống tự động điều khiển nào cũng bao gồm nhiều phần tử riêng
biệt kết hợp lại với nhau, chúng tác động qua lại với nhau theo một qui luật nhất định
nhằm phục vụ cho một công việc nào đó phục vụ người thiết kế
Đại lượng mà tác động vào phần tử ta khảo sát, gọi là đại lượng đầu vào và kí hiệu là
X còn đại lượng từ phần tử ta khảo sát tác dộng vào phần tử tiếp theo thì ta gọi đại
lượng đó là đại lượng ra kí hiệu là Y
Chức năng của phần tử:Trước hết, mỗi phần tử là một phần trong hệ thống tự động
điều khiển đồng thời nó phải thực hiện một chức năng riêng biệt nào đó trong quá
trình điều khiển .Chức năng tổng quất nhất của phần tử tự động là nó biến đổi đại
lượng tác động phía trước nó làm thay đổi hoặc chất hoặc lượng hay là thay đổi cả về
chất và cả về lượng của tín hiệu đó và cho ta dạng tín hiệu khác phù hợp với phần tử
tiếp theo.
Câu 2: Viết các phương trình tổng quát của phần tử ở chế độ tĩnh và chế độ động .
Trả lời :
Trong mọi quá trình biển đổi xảy ra trong một phần tử riềng biệt hay là trong toàn bộ
hệ thống thì chúng đều được mô tả dưới dạng phương trình vi phân sau:

( , , , )( , , , ) , , ,
n m k
n m k
dx d x dy d y df d f
F x y f
dt dt dt dt dt dt
ϕ
   
=
 ÷  ÷

( )
( )
( )
W
p
p
P
Y
X
=

Từ hàm truyền này bằng cách thay
P j
ω
=
thì ta được hàm truyền theo tần số

( )
( )
( )
W
j
j
j
Y
X
ω
ω
ω
=

1
| |x x<
thì tín
hiệu ra không có còn khi
1
| |x x>
thì tín hiệu ra tỉ lệ tuyến tính so với tín hiệu vào , các phần
tử này có thể gặp ở điốt, động cơ ….
- Dạng đặc tính ở hình d là dạng đặc tính có vùng không nhạy và vùng bão hòa khi mà
1
| |x x<
thì tín hiệu ra bằng 0 (nhỏ nhất) khi
1
| |x x>
thì tín hiệu ra là lớn nhất và không đổi
trong đó có khoảng
x∆
là vùng tuyến tính tín hiệu y tăng dần .
- Dạng đặc tính (e) là dạng đặc tính rơ le tín hiệu ra bị thay đổi đột biến khi tới một giới
hạn nào đó .
- Dạng đặc tính (f) là dạng đặc tính lật trạng thái lý tưởng dùng đẻ mô tả phần tử một cách
gần chính xác .
Các dạng đặc tính còn lại là các dạng đặc tính mà tín hiệu ra không những phụ thuộc vào
tín hiệu vào mà còn phụ thuộc vào hướng tác động của tín hiệu vào .
Câu 4: Trình bày các tham số cơ bản của phần tử tự động .

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Trả lời: Các tham số cơ bản của phần tự tự động dựa trên dạng đặc tính cơ bản của các
phần tử đó
Hệ số truyền: là một tham số thể hiện mối quan hệ tỉ lệ giữa tín hiệu ra so với tín

