Giáo trình Điều khiển điện khí nén phần 1 gồm các nội dung chính sau: Cơ sở lý thuyết về khí nén; Máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén; Thiết bị phân phối và cơ cấu chấp hành;...Mời các bạn cùng tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN NGHỀ ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP, CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số: 630 /QĐ-CĐN, ngày 05 tháng 04 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang, Năm 2022 10 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Điều khiển điện khí nén biên soạn theo chương trình khung đào tạo mô đun nghề chuyên ngành Điện Công Nghiệp bậc cao đẳng trung cấp Bộ Lao động thương binh Xã hội Tài liệu loại giáo trình nội dùng nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên học sinh, sinh viên nên nguồn thơng tin tham khảo Giáo trình trình bày vấn đề cốt lõi mơ đun Điều khiển điện khí nén Các học trình bày ngắn gọn, có nhiều ví dụ hình ảnh minh hoạ Giáo trình gồm có chương: Bài : Cơ sở lý thuyết khí nén Bài 2: Máy nén khí thiết bị xử lý khí nén Bài : Thiết bị phân phối cấu chấp hành Bài : Các phần tử hệ thống điều khiển Bài 5: Cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén Bài 6: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Chúng tơi mong sinh viên tự tìm hiểu trước vấn đề kết hợp với giảng lớp giáo viên để việc học môn đạt hiệu Trong trình giảng dạy biên soạn giáo trình này, chúng tơi nhận động viên quý thầy, cô Ban Giám Hiệu nhà trường ý kiến đồng nghiệp khoa Điện Chúng xin chân thành cảm ơn hy vọng giáo trình giúp cho việc dạy học mô đun Điều khiển điện khí nén trường ngày tốt Mặc dù nỗ lực, song khơng có thiếu sót Do dó chúng tơi mong nhận góp ý sửa đổi bổ sung thêm để giáo trình ngày hồn chỉnh Xin chân thành cám ơn An Giang, ngày 05 tháng 04 năm 2022 Chủ biên NGUYỄN VĂN MỐI 11 MỤC LỤC Đề mục TRANG Chương trình mô đun BÀI : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN I Khái niệm chung 10 II Một số đặt điểm hệ truyền động khí nén 10 III Đơn vị đo hệ thống điều khiển 11 IV Cơ sở tính tốn khí nén 15 BÀI TẬP 20 CÂU HỎI 20 BÀI MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN I Máy nén khí 22 II Thiết bị xử lý khí nén 29 BÀI TẬP 35 CÂU HỎI .36 BÀI I THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH Thiết bị phân phối khí nén 37 II Cơ cấu chấp hành 39 BÀI TẬP .42 CÂU HỎI .42 BÀI CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN I Khái niệm 44 II Các loại van 45 III Cảm biến 56 IV Phần tử 58 CÂU HỎI .63 BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN I Khái niệm điều khiển 64 II Các phần tử mạch logic 64 III Lý thuyết đại số boole 69 IV Biểu diễn phần tử logic khí nén 75 12 CÂU HỎI 85 BÀI THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN I Biểu diễn chức trình điều khiển 86 II Phân loại phương pháp điều khiển 93 III Các phần tử điện khí nén 97 IV Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén 103 V Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp 114 VI Thiết kế mạch điều khiể khí nén theo biểu đồ Karnough 115 CÂU HỎI 118 BÀI TẬP 119 13 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Mã mơ đun: MĐ 17 Thời gian thực mô đun: 120 (Lý thuyết: 30 giờ, thực hành, thí