Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo trình Nhập môn cơ điện tử với mục tiêu giúp các bạn có thể nhận biết các loại hình thông tin trong hệ thống cơ điện tử; Bước đầu làm quen được với các mô hình cơ điện tử; Phân biệt các dạng sản phẩm cơ điện tử trong công nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình.
45 BÀI 4: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN Mã bài: Giới thiệu: Cảm biến thiết bị đầu vào thiết bị ngoại vi hệ thống điện tử Để hệ thống điện tử hoạt động với hiệu suất cao xác hệ thống cảm biến trình đo lường cảm biến địi hỏi phải xác Mục tiêu: Trang bị cho sinh viên kiến thức: Đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động loại cảm biến thơng dụng Cách thức lắp đặt, chuẩn đốn lỗi cảm biến trình sử dụng Nội dung chính: Kỹ thuật đo lường Đo lường trình so sánh, định lượng đại lượng chưa biết (đại lượng đo) với đại lượng chuẩn hóa (đại lượng mẫu đại lượng chuẩn) Như vậy, công việc đo lường nối thiết bị đo vào hệ thống khảo sát quan sát kết đo đại lượng cần thiết Tín hiệu đo : Là tín hiệu mang thơng tin giá trị đại lượng đo lường Đại lượng đo thông số xác định q trình vật lý tín hiệu đo Trong q trình vật lý có nhiều thơng số trường hợp cụ thể , ta quan tâm đến thông số cụ thể Đại lượng đo phân thành loại đại lượng đo tiền định đại lượng đo ngẫu nhiên Đại lượng đo tiền định đại lượng đo biết trước quy luật thay đổi theo thời gian chúng đại lượng đo ngẫu nhiên đại lượng đo mà thay đổi chúng không theo quy luật định Thiết bị đo thiết bị kỹ thuật dùng để gia cơng tín hiệu mang thơng tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát Thiết bị đo gồm có : Thiết bị mẫu , chuyển đổi đo lường , dụng cụ đo , tổ hợp thiết bị đo lường hệ thống thông tin đo lường 1.1 Đại lượng đo lường Dựa tính chất đại lượng đo, phân đại lượng đo lường thành hai loại - Đại lượng điện - Đại lượng không điện Đại lượng điện Đại lượng điện phân thành hai dạng - Đại lượng điện tác động ( active ) - Đại lượng điện thụ động ( passive ) 1.2 Đại lượng điện tác động 46 Đại lượng điện tác động đại lượng điện có sẵn lượng điện nên đo lường đại lượng , ta không cần cung cấp cung cấp lượng cho mạch đo Đại lượng điện tác động đại lượng điện áp, dòng điện, công suất Trong trường hợp lượng đại lượng cần đo lớn giảm bớt cho phù hợp với mạch đo Ví dụ điện áp cần đo lớn , ta sử dụng cầu phân áp phù hợp với cấu đo hay thông qua thiết bị khác để giảm nhỏ lượng cần đo lượng nhỏ khuếch đại đủ lớn cho mạch đo hoạt động 1.3 Đại lượng điện thụ động Đại lượng điện thụ động đại lượng khơng mang lượng điện Vì đo lường đại lượng loại , ta cần phải cung cấp nguồn lượng điện cho mạch đo Đại lượng điện thụ động điện cảm , điện trở , điện dung , hỗ cảm Sau cung cấp lượng điện cho đại lượng , đại lượng đo lường dạng đại lượng điện tác động Như đại lượng điện thụ động có tiêu hao lượng , phải có yêu cầu riêng cho đại lượng : Tiêu hao lượng , cung cấp lượng điện , chất đại lượng điện khơng thay đổi Thí dụ : dịng điện cung cấp cho điện trở cần đo có trị số lớn khiến cho nhiệt lượng đốt nóng điện trở làm thay đổi trị số điện trở 1.4 Đại lượng không điện Là đại lượng không mang lượng điện , đại lượng vật lý chẳng hạn nhiệt độ lực , áp suất , ánh sáng , tốc độ Để đo lường đại lượng vật lý , người ta có phương pháp thiết bị đo lường thích hợp để chuyển đổi đại lượng không điện thành đại lượng điện Nhất với hệ đại cần nhiều thơng số để xử lý thông số không điện cần xử lý ngày nhiều Tuy nhiên việc đo đại lượng không điện thường phức tạp rời rạc Do , cần chuyển đổi đại lượng không điện thành đại lượng điện để phép đo dễ dàng , thuận lợi , tin cậy xác đồng thời tăng tính tự động hố Cách thức đo mở rộng kỹ thuật đo lường nói chung cho đại lượng không điện Những thiết bị biến đổi đại lượng vật lý sang đại lượng điện