Bài tập thiết bị và hệ thống tự Động bài tập 2 một số thiết bị trong hệ thống

 Điều khiển tự động: Trong các hệ thống điều khiển tự động, cảm biến nhiệt độ đóng vai trò gửi thông tin nhiệt độ về bộ điều khiển để từ đó thực hiện các hành động nhưbật/tắt thiết bị l

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÀI TẬP THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÀI TẬP 2: Một số thiết bị trong hệ thống Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Tài

Cảm biến (Sensor) là thiết bị dùng để phát hiện, đo lường và chuyển đổi các yếu tố vật lý

(như nhiệt độ, ánh sáng, áp suất, độ ẩm, chuyển động, vị trí, dòng điện, v.v.) thành các tínhiệu điện tử Các tín hiệu này sau đó được gửi về hệ thống điều khiển (như PLC hoặc máytính) để phân tích và điều khiển các hành động cần thiết

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Cảm biến thường bao gồm hai phần chính:

1 Phần cảm nhận: Tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với yếu tố cần đo (nhiệt độ, áp

suất, ánh sáng, chuyển động )

2 Phần chuyển đổi: Chuyển đổi tín hiệu từ phần cảm nhận thành tín hiệu điện tử, tín

hiệu này có thể là dạng tương tự (analog) hoặc dạng số (digital)

Cảm biến có thể được phân thành nhiều loại khác nhau và mỗi loại sẽ có vai trò, chức năng,ứng dụng, ưu và khuyết điểm của cảm biến đó bao gồm:

 Cảm biến nhiệt độ

1 Vai trò của cảm biến nhiệt độ (Temperature Sensor)

Cảm biến nhiệt độ đóng vai trò rất quan trọng trong việc giám sát và điều khiển nhiệt độtrong nhiều ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau Vai trò chính của nó là phát hiện sựthay đổi nhiệt độ và chuyển đổi thành tín hiệu điện để cung cấp thông tin về trạng thái nhiệt

độ trong hệ thống hoặc môi trường

2 Chức năng của cảm biến nhiệt độ

 Đo lường nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ được sử dụng để đo và theo dõi mức nhiệt độ

trong môi trường hoặc hệ thống

 Chuyển đổi tín hiệu: Cảm biến chuyển đổi thông tin về nhiệt độ thành tín hiệu điện

(analog hoặc digital) để truyền đến các hệ thống điều khiển như PLC hoặc vi điềukhiển

 Điều khiển tự động: Trong các hệ thống điều khiển tự động, cảm biến nhiệt độ đóng

vai trò gửi thông tin nhiệt độ về bộ điều khiển để từ đó thực hiện các hành động nhưbật/tắt thiết bị làm lạnh, sưởi ấm, quạt, hoặc các hệ thống điều hòa khác

 Cảnh báo: Cảm biến nhiệt độ có thể gửi cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá giới hạn cho

phép, giúp bảo vệ thiết bị hoặc quy trình sản xuất khỏi quá nhiệt

3 Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, bao gồm:

 Công nghiệp tự động hóa: Dùng để giám sát và điều khiển nhiệt độ trong dây

chuyền sản xuất, lò nung, và các hệ thống nhiệt điện

 Điều hòa không khí (HVAC): Cảm biến nhiệt độ giúp điều khiển nhiệt độ trong các

hệ thống điều hòa, sưởi ấm, và thông gió của các tòa nhà

 Ô tô: Giám sát nhiệt độ động cơ, khí xả, và hệ thống làm mát để tối ưu hóa hiệu suất

và tránh hư hỏng

 Ngành y tế: Dùng để theo dõi nhiệt độ trong các thiết bị y tế, tủ đông bảo quản vắc

xin, hoặc trong các thiết bị đo nhiệt độ cơ thể

 Điện tử tiêu dùng: Cảm biến nhiệt độ trong các thiết bị như máy lạnh, tủ lạnh, máy

giặt để tối ưu hóa hoạt động và tiết kiệm năng lượng

 Ngành năng lượng: Theo dõi nhiệt độ trong các trạm phát điện và các hệ thống năng