− >
và
axMin M
Y Y
− >
cho ta được giới hạn đầu ra và đầu vào từ đó
suy ra tín hiệu ra có công suất thay đổi từ giá trị nhỏ nhất đến lớn nhất .
Hệ số truyền công suất được tính bằng giới hạn của số gia công suất đầu ra chia cho số
gia của công suất đầu vào .
Trở kháng đầu vào và đầu ra : Ký hiệu là
,v R
Z Z
thông số này cho ta biết được điểm
làm việc của các phần tử khi mắc vào mạch cụ thể đối với phần tử khuếch đại trở
kháng vào càng lớn càng tốt còn trở kháng ra càng nhỏ càng tốt.
Độ rộng vùng không nhạy: là khoảng giá trị mà tại đó tín hiệu ra không bị thay đổi
khi tín hiệu vào thay đổi .
Độ rộng vùng đa trị: là khoảng giá trị mà tại đó phần tử ta nhận mọi giá trị ví dụ
trong rơ le đặc tính hút nhả của nó trong một dải rộng ngoài ra trong thực tế thì tín
hiệu ra không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào mà còn phụ thuộc vào các yếu tố khác
VD: nhiệt độ áp suất độ ẩm, nhiễu …
Ta có hàm tín hiệu ra được biểu điễn một cách tổng quát như sau:
. . . .
y y y y
Y f x t
x t
β γ
β γ
 
∆ ∆ ∆ ∆

Trong đó
s
Y∆
là sai số tuyệt đối
1
Y
là tín hiệu ra thực tế
,
Y
là tín hiệu ra yêu cầu
Sai số này cho phép ta chỉnh định lại các phần tử
+ Sai số tương đối
,
1
.100%
s
s
Y
Y
Y
 
∆
∆ =
 ÷
 

Sai số này cho phép ta đánh giá và so sánh độ sai số giữa các phần tử với nhau .
Câu 5: Trình bày các yêu cầu cơ bản của các phần từ tự động dùng trên tàu thủy .
Trả lời: Trên tàu thủy là một nơi làm việc khắc nhiệt trong môi trường đó các phần tử đều
phải làm việc với nhiệt độ cao, thấp từ -20

Phần tử thụ động: là phần tử chỉ đảm bảo về trị só tín hiệu ra theo trị số của tín hiệu
vào do đó công suất nhỏ hơn công suất của tín hiệu vào
Phần tử chủ động: là phần tử có nguồn nuôi độc lập, tín hiệu vào chỉ có tác dụng điều
khiển tín hiệu ra của phần tử
Dựa theo công suất
Công suất loại nhỏ là < 10W
Công suất loại trung binh từ 10W  100W
Công suất lớn > 100W
Phân loại các phần tử tham số và máy phát
Phần tử tham số là phần tử có khả năng làm thay đổi các thông số của mạch như điện
trở, điện cảm, điện dung
Các phần tử máy phát điễn ra quá trình biến đổi trực tiếp từ năng lượng này thành
năng lượng khác
Phân loại theo hướng tác động
Phần tử hở: là phần tử mà tín hiệu vào không chịu tác động của tín hiệu ra chỉ truyền
theo một hướng từ cửa vào tới cửa ra
Phần tử kín: là phần tử có phản hồi tín hiệu đầu vào chịu tác động của tín hiệu ở cửa ra
Câu 7: Trình bày sơ đồ khối của một hệ thống tự động điều khiển, định nghĩa phần tử
đo lường, phần tử cảm biến
Trả lời: Trong một hệ thống tự động điều khiển bất kì nào đó bao giờ cũng được mô tả
theo một mô hình tổng quát như sau :

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Sơ đồ trên là một hệ thống tự động điều khiển dưới dạng tổng quát trong đó
Khối 1, 2 là các khối cảm biến
Khối 3 là phần tử cho trước
Khối 4 khối này dùng để so sánh tạo tín hiệu điều khiển
Khối 5 là phần tử biến đổi của cảm biến
Khối 6 là khối nối tiếp của bộ điều khiển
Khối 7 là phần tử khuếch đại

=
Trong đó
v
U
là điện áp đầu vào

R
U
là điện áp ra

r
R
là điện trở ra

v
R
là điện trở vào
L là chiều dài biến trở
X là khoảng dịch chuyển của con chạy
Hệ số
V
U
K
L
=
được gọi là độ nhạy của cảm biến
Chiết áp này được dùng thay cho điện trở

