Giáo trình Nhập môn cơ điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Nhập môn cơ điện tử cung cấp một số kiến thức như: Khái niệm cơ bản về cơ điện tử; Khái niệm điều khiển và điều chỉnh; Cơ cấu chấp hàn; Kỹ thuật đo lường, cảm biến; Khái niệm xử lý thông tin trong hệ thống cơ điện tử; Các ví dụ điển hình hệ thống cơ điện tử. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.

Chương 4: kỹ thuật đo lường, cảm biến Mục tiêu: - Nhận biết rõ khái niệm chức năng, nhiệm vụ cấu đo lường - Nhận biết loại cảm biến điện tử - Chủ động sáng tạo học tập 4.1 Kỹ thuật đo lường 4.1.1 Đaị lượng đo đơn vị đo Đại lượng đo - Định nghĩa: Đại lượng đo thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo Mỗi q trình vật lý có nhiều thơng số trường hợp cụ thể quan tâm đến thông số đại lượng vật lý định Ví dụ: đại lượng vật lý cần đo dịng điện đại lượng cần đo giá trị biên độ, giá trị hiệu dụng, tần số … - Phân loại đại lượng đo: phân loại theo chất đại lượng đo, theo tính chất thay đổi đại lượng đo, theo cách biến đổi đại lượng đo Đơn vị đo - Định nghĩa: Đơn vị đo giá trị đơn vị tiêu chuẩn đại lượng đo quốc tế qui định mà quốc gia phải tuân thủ Ví dụ: đại lượng đo độ dài đơn vị đo m (mét), inch, dặm…; đại lượng đo khối lượng có đơn vị đo kg(kilôgam), aoxơ(ounce), pound… Trên giới người ta chế tạo đơn vị tiêu chuẩn gọi chuẩn Hệ thống đơn vị chuẩn quốc tế hệ SI, thành lập năm 1960, đơn vị xác định: đơn vị chiều dài mét(m); đơn vị khối lượng kilôgam(kg); đơn vị thời gian giây(s); đơn vị cường độ dòng điện ampe(A); đơn vị nhiệt độ kelvin(K); đơn vị cường độ ánh sáng nến candela(Cd); đơn vị số lượng vật chất môn(mol) 34 4.1.2 Phần tử nhận chuyển đổi đại lượng đo Có hai khái niệm: - Chuyển đổi chuẩn hố: Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện phi tiêu chuẩn thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (thơng thường U = ÷ 10V; I = ÷ 20mA) Với loại chuyển đổi chủ yếu phân áp, phân dòng, biến điện áp, biến dòng điện, mạch khuếch đại nghiên cứu kỹ giáo trình khác nên ta không xét - Chuyển đổi sơ cấp (S: Sensor): Có nhiệm vụ biến tín hiệu khơng điện sang tín hiệu điện, ghi nhận thơng tin giá trị cần đo Có nhiều loại chuyển đổi sơ cấp khác như: chuyển đổi điện trở, điện cảm, điện dung, nhiệt điện, quang điện 4.1.3 Đặc trưng đại lượng đo Phân loại đại lượng đo theo chất đối tượng đo: Đại lượng đo điện: đại lượng đo có tính chất điện, tức có đặc trưng mang chất điện, ví dụ: điện tích, điện áp, dịng điện, trở kháng Đại lượng đo khơng điện: đại lượng đo khơng có tính chất điện, ví dụ: nhiệt độ, độ dài, khối lượng … Đại lượng đo lượng: đại lượng đo mang lượng, ví dụ: sức điện động, điện áp, dịng điện, từ thơng, cường độ từ trường … Đại lượng đo thông số: thơng số mạch điện, ví dụ: điện trở, điện cảm, điện dung … Đại lượng đo phụ thuộc thời gian: chu kì, tần số … Phân loại theo