nghiệm, thảo luận: 80 giờ, tập: giờ, kiểm tra: 10 giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN Vị trí: Mơ đun mơ đun sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị kiến thức cần thiết cho phần học kỹ thuật chuyên môn Mơ đun học sau mơn học: An tồn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện Tính chất: Là mơ đun thuộc mơ đun, mơn học đào tạo nghề bắt buộc II MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN Về kiến thức: Hiểu hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén Về kỹ năng: - Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén thơng dụng - Tổ chức thi công, lắp đặt, vận hành sửa chữa hư hỏng hệ thống điều khiển điện khí nén Về lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc cơng việc - Hình thành tính cẩn thận xác logic khoa học III NỘI DUNG CỦA MÔ ĐUN: Nội dung tổng quát phân bố thời gian: Thời gian SốT Nội dung môn học T Bài 1: Cơ sở lý thuyết khí nén Bài 2: Máy nén khí thiết bị xử lý khí nén Bài 3: Các phần tử khí nén Bài 4: Các phương pháp thiết kế mạch khí nén Bài 5: Các phần tử điện - khí nén Bài 6: Các phương pháp thiết kế mạch điện - khí nén Tổng số tiết Tổng số 24 28 28 28 120 Lý thuyết 4 6 30 Thực hành Kiểm tra 16 20 20 20 80 2 10 Nội dung chi tiết: Bài 1: Cơ sở lý thuyết khí nén Thời gian: A Mục tiêu: - Trình bày khái niệm đặc điểm hệ truyền động khí nén - Phân tích đại lượng đặc trưng khí nén ứng dụng chúng cơng nghiệp - Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc học tập công việc B Nội dung: I Khái niệm chung II Một số đặc điểm hệ truyền động khí nén III Đơn vị đo hệ thống điều khiển Áp suất Lực 14 Công Công suất Độ nhớt động IV Cơ sở tính tốn khí nén Thành phần hóa học khí nén Phương trình trạng thái nhiệt động học Độ ẩm khơng khí Phương trình dịng chảy Lưu lượng khí nén qua khe hở Tổn thất áp suất khí nén Bài 2: Máy nén khí thiết bị xử lý khí nén Thời gian: A Mục tiêu: - Giải thích nguyên lý hoạt động ứng dụng loại máy nén - Phân tích trình xử lý khí nén - Rèn luyện tính xác, chủ động, sáng tạo khoa học, nghiêm túc học tập công việc B Nội dung: I Thiết bị phân phối khí nén Nguyên tắc hoạt động phân loại máy nén khí Máy nén khí kiểu pittơng Máy nén khí kiểu cánh gạt Máy nén khí kiểu trục vis Máy nén khí kiểu Root Máy nén khí kiểu tua bin II Cơ cấu chấp hành Yêu cầu khí nén Các phương pháp xử lý khí nén Bộ lọc Bài 3: Thiết bị phân phối cấu chấp hành Thời gian: 24 A Mục tiêu: - Nhận biết vận hành thiết bị phân phối khí nén - Lắp đặt vận hành cấu chấp hành - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp B Nội dung: I Thiết bị phân phối khí nén Bình trích chứa Mạng đường ống II Cơ cấu chấp hành Xy lanh Động khí nén Kiểm tra định kỳ lần Bài 4: Các phần tử hệ thống điều khiển Thời gian: 28 A Mục tiêu: - Giải thích nguyên lý hoạt động loại van - Lắp đặt vận hành loại van - Lắp đặt vận hành loại cảm biến khí nén phần tử chuyển đổi tín hiệu - Rèn luyện tính chủ động, tư khoa học, nghiêm túc học tập công việc 15 B Nội dung: I Khái niệm II Các loại van 1.Van đảo chiều 2.Van chắn Van tiết lưu Van áp suất Van điều chỉnh thời gian Van chân không III Cảm biến IV Phần tử Phần tử khuếch đại Phần tử chuyển đổi tín hiệu Kiểm tra định kỳ lần Bài 5: Cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén Thời gian: 28 A Mục tiêu: - Vận dụng nguyên tắc logic điều khiển - Lập phương trình điều khiển - Biểu diễn phần tử khí nén thành mạch logic - Rèn luyện tính chủ động, tư khoa học, nghiêm túc công việc B Nội dung: I Khái niệm điều khiển II Các phần tử mạch logic Phần tử logic NOT Phần tử logic AND Phần tử logic NAND Phần tử logic OR Phần tử logic NOR Phần tử logic XOR Phần tử logic X-NOR III Lý thuyết đại số Boole Quy tắc đại số Boole Biểu đồ Karnaugh Phần tử nhớ IV Biểu diễn phần tử logic khí nén Phần tử NOT Phần tử OR NOR Phần tử AND NAND Phần tử EXC-OR RS-Flipflop Phần tử thời gian Kiểm tra định kỳ lần Bài 6: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Thời gian: 28 A Mục tiêu: - Lập mạch điều khiển khí nén - Vận hành mạch khí nén - Phát huy tính chủ động, sáng tạo, tư khoa học, nghiêm túc công việc B Nội dung: I Biểu diễn chức trình điều khiển Biểu đồ trạng thái Sơ đồ chức 16 Lưu đồ tiến trình II Phân loại phương pháp điều khiển Điều khiển tay Điều khiển tùy động theo thời gian Điều khiển tùy động theo hành trình III Các phần tử điện khí nén Van đảo chiều điều khiển nam châm điện Các phần tử điện IV Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén: Nguyên tắc thiết kế Mạch dạng xung khí nén Mạch trigơ trạng thái bền khí nén Mạch điện điều khiển điện khí nén với xy lanh Mạch điện điều khiển điện khí nén với hai xy lanh Bộ dịch chuyển theo nhịp V Mạch tổng hợp điều khiển theo nhịp Mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời Mạch điều khiển với chu VI Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnough Kiểm tra định kỳ lần IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MƠ ĐUN Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Các điều kiện khác: - PC, Phần mềm chuyên dùng - Projector, Overhead - Máy chiếu vật thể ba chiều Trang thiết bị, máy móc: - Mơ hình, thiết bị thực tập điện khí nén - Các tranh, hình ảnh cần thiết Học liệu, dụng cụ, nguyên liệu: - Giấy vẽ loại - Một số vẽ mẫu V NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Nội dung: - Về kiến thức: + Hiểu hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Về kỹ năng: + Hình thành kỹ lập chương trình điều khiển + Đọc sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc công việc + Hình thành tính cẩn thận xác logic khoa học Phương pháp: Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết (vẽ vẽ) kiểm tra trắc nghiệm (nhận dạng, đọc vẽ) 17 VI HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MƠ ĐUN Phạm vi áp dụng mơ đun - Chương trình mô đun sử dụng để giảng dạy cho trình độ Cao đẳng Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập mô đun - Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung học để chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy - Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để học sinh ghi nhớ kỹ - Nên bố trí thời gian giải tập hợp lý, hướng dẫn sửa sai chỗ cho học sinh - Cần lưu ý kỹ cách vẽ ký hiệu; qui ước đường nét, kích thước Những trọng tâm cần ý: - Sử dụng thành thạo thiết bị điều khiển khí nén - Kỹ thành lập phương trình điều khiển - Lắp ráp mạch điều khiển khí nén Tài liệu tham khảo: [1] Bùi Hải, Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Giáo