lượng tái tạo để đảm bảo an toàn và hiệu suất

4 Ưu điểm của cảm biến nhiệt độ

 Độ chính xác cao: Cảm biến nhiệt độ có thể đo lường nhiệt độ chính xác, đặc biệt

trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như y tế và công nghiệp

 Phạm vi ứng dụng rộng: Có thể sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau, từ các

hệ thống điều hòa không khí đến các quy trình sản xuất nhiệt độ cao

 Kích thước nhỏ gọn: Cảm biến nhiệt độ thường có kích thước nhỏ, dễ lắp đặt và tích

hợp vào các hệ thống

 Tín hiệu đầu ra dễ sử dụng: Cảm biến nhiệt độ cung cấp tín hiệu đầu ra ở dạng

analog hoặc số, dễ dàng tích hợp với các hệ thống điều khiển

 Tính ổn định: Các cảm biến nhiệt độ chất lượng cao có thể hoạt động ổn định trong

thời gian dài mà không bị biến dạng hoặc giảm hiệu suất

5 Khuyết điểm của cảm biến nhiệt độ

 Phạm vi đo hạn chế: Một số loại cảm biến nhiệt độ có phạm vi đo hạn chế và không

thể hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp Ví dụ, nhiệt điệntrở (Thermistor) có phạm vi đo nhiệt độ hẹp

 Tốc độ phản hồi chậm: Một số cảm biến nhiệt độ có thời gian phản hồi chậm, khiến

cho việc giám sát nhiệt độ trong thời gian thực bị trễ

 Nhạy cảm với nhiễu: Một số cảm biến nhiệt độ analog có thể bị nhiễu từ môi trường

điện từ xung quanh, dẫn đến tín hiệu không ổn định

 Giá thành: Một số loại cảm biến nhiệt độ có độ chính xác và độ bền cao như RTD

hoặc Thermocouple có chi phí cao hơn so với các loại cảm biến khác

6 Các loại cảm biến nhiệt độ phổ biến

 Thermocouple (Cặp nhiệt điện):

o Ưu điểm: Đo nhiệt độ cao, chi phí thấp, độ bền tốt.

o Nhược điểm: Độ chính xác thấp hơn so với RTD và dễ bị nhiễu tín hiệu.

 RTD (Resistance Temperature Detector):

o Ưu điểm: Độ chính xác và ổn định cao, phù hợp cho các ứng dụng cần đo

nhiệt độ chính xác

o Nhược điểm: Giá thành cao hơn và thời gian phản hồi chậm hơn so với

thermocouple

 Thermistor:

o Ưu điểm: Rẻ, nhạy bén với sự thay đổi nhiệt độ trong phạm vi hẹp.

o Nhược điểm: Phạm vi đo hẹp và không phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ

cao

7 Cấu tạo

 Cảm biến áp suất

1 Vai trò của cảm biến áp suất (Pressure Sensor)

Cảm biến áp suất là thiết bị đo lường quan trọng dùng để giám sát và điều khiển áp suất củachất lỏng, khí, hoặc hơi trong nhiều hệ thống công nghiệp và dân dụng Vai trò của cảm biến

áp suất là cung cấp thông tin về áp suất trong hệ thống, giúp duy trì hoạt động ổn định và antoàn, đồng thời tối ưu hóa quá trình sản xuất.

2 Chức năng của cảm biến áp suất

 Đo lường áp suất: Cảm biến áp suất đo và giám sát áp suất của chất lỏng hoặc khí

trong các thiết bị hoặc hệ thống, từ đó chuyển đổi thành tín hiệu điện để truyền tới bộđiều khiển

 Giám sát và cảnh báo: Giúp theo dõi mức áp suất trong hệ thống và đưa ra cảnh báo

khi áp suất vượt quá giới hạn an toàn, từ đó bảo vệ thiết bị và đảm bảo an toàn chongười vận hành

 Điều khiển tự động: Cảm biến áp suất có thể gửi tín hiệu tới bộ điều khiển để điều

chỉnh các van, máy bơm, hoặc hệ thống nén khí để duy trì áp suất ở mức ổn định

 Tối ưu hóa hoạt động: Trong các hệ thống sản xuất, cảm biến áp suất giúp duy trì

điều kiện làm việc lý tưởng, tối ưu hóa quá trình hoạt động và tiết kiệm năng lượng

