Ví dụ 2 : Mạch điều khiển trực tiếp sử dụng hai phần tử
2. Nút nhấn:
2.3. Nút ấn chuyển mạch sẽ chuyển trạng thái của mạch:
Hình 4.4: Nút nhấn chuyển mạchvà ký hiệu. - Một số hình ảnh nút ấn:
62
2.4. Cơng tắc( nút nhấn duy trì):
- Khi tác động vào cơng tắc trạng thái của cơng tắc thay đổi, tiếp điểm (3-4)
đóng lại, cho dịng điện đi qua. Khi thơi tác động thì cơng tắc vẫn giữ ngun trạng thái. Tác động vào cơng tắc lần nữa thì trạng thái cơng tắc trở về ban đầu, tiếp điểm (3-4) mở ra.
3. Rơ le:
3.1. Rơ le đóng mạch ( cơng tắc tơ):
Trong kỹ thuật điều khiển, Rơle được xem là phần tử xử lý tín hiệu.Có
nhiều loại rơle khác nhau, tuỳ theo công dụng. Nguyên tắc hoạt động của rơle là từ trường cuộn dây. Trong q trình đóng mở sẽ có hiện tượng tự cảm.
Nguyên lý hoạt động của rơle đóng mạch được biểu diễn ở hình vẽ:
Khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện lực từ trường hút lõi sắt,
trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm có thể là các tiếp điểm chính để đóng Cơng tắc chuyển
mạch
Hình 4.6: Cơng tắc và ký hiệu của cơng tắc
63
mở mạch chính và các tiếp/điểm phụ để đóng mở mạch điều khiển. Rơle đóng
mạch ứng dụng cho mạch có cơng suất lớn từ 1 kW – 500kW..
3.2. Rơle điều khiển ( rơle trung gian):
Nguyên lý hoạt động của rơle điều khiển cũng tương tự như rơle đóng mạch, nó chỉ khác rơle đóng mạch ở chỗ là rơle điều khiển đóng mở cho mạch có cơng suất nhỏ và thời gian đóng, mở các tiếp điểm rất nhỏ (từ 1ms đến 10ms).
3.3. Rơle thời gian tác động muộn( Timer ON):
Nguyên lý hoạt động của rơle tác động muộn tương tự như rơle thời gian tác động muộn của phần tử khí nén, điốt tương đương như van một chiều, tụ điện như bình trích chứa, biến trở R1 như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ giảm điện áp quá tải trong quá trình ngắt.
3.4. Rơle thời gian nhả muộn ( Timer OFF):
Nguyên lý hoạt động của rơle thời gian nhả muộn tương tự như rơle thời gian nhả muộn của phần tử khí nén, điốt tương đương như van một chiều, tụ điện như bìnhtrích chứa, biến trở R1 như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ làm giảm điện áp quá tải trong quá trình ngắt.
Hình 4.8: Rơle trung gian và ký hiệu của cuộn dây và tiếp điểm Rơle trung gian
64
- Một số hình ảnh về rơle trung gian, rơle thời gian:
4. Van điện từ.
Một cuộn dây khi bị tác động bởi 1 dịng điện thì trong cuộn dây đó sẽ sinh ra một dòng điện cảm ứng, từ trường được sinh ra trong ống dây và sẽ tạo ra một lực từ trường, từ trường này sẽ di chuyển lõi thép đặt trong cuộn dây.
Trong q trình đóng mở sẽ có hiện tượng tự cảm.Lực điện từ tác động làm cho
trạng thái nòng van thay đổi dẫn đến thay đổi hướng đi của dịng năng lượng khí nén.
4.1.Van điện từ 3/2 khơng duy trì( một trạng thái):
Rơ le thời gian Rơle trung gian
Hình 4.10: Timer OFF và Ký hiệu
65
Hình 4.12: Kí hiệu và cấu tạo Van điện từ 3/2 khơng duy trì ( một trạng thái)
- Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây van điện từ( Solenoid) có điện, trạng thái
của van- Cuộn dây van điện từ có điện, lực từ sinh ra tác dụng vào ống sắt(3),
kéo ống sắt từ lên, lúc này dịng khí theo khe hở nhỏ đi xuống đẩy nòng van (4) trượt xuống, làm cho cổng số 3 bị chặn lại bởi vòng đệm(5), lúc này lò xo (6) bị ép lại nên cổng số 1 sẽ thông với cổng số 2.
Hình 4.13: Nguyên lý hoạt động Van điện từ 3/2 khơng duy trì ( một trạng thái) -Ứng dụng :
+ Tạo ra tín hiệu điện cho tín hiệu khí nén. + Điều khiển xy lanh tác động ..... phía.
66 + Điều khiển động cơ khí nén.
+ Điềukhiển van đảo chiều.