dục [2] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Thơng gió điều hịa khơng khí, NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Nguyễn Đức Lợi, Máy thiết bị lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật Ghi giải thích (nếu có) 18 BÀI CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN A Mục tiêu: - Trình bày khái niệm đặc điểm hệ truyền động khí nén - Phân tích đại lượng đặc trưng khí nén ứng dụng chúng cơng nghiệp - Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc học tập công việc B Nội dung: I Khái niệm chung Khí nén - bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp "Pneuma", nghĩa thở hay gió Khí nén phần lưu chất với khơng khí loại khí khác nén lại Điều khiển khí nén thiết kế với mục đích hướng dịng chảy khí nén theo mạch để điều khiển cấu chấp hành Các dòng chảy dạng lượng khí nén điều khiển cấu chấp hành thực chuyển động tịnh tiến hay quay II Một số đặc điểm hệ truyền động khí nén Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc lĩnh vực khai thác như: khai thác đá, khai thác than, cơng trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm 2.Truyền động quay: Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, công suất khoảng 3,5 kW, máy mài, côngsuất khoảng 2,5 kW máy mài với công suất nhỏ, với số vòng quay cao khoảng 100.000 v/ph khả sử dụng động truyền động khí nén phù hợp 3.Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động áp suất khí nén cho truyền động thẳng dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh hệ thống phanh hãm ôtô 4.Trong hệ thống đo kiểm tra: Dùng thiết bị, hệ thống đo kiểm tra chất lượng sản phẩm 19 -Nguyên lý hoạt động: Tại vị trí "khơng", cửa bị chặn, cửa thơng khí với cửa Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, nịng pít - tơng bị đẩy xuống van chuyển sang hoạt động vị trí 1, lúc cửa1 nối với cửa 2, cửa bị chặn Khi tín hiệu tác đơng, van trở vị trí tác động lực lò xo g Van đảo chiều 3/2 tác động cử chặn - Công tắc hành trình (cử chặn) Chiều tác động lên đầu dò hướng với khoảng chạy đầu dò Chiều tác động lên cơng tắc hành trình lăn chiều hay hai chiều Đối với cơng tắc hành trình (cử chận) lăn tác động chiều chiều tác động từ trái qua phải, lăn bị xoay, khơng có tín hiệu tác động lên cơng tắc hành trình h Van đảo chiều 4/2 tác động đầu dò -Nguyên lý hoạt động: Van đảo chiều 4/2, tác động đầu dò Đây loại van có vị trí "khơng", vị trí cửa nối với cửa 2, cửa nối với cửa (hình a) 65 Khi đầu dị bị tác động đẩy nịng pít - tơng xuống, tác động lên vòng đệm làm cho cửa nối với cửa 4, cửa nối với cửa (hình b) g Van đảo chiều khơng có vị trí “0” ( có trì) Van đảo chiều khơng có vị trí “khơng“ loại van sau tín hiệu tác động lầncuối lên nịng van khơng cịn nữa, van giữ ngun vị trí lần đó, chưa có tác động lên phía đối diện nịng van Vị trí tác động ký hiệu a, b, c… Tác động lên nịng van là: - Tác động tay, bàn đạp - Tác động dòng khí nén điều khiển vào hay từ hai phía nịng van - Tác động trực tiếp điện từ hay gián tiếp dịng khí nén qua van phụ trợ Loại van đảo chiều chịu tác động dịng khí nén điều khiển vào hay từ hai phía nịng van hay tác động trực tiếp điện từ gián tiếp dòng khí nén qua van phụ trợ gọi van đảo chiều xung vị trí van thay đổi khí có