tính chất thay đổi đại lượng đo: Đại lượng đo tiền định: đại lượng đo biết trước qui luật thay đổi theo thời gian Ví dụ: dịng điện dân dụng i đại lượng tiền định biết trước qui luật thay đổi theo thời gian hàm hình sin theo thời gian, có tần số ω=2πf=314 rad/s, biên độ I, góc pha ban đầu φ Đại lượng đo ngẫu nhiên: đại lượng đo có thay đổi theo thời gian khơng theo qui luật Trong thực tế đa số đại lượng đo đại lượng ngẫu nhiên, nhiên tùy yêu cầu kết đo tùy tần số thay đổi đại lượng đo xem 35 gần đại lượng đo ngẫu nhiên tiền định phải sử dụng phương pháp đo lường thống kê Phân loại theo cách biến đổi đại lượng đo: Đại lượng đo liên tục (đại lượng đo tương tự-analog): đại lượng đo biến đổi thành đại lượng đo khác tương tự với Tương ứng có dụng cụ đo tương tự, ví dụ: ampe mét có kim thị, vơnmét có kim thị … Đại lượng đo số (digital): đại lượng đo biến đổi từ đại lượng đo tương tự thành đại lượng đo số Tương ứng có dụng cụ đo số, ví dụ: ampe mét thị số, vônmét thị số… Hầu hết đại lượng đo qua công đoạn xử lý (bằng phương tiện xử lý: sensor) để chuyển thành đại lượng đo điện tương ứng 4.1.4 Phương pháp đo tuyệt đối Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khâu phản hồi Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lượng đo XO biến đổi thành số NO Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), Thu kết đo: AX = X/XO = NX/NO Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị X O sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự-số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác yêu cầu phép đo không cao 36 4.1.5 Phương pháp đo tương đối Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có khâu phản hồi Hình 4.1: Lưu đồ phương pháp đo kiểu so sánh Đại lượng đo X đại lượng mẫu XO biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh Q trình so sánh X tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn suốt trình đo, hai đại lượng đọc kết X K có kết đo Q trình đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là: - Đo trực tiếp : kết có sau lần đo - Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết - Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết 4.2 Các thơng số đặc trưng cảm biến Hàm truyền Quan hệ đáp ứng kích thích cảm biến cho dạng bảng giá trị, đồ thị biểu thức tốn học - Hàm tuyến tính - Hàm logarit - Hàm mũ - Hàm lũy thừa: y= a0 + a1kx - Hàm phi tuyến, sử dụng hàm gần hay phương pháp tuyến tính hóa đoạn Dãy động 37 Dãy động khoảng giá trị tín hiệu kích thích mà cảm biến đáp ứng Những tín hiệu vượt ngồi dãy tạo đáp ứng khơng xác Sai số độ xác Ngồi đại lượng cần đo, cảm biến cịn chịu tác động nhiều đại lượng vật lý khác gây nên sai số giá trị đo giá trị thực đại lượng cần đo Gọi x sai số tuyệt đối, sai số tương đối cảm biến: %   x x100% x  Có loại sai số cảm biến: Sai số hệ thống: có giá trị khơng đổi có độ lệch khơng