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Câu 9: Trình bày về cảm biến chiết áp hai kì

là nhiệt độ môi trường
, ,
α β γ
là các hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm dây điện trở
Ta có dạng đặc tính của cảm biến điện trở kim loại như sau:

Ta thấy là điện trở tăng khi nhiệt độ tăng và có dạng đường cong chứ không phải là
đường thẳng
Điện trở suất của cảm biến điện trở là :
1
. .n e
ρ
µ
=
Trong đó n là điện tích tự do trong 1 đơn vi thể tích

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
e là điện tích của điện tử
µ
là tính linh hoạt của điện trở
Câu11: Trình bày về cảm biến điện dung .
Khái niệm: Phần tử có khả năng làm thay đổi được gía trị điện dung của tụ điện được
gọi là cảm biến điện dung
Ta có
0
. .S
C
ε ε
σ
=

. .S
C
x
ε ε
σ
=
+
với công thức như thế này thì dạng điện dung thu được là một đường
hypelpol
Cảm biến với sự dịch chuyển góc xoay
Giả sử ta có hình sau
đối với loại cảm biến kiểu hình cánh quạt khi ta thay đổi góc quay của hình đố sẽ làm thay
đổi giá trị của điện dung qua biểu thức sau :
( )
2 2
1 2
0
0
.
( )
2
R R
C
ε ε
ϕ ϕ
σ
−
= −

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi

w .w
m
M
Z
=
điều này nói lên là hệ số tự cảm phụ thuộc vào
số vòng dây và tổng từ trở của toàn mạch
Với
( )
2 2 2
m
Z R R X
µ µ
∂
= + +
Trong đó
R
µ
từ trở của mạch từ

R
∂
là từ trở của khe khí
X
µ
là từ kháng của mạch từ
Ta có dạng cảm biến điện cảm góc quay như hình vẽ bên dưới:

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
ta thiết kế một bộ như trên khi không có sự thay đổi góc quay thì từ thông qua là cuộn dây

=
Tại vị trí ban đầu hai roto của xen xin được đặt trùng nhau trong không gian điện áp các
pha của cuộn dây 3 pha là bằng nhau do vậy trên dây dẫn không có dòng điện nên rôto
không quay khi quay rôto của xen xin phát đi một góc
F
α
và cố định xen xin phát tại vị trí
đó thì tại dây phần ứng của xen xin phát sẽ có các sức điện động

AF
BF
CF
4,44. . . . os( )
4,44. . . . os( +120 )
4,44. . . . os( -120 )
F
o
F
o
F
E K f c
E K f c
E K f c
φ α
φ α
φ α
=
=
=
Sức điện động của xen xin thu sẽ là :

E E F E T
E E F E T
E E F E T
∆ = −
∆ = −
∆ = −
Các dòng điện cân bằng này được tính bằng
A
A
FA Ta d
E
I
Z Z Z
∆
=
+ +
B
B
FB TB d
E
I
Z Z Z
∆
=
+ +
C
C
FC TC d
E
I

lúc này trên dây dẫn của các cuộn dây tương ứng sẽ xuất hiện các
dòng cân bằng các dòng cân bằng này móc vòng qua cuộn dây sinh ra từ thông
, ,
XTA XTB XTC
φ φ φ
các từ thông này trùng với trục của cuộn dây nên sinh ra từ thông tổng hợp có phương
vuông góc với cuộn kích từ kết quả là điện áp ra là bằng 0 khi rô to quay thì từ thông tổng
hợp lệch đi một góc lúc này do từ thông không vuông góc nên xuất hiện điện áp ra ở xen
xin thu tỉ lệ với góc quay theo công thức
.sin .
ra
U U k
θ
=
Câu 14: Trình bày về máy phát tốc một chiều .
Máy phát tốc một chiều có cấu tạo giống với máy điện một chiều chỉ khác là phần kích từ là
nam châm vĩnh cửu .
Hoạt động: Khi ta quay máy phát tốc 1 chiều thì
0
. .
Ra
U C n
φ
=
trong đó thì
0
C
là hằng số phụ
thuộc máy phát.
φ