3 Ứng dụng của cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:

 Công nghiệp dầu khí: Giám sát áp suất trong đường ống dẫn dầu, khí, và các bể

chứa

 Ngành nước và xử lý nước: Kiểm soát áp suất nước trong các hệ thống cấp nước,

máy bơm, và nhà máy xử lý nước

 Ngành năng lượng: Sử dụng trong các trạm phát điện để giám sát áp suất hơi và

dầu

 Ô tô: Theo dõi áp suất dầu, khí xả, hệ thống phanh, và áp suất lốp trong xe.

 Hệ thống HVAC: Đo áp suất trong các hệ thống điều hòa không khí, lò sưởi và làm

lạnh

 Thiết bị y tế: Sử dụng trong các máy đo huyết áp, máy thở, và các thiết bị đo lường

áp suất khác

 Công nghiệp hóa chất: Kiểm soát áp suất trong các quy trình hóa học để đảm bảo an

toàn và hiệu suất

4 Ưu điểm của cảm biến áp suất

 Độ chính xác cao: Cảm biến áp suất hiện đại có khả năng đo lường chính xác, giúp

giám sát và điều chỉnh áp suất một cách hiệu quả

 Dải đo rộng: Có thể đo lường trong phạm vi áp suất rộng, từ áp suất thấp đến áp suất

cao, phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng khác nhau

 Độ bền cao: Cảm biến áp suất thường được thiết kế để chịu được điều kiện khắc

nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao, và môi trường ăn mòn

 Tín hiệu đầu ra ổn định: Cảm biến áp suất cung cấp tín hiệu đầu ra ổn định, dễ dàng

tích hợp với các hệ thống điều khiển tự động

 Kích thước nhỏ gọn: Dễ lắp đặt trong các hệ thống với không gian hạn chế.

5 Khuyết điểm của cảm biến áp suất

 Nhạy cảm với nhiễu: Một số cảm biến áp suất có thể bị nhiễu tín hiệu từ các nguồn

điện từ xung quanh, ảnh hưởng đến độ chính xác của đo lường

 Giới hạn trong môi trường khắc nghiệt: Một số cảm biến áp suất không thể hoạt

động tốt trong môi trường có nhiệt độ cực cao, cực thấp, hoặc môi trường ăn mònnặng mà không có lớp bảo vệ đặc biệt

 Chi phí cao cho loại cảm biến chính xác: Các cảm biến có độ chính xác và độ bền

cao thường có giá thành cao hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi điều kiệnkhắc nghiệt hoặc độ chính xác cao

 Yêu cầu bảo trì thường xuyên: Đối với một số môi trường hoạt động khắc nghiệt,

cảm biến áp suất có thể cần bảo trì hoặc hiệu chuẩn định kỳ để đảm bảo hoạt động ổnđịnh

6 Các loại cảm biến áp suất phổ biến

 Cảm biến áp suất điện trở (Strain Gauge Pressure Sensor):

o Ưu điểm: Độ chính xác cao, độ bền tốt, phù hợp cho các ứng dụng đo áp suất

tĩnh

o Nhược điểm: Có thể nhạy cảm với nhiệt độ môi trường xung quanh.

 Cảm biến áp suất màng (Diaphragm Pressure Sensor):

o Ưu điểm: Thích hợp để đo áp suất nhỏ, nhạy bén với các thay đổi áp suất.

o Nhược điểm: Độ bền không cao khi làm việc trong môi trường có áp suất

lớn

 Cảm biến áp suất piezoelectric:

o Ưu điểm: Phản hồi nhanh, bền trong các ứng dụng áp suất động như rung

hoặc va đập

o Nhược điểm: Không phù hợp cho đo áp suất tĩnh hoặc đo lâu dài.

 Cảm biến áp suất điện dung (Capacitive Pressure Sensor):

o Ưu điểm: Độ nhạy cao, đo áp suất cực nhỏ chính xác.

o Nhược điểm: Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và môi trường ẩm.