đổi giá trị thực giá trị đo Nguyên nhân: Do nguyên lý cảm biến Giá trị đại lượng chuẩn khơng Do đặc tính cảm biến Do điều kiện chế độ sử dụng Do xử lý kết đo Sai số ngẫu nhiên: có độ lớn chiều khơng xác định Ngun nhân: Do thay đổi đặc tính thiết bị Do nhiễu ngẫu nhiên Do ảnh hưởng thông số môi trường (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, điện từ…) Độ phân giải Độ phân giải cảm biến hiểu khả phát thay đổi tín hiệu kích thích nhỏ theo thời gian Băng thông Tất cảm biến có giới hạn thời gian đáp ứng thay đổi tín hiệu kích thích Một số loại cảm biến có thời gian đáp ứng tắt dần, tức khoảng thời gian đáp ứng giảm dần thay đổi theo tín hiệu kích thích Độ nhạy S (sensitivity) 38 Độ nhạy S xung quanh giá trị mi kích thích xác định tỉ số độ biến thiên  s đáp ứng độ biến thiên  m tương ứng kích thích  s  S    m m  mi Độ nhạy định nghĩa giới hạn tín hiệu kích thích đáp ứng Là tỉ số thay đổi nhỏ đáp ứng với thay đổi nhỏ tín hiệu kích thích Thơng thường nhà sản xuất cung cấp giá trị độ nhạy S tương ứng với điều kiện làm việc định cảm biến Nhờ giá trị đó, người sử dụng đánh giá độ lớn đại lượng đầu cảm biến độ lớn biến thiên đại lượng đo Điều cho phép lựa chọn cảm biến thích hợp để cho mạch đo thỏa mãn điều kiện đặt Độ tuyến tính Một cảm biến gọi tuyến tính dải đo xác định dải đo độ nhạy S khơng phụ thuộc vào giá trị đại lượng đo m Trên thực tế lý thuyết cảm biến tuyến tính điểm Si, mi không nằm đường thẳng Đó có khơng xác đo sai lệch chế tạo cảm biến Từ thực nghiệm tính phương trình đường thẳng biểu diễn tuyến tính, đường thẳng gọi đường thẳng tốt có phương trình: S = am + b Trong đó: Với N số điểm thực nghiệm đo chuẩn cảm biến Độ lệch tuyến tính cho phép đánh giá độ tuyến tính đường cong chuẩn Nó xác định từ độ lệch cực đại đường cong chuẩn đường thẳng tốt dải đo (tính %) Độ nhanh thời gian đáp ứng Độ nhanh cảm biến cho phép đánh giá đại lượng ngõ có đáp ứng mặt thời gian với độ biến thiên đại lượng đo hay không Thời gian đáp ứng đại lượng xác định giá trị độ nhanh 39 Hiện tượng trễ Một số cảm biến không đáp ứng thời điểm với tín hiệu kích thích Độ rộng sai lệch gọi tượng trễ Nhiễu Nhiễu xuất ngõ cảm biến, bao gồm nhiễu cảm biến sinh nhiễu dao động tín hiệu kích thích Nhiễu làm giới hạn khả hoạt động cảm biến Nhiễu phân bố qua phổ tần số Nhiễu loại trừ mà phịng ngừa Làm giảm ảnh hưởng khắc phục nhiễu đòi hỏi nhiều biện pháp tổng hợp Ta phân nhiễu thành loại: -Nhiễu nội phát sinh khơng hồn thiện việc thiết kế, công nghệ chế tạo, vật liệu cảm biến,… đáp ứng bị méo so với dạng lý tưởng - Nhiễu truyền dẫn Để chống nhiễu ta thường dùng kỹ thuật vi sai phối hợp cảm biến đơi, tín hiệu hiệu hai tín hiệu Một gọi cảm biến cảm biến chuẩn đặt chắn Để giảm nhiễu đường truyền tacó thể sử dụng biện pháp sau: - Cách ly nguồn nuôi, chắn, nối đất, lọc nguồn - Bố trí linh kiện hợp lý, không để