gọi cảm biến điện chuyển đổi mà đề cập đến phần sau Các thông số đặc trưng cảm biến Cảm biến – sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa giác quan – giác quan thể người Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhân thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thông tin đại lượng cảm nhận hay điều khiển q trình định trước có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi trường hoạt động Để dễ hiểu so sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan người sau: giác quan Thay đổi môi trường Thiết bị cảm biến Thị giác Ánh sáng, hình dạng, kích Cảm biến thu hình, cảm thước, vị trí xa gần, màu sắc biến quang Xúc giác Áp suất, nhiệt độ, đau, Nhiệt trở, cảm biến tiệm tiếp xúc, tiệm cận, ẩm, khô cận, cảm biến độ rung 47 Vị giác Thính giác Ngọt, mặn, chua cay, béo động Âm rầm bổng, sóng âm, âm Đo lượng đường lượng máu Khứu giác Mùi chất khí, chất Cảm biến sóng siêu âm, lỏng mi-cro Đo độ cồn, thiết bị cảm nhận khí ga Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lýđược Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m): s = F(m) Phạm vi ứng dụng: Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Mơi trường, khí tượng Thơng tin viễn thông Nông nghiệp Dân dụng Giao thông Vũ trụ Quân 2.1 Phân loại cảm biến Các cảm biến phân loại theo đặc trưng sau đây: 2.1.1 Theo nguyên lý chuyển đổi kích thích đáp ứng: Hiện tượng vật lý: - Nhiệt điện - Quang điện - Quang từ - Điện từ - Quang đàn hồi - Từ điện - Nhiệt từ Hiện tượng hoá học: - Biến đổi hoá học - Biến đổi điện hố - Phân tích phổ - Biến đổi sinh hoá Hiện tượng sinh học : - Biến đổi vật lý - Hiệu ứng thể sống 2.1.2 Phân loại theo dạng kích thích : Âm thanh: 48 - Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện: - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ: - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm Quang: - Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số xạ Cơ: - Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men: - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt Nhiệt: - Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ: - Kiểu - Năng lượng - Cường độ 2.1.3 Theo tính cảm biến : - Độ nhạy - Độ xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Cơng suất tiêu thụ - Dải tần - Độ trễ - Khả tải - Tốc độ đáp ứng 49 - Độ ổn định - Tuổi thọ - Điều kiện môi trường - Kích thước, trọng lượng 2.1.4 Phân loại theo phạm vi sử dụng - Công nghiệp - Nghiên cứu khoa học - Mơi trường, khí tượng - Thơng tin, viễn thơng - Nông nghiệp - Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân 2.1.5 Phân loại theo thông số mơ hình mạch điện thay : + Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng + Cảm biến thụ động đặc trưng thông số R, L, C, M tuyến tính phi tuyến 2.2 Vai trị - ứng dụng cảm biến Các cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo lường điều khiển Chúng cảm nhận đáp ứng theo kích thích thường đại lượng khơng điện, chuyển đổi đại lượng thành đại lượng điện truyền thông tin hệ thống đo lường điều khiển, giúp nhận dạng đánh giá điều khiển biến trạng thái đối tượng Giới thiệu loại cảm biến Cảm biến – sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa giác quan – giác quan thể người Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện thu nhân thơng tin từ bên ngồi Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động tự động hiển thị thơng tin đại lượng cảm nhận hay điều khiển trình định trước có khả thay đổi cách uyển chuyển theo môi trường hoạt động Để dễ hiểu so sánh cảm nhận cảm biến qua giác quan người sau: giác quan Thay đổi môi trường Thiết bị cảm biến Thị giác Ánh sáng, hình dạng, kích Cảm biến thu hình, cảm thước, vị trí xa gần, màu sắc biến quang Xúc giác Áp suất, nhiệt độ, đau, Nhiệt trở, cảm biến tiệm tiếp xúc, tiệm cận, ẩm, khô