1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ปานกลาง
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่มี k = 0.4 V·s/rad ทำงานจาก 110 V ถ้าไม่คิดการสูญเสียทั้งหมดขณะไม่มีโหลด จงหาความเร็วขณะไม่มีโหลด n0 ในหน่วย rpm
V = 110 V k = 0.4 V·s/rad
n0 = rpm
2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ยาก
+ − 220 V D = ? Ra = 1.5 Ω M + − E n = 1000 rpm T = 7.2 N·m ช็อปเปอร์ไฟฟ้ากระแสตรงป้อนมอเตอร์ (k = 1.2 V·s/rad, Ra = 1.5 Ω) จากบัสไฟตรง 220 V แรงดันอาร์เมเจอร์เฉลี่ยคือ D·220 V จงหาดิวตี้ไซเคิล D ที่ทำให้มอเตอร์หมุนที่ 1000 rpm กับโหลด 7.2 N·m
Vdc = 220 V k = 1.2 V·s/rad Ra = 1.5 Ω T = 7.2 N·m n = 1000 rpm
D = %
3. เฟืองและชุดเฟือง ปานกลาง
d1 = 200 mm d2 = 500 mm 960 rpm T1 = 1200 N T2 = 240 N P = ?
สายพานวิ่งบนพูลเลย์ขับ 200 mm ที่ 960 rpm แรงตึงคือ 1200 N ที่ด้านตึงและ 240 N ที่ด้านหย่อน จงหากำลัง P ที่ส่ง ในหน่วย kW
d1 = 200 mm n1 = 960 rpm T1 = 1200 N T2 = 240 N
P = kW
4. เฟืองและชุดเฟือง ยาก
A = 30 B = 80 C = 24 D = 30
ในชุดเฟืองประกอบ เฟือง A (30 ฟัน) บนเพลาขาเข้าหมุนที่ 2900 rpm ขับเฟือง B (80 ฟัน) เฟือง C (24 ฟัน) ติดอยู่กับเพลาเดียวกับ B และขับเฟือง D (30 ฟัน) บนเพลาขาออก หาความเร็วรอบขาออก nout
nin = 2900 rpm A = 30 B = 80 C = 24 D = 30
nout = rpm
5. การได้มาซึ่งข้อมูลและการสุ่ม ปานกลาง
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Tb 10·Tb 2400 Bd, 8N1 UART ส่งไบต์ที่ 2400 baud ในรูปแบบ 8N1: ข้อมูล 8 บิต ไม่มีพาริตี และบิตหยุด 1 บิต พร้อมบิตเริ่ม จงหาจำนวนไบต์ข้อมูลต่อวินาทีสูงสุดที่มันโอนได้
baud = 2400 Bd 8N1
RB = B/s
6. การได้มาซึ่งข้อมูลและการสุ่ม ยาก
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Tb 10·Tb 460800 Bd, 8N1 ADC 16 บิตสตรีมทุกตัวอย่างผ่าน UART ที่ 460800 baud รูปแบบ 8N1 (บิตเริ่ม ข้อมูล 8 บิต บิตหยุด 1 บิต) แต่ละตัวอย่างถูกส่งเป็น 2 ไบต์เต็ม และลิงก์ถูกใช้งานตลอดเวลา จงหาความถี่สัญญาณสูงสุด fmax ที่สุ่มได้โดยไม่เกิดแอลลิอัส ในหน่วย Hz
baud = 460800 Bd N = 16 8N1
fmax = Hz
7. บริดจ์วีตสโตนและสเตรนเกจ ปานกลาง
+ − 5 V 300 Ω 300 Ω 300 Ω 300 Ω a b + −
สเตรนเกจ 300 Ω เป็นแขนหนึ่ง (R₂) ของบริดจ์ที่มีแขนสี่ข้างเท่ากันข้างละ 300 Ω และแรงดันกระตุ้น 5 V จงหากำลัง Pg ที่สูญเสียในเกจ ในหน่วย mW การร้อนขึ้นเองจำกัดแรงดันกระตุ้น
Vs = 5 V R = 300 Ω
Pg = mW
8. บริดจ์วีตสโตนและสเตรนเกจ ยาก
+ − 2.5 V 120 Ω − ΔR 120 Ω + ΔR 120 Ω 120 Ω a b + − Vo = ?
บริดจ์ที่มีแขนข้างละ 120 Ω ถูกกระตุ้นด้วย 2.5 V และมี เกจที่ทำงานสองตัวในแขนที่อยู่ติดกัน ตัวหนึ่งรับแรงดึงและอีกตัวรับแรงอัด (ฮาล์ฟบริดจ์) ตัวประกอบเกจคือ 2 และความเครียดคือ 1200 µε จงหาเอาต์พุตของบริดจ์ Vo ในหน่วย mV
Vs = 2.5 V GF = 2 ε = 1200 µε
Vo = mV
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
กระบวนการ G(s) = 1/(2s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 10 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 1/(2s + 1) K = 10
ess = %
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 4 s + 5 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 4/(s + 5) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 4 rad/s และ ζ = 0.8 จงหาอัตราขยายสัดส่วน Kp
G(s) = 4/(s + 5) ωₙ = 4 rad/s ζ = 0.8
Kp =
11. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 6/(s² + 3s + 6) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 6/(s² + 3s + 6)
ts = s
12. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
+ − 10 V R = 25 Ω L = 100 mH C = 100 µF vC วงจร RLC อนุกรมที่มี R = 25 Ω, L = 100 mH และ C = 100 µF ต่อกับแหล่งกำเนิดขั้นบันได 10 V ที่ t = 0 ตัวเก็บประจุยังไม่มีประจุ และไม่มีกระแสไหลก่อนการเปลี่ยนขั้น จงหาแรงดันสูงสุดตกคร่อมตัวเก็บประจุ vC,max
R = 25 Ω L = 100 mH C = 100 µF V = 10 V
vC,max = V