dây cao áp gần đầu vào cảm biến - Sử dụng cáp nhiễu l Giới hạn sử dụng cảm biến Trong trình sử dụng, cảm biến ln chịu ứng lực khí nhiệt độ tác động lên chúng Nếu ứng lực vượt ngưỡng cho phép làm thay đổi đặc trưng cảm biến Do người sử dụng phải biết giới hạn ngưỡng cảm biến 40 - Vùng làm việc danh định: ứng với điều kiện sử dụng bình thường cảm biến - Vùng không gây nên hư hỏng - Vùng không phá hủy Dải đo cảm biến xác định giá trị giới hạn vùng đại lượng đo mà vùng cảm biến đáp ứng yêu cầu đề Thông thường dải đo trùng với vùng danh định 4.3 Giới thiệu các loại cảm biến 4.3.1 Đo độ dịch chuyển góc Việc xác định vị trí dịch chuyển đóng vai trị quan trọng kỹ thuật Hiện có hai phương pháp để xác định vị trí dịch chuyển Trong phương pháp thứ nhất, cảm biến cung cấp tín hiệu hàm phụ thuộc vào vị trí phần tử cảm biến, đồng thời phần tử có liên quan đến vật cần xác định dịch chuyển Trong phương pháp thứ hai, ứng với dịch chuyển bản, cảm biến phát xung Việc xác định vị trí dịch chuyển tiến hành cách đếm số xung phát Một số cảm biến khơng địi hỏi liên kết học cảm biến vật cần đo vị trí dịch chuyển Mối liên hệ vật dịch chuyển cảm biến thực thơng qua vai trị trung gian điện trường, từ trường điện từ trường, ánh sáng Trong chương trình bày loại cảm biến thơng dụng dùng để xác định vị trí dịch chuyển vật điện kế điện trở, cảm biến điện cảm, cảm biến điện dung, cảm biến quang, cảm biến dùng sóng đàn hồi 4.3.2 Phương pháp đo biến áp Cảm biến áp điện hoạt động dựa nguyên lý hiệu ứng áp điện Phần tử cảm biến áp điện có cấu tạo tương tự tụ điện chế tạo cách phủ hai cực lên hai mặt đối diện phiến vật liệu áp điện mỏng Vật liệu áp điện thường dùng thạch anh có tính ổn định độ cứng cao Tuy nhiên vật liệu gốm (ví dụ gốm PZT) có ưu điểm độ bền độ nhạy cao, điện dung lớn, chịu ảnh hưởng điện trường ký sinh, dễ sản xuất giá thành chế tạo thấp sử dụng đáng kể Dưới tác dụng lực học, áp điện bị biến dạng, làm xuất hai cực điện tích trái dấu Hiệu điện xuất hai cực tỉ lệ với lực tác dụng Các biến dạng xác định chế độ làm việc áp điện Trên hình biểu diễn biến dạng áp điện 41 Hình 16.1: Các dạng biến dạng a) Theo chiều dọc b) Theo chiều ngang c) Cắt theo bề dày d) Cắt theo bề mặt Trong nhiều trường hợp áp điện ghép thành theo cách ghép nối tiếp song song a) Hai phần tử song song b) Hai phần tử nối tiếp c) Nhiều phần tử song song Trường hợp ghép song song hai áp điện (hình a), điện dung cảm biến tăng gấp đôi so với trường hợp áp điện Khi ghép nối tiếp (hình b) điện áp hở mạch trở kháng tăng gấp đơi điện dung giảm xuống cịn nửa Những nguyên tắc áp dụng cho trường hợp ghép nhiều áp điện với biểu diễn hình c 4.3.3 Phương pháp đo điện từ Khi dây dẫn chuyển động từ trường không đổi, dây dẫn xuất suất điện động tỷ lệ với từ thông cắt ngang dây đơn vị thời gian, nghĩa tỷ lệ với tốc độ dịch chuyển dây Tương tự vậy, khung