cận, cảm biến độ rung Vị giác Ngọt, mặn, chua cay, béo động Thính giác Âm rầm bổng, sóng âm, âm Đo lượng đường lượng máu Khứu giác Mùi chất khí, chất Cảm biến sóng siêu âm, lỏng mi-cro Đo độ cồn, thiết bị cảm 50 nhận khí ga Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lýđược Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (m): s = F(m) Phạm vi ứng dụng: Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Mơi trường, khí tượng Thơng tin viễn thông Nông nghiệp Dân dụng Giao thông Vũ trụ Quân 2.2 Phân loại cảm biến Các cảm biến phân loại theo đặc trưng sau đây: 2.1.1 Theo nguyên lý chuyển đổi kích thích đáp ứng: Hiện tượng vật lý: - Nhiệt điện - Quang điện - Quang từ - Điện từ - Quang đàn hồi - Từ điện - Nhiệt từ Hiện tượng hoá học: - Biến đổi hoá học - Biến đổi điện hoá - Phân tích phổ - Biến đổi sinh hố Hiện tượng sinh học : - Biến đổi vật lý - Hiệu ứng thể sống 2.1.2 Phân loại theo dạng kích thích : Âm thanh: - Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện: - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp 51 - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ: - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm Quang: - Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số xạ Cơ: - Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men: - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt Nhiệt: - Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ: - Kiểu - Năng lượng - Cường độ 2.1.3 Theo tính cảm biến : - Độ nhạy - Độ xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Cơng suất tiêu thụ - Dải tần - Độ trễ - Khả tải - Tốc độ đáp ứng - Độ ổn định - Tuổi thọ - Điều kiện mơi trường - Kích thước, trọng lượng 2.1.4 Phân loại theo phạm vi sử dụng - Công nghiệp 52 - Nghiên cứu khoa học - Môi trường, khí tượng - Thơng tin, viễn thơng - Nơng nghiệp - Dân dụng - Giao thông - Vũ trụ - Quân 2.1.5 Phân loại theo thông số mơ hình mạch điện thay : + Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng + Cảm biến thụ động đặc trưng thơng số R, L, C, M tuyến tính phi tuyến 2.2 Vai trò - ứng dụng cảm biến Các cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo lường điều khiển Chúng cảm nhận đáp ứng theo kích thích thường đại lượng không điện, chuyển đổi đại lượng thành đại lượng điện truyền thông tin hệ thống đo lường điều khiển, giúp nhận dạng đánh giá điều khiển biến trạng thái đối tượng 3.Giới thiệu loại cảm biến 3.1Cảm biến tiệm cận 3.1.1 Đặc điểm: Phát vật không cần tiếp xúc Tốc độ đáp ứng cao Đầu sensor nhỏ lắp nhiều nơi Có thể sử dụng mơi trường khắc nghiệt 3.1.2.Một số định nghĩa: ( thuật ngữ thường dùng) 53 Các Thuật Ngữ Thường Sử Dụng + Vật Chuẩn (Standard Object): Vật liệu Hình dạng Kích thước Tốc độ v v v Vật Chuẩn (Standard Object): Một vật xem vật chuẩn hình dạng, vật liệu, kích cỡ, v.v.v vật phải phù hợp để phát huy đặt tính kỹ thuật sensor + Thời Gian Đáp Ứng (Response Time): Cảm Biến Trong dải hoạt động Tiệm Cận Dãi hoạt động Ngoài dải hoạt động + Tần Số Đáp Ứng (Response Frequency): Bề mặt Vật cảm biến Cảm Biến Biến Cảm Tiệm Cận cách Khoảng cảm Bề mặt cảm biến biến Thời gian đáp ứng (Response Time): t1 : Khoảng thời gian từ lúc đối tượng chuẩn chuyển động vào vùng phát sensor tới đầu sensor bật ON Vật cảm biến t2 : Khoảng thời gian từ lúc đối tượng chuẩn chuyển động khỏi vùng phát sensor tới đầu sensor tắt OFF Tần số đáp ứng f (Response Frequency): Số lần tác động lặp lại vật cảm biến vào vùng hoạt động sensor 3.2 CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN CẢM 3.2.1 Cấu trúc cảm biến tiệm cận điện cảm: 54 Hình 6.13 Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện cảm Một cảm biến tiệm cận điện cảm gồm có khối chính: - Cuộn dây lõi ferit Mạch dao động Mạch phát Mạch đầu 3.2.2 Nguyên lý hoạt động: Hình 