Phần tử tự động

Phần tửtự động là những thiết bịdùng đểxây dựng nên các thiết bị tự động. Các thiết bị này có thể thực hiện những chức năng nào đó mà không cần sựtham gia trực tiếp của con người

ĐH Bách Khoa Hà Nội 1Bài Mở Đầu KHÁI NIM CHUNG V PHN T T NG §1. M u Phn t t ng là nhng thit b dùng  xây dng nên các thit b t ng. Các thit b này có th thc hin nhng chc nng nào ó mà không cn s tham gia trc tip ca con ngi. Phn t t ng có nhiu chc nng khác nhau và nguyên lý làm vic khác nhau. Ví d : phn t in c, in t, in nhit, thu lc, khí nén . Xét ví d : cn duy trì nhit  ca mt lò sy vi cp = const 1. Khi không s dng phn t t ng : s  c bn gm nhit k và in tr gia nhit. Hình 1 Mun duy tri nhit  ta phi : - Quan sát tình trng làm vic ca lò thông qua nhit k - So sánh nhit d  ca lò vi nhit  cn duy trì cp = const - Nu thy có s sai khác gia hai nhit  thì cn tin hành hiu chnh +  < cp : cn khoá K cho in tr hot ng  gia nhit làm cho lò tng nhit  cho phép. +  < cp : cn ngt khoá K  vô hiu hoá in tr gia nhit làm nhit  lò gim ti nhit  cho phép. 2. Khi s dng phn t t ng : s  c bn gm nhit k thu ngân có gn tip im và công tc t . ĐH Bách Khoa Hà Nội 2 Hình 2 K – kí hiu ca cun dây nam châm in ca công tc t S  duy trì nhit  ca lò trong mt khong nhit  lân cn nhit  cn duy trì. Khi nhit  ca lò  nh hn khong nhit  cho phép thì tip im m, K không có in. Lúc ó in tr gia nhit R hot ng gia nhit cho lò làm nhit  ca lò tng. Nhit  ca lò tng ti lúc vt mc nhit  cho phép, mc thy ngân trong nhit k dâng cao làm tip im nhit k óng. Cun dây K có in, in tr gia nhit không có in nên lò không c gia nhit. Do ó nhit  lò gim xung ti mc cho phép. Khi nhit  lò gim xung mc cho phép thì quá trình li c lp li. Tóm li quá trình Qua ví d trên, ta thy mt h thng t bao gm nhng khâu nh sau : - Khâu o lng k thut: xác nh các thông s ca i tng iu khin và kim tra tình trng làm vic ca nó. Các i tng o c có th là i lng in hoc không in nhng ch yu là không in. Do ó ngi ta phi bin i các i lng không in v i lng in. Vì vy trong khâu này có s dng các phn t cm bin (sensor). - Tng hp x lý : tính toán, so sánh, ánh giá các i lng t b phn o lng a ti theo mt qui lut nào ó và a ra các tín hiu cn thit cho vic iu khin. Vì vy b phn này phi có kh nng logic cao, thng ngi ta s dng các phn t logic. Tùy theo mc  i tng iu khin Tng hp x lý o lng kim tra Chp hành ĐH Bách Khoa Hà Nội 3phc tp ca quá trình iu khin mà b phn tng hp x lý có th phc tp hoc dn gin. - Chp hành : nhn các tín hiu t khâu tng hp x lý a ti, theo ni dung ca tín hiu ó, thc hin các thao tác cn thit  iu chnh các thông s trng thái ca i tng iu khin theo giá tr ã t. Thng dùng các phn t c in, in t, khí nén hoc thy lc . - i tng iu khin : là nhng i tng có thông s cn phi iu chnh  s làm vic ca nó tha mãn yêu cu ã nh. i tng iu khin có th là mt n v nguyên công hoc mt h thng sn sut. ĐH Bách Khoa Hà Nội 4§2. Phân Loi Phn T T ng Phn t t ng có th c phân loi theo nhiu tiêu chí khác nhau. Di ây là mt vài cách phân loi 1. Theo quan im nng lng : Coi phn t t ng nh mt phn t bin i nng lng chia ra 2 loi : - Loi 1 : Nng lng u ra y ; x ng lng vào y c chuyn i t x Hình 1 Vi phn t t ng, nu công sut nng lng ra nh hn công sut nng lng u vào thì phn t này là phn t t th ng. - Loi 2 : z là ngun ph hay ngun nuôi Hình 2 Nng lng z có tác dng iu ch quá trình bin i nng lng t xy. Phn t này là phn t hot tính (tích cc). Nng lng u ra ln hn nng lng u vào. 2. Theo tính cht ca i tng u ra, vào : gm c – in, in – t 3. Theo chc nng làm vic - Phn t cm bin (sensor) dùng  bin i các i lng t dng này sang dng khác. Thng t i lng không in sang i lng in, thng nm  h