dây đặt từ trường có từ thơng biến thiên xuất suất điện động tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông qua khung dây Hiệu ứng cảm ứng điện từ ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển vật thông qua việc đo suất điện động cảm ứng 42 4.3.4 Phương pháp đo cảm biến trường điện từ Khi tác dụng từ trường B vng góc với xạ ánh sáng, vật liệu bán dẫn chiếu sáng xuất hiệu điện theo hướng vng góc với từ trường B hướng xạ ánh sáng 4.3.5 Phương pháp đo điện dung Cảm biến điện dung thực chất tụ điện gồm hai điện cực chúng có chất điện mơi Điện dung tụ điện tính cơng thức: Trong : A : diện tích cưc cảm biến S : Là khoảng cách cực r : Là số điện môi chất hai cực Nguyên lý hoạt động cảm biến dựa thay đổi thông số A, S,  r làm cho điện dung C thay đổi nguyên tắc hoạt động có cảm biến điện dung * Đối với vật liệu không nhiễm từ : Như thủy tinh , nhựa làm cảm biến điện dung thay đổi lượng nhỏ phụ thuộc vào kích cỡ đối tượng số điện mơi  r đối tượng.Vì điều làm cho cảm biến điện dung đo lường phạm vi ngắn 43 Những số liệu mã hóa nhập vào máy tính, máy tính tính tốn xử lý sau máy tính thực trình ngược lại giải mã để chuyển đổi bít thơng tin nhị phân thành ký hiệu quen thuộc với người mà người hiểu Các lĩnh vực mã hóa bao gồm: - Mã hóa số thập phân - Mã hóa ký tự - Mã hóa tập lệnh - Mã hóa tiếng nói - Mã hóa hình ảnh v v Phần khảo sát lĩnh vực mã hóa đơn giản mã hóa số thập phân cách sử dụng từ mã nhị phân Việc mã hóa ký tự, tập lệnh, tiếng nói, hình ảnh dựa sở mã hóa số thập phân 5.4 Dữ liệu mã hoá liệu Mã hóa số thập phân Khái niệm Trong thực tế để mã hóa số thập phân người ta sử dụng số nhị phân bit (a3a2a1a0) theo quy tắc sau: → 0000 ; → 0101 → 0001 ; → 0110 → 0010 ; → 0101 → 0011 ; → 1000 → 0100 ; → 1001 Các số nhị phân dùng để mã hóa số thập phân gọi số BCD (Binary Coded Decimal: Số thập phân mã hóa số nhị phân) Phân loại Khi sử dụng số nhị phân bit để mã hóa số thập phân tương ứng với = 16 tổ hợp mã nhị phân phân biệt Do việc chọn 10 tổ hợp 16 tổ hợp để mã hóa ký hiệu thập phân từ đến mà thực tế xuất nhiều loại mã BCD khác Mặc dù tồn nhiều loại mã BCD khác nhau, chia làm hai loại chính: Mã BCD có trọng số mã BCD khơng có trọng số 50 b1 Mã BCD có trọng số loại mã cho phép phân tích thành đa thức theo trọng số Mã BCD có trọng số chia làm loại là: mã BCD tự nhiên mã BCD số học Mã BCD tự nhiên loại mã mà trọng số thường xếp theo thứ tự tăng dần Ví dụ: Mã BCD 8421, BCD 5421 Mã BCD số học loại mã mà có tổng trọng số ln ln 9.Ví dụ: BCD 2421, BCD 5121, BCD 4-2-1 Đặc trưng mã BCD số học có tính chất đối xứng qua đường trung gian Do vậy, để tìm từ mã BCD số thập phân ta lấy bù (đảo) từ mã BCD số bù tương ứng Ví dụ xét mã BCD 2421 Đây mã BCD số học (tổng trọng số 9), số (thập phân) có từ mã 0011, số (thập phân) bù Do vậy, suy từ mã cách lấy bù từ mã 3, nghĩa lấy bù 0011, ta