Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động. Năng lượng này đạt được bởi khí nén có khả năng nở rộng, sự giản nở không khí làm cho piston di chuyển theo hướng mong muốn.
Các loại Xi lanh thường được sử dụng : Xi lanh tác động đơn, Xi lanh tác động kép, Xi lanh xoay, Xi lanh trược.
Xi lanh tác động đơn thường được dùng để tác động tịnh tuyến một chiều sau đó dùng lò xo để trở về.
Hình 2.22 Xi lanh 1 chiều
Xi lanh kẹp có hai loại là kẹp song song và loại kẹp điểm. các loại xi lanh này thường được dùng trong các cơ cấu tay gấp.
Hình 2.23 Xi lanh kẹp
2.3.2 Van điện từ
Van điện từ ở các nước phương Tây còn được gọi với cái tên solenoid valve. Đây là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm soát dòng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lí chặn đóng mở do lực tác động của
cuộn dây điện từ. Hình 2.24 Van điện từ 5/2
Van điện từ được sử dụng là loại van 5/2 không duy trì, mức điện áp được sử dụng là 24V. Van được sử dụng để điều khiển các xi lanh chuyển động.
Ống khí: Ống khí nén được sử dụng là loại ống khí có độ lớn Ø4mm.
2.4 Biến tần
Biến tần là thiết bị dùng để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dòng điện có một tần số khác ở đầu ra.
Bộ biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên.
2.4.2 Cấu tạo
Về cơ bản biến tần có 3 bộ phận chính là Bộ Chỉnh lưu, Mạch một chiều trung gian, Bộ nghịch lưu.Ngoài ra còn có thêm các bộ phận như: Bộ điện kháng xoay chiều, Bộ điện kháng một chiều, Điện trở hãm trong mạch hãm.
2.4.3 Nguyên lý hoạt động
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu và cầu Đi- ốt và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất Cosφ của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuốc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT ( transistor lưỡng cực có cổng cách ly ) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy thei chế độ điều khiển. Đố với tải có momen không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạy, quy luật này lại là hàm bật 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính momen là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm hoặc quay do bản thân momen cũng lại là hàm bậc 2 của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biền tần tích hợp bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.