bài tập nhóm số 3 môn học kỹ thuật Điều khiển tự Độn

Truong hop 1: Mach cé tin hiéu di ra Vout = OV, ta chuyén mach nhvu hinh sau:... Tiến hành nối mạch như hình sau, hiệu chỉnh điện trở R1, R2, R3 giống với lý thuyết đã tính... = Name: V

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

OOOOOOOOO

Bài tập nhóm số 3 Môn học: Kỹ thuật đi lâi khiển tự động

Lớp L02 Nhóm 18

Họ và tên Mã số sinh viên

Ngô Nhật Trường 1915727

Đỗ Trn Quang 2014231

Nguyễn Thanh Sơn 2011983

2010499

Tr ầì Hoàng Minh Nhựt

Thành phố H ôChí Minh — 2022

BÀI TẬP NHÓM SỐ 3

1 Thiết kế mạch khuếch đại dùng opamp tạo sóng ngõ ra và kiểm tra lại bang proteus:

Giai

3° —¬ *2e—————+——-—

V

U1

v01 +

OP1P

OP1P

Giả thiết khuếch đại thuật toán là lý tưởng:

Vi =Vp, = = Vp, =0

Áp dụng định luật K1 cho nút NI:

TW, , ĐT = CN, CD, =v, =-—ty -—) ` gt,

Ap dung dinh luat K1 cho nit N2:

Thay (1) vào (2) ta được:

_R, R RR, R

= +) RR’ RR RẺ

Theo débai ta cd: !) Độ cần + FY

RR

RR Chon R, = 50kQ > R, = 1S0kQ

=} 5 “+= 4 =! Chon R, = R, =100kQ

R.`R, "

Tĩnh duoc: = 37.5: R_ = S00

R.—

R

Kiểm tra bằng proteus với vị= v;= v: = 2V ta được v„=0.5x2-3x2+4x2 = 3V

100K 100K 50k

U1

J Sheer

+

lv, (t)

vy, =0.59 () + 3Í, ()dr + 4ˆ

Ta có:

dwa(

vạ=0.5 v¡(t)+3 Ñ;IUdt4 S2

Vv V

° fe Ry R,

-R

v.=—v{t)

R,

-1

Oo s= hat

dy, (t!

_R; -Ì dv, (t)

n R, vill act? 102

R; R, R,

RB: Rs_o 5

R, R, ,

n R2

R,R,C,

R.R,C, „

R,

Chon R,=12008

ChọnR ,=1000.R,=1000 @—›R.=2400 @

ChọnR;=1000 @.R„=1000 @—C,=4 10*E

ChonR ,=3000 Q,R,=9002— C,=1.10°F

M6 phong trén Proteus:

Câu 2: Tìm mối quan hệ giữa Vs và Vị

Theo đ`ềbài, ta có:

Xét OpAmp thứ nhất, ta có:

-R,

V„=—>.V,

R, Xét OpAmp thứ hai, ta có:

3 NE dt

Xét OpAmp thứ ba, ta có:

V=—V.-—V

5 R¿ Vv, R, :

V.= SR OR V)- =CR,.C —= NOT RRO GD RY Rat V —.——

Nếu như V; là ngu ôn DC thì lúc đó

đN 022v — TS ý

dt RR, ?

Néu nhw V, la ngu ôn ÁC thì lúc đó

R,R, RRC dV,

RR, Ry” dt

THI: Lay ngu% DC V |=12(V ) va cade dién tré dG c6 gid tri 1A 100Q, khi dé ta cd V,=V,=12(V)

TH2: Lấy ngu AC V,=3cos(120 7ø)C= 100F và các điện trở đi có giá trị là 100G, khi đó ta có:

= + —> ?, —L>3 „0+100.10 ”.107.(360 —)}=ll17 2132 FRR R, Cái V +C.10°, “7 =3 2 (360 mz 3) 213

V

Vv

Câu 3: Thiét k& mach schmitt-trigger VOi Viow-tireshoia? 1 5V, Vhigh-tmeshold =3-5V, Vie=SV,