4.2.Van điện từ 5/2 khơng duy trì ( một trạng thái): - Cấu tạo:
Hình 4.14: Cấu tạo và kí hiệu Van điện từ 5/2 khơng duytrì ( một trạng thái) -Hai chấu kết nối với nguồn.
- Hộp nam châm điện có chứa cuộn dây van điện từ. - Ống sắt từ.
- Nòng van. -Lò xo.
- Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây van điện từ có điện, trạng thái của van:
+ Cuộn dây van điện từ có điện, lực từ sinh ra tác dụng vào ống sắt từ
(3), kéo ống sắt từ sang bên trái, lúc này dịng khí theo khe hở nhỏ đi xuống đẩy nòng van (4) trượt sang bên phải, ép lị xo (5) lại.
+ Vị trí của nịng van lúc này làm cho cổng số 1 thông với cổng số 4, dẫn khí lên, cổng số 2 thơng với cổng số 3, còn cổng số 5 bị chặn.
Hình 4.15: Nguyên lý hoạt động Van điện từ 5/2 khơng duy trì ( một trạng thái) - Ứng dụng: Điều khiển xylanh tác động kép.
4.3.Van điện từ 5/2 duy trì ( hai trạng thái): - Cấu tạo:
67
Hình 4.16: Ký hiệu và cấu tạo Van điện từ 5/2 duytrì ( hai trạng thái) Hai chấu kết nối với nguồn điện.
Nam châm điện có chứa cuộn dây van điện từ. Ống sắt từ.
Nòng van
- Nguyên lý hoạt động: Khi cuộn dây van điện từ có điện, trạng thái của van:
+ Cuộn dây van điện từ 14 có điện, lực từ sinh ra tác dụng vào ống sắt
từ(3), kéo ống sắt từ sang bên trái, lúc này dịng khí theo khe hở nhỏ đi xuống đẩy nòng van (4) trượt sang bên phải.
+ Vị trí của nịng van lúc này làm cho cổng số 1 thơng với cổng số 4, dẫn khí lên, cổng số 2 thơng với cổng số 3, cịn cổng số 5 bị chặn.
Hình 4.17: Nguyên lý hoạt động Van điện từ 5/2 duy trì ( hai trạng thái)
- Ứng dụng :
+ Điều khiển xy lanh tác động 2 phía.
+ Ưu điểm khi sử dụng xy lanh tác động đơn là cơ cấu kẹp thì nguồn điện
cung cấp cho van điện từ loại này khơng cần phải duy trì trong suốt thời gian kẹp.
68
5. Cơng tác hành trình:
5.1. Cơng tác hành trình điện – Cơ:
Nguyên lý hoạt động của cơng tắc hành trình điện - cơ được biểu diễn trong hình
Hình 4.18: Cơng tắc hành trình điện –cơ và ký hiệu. Khi con lăn chạm cữ hành trình thì tiếp điểm 1 nối với 4.
Cần phân biệt các trường hợp cơng tắc thường đóng và thường mở khi lắp cơng tắc hành trình điện - cơ trong mạch.
Một số hình ảnh của cơng tắc hành trình.
Hình 4.19: Một số hình ảnh về cơng tắc hành trình
5.2. Cơng tắc hành trình nam châm ( cơng tắc lưỡi gà):
Cơng tắc hành trình nam châm thuộc loại cơng tắc hành trình khơng tiếp xúc.
- Hai lị xo lá còn gọi là lưỡi gà được gắn trong một ống nhỏ. Với 2 đầu của 2 lá này xếp chồng lên nhau và gần chạm nhau.
- Khi từ trường đi qua ống, lưỡi gà có 2 cực đối nghịch nhau tiếp xúc lại với nhau, công tắc lưỡi gà tác động không cần tiếp xúc vật lý.
1 4 2
69
- Cơng tắc lưỡi gà được điền đầy khí vào trong ống chứa để hạn chế mài
mòn và bụi. Các lưỡi gà chồng lên nhau thường là dạng phẳng đển giảm điện trở tiếp xúc. Vì vậy cơng tác lưỡi gà có thời gian hoạt động dài khoảng 100 triệu lần làm việc.
Trong hệ thống khí nén, các cơng tắc lưỡi gà thường được gắn trên vỏ của xy lanh có từ để làm cơng tắc hành trình cho việc điều khiển hệ thống khí nén. Khi piston di chuyển ngang qua cơng tắc lưỡi gà thì sẽ đóng tiếp điểm lại và cho dòng điện đi qua.