thng o lng kim tra. - Các phn t khuch i : tng cng tín hiu, vi mt s bin thiên nh ca tín hiu u vào s dn n s bin thiên ca tín hiu ra. Quan h hai i lng th hin qua c tính vào – ra. - Các phn t rle : là các phn t có mi quan h gia i lng vào – ra theo dng c tính rle. Các phn t rle có th tác ng hoc không tác ng. PTTDx yPTTDx yz ĐH Bách Khoa Hà Nội 5 Hình 3 - Phn t n nh : phn t t ng iu chnh mt thông s nào ó  tr s không i lu ng lng u vào thay i trong phm vi nht nh - Phn t bin i : dùng  bin i các tín hiu t dng này sang dng khác nhm to iu kin thun li và tng  chính xác cho s làm vic khác, cho các phn t khác trong h thng. - Phn t chp hành : là các phn t dùng  tác ng trc tip lên các i tng iu khin  iu chnh các thông s và trng thái ca i tng theo yêu cu ã nh. 4. Theo nguyên lý : chia làm 4 nhóm chính - Các phn t in c - Các phn t nhit - Các phn t st t - Các phn t bán dn và vi mch xnh xtđ ymin ymax y (ra) X (vào) ĐH Bách Khoa Hà Nội 6§3. Các c Tính C Bn Và Các Thông S Ca Phn T T ng 1. H s bin i : - Hệ số biến đổi là t s gia ng lng u ra và ng lng u vào hay là t s gia s bin thiên ng lng u ra y và s bin thiên ng lng u vào x. xyK = hoc dxdyxy'K ≈∆∆= Chú ý : + giá tr K,K’ ph thuc c tính vào ra ca phn t y = f(x) + Vi phn t tuyn tính thì K, K’ là const . Còn vi phn t phi tuyn thì K, K’ là hàm s. + K, K’ là mt i lng vt lý có n v o. Còn  giá tr tng i thì nó không có n v. + Vi các phn t khác nhau thì h s bin i có nhng tên gi khác nhau phù hp vi chc nng ca phn t. 2. Sai s : Sai số là s thay i ca ng lng ra khi ng lng vào không thay i. Sai s có nhiu nguyên nhân : - Ch quan : do t phn t gây nên. - Khách quan : do các i tng bên ngoài tác ng. Có 3 loi sai s : - Sai s tuyt i : y = y’ – y - Sai s tng i : %100.yy%a∆= - Sai s qui i : %100.yy%bmax∆= 3. Ngng  nhy : Ngưỡng nhạy là s thay i giá tr ti thiu ca ng lng u vào mà không gây ra s thay i ca ng lng u ra. xyx1 x2 ĐH Bách Khoa Hà Nội 7 hình1 x1, x2 : ngng  nhy 4. Phn hi : - Tác dng : dùng  tng cng tín hiu (h s khuch i) hoc tng tính n nh. Hình 2 - Có 2 loi phn hi : + phn hi dng là phn hi tín hiu tác dng cùng chiu x + phn hi âm là phn hi tín hiu tác dng ngc chiu x H s phn hi  : nu  = 0 thì y = k.x nu   0 thì β±=→β±=1kk1kxyph HSBD H s phn hi βx yxph ĐH Bách Khoa Hà Nội 8Phần 1 CÁC B CM BIN Chng 1 – KHÁI NIM C BN V CM BIN Trong các h thng iu khin và o lng, mi quá trình du c c trng bi các bin trng thái, thng là các i lng không in.  o c và theo dõi s bin thiên này ta phi dùng các b cm bin. §1 . mh Ngha Và Phân Loi 1. nh ngha : Cảm biến là các thit b cm nhn và áp ng vi các tín hiu và kích thích - Trong mô hình mch : các b cm bin là mô hình mng hai ca Hình 1 x – bin trng thái cn o y – áp ng y = f(x) 2. Phân Loi : a. Theo nguyên lý chuyn i : nhit in, quang in, c in… b. Theo dng kích thích : âm thanh, tn s… c. Theo chc nng :  nhy,  chính xác,  tr… d. Theo phm vi s dng : trong công nghip, nông nghip, nghiên cu e. Theo thông s mô hình mch thay th ( 2 loi) - Cm bin tích cc (b cm bin có ngun) có th coi là ngun dòng hoc ngun áp - Cm bin th ng (không ngun ) c c trng bi các thông s L, R, C, M và s có th tuyn tính và không tuyn tính . §2. Các c Trng C Bn Ca B Cm Bin Quan h gia kích thích và áp ng ca cm bin c c trng bng nhiu i lng c bn. B CB x y ĐH Bách Khoa Hà Nội 91. Hàm truyn : là quan h gia áp ng và kích thích có th c cho di dng bng hoc biu thc toán hc - Tuyn tính : y = a + bx vi b –  nhy ; a – khi x = 0 - Dng ln(a) : y = 1 + b.lnx - Dng m : kxe.ay = vi k = const - Dng ly tha : y = a0 + a1.xk 2.  