tín hiệu xung tác động lên nòng van k Van đảo chiều 5/2, tác động trực tiếp dịng khí nén -Ngun lý hoạt động: Khơng có vị trí "khơng", van có đặc điểm "nhớ" vị trí hoạt động khơng cịn tín hiệu tác động Khi có tín hiệu khí nén 12 tác động, đẩy nịng pít - tơng qua bên trái, lúc cửa nối với cửa 2, cửa nối với cửa 5, cửa bị chặn Van giữ vị trí làm việc cho dù tín hiệu khí nén 12 khơng cịn tác động Cho đến có tín hiệu khí nén 14 tác động, nịng pít - tông bị đẩy qua bên phải, lúc làm cho cửa nối với cửa 4, cửa nối với cửa 3, cửa bị chặn Van giữ vị trí hoạt động cho dù dịng khí nén 14 khơng cịn tác động Van đảo chiều 5/3, tác động trực tiếp dịng khí nén 66 -Ngun lý hoạt động: Đây loại van có vị trí "khơng" - vị trí Khi có tín hiệu khí nén phía bên tác động van làm việc vị trí tương ứng bên Khi khơng cịn tín hiệu khí nén tác động, van trở làm việc vị trí – vị trí "khơng" lực tác động lị xo Van đảo chiều xung 3/2 tác động nam châm điện qua van phụ trợ Van đảo chiều xung 4/2 tác động nam châm điện qua van phụ trợ Van đảo chiều xung 5/2 tác động nam châm điện qua van phụ trợ Van chắn Van chắn loại van cho lưu lượng khí nén qua chiều, chiều ngược lại bị chặn Áp suất dòng chảy tác động lên phận chặn van van đóng lại Van chắn gồm có loại sau: - Van chiều - Van logic OR - Van logic AND - Van xả khí nhanh 67 a Van chiều Van chiều có tác dụng cho lưu lượng khí nén qua chiều, chiều ngược lại bị chặn Nguyên lý hoạt động ký hiệu van chiều, dịng khí nén từ A qua B, chiều từ B qua A bị chặn b Van logic OR Nguyên lý hoạt động ký hiệu van logic OR sau: Khi có dịng khí nén qua cửa P1 đẩy pít – tơng trụ van sang vị trí bên phải chắn cửa P2, cửa P1 nối với cửa A Khi có dịng khí nén qua cửa P2 đẩy pít – tơng trụ van sang vị trí bên trái chắn cửa P1, cửa P2 nối với cửa A Như vậy, van logic OR có chức nhận tín hiệu điều khiển vị trí khác hệ thống điều khiển c Van logic AND Khi có dịng khí nén qua cửa P1 đẩy pít – tơng trụ van sang vị trí bên phải cửa P1 bị chặn Khi có dịng khí nén qua cửa P2 đẩy pít – tơng trụ van sang vị trí bên trái, cửa P2 bị chặn Nếu dịng khí nén đồng thời qua cửa P1 P2, cửa A nhận tín hiệu, tức khí nén qua cửa A Như van logic AND có chức nhận tín hiệu điều khiển lúc vị trí khác hệ thống điều khiển d Van xả khí hanh Khi dịng khí nén qua cửa P2 đẩy pít – tơng trụ sanh phải chắn cửa R, cửa P nối với cửa A Trường hợp ngược lại, dịng khí nén từ A đẩy pít – tơng trụ sang trái chắn cửa P cửa A nối với cửa R Van xả khí 68 nhanh thường lắp vị trí gần cấu chấp hành, ví dụ pít – tơng có nhiệm vụ xả khí nhanh ngồi Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy tức điều chỉnh vận tốc thời gian chạy cấu chấp hành Ngoài van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí van đảo chiều Nguyên lý làm việc van tiết lưu lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào thay đổi tiết diện a Van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi Lưu lượng dịng chảy qua khe hở van có tiết diện khơng thay đổi Hình 4-10:Ký hiệu van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi b Van tiết lưu có tiết diện thay đổi Van tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh lưu lượng dịng chảy qua van Hình 4.32 nguyên lý hoạt động ký hiệu van tiết lưu có