6-14: Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện cảm Mạch dao động tạo dao động điện từ, từ trường biến thiên từ lõi sắt tác động với vật kim loại đặt trước Khi có đối tượng lại gần, xuất dòng điện cảm ứng chống lại thay đổi dịng điện, giảm biên độ tín hiệu dao động Bộ phát phát thay đổi tín hiệu tác động để mạch lên mức ON 3.2.3.Phân loại: 85 BÀI 6: CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH HỆ THỐNG CƠ DIỆN TỬ Mã bài: Giới thiệu: Từ lý thuyết khái niệm hệ thống điện tử Phần nghiên cứu số ví dụ điển hình hệ thống điện tử sở khảo sát thực tế trình thực hành Mục tiêu: - Hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống điện tử điển hình - Khảo sát, phân tích phần tử số hệ thống điện tử - Tìm tịi số hệ thống điện tử điển hình thực tế Nội dung chính: Mơ hình nồi cơm điện tự động Phân loại theo dòng điện sử dụng: + Lò chiều + Lò xoay chiều Theo cách cháy lửa HQ, chia thành: + Lò nung gián tiếp: Nhiệt lửa HQ tạo điện cực (graphít, than) dùng để nấu chảy kim loại + Lò nung trực tiếp: Nhiệt lửa HQ tạo điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại Phân loại theo đặc điểm chất liệu vào lò (vật liệu rắn, kim loại vụn): + Lò chất liệu bên sườn phương pháp thủ cơng hay máy móc + Lị chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu 7.5.2 Sơ đồ điện (thiết bị mạch lực) lị hồ quang Điện cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào , 10, 35 hay 110kV tùy theo cơng suất lị Sơ đồ lị có thiết bị sau: + Cầu dao cách ly CL: Dùng phân cách mạch động lực lò với lưới cần thiết, chẳng hạn lúc sửa chữa + Máy cắt 1MC: Dùng đóng cắt mạch lực tải để bảo vệ lò HQ khỏi ngắn mạch cố + Cuộn kháng LK: Được đóng vào mạch loại khỏi mạch nhờ vào máy cắt 2MC Cuộn kháng LK dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc ổn định cháy HQ Lúc ngắn mạch làm việc, máy cắt 2MC mở để cuộn kháng LK tham gia vào mạch, hạn chế dòng ngắn mạch Một ứng dụng quan trọng mạch giải mã dùng giải mã địa cho nhớ bán dẫn Ngoài ra, mạch giải mã kết hợp với cổng OR tạo hàm logic Khi liệu chảy hết, lị cần cơng suất nhiệt lớn để nấu luyện, máy cắt 2MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng LK 86 Ở giai đoạn hoàn nguyên (KL nóng chảy hết), cơng suất lị u cầu để tránh bốc máy cắt 2MC mở để đưa cuộn kháng LK vào mạch, làm giảm cơng suất cấp cho lị + Máy biến áp lò BAL: Sơ cấp BAL đổi nối thành hình Y hay À nhờ vào máy cắt 3MC, 4MC Máy biến áp BAL đặt gần lò dịng điện thứ cấp lớn, khoảng 10kA Máy biến áp BAL phải làm việc môi trường nhiệt độ cao thường xuyên chế độ ngắn mạch làm việc (mồi hồ quang) Thứ cấp 3~6-10kV BAL dẫn, cấp điện cho điện cực ĐC Nối dẫn với điện cực "mạch ngắn" MN, đoạn mạch dẫn dòng điện lớn mềm để dễ cho điện cực di CL chuyển ^2MC e? \e?\ ( 1MCV + Điện cực ĐC: Là phần tạo hồ quang * Máy biến áp lò BAL : Máy biến áp BAL dùng cho lò HQ phải làm việc điều kiện đặc biệt nặng nề nên có đặc điểm sau: Cơng suất thường lớn (có thể tới hàng chục MW) dòng điện thứ cấp lớn (có thể tới hàng trăm BAL kA) Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch (2,5^4)Iđm - Có độ bền học cao để chịu lực điện từ phát sinh cuộn dây, dẫn có ngắn mạch - Có khả điều chỉnh điện áp sơ cấp tải giới hạn rộng - Phải làm mát tốt dịng lớn, hay có ngắn mạch biến áp đặt nơi kín lại gần lị - Ngun lý làm việc lị hồ quang Khi đóng điện vào mạch chính, HQ chưa phát sinh Thiết bị tự động từ từ hạ điện cực xuốn để đầu điện cực chạm vào kim loại lò làm phát sinh HQ Sau HQ phát sinh điện cực phải nâng nhanh lên để giải phóng ngắn mạch phải giữ khoảng cách với KL lị để HQ khơng tắt Trong q trình cháy HQ làm cho điện cực ngắn dần, dịng HQ giảm, yêu cầu hạ điện cực xuống để đảm bảo khoảng cách Phần điều khiển dịch cực lò phải thỏa mãn điều kiện: Hạ chậm điện cực xuống 87 - Kéo nhanh điện cực phát sinh HQ - Hạ dần điện cực trình