Chöông 2 : Caùc thieát bò cô baûn trong heä thoáng töï ñoäng
2.3 Thieát bò ñieàu khieån
2.3.4 Ñieàu khieån baèng ñieän – ñieän töû
1- Điều khiển có tiếp điểm
Thiết bị điều khiển có tiếp điểm thường sử dụng rơle còn được gọi là mạch rơle. Sau đây là một tình huống đặt ra :
Có một hệ thống cấp nước cho thùng chứa như hình 2.56, nước lấy từ nguồn nước máy của thành phố và tự động đóng mở bằng van khí nén. Khi nước trong thùng ở mức 1 thì van được mở ra nhờ Xilanh A để nước chảy vào thùng, khi nước đầy đến mức 2 thì Xilanh A đóng van lại. Trong quá trình sử dụng nước, mức nước hạ dần xuống nhưng van B vẫn đóng cho đến khi nước xuống tới mức 1 thì van B mới mở để xả nước vào.
(chú ý : khi cuộn y của van 3/2 có điện, piston bị đẩy về, van B mở ra).
Để điều khiển nguồn điện vào cuộn y ta sử dụng mạch rơle như hình 2.57,
Hình 2.55 Hệ thống điều khiển cơ - điện a) b) Cam Cữ chương trình Xilanh A Van 3/2 CB1 CB2 Mức 1 Mức 2 y H2O B
Lò xo đẩy piston để đóng van B
Hình 2.56 Hệ thống đóng mở nước Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
2- Điều khiển không tiếp điểm
Hệ thống điều khiển không tiếp điểm thường sử dụng các phần tử điện tử như đi ốt, điện trở, tranzito, IC … Mạch điều khiển nhiệt độ lò sấy chân không sau đây là một trong những loại điều khiển không tiếp điểm :
Hình 2.58 là mạch điều khiển để duy trì nhiệt độ trong thùng sấy sản phẩm thực phẩm. Yêu cầu của thùng sấy là phải duy trì nhiệt độ ở 702oC. Để theo dõi nhiệt độ thấp và độ dao động nhỏ ta dùng loại cảm biến đặc biệt là diod bán dẫn Si. Đây là loại diod P- N có đặc điểm sau: Nếu có dòng cố định khoảng 1mA chạy qua nó thì điện áp thuận này phụ thuộc nhiệt độ, hệ số nhiệt âm của diod Si khoảng -2mV/oC, nghĩa là khi tăng lên 1oC thì điện áp thuận trên nó giảm 2mV. Mặt khác người ta cũng nghiên cứu thấy rằng nếu có dòng điện 1mA chạy qua diod Si thì chỉ có khoảng 600W tiêu tán trên nó, do vậy hiệu ứng tự nung nóng là không đáng kể.
Mỗi diod đều cho thông số nhiệt độ làm việc cực đại, do vậy khi dùng nó làm cảm biến nhiệt độ ta chọn tùy ý nhiệt độ làm việc trong khoảng từ (-50oC 120oC).
Qua các đặc điểm nêu trên cảm biến diod Si phù hợp với điều kiện lò sấy 70oC. Ở mạch tự động khống chế nhiệt độ lò sấy có D1 (CB) là diod Si thông thường, được chọn làm phần tử cảm biến tiếp xúc với không khí nóng của lò sấy. ZD1 là diod Zener, rơle R3 là điện trở điều chỉnh được. RLA là rơle dòng một chiều điều khiển hai cặp tiếp điểm; DK là nam châm đóng mở các tiếp điểm K làm các bộ sợi đốt được nung nóng để cung cấp nhiệt cho lò sấy. NH là nam châm đóng mở đường ống hơi đốt, nếu hệ thống sấy sử dụng nguồn năng lượng hơi quá nhiệt. Nguyên lý làm việc của mạch như sau:
Dòng điện chạy qua diod Zener ZD1 và R1, tạo điện áp ổn định khoảng 5,6V trên ZD1. Điện áp ổn định này được dùng để tạo nên một dòng điện không đổi chạy qua R4 và diod D1 (CB), cũng như tạo ra một điện áp ổn định và có thể hiệu chỉnh được ở đầu vào đảo của bộ khuếch đại thuật toán IC-741.
Hình 2.57 Hệ thống điều khiển van nước
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
Như vậy sẽ có một điện thế phụ thuộc nhiệt độ xuất hiện ở đầu vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán IC-741. Bằng cách điều khiển điện thế chuẩn đưa vào đầu vào đảo bằng R3, có thể loại bỏ được áp tĩnh của diod và giữa hai đầu vào của bộ khuếch đại thuật toán có một điện áp vi sai phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ.
Giả thuyết rằng R3 đã được hiệu chỉnh để điện áp vi sai này bằng 0 ở mức nhiệt độ đòi hỏi 70oC. Nếu nhiệt độ lò sấy tăng quá 70oC thì điện áp thuận của diod D1 (CB) giảm, do đó đầu vào không đảo của bộ khuếch đại thuật toán âm hơn so với đầu vào đảo, bộ khuếch đại thuật toán chuyển sang trạng thái bảo hòa âm ở đầu ra dẫn đến transistor Q1
Hình 2.58 Mạch điều khiển lò sấy chân không
Ban quy en © Tr u ong DH Su pham K y t huat TP. HCM
thông và rơle RLA hút, tạo nên trạng thái không làm việc của một trong hai nam châm DK hoặc NH. Ngược lại nếu nhiệt độ môi trường sấy giảm dưới mức 70oC điện áp thuận của diod D1 (CB) tăng, do đó đầu vào không đảo dương hơn so với đầu vào đảo và đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán sẽ chuyển sang mức bảo hòa dương dẫn đến transistor không thông và rơle RLA ngắt nên tiếp điểm đóng lại.
Các cặp tiếp điểm của RLA là thường đóng, khi RLA hút các cặp tiếp điểm sẽ mở ra, cắt dòng qua DK hoặc NH.