tiết diện thay đổi, tiết lưu hai chiều dịng khí nén từ A qua B ngược lại Tiết diện thay đổi vít điều chỉnh c Van tiết lưu chiều điều chỉnh tay Nguyên lý hoạt động van sau: tiết diện chảy Ax thay đổi cách điều chỉnh vít điều chỉnh Khi dịng khí nén từ A qua B, lò xo đẩy màng chắn xuống dịng khí nén qua tiết diện Ax Khi dịng khí nén từ B qua A, áp suất khí nén thắng lực lị xo, đẩy màng chắn lên dịng khí nén qua khoảng hở màng chắn mặt tựa màng chắn, lưu lượng khơng điều chỉnh 69 Hình 4-12: Van tiết lưu chiều điều khiển tay Van áp suất a Van an tồn Van an tồn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn mà hệ thống tải Khi áp suất lớn áp suất cho phép hệ thống dịng áp suất khí nén thắng lực lị xo khí nén theo cửa R ngồi mơi trường b Van điều chỉnh áp suất Van điều chỉnh áp suất có cơng dụng giữ cho áp suất không đổi có thay đổi bất thường tải trọng làm việc phía đường dao động áp suất đường vào van Nguyên tắc hoạt động van điều chỉnh áp suất sau (Hình 4-14): điều chỉnh trục vít, tức điều chỉnh vị trí đĩa van, trường hợp áp suất đường tăng lên so với áp suất điều chỉnh, khí nén qua lỗ thơng tác dụng lên màng, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ngồi Đến áp suất đường giảm xuống với áp suất điều chỉnh, kim van trở vị trí ban đầu c Rơle áp suất Rơle áp suất thường dùng hệ thống khí nén máy tự động bán tự động Phần tử dùng cấu phịng q tải, tức có nhiệm vụ đóng mở công tắc điện, áp suất hệ thống vượt giới hạn định làm ngưng hoạt động hệ thống Vì đặc điểm nên 70 phạm vi sử dụng rơle áp suất dùng rộng rãi, phạm vi điều khiển Nguyên lý hoạt động, cấu tạo kí hiệu rơle áp suất mơ tả hình 415 Trong hệ thống điều khiển điện - khí nén, rơle áp suất coi phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện Hình 4-15: Rờ le áp suất Van điều chỉnh thời gian a Rơle thời gian đóng chậm Rơle thời gian đóng chậm gồm cụm phần tử: van tiết lưu chiều điều chỉnh tay, bình trích chứa, van đảo chiều 3/2 vị trí “khơng” cửa P bị chặn Hình 4-16: Rờ le thời gian đóng chậm Khí nén qua van tiết lưu chiều, cần thời gian t1 để làm đầy bình chứa, sau tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa P nối với cửa A b Rơle thời gian ngắt chậm Rơle thời gian đóng chậm, ề nguyên lý, cấu tạo tương tự rơle thời gian đóng chậm, van chiều có chiều ngược lại 71 Hình 4-17: Rờ le thời gian ngắt chậm Van chân khơng Van chân khơng cấu có nhiệm vụ hút giữ chi tiết lực hút chân không Chân không tạo bơm chân khơng hay ngun lý ống Ventury Khí nén với áp suất p khoảng 1,5 – 10 bar qua ống Ventury theo cửa R ngồi Tại phần cuối ống Ventury chân không thành Như cửa nối U tạo chân không Cửa U nối với đĩa hút (thường chế tạo theo dạng đĩa tròn với vật liệu cao su hay vật liệu tổng hợp) Áp suất chân khơng cửa U đạt đến 0,7 bar phụ thuộc vào áp suất p dịng khí nén III Cảm biến Cảm biến cảm ứng từ a.Tác dụng Dùng để phát vật kim loại, với khoảng cách phát nhỏ (có thể lên đến 50mm) b.Cấu tạo nguyên tắc hoạt động cảm biến cảm ứng từ Nguyên tắc hoạt động cảm biến cảm ứng từ (cảm biến điện cảm) biểu diễn Hình 2.44 Bộ dao động phát rần số cao, truyền tần số qua cuộn cảm ứng để tạo vùng từ trường phía trước Đồng thời lượng từ dao động gởi qua so sánh để làm mẫu chuẩn Khi khơng có vật