cháy giữ cho HQ tồn Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp phân bố nhiệt hay nhiệt độ lị Điều chỉnh cơng suất lị HQ thực cách thay đổi điện áp BAL dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài lửa HQ thay đổi điện áp HQ, dịng điện HQ cơng suất tác dụng HQ Có giải pháp điều khiển để điều chỉnh cơng suất lị: 1) Phương pháp giữ dịng điện HQ Ihq = const: Thực chất giữ khoảng cách điện cực kim loại lị khơng đổi Phương pháp có nhược điểm khơng mồi hồ quang tự động được, cần phải hỗ trợ mồi Ngoài ra, trường hợp có pha khơng phát HQ (hồ quang bị đứt) làm V3U, , , giảm dịng: Ihq = - —, điều chỉnh pha lại tiến hành hạ điện cực khơng cần việc (tác động khơng xác) Phương pháp dùng cho lò hồ quang pha chủ yếu dùng cho lị HQ chân khơng 2) Phương pháp trì điện áp HQ khơng đổi Uhq = const: Gặp khó khăn việc đo điện áp Do người ta không đo trực tiếp điện áp HQ nên phải đo gián tiếp: cuộn dây đo nối thân kim loại lò thứ cấp MBA Do điện áp đo phụ thuộc dòng tải thay đổi dòng pha ảnh hưởng tới hai pha lại phương pháp U hq w A 3) Phương pháp điều khiên trì = Zhq = const: Là phương pháp điều khiển I hq tốt Phương pháp điều khiển thông qua hiệu số tín hiệu dịng áp: aI hq - b.Uhq = b.Ihq(Zohq - Zhq) Trong đó: + a, b hệ số phụ thuộc hệ số biến áp đo lường (biến dòng, biến điện áp) điện trở điều chỉnh mạch + Zohq, Zhq - Giá trị đặt giá trị thực tổng trở HQ Phương pháp dễ mồi HQ, trì cơng suất, chịu ảnh hưởng dao động điện áp nguồn ảnh hưởng lẫn pha Sơ đồ pha tự động khống chế dịch cực lò HQ Động Đ làm dịch chuyển điện cực lò hồ quang, cấp điện từ MĐKĐ MĐKĐ gồm cuộn kích từ: + CFA: Cuộn phản hồi âm áp 88 + CĐC2: Cuộn làm việc theo chế độ tay, cấp điện từ nguồn qua tay gạt: (1-2) + (3-4): Nâng điện cực (N) (9-10) + (11-12): Hạ điện cực (H) + CĐC1: Cuộn làm việc chế độ tự động, đóng tay gạt (5-6) + (78 ) Dòng điện qua cuộn CĐC1 IC Đ C phụ thuộc vào U5R - U4R Trong đó: U5R tỉ lệ với dịng điện hồ quang, lấy từ chỉnh lưu 1CL, điện áp chỉnh lưu 1CL lại lấy từ thứ cấp biến dòng BD U4R lấy từ chỉnh lưu 2CL Điện áp đặt lên 2CL tỉ lệ với điện áp hồ quang Chế độ tự động: Khi mạch có điện, hồ quang chưa phát sinh nên lúc Uhq = max Ihq = => U5R = U4R = max -> Trên cuộn CĐC1 có dịng chảy qua, tạo sức từ động F1 Sức từ động tổng: Ft = F1 - FA Do Ihq = nên lúc rơle dòng điện RD chưa tác động -> 3R nối tiếp với cuộn CĐC1 -> Làm cho F1 bị giảm xuống Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ cực phía -> điơt 3CL mạch lực thơng -> 7R bị nối tắt -> dịng qua cuộn CFA tăng -> Fa tăng lên => Kết làm cho sức từ động tổng Ft giảm xuống -> điện áp MĐKĐ giảm -> đông Đ quay chậm -> điện cực hạ xuống chậm Khi điện cực chạm vào kim làm phát sinh hồ quang, lúc Ihq = max cịn Uhq « Kết U5R = max U4R « 0, dịng điện cuộn CĐC1 đảo chiều (dẫn đến sức từ động đảo chiều) lúc rơle dịng điện RD tác động, tiếp điểm RD dóng lại làm 3R bị nối tắt, làm cho dòng điện qua cuộn CĐC1 tăng lên dẫn đến F1 tăng lên Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ phía nên điơt 3CL bị khóa, điện trở 7R đưa vào nối tiếp với cuộn CFA, làm giảm FA, kết làm sức từ động tổng Ft tăng lên MĐKĐ phát điện áp cấp cho động Đ kéo điện cực lên nhanh Đồng thời lúc điôt 4CL thông, rơle áp RA tác động, tiếp điểm thường kín mở làm cuộn dây rơle thời gian RTh điện, tiếp điểm thường mở mở chậm RTh đưa điện trở 9R nối tiếp cuộn CKĐ làm giảm dịng điện qua cuộn CKĐ Từ thơng động Đ giảm làm tốc độ động Đ tăng lên, điện cực kéo nhanh lên Quá trình lên điện cực làm Ihq giảm, uhq tăng Đến lúc U4r U5r xấp xỉ dịng điện qua cuộn CĐC1 IC Đ C ~ 0, động dừng quay, điện cực có khoảng cách kim loại đảm bảo hồ quang trì Trong trình cháy điện cực, điện cực ngắn dần làm khoảng cách điện cực kim loại tăng dần, dẫn đến Ihq giảm, uhq tăng, cân bị phá vỡ Lúc dịng cuộn CĐC1 khác khơng (IC Đ C ^ 0), động khởi động lại, chạy hạ điện cực xuống, lập lại cân * Tác dụng mở chậm rơle RTh: Chờ cho điện áp động đạt định mức giảm từ thông ỘĐ động Mơ hình máy ép nhựa Đốt q trình oxy hóa chất thải nhiệt độ cao Theo tài liệu kỹ thuật thiết kế lị đốt chất thải phải đảm bảo yêu cầu bản: cung cấp đủ oxy cho trình nhiệt 89 phân cách đưa vào buồng đốt lượng khơng khí dư; khí dư sinh q trình cháy phải trì lâu lị đốt đủ để đốt cháy hồn tồn (thơng thường giây); nhiệt độ phải đủ cao (thông thường cao 1.0000C); yêu cầu trộn lẫn tốt khí cháy - xốy Để làm giàu kim loại bo mạch điện tử, phương pháp tiền xử lý bao gồm trình khí, tách loại, cắt, nghiền nhỏ, tuyển nổi, trình nhiệt Nhiều tác giả tổng hợp tình hình tái chế chất thải điện điện tử Hàn Quốc Đặc biệt việc tái chế kim loại quý từ chất thải mạch điện tử Ở Hàn Quốc vào thời điểm nay, việc ứng dụng tập trung vào làm giàu kim loại phương pháp nhiệt tách loại Tuy nhiên, hiệu làm giàu kim loại thử nghiệm không cao, tác giả chứng tỏ việc kim loại quý bị cô giai đoạn cháy (các phần không kim loại) Các bắt đầu bộc lộ vài dấu hiệu tách lớp từ nhiệt độ 2500C, khoảng nhiệt độ tốt để tách lớp xảy hoàn toàn 325 đến 350 0C thời gian nhiệt 15 đến 30 phút Khi mẻ 135g mảnh mạch nung lị nung kín nhiệt độ 3500C 15 phút, khối lượng khoảng 18.7% Bằng cách bóc đồng từ sợi thuỷ tinh tách chúng cách thủ công, mảnh đồng chiếm đến 55% khối lượng sợi thủy tinh 45% khối lượng sản phẩm nung Điều có nghĩa đồng có mẫu mạch trước đựơc nung 45% Hình 9: Sơ đồ công nghệ nhiệt luyện Công nghệ thiêu đốt có nhiều ưu điểm khả tận dụng nhiệt, xử lý triệt để khối lượng, sẽ, không tốn đất để chơn lấp có số hạn chế chi phí đầu tư, vận hành, xử lý khí thải lớn, dễ tạo sản phẩm phụ nguy hiểm Các sản phẩm làm giàu (tập trung nhiều kim loại) phương pháp nhiệt luyện áp dụng rộng rãi công ty tái chế nước phát triển, tính đa dạng chất có chất thải diện tử nên việc đốt kèm theo nguy phát sinh phát tán chất ô nhiễm chất độc hại làm ô nhiễm khí Các nghiên cứu nhà máy thiêu chất thải rắn đô thị cho thấy đồng có trongbản mạch in dây đóng vai trị chất xúc tác cho tạo thành dioxinkhi chất chống cháy bị đốt Các chất chống cháy có brominat phơi nhiệt độ thấp (600-8000C) phát sinh dioxin polybrominat (PBDD) furan (PBDF) cực độc PVC có chất thải điện tử với lượng lớn chất ăn 90 cao đốt cháy tạo thành dioxin Phương pháp nhiệt luyện dẫn đến hao hụt giá trị nguyên tố vết tận thu phân loại xử lý tách riêng đồng thời tiêu hao lượng lớn lượng Máy điều khiển theo chương trình số CNC Trung tâm gia cơng máy phay CNC có hệ thống thay dao tự động Trung tâm gia cơng có loại trục đứng trục ngang Z X Y Hình 1.1:Trung tâm gia cơng trục đứng Y X Z Hình 1.2:Trung tâm gia cơng trục ngang Trung tâm gia cơng có phận sau: 1.2.1 Trục chính: Trục giống trục máy phay CNC có phần đầu dùng để gá 91 dao 1.2.2 Ụ trục chính: Ụ trục có đường trượt để dẫn hướng cho đầu dao di chuyển lên xuống theo phương Z 1.2.3 Bàn máy: Bàn máy có cơng dụng để gá phơi Bàn máy di chuyển theo phương X Y 1.2.4 Thân máy: Thân máy có cơng dụng để đỡ phận máy 1.2.5 Bộ phận thay dao tự động: Bộ phận thay dao tự động có ổ tích dao tay máy để thay dao tự động theo chương trình 1.2.6 Một số dao gia cơng trung tâm gia cơng: a.Dao phay mặt phẳng: b.Dao phay ngón: c.Mũi khoan: d Dao khoét: e.Dao doa: 92 f Mũi khoan tâm: g Dao vát mép: h.Mũi ta rô: Mô hình phân loại sản phẩm tự động Sơ đồ vị trí trạm phân loại phơi 93 1.Vị trí đặt phôi 2.khay đựng 3.khay đựng 4.khay đựng Vị trí ban đầu trạm phân loại: Khơng có phơi vị trí đặt phơi (Sensor 5-1 OFF) Xy lanh khí 5-1 vào vị trí di chuyển trở lại (cảm biến 5-5 OFF) Xy lanh khí 5-2 vào vị trí di chuyển trở lại (cảm biến 5-6 OFF) Xy lanh khí 5-3 vào vị trí di chuyển trở lại (cảm biến 5-7 OFF) Động AC dừng Tín hiệu vào/ra trạm