6. Thiết kế mạch khí nén dung cảm biến điện dung, điện cảm 6.1. Yêu cầu công nghệ: 6.1. Yêu cầu công nghệ:
Ấn nút Start, chi tiết (1) được lắp vào chi tiết (2) bằng piston A với tốc độ
chậm. Sau đó chi tiết (3) được lắp vào chi tiết (1)và (2) bằng piston B với tốc độ chậm. Thì Piston A thụt vào nhanh , sau đó Piston B thụt vào nhanh. Q trình lặp lại cho đến khi ấn lại Start, mạch hoạt động hết hành trình thì dừng.
70 6.2. Sơ đồ hành trình bước: Sơ đồ hành trình hoạt động: 6.3. Sơ đồ mạch điện – khí nén: 4 2 5 1 3 A+ A- 60% A0 A1 4 2 5 1 3 B+ B- 60% B0 B1 +24V 0V STAR T K B0 K T2 K K T1 B1 A+ B+ A- B- A1 A0 1 2 3 6 8 2 3 6 6.4. Nguyên lý hoạt động:
Cấp nguồn cho mạch, tấng 2 ( T2) có điện, cuộn dây van điện từ A – , B -
có điện.
Nhấn nút START, K có điện, tiếp điểm thường đóng K mở ra, tầng 2 mất điện và tiếp điểm thường mở K đóng lại để duy trì và cấp điện cho tầng 1. A + có điện, piston A duỗi ra, đến cuối hành trình thì cảm biến A1 tác động cấp điện cho B +, piston B duỗi ra đến cuối hành trình thì tác động vào B1 làm K mất
71
điện các tiếp điểm của K được phục hồi. Tầng 1 mất điện và tầng 2 có điện, cấp
điện cho A -, piston A thụt vào, đến cuối hành trình thì cảm biến A0 tác động
cấp điện cho B -, piston B thụt vào. Kết thúc một chu trình hoạt động và bắt đầu một chu trình mới cho đến khi nhấn lại Start mạch hoạt động hết chu trình thì dừng.
6.5. Các sai hỏng thường gặp - nguyên nhân và phòng ngừa
TT HIỆN TƯỢNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC
1 Dây đấu không theo
màu xanh, đỏ chạm nhau
- Đấu ngắn mạch.
Đấu dây không theo quy ước: đỏ nguồn (+), xanh nguồn(-)
Đo kiểm, nối lại.
- Đấu dây lại theo quy ước.
2 Đầu dây chồng chéo
không thẩm mỹ Chọn cỡ dây không phù hợp Chọn lại cỡ dây.
3 Mạch chạy khơng
đúng hành trình Xác định nhầm các đầu dây van điện từ. Kiểm tra xác định lại
6.6. Lắp đặt mạch trên mơ hình Các bước tiến hành:Các bước tiến hành: Các bước tiến hành:
Lựa chọn, kiểm tra các phần tử: - Nút nhấn: 2 cái.
- Rơ le trung gian: 1 cái. - Van điện từ 5/2 : 1 cái.
Cách kiểm tra nút nhấn và rơ le trung gian thực hiện như đã học ở môn thực hành trang bị điện.
Cách kiểm tra van điện từ:
+ Dùng VOM để thang đo điện trở- đo cuộn hút của van điện từ.
+ Cấp điện cho cuộn hút của van và cấp khí cho van để kiểm tra sự điều khiển dịng khí nén của van.
Bố trí thiết bị:
Các thiết bị bố trí trên bảng mạch phải đảm bảo chắc chắn, gọn đẹp đồng thời dễ đidây và sửa chữa.
Lắp đặt mạch:
72 - Lắp mạch điều khiển:
+ Lắp điểm dây âm trước.
+ Lắp từ trên xuống, từ trái sang phải.
Kiểm tra mạch:
Dùng VOM để kiểm tra mạch điện điều khiển:
- Đặt thang đo điện trở x1 ( hoặc x 10)
- Đặt 2 đầu VOM vào 2 đầu cấp nguồn của mạch, đo được điện trở A- Nhấn START, đo được điện trở K.
Vận hành mạch:
Cấp nguồn khí nén, điện.
- Nhấn START để cho mạch hoạt động.
- Nhấn SET nếu mạch gặp sự cố.
- Nhấn( Mở) STAR để dùng mạch.
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 4
Thiết kế mạch khí nén dung cảm biến điện dung, điện cảmhoạt động lặp lại.
Hãy thiết kế mạch điều khiển điện khí nén hoạt động lặp lại theo tuần tự sau: 1. A+ B+ A- B-
2. A+ B- A- B+ 3. A+ B+ B- A- 4. A+ B- B+ A-
73
BÀI 5: THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN DÙNG CẢM BIẾN QUANG ĐIỆN Giới thiệu:
Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng thiết kế mạch khí nén
dùng cảm biến quang điện
Mục tiêu:
- Trình bày được ngun lý hoạt động mạch khí nén 2 xilanh dung cảm biến
quang điện.