Vou=5V, va kiém tra lai bang proteus

Ta có mạch Schmitt — trigger với đi vào chân không đảo như sau:

Vin

—OC)

Vo | _

^^

R;

Chon R1= 10k, tinh R2 va R3 dam bao yéu c 4 bài toán

Truong hop 1: Mach cé tin hiéu di ra Vout = OV, ta chuyén mach nhvu hinh sau:

R;

Va

aut=0

V =V 0= L5SV

Vựư=V 35-15 `

R, 10 Dong điện chạy qua R1 là:

Áp dụng định luật Kirchhoff tại nút Va, ta có:

I =1,+1

—— t —— = () 35

Hay R, R (1)

Truong hop 2: Mach có tín hiệu đi ra là Vout =5V, ta chuyển mạch như hình vẽ sau:

Va

O.1SmA

Dong điện chạy qua R1 là: R, 10

Áp dụng định luật Kirchhoff tại nút Va, ta có:

I+1,=1

O15 +

Từ (1) và (2), giải được: R2 = 7,5kO; R3 = 10 kQ

Vay mach schmitt-trigger c6 R1 = 10 kQ; R2 = 7,5 kQ; R3 = 10 kQ

Mô phỏng lại trên Proteus:

Lấy các linh kiện: điện trở, op amp, tín hiệu điện DC Tiến hành nối mạch như hình sau, hiệu chỉnh điện trở R1, R2, R3 giống với lý thuyết đã tính

Vhigh-threshold a

Vlow-threshold %

Rt NOY +

OPAMP

7.5K

R3 10k

Hiéu chinh tin hiéu Vref = 5V

= Name: Voltage (Volts): lai

O Easy HDL

Cho tinh hiéu di vao Vin la s6ng sin thay cho s6ng nhiéu

Amplitude (Volts):

i @mnse BU

@Sine © Peak-Peak: $

Timing:

O Exponent @Frequency (Hz): |100 | +4

C Essy HDL Œycles/Graph:

O Single Edge

O Single Pulse @Phase Degrees): [0 — |‡:

O Clock

O Patten Damping Factor(1/s): [0 ‘|e

O Easy HDL

Tiến hành mồ phỏng và xem kết quả:

Source

aA BCD

IHl=====i

Position

nn Â

Giải thích đ ôthi:

- Tín hiệu màu vàng 1a Vin

- Tín hiệu màu xanh dương là Vout

- Đường màu xanh lá biểu thi Viow-threshold

Đo các thông số trên đ ôthi và nhận xét:

Từ d Gthi, ta thay:

- Khi tín hiệu đ ầi vào màu vàng thấp hơn 1,5 V, tín hiệu đầi ra ở mức thấp

- Khi tín hiệu đẦi vào màu vàng lớn hơn 1,5V và nhỏ hơn 3,5V, tín hiệu đầ ra

van đang ở mức chuyển tiếp, chưa nhảy hoàn toàn lên mức cao

- Khi tín hiệu đi vào màu vàng lớn hon 3,5 V thi tín hiệu đi ra mới nhảy lên

mức cao

Câu 4 Tìm Vạ và xác định độ lệch trong các trưởng hợp sau và so sánh kết qua

tính toán được trên Proteus.Cho DC, =1

a) Thiết kế mạch lọc thông cao với @;=500rad/s

b) Mô phỏng mạch lọc bằng Proteus và khảo sát với œ„;=250rad/s

a với 0= 500rad/s

Ta có:

ÑR, _

DC ¡a= Rk,

R,C

Chon: R,=1kQ „R,=1kÐ;

R 1=R2=1kQ

w,R; 500.1000 ~~”

- T3 số cắt:

@

Co _ 300 79.577 Hz

Với mạch lọc thông cao ta có hàm truy

V(s)_“RiCjo (se 10°+2x10”x500 j

V,(s) I+R,C,œ 1+10°+2x10 °x500 j

f=

Với:

S=Jo=J.2 mm Re’ =H(w)V,

- Độ suy giảm :