phân loại sản phẩm Input signals ID Input Symbol Symbol Description Signal Description X000 B Input pulse signal to X001 X002 X003 SC1 Sensor 5-1 X004 SC2 Sensor 5-2 It is metal workpiece X005 SC3 Sensor 5-3 The workpiece is not Terminal A Terminal Source of signal X000 Revolve Input pulse signal to encoder X001 Z Terminal Device N/A Workpiece on Fetching place side（H01687） 94 black X006 Sensor 5-4 N/A X007 1B Sensor 5-5 X010 2B Sensor 5-6 10 X011 3B Sensor 5-7 11 X012 SB2 Stop button Device stops properly 12 X013 SB1 Start button Device starts 13 X014 QS Emergency button Device stops in urgent 14 X015 SA Working mode Working mode switch Air cylinder 5-1 move out Air cylinder 5-2 move out Air cylinder 5-3 move out Control unit Output signals ID Output Symbol Symbol Description Y000 STF Y001 RH Y004 Y005 Y006 1Y 2Y 3Y Frequency converter Electromagnetic valve 5-1 Electromagnetic valve 5-2 Electromagnetic valve 5-3 Signal Description Forward revolve High speed Source of signal FR-E700 Air cylinder 5-1 move out, push the workpiece into stocker#1 Air cylinder 5-2 move out, push the workpiece into stocker#2 Device side（H01650） Air cylinder 5-3 move out, push the workpiece into stocker#3 10 Y007 HL1 Yellow lamp ON 11 Y010 HL2 Green lamp ON 12 Y011 HL3 Red lamp ON Control unit Yêu cầu lập trình trạm phân loại sản phẩm Việc lựa chọn chế độ, vận hành hiển thị trạng thái hoạt động cung cấp khối điều khiển Công tắc chuyển mạch SA dùng cho chế độ phân loại 95 Có loại phơi cần phân loại hình đây: Kim loại (trắng) Kim loại (đen) Trắng (trắng) Trắng (đen) Đen (trắng) Đen (đen) Khi thiết bị vị trí ban đầu, đèn thị HL1 sáng báo hệ thống sẵn sàng Nếu khơng, tức trạm chưa vị trí ban đầu đèn thị nhấp nháy với tần số 1Hz Nếu thiết bị sẵn sàng, nhấn nút Start SB1, hệ thống bắt đầu hoạt động, đèn thị hoạt động HL2 sáng Bật SA qua bên trái thực kiểu phân loại A Khi phôi lắp ráp đặt lên băng tải, biến tần khởi động điều khiển động đưa phơi vào vị trí phân loại tần số 20Hz Nguyên tắc phân loại là: Đáp ứng mối quan hệ cặp đôi Một phôi kim loại (trắng) phôi kim loại (đen) kết hợp thành cặp không phân biệt thứ tự phôi, gọi cặp đôi Một phôi nhựa trắng (trắng) phôi nhựa trắng (đen) kết hợp thành cặp không phân biệt thứ tự phôi, gọi cặp đôi Nếu phôi phù hợp quan hệ cặp đôi đưa vào máng số Nếu phôi phù hợp quan hệ cặp đôi đưa vào máng số Nếu phôi không phù hợp quan hệ cặp đôi đưa vào máng số L ưu ý: Sau bắt cặp đủ cặp chu trình bắt cặp tiếp tục mà không cần phân biệt thứ tự phôi Bật SA qua bên phải thực kiểu phân loại B Khi phôi lắp ráp đặt lên băng tải, biến tần khởi động điều khiển động đưa phơi vào vị trí phân loại tần số 40Hz Nếu phôi nhựa trắng (trắng), đưa vào máng số Nếu phôi nhựa trắng (đen), đưa vào máng số Nếu phôi nhựa đen (trắng), đưa vào máng số Nếu phôi nhựa đen (đen), loại bỏ cuối băng tải 96 Mơ hình rơbốt cơng nghiệp Robot cơng nghiệp ứng dụng nhiều lĩnh vực: đúc, gia công áp lực, hàn nhiệt luyện, gia công lắp ráp HỆ THỐNG ROBOT Hình 1.1: Các hệ thống cấu thành robot Tay máy gồm phận :đế đặt cố định gắn liền với xe di động 2, thân 3, cánh tay 4, cánh tay 5, bàn kẹp Hệ thống truyền dẫn động khí , thuỷ khí điện khí, phận chủ yếu tạo nên chuyển dịch khớp động Hệ thống điều khiển đảm bảo hoạt động robot theo thông tin đặt trước nhận biết trình làm việc Hệ thống cảm biến tín hiệu thực việc nhận biết biến đổi thông tin hoạt động thân robot (cảm biến nội tín hiệu) môi trường, đối tượng mà robot phục vụ (cảm biến ngoại tín hiệu) Các thơng tin đặt trước cảm biến đưa vào hệ thống điều khiển sau xử lí máy vi tính, tác động vào hệ thống truyền dẫn động tay máy BA BÀI TOÁN CƠ BẢN VỀ ROBOT: Robot ngành khoa học hay ngành học công nghệ truyền thống kết hợp với lí thuyết ứng dụng hệ thống robot Việc nghiên cứu bao gồm hai vấn đề nghiên