cảm biến nằm vùng từ trường lượng nhận từ cuộn dây so sánh với lượng dao động gởi qua, khơng có tác động xảy Khi có vật cảm biến kim loại nằm rong vùng từ trường cảm biến, kim loại hình thành dịng điện xốy Khi vật cảm biến gần vùng từ trường cuộn cảm ứng dịng điện xốy tăng lên, đồng thời lượng 72 phát cuộn cảm ứng giảm Qua lượng mà cuộn dây so sánh nhận nhỏ lượng mẫu chuẩn dao động cung cấp Sau qua so sánh, tín hiệu sai lệch khuếch đại dùng làm tín hiệu điều khiển ngõ a) Hình 4-19: a) Các ký hiệu cảm biến cảm ứng từ vẽ kỹ thuật b) Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến cảm ứng từ Hình 4-20: Một số cảm biến cảm ứng từ thực tế c Các ứng dụng thường dùng cảm biến cảm ứng từ Các cảm biến cảm ứng từ gắn điểm đầu cuối hành trình thiết bị chấp hành khí nén, máy như: máy ép, máy máy tiện,… để nhận biết vị trí bàn máy, bàn xe dao,… Hình 4-21: Xác định vị trí hành trình pít- tơng Vật liệu vật cảm biến Khoảng cách phát cảm biến phụ thuộc nhiều vào vật liệu vật cảm biến Các vật liệu có từ tính kim loại có chứa sắt có khoảng cách phát xa vật liệu khơng có từ tính khơng chứa sắt Hình 2.45 73 giới thiệu đặc tuyến quan hệ khoảng cách phát từ tính vật cho số loại cảm biến cảm biến cảm ứng từ Omron Hình 4-22: Đường đặc tuyến quan hệ khoảng cách phát từ tính vật Với loại cảm biến, khoảng cách phát thay đổi với vật cảm biến có tính chất vật liệu khác Hình 4-23 trình bày ảnh hưởng tính chất vật liệu đến khoảng cách phát Hình 4-23: Ảnh hưởng vật liệu làm vật cảm biến đến khoảng cách phát Cảm biến điện dung a.Tác dụng Dùng để phát vật kim loại phi kim, với khoảng cách phát nhỏ (có thể lên đến 50mm) b Cấu tạo nguyên tắc hoạt động cảm biến điện dung Nguyên tắc hoạt động cảm biến điện dung biểu diễn hình 4-24 Bộ dao động phát rần số cao, truyền tần số qua hai cực hở để tạo vùng điện mơi (vùng từ trường) phía trước Đồng thời lượng từ dao động gởi qua so sánh để làm mẫu chuẩn Khi khơng có vật cảm biến nằm vùng từ trường lượng nhận từ hai cực với lượng dao động gởi qua, khơng có tác động xảy Khi có vật cảm biến phi kim (giấy, nhựa, gỗ,…) kim loại nằm vùng điện mơi cảm biến, làm cho điện dung tụ điện bị thay đổi Tức lượng tiêu thụ tụ điện tăng lên Qua lượng gởi so sánh lớn lượng mẫu chuẩn dao động cung cấp Sau 74 qua so sánh, tín hiệu sai lệch khuếch đại dùng làm tín hiệu điều khiển ngõ a) b) Hình 4-24: a) Nguyên lý hoạt động cảm biến điện dung b) Các ký hiệu cảm biến điện dung vẽ kỹ thuật Hình 4-25: Một số cảm biến điện dung thực tế Ứng dụng cảm biến điện dung để phát đế giày cao su màu đen nằm băng tải di chuyển hình 4-26 a; hay kiểm tra số lượng sản phẩm đóng gói vào thùng giấy cát tông cách phát vật thể qua lớp vật liệu giấy hình 4-26 b a) b) Hình 4-26: a) Phát đế giầy cao su màu đen b) Kiểm tra đóng gói sản phẩm 75 Cảm biến quang Cảm biến quang loại thu phát độc lập Cảm biến quang loại thu phát độc lập (through beam) bao gồm hai thành phần phận phát phận thu (được trình bày hình bên dưới) Khi ánh sáng hồng ngoại phát từ phận phát, truyền thẳng Ánh sáng hồng ngoại ln mã hóa theo tần số định đó, dĩ nhiên phận thu nhận biết loại ánh sáng hồng ngoại mã hóa theo tần số, với mục đích tránh ảnh hưởng nguồn ánh sáng xung quang Nếu đặt phận thu nằm đường truyền thẳng ánh