có từ mã 1100 b2 Mã BCD khơng có trọng số loại mã khơng cho phép phân tích thành đa thức theo trọng số Các mã BCD khơng có trọng số là: Mã Gray, Mã Gray thừa Đặc trưng mã Gray mã hai từ mã nhị phân đứng khác bit Ví dụ: Mã Gray: → 0011 → 0010 → 0110 Còn với mã BCD 8421: → 0011 → 0100 Các bảng trình bày số loại mã thông dụng 5.5 Bài tập ứng dụng Câu 1: Đổi số thập phân sau sang hệ khác: a) N10 = 75; b) N10 = 157; c) N10 = 1976; d) N10 = 2711; 51 Câu : Đổi số nhị phân sau sang hệ thập phân: a) N2 = 1011010; b) N2 = 111000111; c) N2 = 100001111; d) N2 = 101010101; Câu : Đổi số nhị phân sau sang dạng bát phân: a) 0101 1111 0100 1110 b) 1010 1100 1001 1000 c) 1111 1010 1101 1001 d) 1000 1101 1100 0011 Câu : Thực phép tính hai số hệ 16 sau: a) 132,4416 + 215,0216 b) 13E16 + 2FD16 a) 3B916 + 7A316 d) 9B516 + 6D816 Câu : Thực phép tính hai số hệ phân sau: a) 132,448 + 215,028 b) 6378 + 2458 c) 4108 + 7238 d) 2158 + 6548 Câu : Thực phép cộng hai số có dấu sau theo phương pháp bù 1: a) 0.101 11112 + 0.100 11102 b) 1.010 11002 + 1.001 10002 c) 1.111 10102 + 1.101 10012 d) 1.000 11012 + 1.100 00112 Câu : Thực phép cộng hai số có dấu sau theo phương pháp bù 2: a) 0.101 11112 + 0.100 11102 b) 1.010 11002 + 1.001 10002 c) 1.111 10102 + 1.101 10012 d) 1.000 11012 + 1.100 00112 52 Câu : Hãy viết số dãy số sau: a) 110012 110102 b) 6248 6258 c) 9D16 9E16 110112 6268 … … 9F16 … … … … … … … … … … Câu : Hãy chuyển đổi số sau sang biểu diễn tương đương khác: a) Z16 = 24AE16 -> A10 -> A2 b) Z16 = A6F216 -> A10 -> A2 c) A10 = 311810 -> Z16 -> A2 d) A10 = 978510 -> Z16 -> A2 Câu 10 : Hãy tính hiệu hai số nhị phân sau kiểm tra lại kết dạng thập phân: a) 11 0101 – 10 0101 b) 1001 0110 - 10 0110 5.6 Kiểm tra 53 Chương Các ví dụ điển hình hệ thống điện tử - Nhận biết rõ khái niệm dịng thơng tin hệ thống điện tử (cơ – điện – điều khiển) - Nhận biết liên kết phần tử điện tử - Chủ động sáng tạo học tập 6.1 Mơ hình nồi cơm điện tự động (1) Cần gạt: Đây kim loại có cấu tạo địn bẩy Một đầu thị ngồi vỏ gắn nút nhựa (chính nút hay nhấn nồi cơm đấy) (2) Tiếp điểm cơng tắc: Đóng vai trị cơng tắc (3) Đầu cực mâm nhiệt : Chính mâm nhiệt đáy nồi cơm đấy, cấu tạo dây điện trở đốt nóng đúc kín mâm kim loại (4) Ở cắm : Là nơi để cắm dây nguồn cấp điện cho nồi cơm điện (5) Vỏ nồi trong: có chức định vị ơm khít xoong (6) Cơng tắc từ cảm biến nhiệt: Khi bỏ xoong vào nồi nhìn thấy núm hình trụ nồi nhấn lên , nhấn xuống Nó có nhiệm vụ nhận biết thời điểm cơm cạn nước (7) Dây đốt nóng phụ : Dây có chức ủ ấm cơm chín nhảy nấc Keep warm (8) Vỏ nồi ngồi: Định hình nên hình dạng nồi cách nhiệt xoong với mơi trường bên ngồi 54 6.2 Mơ hình máy ép nhựa Mơ hình máy ép đĩa nhựa với quy trình thực sau : Hình 6.1 : Đưa phơi nhựa vào khn ép Hình 6.2 : Xi lanh mang theo nắp khn gia nhiệt xuống ép phôi nhựa thành đĩa nhựa Hình 6.3: Xi lanh dán