cứu lí thuyết ứng dụng, vấn đề chia thành lĩnh vực: công tác 97 thiết kế robot, học cấu, thiết kế quĩ đạo điều khiển, công tác lập trình tri thức cho máy Cơ học nhánh khoa học nghiên cứu vấn đề lượng, lực tác dụng chúng chuyển động hệ thống khí Việc nghiên cứu bao gồm ba vấn đề có quan hệ với là: Động học, Tĩnh học Động lực học Động học Động học nghiên cứu đặc trưng chuyển động mà không quan tâm đến nguyên nhân gây chúng lực mô men Khoa học động học nghiên cứu vị trí, vận tốc, gia tốc Do đó, động học liên quan đến hình học thời gian thay đổi chuyển động Sự thay đổi khâu robot liên quan đến hướng vị trí khâu chấp hành cuối ràng buộc khớp Những quan hệ động học trọng tâm việc nghiên cứu động học robot Việc nghiên cứu động học có hai vấn đề: Phân tích động học Tổng hợp động học Tuy nhiên vấn đề phân tích động học tổng hợp động học liên quan đến Nội dung nghiên cứu động học robot việc tìm quan hệ chuyển động khâu gồm có hai toán là: Bài toán động học thuận Bài tốn động học ngược Trong việc lập trình cho robot điều đặt yêu cầu vị trí điểm tác động cuối hướng khâu cuối,vận tốc gia tốc khâu khơng gian Vấn đề tìm tất thơng số chấp nhận thay đổi khâu hoạt động đạo hàm tương ứng chúng xảy khâu chấp hành cuối để đặt yêu cầu vị trí hướng, thơng số hoạt động (bài tốn động học thuận) hay từ yêu cầu vị trí hướng khâu chấp hành cuối tìm thơng số tương ứng khâu trước đó(bài tốn động học ngược) Tổng hợp động học q trình ngược lại việc phân tích động học Trong trường hợp này, nhà thiết kế cần đặt robot hay máy mới, điều địi hỏi thay đổi định mặt động học Cụ thể, có thơng số vị trí, hướng(cùng vận tốc gia tốc) khâu chấp hành cuối cuối, cần xác định thay đổi tương ứng khâu hoạt động cấu trúc hình học robot Tĩnh học Tĩnh học nghiên cứu quan hệ lực trạng thái cân phần thay đổi robot Mét robot hoạt động nhờ tác động lực sinh từ nguồn kích động khác nhau, trọng lực, tải trọng, lực ma sát, lực quán tính lực cần phải 98 xem xét cẩn thận thiết kế robot thành phần chúng có trị số đáng kể làm cho robot khơng đảm bảo chức định Lực cân phụ thuộc vào cấu tạo đặc điểm robot mà không phụ thuộc vào thời gian Động lực học Động lực học nghiên cứu lực tác dung vào cấu chuyển động cấu Động lực học robot vấn đề phức tạp Một cách cụ thể, khâu chấp hành cuối truyền dẫn thông qua đường dẫn với thông số hoạt động xác Học sinh tự tìm tịi mơ hình phân tích tổng quan chức Bài tập: Hãy nêu khái niệm hệ thống điện tử Hãy nêu ví dụ hệ thống điện tử Hãy kể tên phần tử hệ thống Phân tích nguyên lý hoạt động hệ thống Lập bảng kế hoạch bảo trì hệ thống 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Modular Production System, Festo, 06/2002 [2] Lê Hịai Quốc, Bộ điều khiển lập trình- Vận hành ứng dụng, NXB KH &KT, 1999 [3] Lang Warnock, Programmable controller operation and application, 1996 [4] Nguyễn Doãn Phước & Phan Xuân Minh, Tự động hóa với S7-300, 2002, NXB KH &KT, 2002 [5] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển khí nén, NXB Giáo Dục, 2001 [6] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển thủy lực, NXB Giáo Dục, 2001 [7] Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến, Giáo trình cảm biến, NXB Giáo Dục, 2001 ... - Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện: - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ: - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông,... Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện: - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp 51 - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ: - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ... 0,3 125 A10 =0,3 125 tìm A2 lấy tới bit lẻ (4 số lẻ sau dấu phẩy) 2A10 = 0, 625 2. 0, 625 = 1 ,25 0,665 < 1 ,25 – = 0 ,25 0,5 < A2 0 ,25 .2 = 0,5 0,5 .2 = 1–1=0 Vậy A2 = 0,0101 Nếu A10 gồm phần nguyên phần