sáng hồng ngoại phận thu nhận ánh sáng tác động cho tín hiệu ngõ Nếu có vật ngang qua làm ngắt ánh sáng truyền đến phận thu, phận thu không thu ánh sáng, phận thu khơng tác động khơng có tín hiệu ngõ Hình 4-27: : a) Cấu tạo nguyên lý hoạt động cảm biến quang loại thu phát độc lập b) Các ký hiệu tất cảm biến quang vẽ kỹ thuật Đối với cảm biến quang loại thu phát độc lập, khoảng cách cài đặt khoảng cách tính từ phận phát đến phận thu cho phận thu nhận ánh sáng hồng ngoại phát từ phận phát Do đó, nói khoảng cách phát khoảng cách cài đặt Một số cảm biến hãng Omron có khoảng cách phát lên đến 30m 76 Hình 4-28: Khoảng cách cài đặt cảm biến quang loại thu phát độc lập — Chế độ hoạt động Dark-On Light-On + Chế độ hoạt động Dark-On Hình 4-29: Chế độ hoạt động Dark-On cảm biến quang loại thu phát độc lập + Chế độ hoạt động Light-On Hình 4-30: Chế độ hoạt động Light-On cảm biến quang loại thu phát độc lập Hình 4-31: Một số hình ảnh thực tế cảm biến quang loại thu phát độc lập 77 CÂU HỎI ƠN TẬP Câu : Trình bày phần tử hệ thống điều khiển Câu :Nhiệm vụ van đảo chiều ? Nguyên lý hoạt động van đảo chiều.Phân biệt van đảo chiều có vị trí ‘0’và van đảo chiều khơng có vị trí ‘0’ Câu : Ký hiệu số van đảo chiều thường gặp( 2/2, 4/2, 5/2, 3/2, 4/3) Câu 2: Trình bày ký hiệu tác động tay, cơ, khí nén, nam châm điện Câu 4: Trình bày kí hiệu hoạt động van khí nén có vị trí ‘0’ a Van đảo chiều 2/2 tác động đầu dò HƯỚNG DẪN : Vẽ ký hiệu, Khi chưa có tín hiệu tác động, van vị trí ‘0’, cửa A, P bị chặn Khi có tín hiệu đầu dị tác động, van chuyển sang vị trị 1, cửa P nối với cửa A Khi tín hiệu đầu dị, van trở vị trí « » tác động lực lị xo b Van đảo chiều 3/2 tác động đầu dò c Van đảo chiều 3/2 tác động nút nhấn d Van đảo chiều 3/2 tác động nam châm điện e Van đảo chiều 4/2 tác động bàn đạp f Van đảo chiều 4/2 tác động nam châm điện g Van đảo chiều 5/2 tác động đầu dò h Van đảo chiều 5/2 tác động khí nén 78 Câu : Trình bày ký hiệu hoạt động van đảo chiều khơng có vị trí ‘0’ a Van đảo chiều 3/2 Khi có tín hiệu X, van vị trí a, cửa P nối với cửa A, cửa R bị chặn, van vị trí a đến có tín hiệu Y, van chuyển sang vị trí b, cửa A nối với cửa R, cửa P bị chặn b Van đảo chiều 4/3 c Van đảo chiều xung 4/2 Câu : Phân loại ký hiệu chức van chắn (4 loại) (chú ý : phân biệt van OR van xả khí nhanh) Câu : Trình bày ký hiệu loại van tiết lưu(3 loại) Câu : Trình bày ký hiệu hoạt động van điều chỉnh thời gian Câu : Trình bày ký hiệu hoạt động van áp suất (chú ý : phân biệt van tràn van an tồn) Câu 10 : Trình bày ký hiệu hoạt động van chân khơng Câu 11 : Trình bày cảm biến cảm ứng từ, cảm biến điện dung, cảm biến quang 79 ... Hiểu hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén Về kỹ năng: - Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén thơng dụng - Tổ chức thi công, lắp đặt,... diễn phần tử logic khí nén Phần tử NOT Phần tử OR NOR Phần tử AND NAND Phần tử EXC-OR RS-Flipflop Phần tử thời gian Kiểm tra định kỳ lần Bài 6: Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén Thời gian:... chức 16 Lưu đồ tiến trình II Phân loại phương pháp điều khiển Điều khiển tay Điều khiển tùy động theo thời gian Điều khiển tùy động theo hành trình III Các phần tử điện khí nén Van đảo chiều điều