ln ca tín hiu vào : Độ lớn của tín hiệu vào là giá tr ln nht ca tín hiu vào mà sai s ca cm bin không vt quá ngng cho phép. Thng  ln ca tín hiu vào tính theo dB hoc theo log 3. Sai s : Sai số là s sai khác tín hiu o lng vi giá tr thc ca nó. Sai s có 4 loi : − Sai s tuyt i − Sai s tng i − Sai s qui i − Sai s h thng là sai s không ph thuc vào thi gian và không i hay thay i theo thi gian. Nguyên nhân : + do sai s thit k + do x lý kt qu o + do dc tính phn t − Sai s ngu nhiên là sai s xut hin có  ln và chiu không xác nh do : nhiu và iu kin môi trng. §3. Các B Cm Bin Tích Cc Và Th ng − B cm bin tích cc (có ngun) hot ng nh mt ngun áp hoc ngun dòng và biu din nh mt mng hai ca có ngun. − B cm bin th ng (không ngun) là b cm bin c biu din bng mng hai ca không ngun có tr kháng ph thuc kích thích *) Các hiu ng vt lý dùng trong các b cm bin tích cc: 1. Hiu ng cm ng in t : - Khi mt thanh dn chuyn ng trong t trng s xut hin trên ó mt sc in ng t l vi bin thiên t thông. Ngha là t l tc  chuyn ng ca thanh dn. - ng dng : xác nh vn tc chuyn ng ca vt. Cảm ứng là cơ sở lý luận cho các thiết bị điện từ như động cơ điện, máy phát điện… ĐH Bách Khoa Hà Nội 102. Hiu ng nhit in (cp nhit) : - Hiu ng nhit in là hin tng xy ra khi 2 dây dn có bn cht hóa hc khác nhau c hàn kín, s xut hin mt sc in ng t l vi nhit  mi hàn Hình 2 - Hiu ng này thng c s dng  o nhit . - Ngc li khi cho dòng in chy t cht có bn cht hóa hc khác nhau s to ra nhng chênh lch nhit . 3. Hiu ng ha in : - Mt s tinh th c gi là tinh th hóa in có tính cht phân cc in t phát ph thuc nhit , s lng in tích trái du ph thuc s phân cc in. Hình 3 - Thng dùng  o thông lng bc x quang. 4. Hiu ng áp in : - Khi tác ng ng sut c lên b mt ca vt liu áp in (thch anh, mui xec-nhét) thì làm vt liu ó bin dng và xut hin các in tích bng nhau và trái du. Thông qua in áp ó xác nh c lc F tác dng. φu φ mVT [...]... . Nhận xét : định tính U r =f( ) tuyến tính - Triệt tiêu lực hút điện từ tác dụng lên phần nắp động . - Khi 1 = 2 = thì U r =0 . - Dấu của U 2 và độ lớn phụ thuộc chiều chuyển động của nắp so với vị trung gian . b) Cuộn dây chuyển động . Thờng dùng đo chuyển thẳng và đo góc quay . *Đo chuyển động thẳng : -Khi W 2 chuyển dịch thẳng . + ở vị trí cân bằng : . Ur =0 (do từ thông... điện dung kiĨu vi sai . PhÇn hai : rơle tơng tự Đ 1: khái niệm chung . 1) Định nghĩa : là thiết bị tơng tự động mà tín hiệu đầu ra biến đổi nhảy cấp khi biến đổi đầu vào đạt những giá trị xác định . 2) cÊu t¹o : gåm ba bé phËn chÝnh . + Cơ cấu thu: tiếp nhận tín hiệu vào và biến đổi nó thành các đại lợng vật lý cần thiết để rơle tác động (Rơle điện từ là cuộn d©y ) r R ĐH Bách Khoa Hà... không có sự nối với nhau về điện . Công suất của cảm biến lớn nên không cần mạch khuyếch đại Giới hạn ®−ỵc ®é réng . Nh−ỵc ®iĨm : Sai sè do ảnh hởng của lực điện động và momen điện động . Sai số do sự biến thiên của thông số và sự dao động của diện áp nguồn . Để gi¶m nhá kÝch th−íc cđa c¶m biÕn th−êng sư dơng tÇn sè lín . w 2 u 1 u 2 w 2 w 1 ĐH Bách Khoa Hà Nội 48 . 4 s c k ε π = ∆ ... in ng t l vi bin thiên t thông. Ngha là t l tc  chuyn ng ca thanh dn. - ng dng : xác nh vn tc chuyn ng ca vt. Cảm ứng là cơ sở lý luận cho các thiết bị điện từ như động cơ điện, máy phát điện… ĐH Bách Khoa Hà Nội 27 B - Cm bin in tr : - nh ngha : cm bin in tr là cm bin mà ng lng u vào là các di chuyn c (thng hoc quay) còn ng . β±=→β±=1kk1kxyph HSBD H s phn hi βx yxph ĐH Bách Khoa Hà Nội 8Phần 1 CÁC B CM BIN Chng 1 – KHÁI NIM C BN V CM BIN Trong các. chuyn ng ca vt. Cảm ứng là cơ sở lý luận cho các thiết bị điện từ như động cơ điện, máy phát điện… ĐH Bách Khoa Hà Nội 102. Hiu ng nhit