7 Cấu tạo

 Cảm biến quang

1 Vai trò của cảm biến quang (Photoelectric Sensor)

Cảm biến quang đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển, giúpphát hiện sự hiện diện, khoảng cách, hoặc chuyển động của đối tượng mà không cần tiếpxúc trực tiếp Vai trò chính của nó là phát hiện sự thay đổi về ánh sáng, từ đó cung cấp thôngtin cho hệ thống điều khiển về sự có mặt hoặc không có mặt của một vật thể

2 Chức năng của cảm biến quang

 Phát hiện đối tượng: Cảm biến quang có thể phát hiện sự có mặt của đối tượng khi

tia sáng bị gián đoạn hoặc phản xạ từ bề mặt đối tượng

 Đo lường khoảng cách: Một số cảm biến quang được sử dụng để đo khoảng cách từ

cảm biến đến đối tượng dựa trên thời gian phản xạ của ánh sáng

 Phát hiện vật cản: Cảm biến quang thường được sử dụng để phát hiện vật cản trong

các hệ thống băng chuyền hoặc robot công nghiệp

 Phát hiện màu sắc hoặc độ sáng: Một số loại cảm biến quang có khả năng phát hiện

màu sắc hoặc sự thay đổi độ sáng của đối tượng

3 Ứng dụng của cảm biến quang

Cảm biến quang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất công nghiệp đếnthiết bị gia dụng và ô tô, cụ thể như:

 Công nghiệp sản xuất: Sử dụng trong dây chuyền sản xuất để đếm sản phẩm, phát

hiện vật thể hoặc kiểm tra sự có mặt của đối tượng

 Robot và tự động hóa: Cảm biến quang giúp robot phát hiện vật cản, định vị vị trí

hoặc di chuyển chính xác theo lộ trình

 Ngành ô tô: Dùng trong các hệ thống hỗ trợ đỗ xe, hệ thống phanh tự động hoặc phát

hiện chướng ngại vật

 Hệ thống an ninh: Cảm biến quang được sử dụng trong hệ thống báo động để phát

hiện sự xâm nhập hoặc chuyển động

 Thiết bị gia dụng: Sử dụng trong các thiết bị như máy in, máy photocopy, để phát

hiện giấy hoặc điều chỉnh ánh sáng trong các thiết bị chiếu sáng tự động

4 Ưu điểm của cảm biến quang

 Không tiếp xúc: Cảm biến quang có thể phát hiện đối tượng mà không cần tiếp xúc

trực tiếp, do đó tránh được sự mài mòn hoặc hỏng hóc của thiết bị

 Phát hiện nhanh và chính xác: Thời gian phản hồi nhanh và độ chính xác cao, phù

hợp cho các ứng dụng cần phát hiện nhanh chóng

 Khoảng cách phát hiện lớn: Cảm biến quang có khả năng phát hiện đối tượng từ

khoảng cách xa, có thể lên đến hàng mét, so với các loại cảm biến khác như cảm biếntiệm cận

 Khả năng phát hiện đa dạng: Cảm biến quang có thể phát hiện nhiều loại vật liệu

khác nhau, từ kim loại, nhựa, đến thủy tinh

 Lắp đặt dễ dàng: Nhờ kích thước nhỏ gọn và không yêu cầu tiếp xúc, việc lắp đặt

cảm biến quang trong các hệ thống phức tạp trở nên đơn giản

5 Khuyết điểm của cảm biến quang

 Dễ bị nhiễu bởi ánh sáng môi trường: Ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng môi trường

xung quanh mạnh có thể gây nhiễu tín hiệu của cảm biến quang, ảnh hưởng đến độchính xác

 Hạn chế khi phát hiện vật trong suốt: Cảm biến quang gặp khó khăn trong việc

phát hiện các vật liệu trong suốt như kính hoặc nhựa trong suốt, vì ánh sáng dễ dàng

đi qua chúng

 Khó hoạt động trong môi trường bụi bẩn: Bụi bẩn hoặc dầu mỡ có thể làm cản trở

tia sáng, khiến cảm biến không hoạt động chính xác

 Giới hạn trong phát hiện màu sắc: Một số cảm biến quang không thể phát hiện

chính xác màu sắc hoặc độ phản xạ của bề mặt vật thể, đặc biệt là các bề mặt màu đenhoặc tối

6 Các loại cảm biến quang phổ biến

 Cảm biến quang phản xạ (Reflective Photoelectric Sensor):

o Ưu điểm: Dễ lắp đặt, không yêu cầu đối tượng phản xạ đặc biệt, chỉ cần có

vật cản làm gián đoạn tia sáng

o Nhược điểm: Có thể bị nhiễu bởi ánh sáng nền hoặc môi trường xung quanh.