hút chân khơng đưa đĩa nhựa hồn thành khỏi khn 55 Hình 6.4: Xi lanh dán hút chân khơng đưa đĩa nhựa hồn thành vào vị trí để chuẩn bị bước gia công Phân tích thành phần mơ hình : Phần khí : Khn ép, giá đỡ, khay đựng phơi Phần điện : Thu thập tín hiệu ngõ vào : Các nút nhấn điều khiển, cảm biến phát vị trí, cảm biến nhiệt Cơ cấu chấp hành : Xi lanh ép, xi lanh lấy sản phẩm, xi lanh dán hút chân khơng Bộ điều khiển : Có thể sử dụng điều khiển vi điều khiển PLC, thông thường công nghiệp sử dụng điều khiển PLC 6.3 Máy điều khiển theo chương trình số CNC Ví dụ tập theo chương trình số CNC sau : 56 Phiếu công nghệ: TT Bước cơng nghệ Dao Thơng số S(vịng/phút) F(mm/phút) Số pass cắt Phay biên T1 - ENDMILL 1500 dạng 12mm viền 100 1/5mm Khoan lỗ T2-TWIST chuẩn bị phay DRILL 10mm hốc tròn 800 80 11/2mm Phay hốc T1 tròn Ø30 1500 100 11/2mm Khoan lỗ T2 800 80 Khoan lỗ T3-TWIST DRILL 6.8mm 800 80 Ta rô lỗ T4 - Tap M8 M8x8 200 20 11/2mm Chọn chuẩn thảo chương: Chi tiết: Lx = 150; Ly = 100; Lz = 20 Chuẩn: Z Y X Điểm chuẩn P≡W Các bước thực máy CNC : Hình 6.5: Khoan lỗ chuẩn bị phay hốc 57 Hình 6.6: Phay hốc tròn Hình 6.7: Khoan lỗ Hình 6.8: Khoan lỗ tọa độ cực Hình 6.9: Ta rô lỗ 58 Hình 6.10: Hồn thành chi tiết 6.4 Mơ hình phân loại sản phẩm tự động Hình 6.11: sơ đồ khối mơ hình Hoạt động : Khi nhấn nút Reset hệ thống trở trạng thái ban đầu (băng tải dừng, gạt trở vị trí mặt định) đồng thời sáng đèn start báo hiệu trình sẵn sàng để khởi động hệ thống Nhấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động tắt đèn start đồng thời mở động băng tải hoạt động, sản phẩm vào băng tải (được cấp người sử dụng) băng tải đưa sản phẩm chạy qua CB1 (cảm biến 1), cảm biến phát vật có đạt tiêu chuẩn hay khơng ( tiêu chuẩn chiều cao, màu sắt, kim loại hay phi kim… tùy vào cảm biến sử dụng ) Nếu vật đạt tiêu chuẩn băng tải tiếp tục đưa vật đến CB2 (cảm biến 2), cảm biến phát vật đạt tiếu chuẩn báo cho trạm kế tiếp, đồng thời kết thúc trình kiểm tra để băng tải dừng (Ở sử dụng 59 cảm biến đầu băng tải để phát có sản phẩm tới hệ thống hoạt động tự động hồn tồn) Nếu vật khơng đạt tiêu chuẩn động Gạt gạt sản phẩm xuống máng trượt loại bỏ sản phẩm, sản phẩm trượt ngang qua CB3 (cảm biến 3) động Gạt trở vị trí ban đầu, đồng thời băng tải dừng hoạt động để đợi sản phẩm (Ở sử dụng cảm biến đầu băng tải để phát có sản phẩm tới hệ thống hoạt động tự động hoàn toàn) Khi nhấn nút Stop hệ thống ngừng hoạt động Các thành phần mơ hình : - Băng tải - Động băng tải - Cảm biến ( cảm biến cảm ứng, cảm biến điện dung, cảm biến quang phát màu) - Cảm biến cảm biến quang đầu - Cảm biến cảm biến gương phản xạ - PLC lập trình - Bộ điều khiển relay - Động gạt - Các cơng tắc hành hình gạt - Mạch điếm sản phẩm hình hiển thị - Máng trượt - Các jack cắm - Các nút nhấn -… Nhiệm vụ thành phần Băng tải : Có nhiệm vụ đưa sản phẩm đến vị