R,C,0 10:2:10:500

IH (w=500 jl= =~==0.707

VI+(R¿C,@Ÿ V1210)22:1075.500 V2

- Độ lệch pha

HH (œ}=-90 °-arctan (R,C, 0Ì; —90 °_arctan (10°*2*10°*500 }-135 °

b Mô phỏng mạch lọc bằng Proteus với œ=250 rad/s

- Độ suy giảm

— VI+[R,C,@° VI+l1022:105250 ] v5

- Độ lệch pha

⁄H [œ@)=-90 °~arctan (R;C,ö)¿—90 °-arctan (10742x105x250 }=-116.57°

Ta khảo sát trên Proteus: Cài tín hiệu vào Vị, với tần số f = 39/7887

= (w=2 nf=250 rad/s

{wes Ÿ—H(@œ )= a =045

2n_ 2n

Tử mô phỏng:

At=t,, —t,,,=18.7-1,75=16.95

-a60-At=3ø0 -1625*10— _212 7o e—_117.21°

-*« H(0)=360”1 2n/250

silt ‘3

One

Bảng so sánh kết quả tính toán và mô phỏng

w=250 rad/s Tính toán Mô phỏng

zH(o) -116,57 -117,21

Vậy kết quả tính toán tương đối giống với kết quả mô phỏng bằng ph n m`ền

5 Tìm V, và xác định độ lệch trong các trưởng hợp sau và so sánh kết quả tính

toán được trên Pro(eus Cho DC,.„=l

a) Thiết kế mạch lọc thông thấp với œ;;=250rad/s

b) Mô phỏng mạch lọc bằng Proteus và khảo sát với ®;=350rad/s

a) Với œ;=250rad/s

Ta có

Chon R; = 10k@Q

R1=R,=10 kQ

1 1

=-+—.—! _94 yr c= OR, 250.10000

Với@œ,=2nf=250rad/s

- TẦn số cắt

@

f=_= 259 _3o 28g87 H;

Với mạch lọc thông thấp ta có hàm truy `

Vo(s)_-Rr 1 =VÍs#—————————Y, 1

V.() R, l+R,C, ‘ 1+10000+0.4+10 94s °

Với

s=j0= jx27.=>V -& 1 _ey -Hwyv,

° R,I+R;C,œ ° é

- Độ suy giảm

LH (@=250 je Re 1 _ 10000 1 ~ 1_-0.707

Ri yl+(R,C,oP 10000 ¥14/ 10000+0,4«10%250 Ÿ v2

- Độ lệch pha

⁄H (œ)=180”®-arctan (R;C,ø); 180 °-arctan( 1000.0.4 10”.250}=135 °

b) Mô phỏng mạch lọc bằng Proteus với œ=350 rad/s

- Độ suy giảm

Re 1 10000 1

|H (œ=350) _

Ri ¥1+(R,C,«) 10000 V1 (10000.04 10 5.350” ~0.581

- D6 léch pha

2H ()=180°—arctan (R,C,@); 180 °—arctan|10000.0,4 10”.350E125.537 °

Ta khảo sát trên Proteus: Cài tín hiệu vào Vị„ với tần số f = 55,704Hz

œ=2mf=350 rad/s

Lo;

mal 21

LS) 1€

Ga `

Ta có

=2,88 V 2.88 sục 999 YH |= =0,576

[vay H@ESs

2n_2n

w=350 rad/s=I= =0,01795 ;

@ 350

Từ mô phỏng:

+ Đo sóng vàng có Á, = 5V Đo sóng xanh có A; = 2,88V

+ Sóng vàng đang đi lên với a,=-25 mV ~0—Phacta séngvang:—90 °

+ Sóng xanh đang đi xuống với

a;=2438 V (taạit=0 )—› Phacủa sóng xanh: arccos

— Vậy độ lệch pha của 2 sóng là: 124,22

238

288

Bảng so sánh kết quả tính toán và mô phỏng

}x3427 S,

w=250 rad/s Tính toán Mô phỏng

„H(œ) 125,537 124.27

Vậy kết quả tính toán tương đối giống với kết quả mô phỏng bằng ph n m`ền