 Cảm biến quang thu-phát (Through-beam Photoelectric Sensor):

o Ưu điểm: Khả năng phát hiện xa và chính xác nhất, ít bị ảnh hưởng bởi môi

trường

o Nhược điểm: Cần lắp đặt bộ phát và bộ thu riêng biệt, đôi khi phức tạp hơn

trong cài đặt

 Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse Photoelectric Sensor):

o Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, dễ lắp đặt khi chỉ cần phát hiện vật thể trong

1 Vai trò của cảm biến mức (Level Sensor)

Cảm biến mức đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường và giám sát mức chất lỏng, bộthoặc hạt rời trong các bể chứa, silo, hoặc đường ống Vai trò chính của cảm biến mức làphát hiện và cung cấp thông tin về mực nước hoặc các chất khác trong các thiết bị chứa, từ

đó giúp điều khiển tự động các quá trình liên quan đến việc bơm, xả, và giám sát an toàn

2 Chức năng của cảm biến mức

 Đo lường mức chất lỏng hoặc chất rắn: Cảm biến mức giúp đo lường mức độ của

các chất lỏng như nước, dầu, hóa chất hoặc các chất rắn dạng hạt như xi măng, ngũcốc

 Giám sát liên tục hoặc điểm cụ thể: Cảm biến có thể cung cấp thông tin liên tục về

mức chất lỏng, hoặc phát hiện khi mức chất đạt đến một điểm cụ thể (mức cao nhấthoặc thấp nhất)

 Cảnh báo và điều khiển tự động: Cảm biến mức có thể kích hoạt các cảnh báo hoặc

tín hiệu điều khiển để bật/tắt bơm, van, hoặc các thiết bị khác khi mức đạt tới ngưỡng

đã định

 Bảo vệ hệ thống: Cảm biến mức giúp ngăn chặn các tình trạng như bơm chạy khô,

tràn bể chứa, hoặc ngưng trệ quá trình do thiếu nguyên liệu

3 Ứng dụng của cảm biến mức

Cảm biến mức được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng:

 Ngành công nghiệp hóa chất: Giám sát mức chất lỏng trong các bể chứa hóa chất

để tránh tràn hoặc cạn

 Ngành nước và xử lý nước thải: Dùng để kiểm soát mức nước trong bể chứa, trạm

bơm, và hệ thống xử lý nước thải

 Ngành dầu khí: Giám sát mức dầu trong bể chứa hoặc đường ống để tối ưu hóa quá

trình vận hành và tránh các sự cố như tràn dầu

 Công nghiệp thực phẩm và đồ uống: Theo dõi mức nguyên liệu lỏng hoặc rắn

trong các bồn chứa và dây chuyền sản xuất

 Ngành năng lượng: Giám sát mức nhiên liệu trong các máy phát điện hoặc hệ thống

năng lượng tái tạo

 Hệ thống HVAC: Theo dõi mức chất lỏng trong hệ thống làm lạnh hoặc sưởi ấm.

4 Ưu điểm của cảm biến mức

 Đa dạng ứng dụng: Cảm biến mức có thể được sử dụng để đo lường nhiều loại chất

khác nhau, từ chất lỏng đến chất rắn, giúp ứng dụng linh hoạt trong nhiều ngànhcông nghiệp

 Không tiếp xúc trực tiếp (một số loại): Một số loại cảm biến mức như cảm biến

siêu âm, radar hoặc cảm biến điện dung có thể đo lường mà không cần tiếp xúc trựctiếp với chất lỏng, giúp tránh sự ăn mòn hoặc hư hỏng thiết bị