trí kiểm tra sang trạm Cảm biến : Nếu cảm biến cảm ứng có khả phân biệt kim loại phi kim Nếu cảm biến điện dung có khả phân biệt vật chất có số điện mơi khác (kim loại, phi kim …) Nếu cảm biến quang phát màu phân biệt màu sắc khác 60 Cảm biến : Là cảm biến quang đầu có nhiệm vụ phát sản phẩm hết hành trình để báo cho trạm dừng hệ thống để chờ sản phẩm Cảm biến : Có nhiệm vụ phát sản phẩm không đạt tiêu chuẩn rơi xuống máng, đồng thời phát máng chứa sản phẩm đầy PLC lập trình : Có nhiệm vụ xử lý trung tâm, giúp mơ hình hoạt động theo ý đồ đề ra, lập trình được, đỗ chương trình, kết nối với máy tính, giám sát q trình hoạt động mà hình (SCADA) … Bộ điều khiển relay : Có nhiệm vụ thay PLC thực nhiệm vụ đơn giản, ứng dụng mơn học trang bị điện so sánh với trình hoạt động PLC Động gạt : Có nhiệm vụ gạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn xuống máng trượt Các công tắc hành trình : Giúp giới hạn hành trình động gạt Máng trượt : Nơi chứa sản phẩm không đạt yêu cầu Mạch đếm sản phẩm hình hiển thị : Có nhiệm vụ đếm số lượng sản phẩm đạt không đạt, hiển thị lên mà hình thơng báo 6.5 Mơ hình rơbốt cơng nghiệp Hình 6.12: Sơ đồ khối mơ hình trạm robot Mơ hình robot đóng vai trị khâu lắp ráp hệt thống sản xuất tự động hóa 61 Nó có nhiệm vụ lắp ráp chi tiết riêng lẻ thành sản phẩm cụ thể, thông qua trạm phụ trợ Có thể sử dụng phần mềm để mơ hoạt động robot nạp chương trình để điều khiển robot thực công việc cụ thể: Hình 6.13: Mơ hình mơ Hoặc sử dụng điều khiển tay để điều khiển hoạt động robot : 62 Robot có driver để làm nơi điều khiển trung tâm cho robot hoạt động 6.6 Bài tập phân tích tổng quan chức dịng thơng tin mơ hình Mỗi sinh viên tự đưa mơ hình điện tử mà tự thiết kế với cơng việc sau : - Trình bày hoạt động hệ thống ( ý tưởng thực ) Ứng dụng lĩnh vực ? - Trình bày thành phần hệ thống điện tử Phần khí : Phần điện : Với thành phần ngõ vào ( input ) ngoc (output ) với cấu chấp hành Phần điều khiển : Nêu yêu cầu sử dụng PLC dử dụng vi điều khiển - Báo cáo trước lớp giáo viên hệt hống 6.7 Kiểm tra 63 Tài liệu tham khảo [1].Nguyễn Ngọc Phương, Phạm Bạch Dương, Hệ thống Cơ điện tử - ĐHSPKT TP Hồ Chí Minh, 2007 [2].Werner Roddeck [3].Einfuehrung in die Mechatronik, B.G Teubner Stuttgart 64 1997 ... hình điện tử mà tự thiết kế với cơng việc sau : - Trình bày hoạt động hệ thống ( ý tưởng thực ) Ứng dụng lĩnh vực ? - Trình bày thành phần hệ thống điện tử Phần khí : Phần điện : Với thành phần. .. xạ - PLC lập trình - Bộ điều khiển relay - Động gạt - Các cơng tắc hành hình gạt - Mạch điếm sản phẩm hình hiển thị - Máng trượt - Các jack cắm - Các nút nhấn -? ?? Nhiệm vụ thành phần Băng tải... sau sang biểu diễn tương đương khác: a) Z16 = 24 AE16 -> A10 -> A2 b) Z16 = A6F216 -> A10 -> A2 c) A10 = 311810 -> Z16 -> A2 d) A10 = 978510 -> Z16 -> A2 Câu 10 : Hãy tính hiệu hai số nhị phân sau