Z
=
trong đó
( ) ( )
2 2
CT T CT T
Z R R X X= + + +
mặt khác
, ,
CT T T
R R X
là các đại lượng không đổi chỉ có
CT
X
là thay
đổi và phụ thuộc vào biểu thức sau:
4 .w .
. 2. . .
CT
CT
S
X L f
l
π
ω π µ
= = =
Trong đó
w
CT
là số vòng dây cuộn công tác

I
≠
0 và dạng đặc tính của khuếch đại từ một cấp là:
nếu ta mắc thêm trên cùng một trục của cuộn điều khiển một cuộn dịch nữa thì ta có dạng
đặc tính thay đổi như sau
Sơ đồ và dạng đặc tính

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Ta thấy dạng đặc tính thay đổi và bị dịch sang phía tay trái hiện tượng này là do ta cấp
dòng điện vào cuộn dịch sinh từ thông khử từ thông của cuộn ra làm cho dạng đăc tính có
sự sai khác
Câu 18: Khuếch đại từ hai cấp.
Trả lời:
Cáu tạo của khuếch đại từ 2 cấp được ghép từ hai khuếch đại từ 1 cấp qua một cầu cân
bằng
hai cuộn công tác của khuếch đại từ 1 cấp được mắc nối tiếp vào 2 cuộn thứ cấp của biến
áp vi sai và người ta điều chỉnh cầu cân bằng sao cho
1 2cd cd
I I=
Nếu
dk
U
= 0 thì ta có trở kháng của hai cuộn công tác bằng nhau và dòng điện cũng bằng
nhau và ngược chiều nhau nên dòng điện ở tải bằng 0
1 2
1 2
ct ct
ct ct
X X
I I

rãnh để đặt các mô bin dây thường là 2 cuộn dây được đặt vuông góc với nhau trong không
gian như hình vẽ
Phần động là một rô to lồng sóc
Nguyên lý hoạt động: Nguồn 2 pha là nguồn điện áp tạo ra trên 2 pha sao cho độ lệch pha
của chúng là 90
o
khi ta cấp dong điện xoay chiều vào thì trong cuộn dây sẽ sinh ra các từ
thông biến thiên và tổng hợp của chúng tạo ra một từ trường quay trong máy điện di bộ
Để thực hiện đảo chiều động cơ người ta thay đổi thứ tự cấp điện cho cuôn dây pha

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta điều chỉnh điện áp đặt vào stato của động cơ
Câu 20: Trình bày về động cơ bước
Khái niệm: Động cơ bước là một thiết bị đo đặc biệt dùng để biến đổi các xung điện áp
thành dịch chuyển góc quay
Cấu tạo:
Bao gồm 2 phần, phần tĩnh và phần động: Stato là các lá thép kĩ thuật điện được ghép với
nhau cuộn dây thường có ít nhất là ba cuộn rôto của động cơ bước thường là nam châm
vĩnh cửu ngoài ra có thể làm bằng nam châm điện
Hoạt động: Khi ta cấp một xung điện áp một chiều vào 1 cuôn dây stato thì cuộn dây đó trở
thành nam châm điện , nam châm điện này sẽ tương tác với nam châm vĩnh cửu làm cho
nam châm vĩnh cửu quay đi một vị trí trong không gian vị trí này chính là một bước của
động cơ cứ như vậy ta tác động vào cuộn khác thì nó lại trở thành nam châm điện lại làm
cho động cơ quay tiếp một bước
Câu 20: Trình bày về cảm biến đo chênh lệch điện áp
Bằng cách sử dụng một đi ốt ổn áp (zenner)

SINH VIÊN : ĐẠI HỌC HÀNG HẢi
Điện áp chuẩn được tạo ra bởi điốt ổn áp khi điện áp thay đổi thì sẽ làm điện áp trên R thay
đổi, giá tri này được so sánh với điện áp trên điốt ôn áp