 Dễ lắp đặt: Cảm biến mức thường có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt vào các bể

chứa hoặc hệ thống đường ống

 Cảnh báo tự động: Cảm biến mức giúp tự động kích hoạt các cảnh báo và hệ thống

điều khiển, giúp giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa quá trình vận hành

 Độ tin cậy cao: Với công nghệ hiện đại, cảm biến mức cung cấp thông tin chính xác

và đáng tin cậy, đặc biệt trong các ứng dụng công nghiệp quan trọng

5 Khuyết điểm của cảm biến mức

 Nhạy cảm với môi trường: Một số loại cảm biến mức (ví dụ: cảm biến dẫn điện) có

thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất, hoặc các yếu tố môi trường khác, làm giảm độchính xác

 Bảo trì định kỳ: Các cảm biến tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng hoặc chất rắn (ví dụ:

cảm biến phao, cảm biến áp suất) có thể yêu cầu bảo trì hoặc làm sạch định kỳ đểđảm bảo hoạt động bình thường

 Giới hạn khi phát hiện chất rắn: Một số loại cảm biến mức hoạt động tốt với chất

lỏng nhưng không thể đo lường chính xác mức của chất rắn dạng hạt, hoặc gặp khókhăn khi chất rắn có tính dẫn điện hoặc bụi bám

 Giá thành cao: Một số công nghệ cảm biến mức như radar hoặc siêu âm có giá

thành cao hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao hoặc hoạtđộng trong môi trường khắc nghiệt

6 Các loại cảm biến mức phổ biến

 Cảm biến mức phao (Float Level Sensor):

o Ưu điểm: Đơn giản, dễ sử dụng, giá thành thấp.

o Nhược điểm: Không phù hợp cho các môi trường có dòng chảy mạnh hoặc

nhiều tạp chất

 Cảm biến mức siêu âm (Ultrasonic Level Sensor):

o Ưu điểm: Không tiếp xúc, đo mức chất lỏng và chất rắn từ xa với độ chính

xác cao

o Nhược điểm: Có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất cao.

 Cảm biến mức điện dung (Capacitive Level Sensor):

o Ưu điểm: Đo lường chính xác cả chất lỏng và chất rắn, không cần tiếp xúc

với chất đo

o Nhược điểm: Nhạy cảm với thay đổi trong môi trường và vật liệu có độ dẫn

điện thấp

 Cảm biến mức radar (Radar Level Sensor):

o Ưu điểm: Độ chính xác cao, hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt,

không bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi hoặc bọt

o Nhược điểm: Giá thành cao, phức tạp trong lắp đặt.

 Cảm biến mức dẫn điện (Conductive Level Sensor):

o Ưu điểm: Phù hợp cho các chất lỏng có độ dẫn điện cao như nước, axit.

o Nhược điểm: Không hoạt động tốt với chất không dẫn điện như dầu.

7 Cấu tạo

Bộ chấp hành (Actuator) là một thiết bị quan trọng trong các hệ thống điều khiển tự động,

có chức năng chuyển đổi tín hiệu điều khiển (thường là tín hiệu điện, khí nén hoặc thủy lực)thành chuyển động cơ học để thực hiện các nhiệm vụ như đóng/mở van, điều khiển vị trí,tốc độ, áp suất Dưới đây là phân loại, cấu tạo, ưu điểm, khuyết điểm, chức năng, phạm viứng dụng và sơ đồ đấu dây của một số bộ chấp hành phổ biến

1 Bộ chấp hành thủy lực (Hydraulic Actuator)

a Cấu tạo

Xi lanh thủy lực là thành phần chính của bộ chấp hành, bao gồm:

 Thân xi lanh: Là ống trụ chứa chất lỏng thủy lực

 Piston: Nằm bên trong xi lanh, là bộ phận chính nhận áp suất chất lỏng và tạo ra lực

để đẩy hoặc kéo

 Thanh piston (cần xi lanh): Nối với piston và truyền lực từ piston ra ngoài để thựchiện công việc.