- Lắp đặt và vận hành mạch Điện- khí nén 2 xilanh đúng yêu cầu kỹ thuật. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Rèn luyện tính chủ động, tư duy khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong
công việc
1. Yêu cầu công nghệ:
Ấn nút duy trì Start, piston A duỗi ra chậm kẹp chi tiết, kẹp chặt chạm
cơng tắc hành trình a1, a1 điều khiển piston B(điều khiển cần khoan) duỗi ra chậm khoan chi tiết, khoan xong cơng tắc hành trình b1 tác động, b1 điều khiển piston B thụt vào nhanh gặp cơng tắc hành trình b0 , b0 tác động điều khiển piston A thụt vào nhanh để lấy chi tiết ra. Quá trình lặp cho đến khi mở nút nhấn Start, thì mạch hoạt động hết chu trình thì dừng.
Ấn nút Set thì Piston A,B ln thụt vào bất kỳ ở vị trí nào.
74 2. Sơ đồ hành trình bước: Sơ đồ hành trình hoạt động: 3. Sơ đồ mạch điện – khí nén: 4 2 5 1 3 A+ A- 60% A0 A1 4 2 5 1 3 B+ B- 60% B0 B1 +24V 0V STAR T K A0 K T2 K K T1 B1 A+ B+ B- A- A1 B0 SET SET 1 3 6 8 4. Nguyên lý hoạt động:
Cấp nguồn cho mạch, tấng 2 ( T2) có điện, cuộn dây van điện từ A – , B - có điện.
Nhấn nút START, K có điện, tiếp điểm thường đóng K mở ra, tầng 2 mất điện và tiếp điểm thường mở K đóng lại để duy trì và cấp điện cho tầng 1. A + có điện, piston A duỗi ra, đến cuối hành trình thì cảm biến A1 tác động cấp điện cho B +, piston B duỗi ra đến cuối hành trình thì tác động vào B1 làm K mất
75
điện các tiếp điểm của K được phục hồi. Tầng 1 mất điện và tầng 2 có điện, cấp
điện cho B -, piston B thụt vào, đến cuối hành trình thì cảm biến B0 tác động
cấp điện cho A -, piston A thụt vào. Kết thúc một chu trình hoạt động và bắt đầu lặp lại cho đến khi nhấn lại vào nút Start, mạch hoạt động hết chu trình thì dừng. Trong q trình hoạt động, nếu có sự cố thì ta nhấn SET thì K một bị cắt điện nên tầng 1 mất điện và tầng 2 có điện, piston A,B ln thụt vào bất kỳ đang ở vị trí nào.
5. Các sai hỏng thường gặp - nguyên nhân và phòng ngừa
TT HIỆN TƯỢNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC
1 Dây đấu không theo
màu xanh, đỏ chạm nhau
- Đấu ngắn mạch.
Đấu dây không theo quy ước: đỏ nguồn (+), xanh nguồn(-)
Đo kiểm, nối lại.
- Đấu dây lại theo quy ước.
2 Đầu dây chồng chéo
không thẩm mỹ Chọn cỡ dây không phù hợp Chọn lại cỡ dây.
3 Mạch chạy khơng
đúng hành trình Xác định nhầm các đầu dây van điện từ. Kiểm tra xác định lại
6. Lắp đặt mạch trên mơ hình Các bước tiến hành:
Lựa chọn, kiểm tra các phần tử: - Nút nhấn: 2 cái.
- Rơ le trung gian: 1 cái. - Van điện từ 5/2 : 1 cái.
Cách kiểm tra nút nhấn và rơ le trung gian thực hiện như đã học ở môn thực hành trang bị điện.
Cách kiểm tra van điện từ:
+ Dùng VOM để thang đo điện trở- đo cuộn hút của van điện từ.
+ Cấp điện cho cuộn hút của van và cấp khí cho van để kiểm tra sự điều khiển dịng khí nén của van.
Bố trí thiết bị:
Các thiết bị bố trí trên bảng mạch phải đảm bảo chắc chắn, gọn đẹp đồng thời dễ đi dây và sửa chữa.
Lắp đặt mạch:
76 - Lắp mạch điều khiển:
+ Lắp điểm dây âm trước.
+ Lắp từ trên xuống, từ trái sang phải.
Kiểm tra mạch:
Dùng VOM để kiểm tra mạch điện điều khiển: - Đặt thang đo điện trở x1 ( hoặc x 10)
- Đặt 2 đầu VOM vào 2 đầu cấp nguồn của mạch, đo được điện trở A- ,
Nhấn START, đo được điện trở K.
Vận hành mạch:
Cấp nguồn khí nén, điện.
- Nhấn START để cho mạch hoạt động.
- Nhấn SET nếu mạch gặp sự cố.
- Nhấn( Mở) STAR để dùng mạch.