 Nắp xi lanh: Đóng kín hai đầu của xi lanh và hỗ trợ việc gắn kết với các bộ phậnkhác

Van điều khiển:

 Van điều khiển dòng chảy của dầu thủy lực đi vào và ra khỏi xi lanh để điều chỉnhhoạt động của bộ chấp hành

 Có nhiều loại van khác nhau như van phân phối, van một chiều, van giảm áp,…Bơm thủy lực:

 Bơm tạo ra dòng chảy của chất lỏng (thường là dầu) trong hệ thống, tạo ra áp lực đểcung cấp cho bộ chấp hành

Bình chứa dầu:

 Đây là nơi chứa dầu thủy lực Bình chứa này đảm bảo rằng luôn có đủ lượng dầu cầnthiết cho hệ thống thủy lực hoạt động

Đường ống và ống dẫn dầu:

 Đường ống và ống dẫn dầu kết nối các thành phần trong hệ thống thủy lực, dẫn dầu

từ bơm đến xi lanh và quay lại bình chứa

c Ưu điểm

Hệ thống thủy lực có khả năng tạo ra lực rất lớn, mạnh hơn nhiều so với hệ thống điện haykhí nén Điều này giúp chấp hành thủy lực được ứng dụng trong các công việc đòi hỏi lựclớn như nâng hạ, ép, kéo, hoặc đẩy các vật nặng

Bộ chấp hành thủy lực có thể được điều khiển chính xác về vị trí, tốc độ và lực Điều nàycho phép hệ thống dễ dàng thích ứng với các yêu cầu kỹ thuật khác nhau

Bộ chấp hành thủy lực có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài mà ít bị quá nhiệt hoặc

hư hỏng, nếu được bảo dưỡng đúng cách Đặc biệt, hệ thống thủy lực không phụ thuộc vàocác yếu tố môi trường như độ ẩm hay bụi bẩn, giúp nó làm việc tốt trong các điều kiện khắcnghiệt

d Khuyết điểm

Chi phí đầu tư ban đầu cho một hệ thống chấp hành thủy lực, bao gồm cả thiết bị và phụtùng, thường khá cao Ngoài ra, chi phí bảo trì và sửa chữa cũng có thể đắt đỏ nếu có sự cốxảy ra Ngoài ra, một trong những vấn đề thường gặp là rò rỉ dầu thủy lực, có thể gây hỏnghóc hệ thống, giảm hiệu suất làm việc và gây ô nhiễm môi trường

Mặc dù mạnh mẽ, nhưng hệ thống thủy lực không phù hợp lắm với các ứng dụng yêu cầutốc độ cao Khi vận hành ở tốc độ cao, nhiệt độ dầu có thể tăng nhanh, gây giảm hiệu suất vàtiềm ẩn nguy cơ hư hỏng

Sơ đồ mạch thủy lực dùng hệ thống bơm kép

2 Bộ chấp hành tuyến tính (Linear Actuator)

a Cấu tạo

Bộ chấp hành tuyến tính thường bao gồm các thành phần chính sau:

- Động cơ: Cung cấp nguồn lực cho chuyển động, có thể là động cơ điện (DC, AC),

khí nén, hoặc thủy lực

- Trục vít me (trục vít bi hoặc trục vít xoắn): Biến đổi chuyển động quay của động cơ

thành chuyển động tịnh tiến

- Bộ dẫn hướng: Giúp chuyển động tịnh tiến thẳng và ổn định.

- Thanh truyền (hoặc cần đẩy): Phần di chuyển theo đường thẳng và trực tiếp tác động

lên vật cần di chuyển

- Vỏ bảo vệ: Bao quanh và bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi các tác nhân bên ngoài

như bụi bẩn hoặc độ ẩm

- Cảm biến vị trí và bộ điều khiển: Một số bộ chấp hành tuyến tính có tích hợp cảm

biến vị trí và bộ điều khiển để điều chỉnh chính xác độ dài và tốc độ di chuyển

b Chức năng

Biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến: Đây là chức năng chính của bộchấp hành, chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tuyến tính Bêncạnh đó, bộ chấp hành cung cấp lực cần thiết để đẩy hoặc kéo các vật thể theo một đườngthẳng, phục vụ các ứng dụng như nâng, hạ, di chuyển theo chiều dọc hoặc ngang Một số hệthống chấp hành có thể được lập trình để điều chỉnh vị trí chính xác hoặc thay đổi gócnghiêng của các thiết bị