các phân tử truyền động và điều khiển khí nén

CHƯƠNG 1: CÁC PHẦN TỬ TRUYỀN ĐỘNG VẦ ĐIỀU KHIỂN
KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN
1.1. CÁC PHẦN TỬ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN
1.1.1. Cơ cấu chấp hành:
Xilanh tác dụng đơn (tác dụng một chiều)


















Hình 1.1. Xilanh tác động một chiều

Xilanh tác dụng hai chiều (tác dụng kép)




Xilanh tác dụng hai chiều có cơ cấu giảm chấn không điều chỉnh được

Xilanh tác dụng hai chiều có cơ cấu giảm chấn điề
u chỉnh được




5
6

Hình 1.2. Một số xilanh tác dụng hai chiều

Xilanh quay bằng thanh răng

Hình 1.3. Xilanh quay
Động cơ khí nén quay 1 chiều và động cơ khí nén quay 2 chiều













Hình 1.4. Động cơ quay một chiều

Hình 1.5. Động cơ quay hai chiều




7
1.2.2. Van đảo chiều:
Ký hiệu, nguyên lý của một số van đảo chiều:
Van đảo chiều 2/2:











Hình 1.6. Van đảo chiều 2/2
Van đảo chiều 3/2:
R
P
R
P
0
1
K

ý
hi
ệ
u
P
A
Cửa xả
khí R
1 0
P R
A

Hình 1.7. Van đảo chiều 3/2 - tín hiệu tác động bằng cơ



8
- Tín hiệu tác động bằng cơ - cử chặn con lăn qua van phụ trợ











A
R P
Ký hiệu
0 1 1 0
R P
Ký hiệu
A

Hình 1.8. Van đảo chiều 3/2, tín hiệu tác động bằng cơ

- Tín hiệu tác động bằng tay: nút ấn, van xoay

Van ấn 3/2
(có rãnh định vị)
Van xoay 3/2
(có rãnh định)
Van ấn 3/2
(không có rãnh định vị)













Ký hiệu
A(2)
R(3)
P(1)
A
(
2
)
R
(
3

)
P
(
1
Ký hiệu
0 1 011 0
R(3)
P(1)
Ký hiệu
A(2)





Hình 1.9. Van đảo chiều 3/2 - tín hiệu tác động bằng tay (nút ấn, xoay)




9
- Tín hiệu tác động bằng khí nén

Z(12
)
A(2)
R(3)
P(1)
Ký hiệu
A
R
P
Z
Ký hiệu
Z
0 1 011 0
R
P
Ký hiệu
A
Hình 1.10. Van đảo chiều 3/2 - tín hiệu tác động bằng khí nén
- Tín hiệu tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ

Lß xo
Lõi sắt (pittông trụ)
Cuộn dây
Z
P
1
Van phụ trợ
Van chính
Nòng van
P
A
R
Lỗ khoan
Pittông phụ
12
1 0
P
Ký hiệu
R
A

Van đảo chiều 4/2
Hình 1.11. Van đảo chiều 3/2 - tín hiệu tác động
bằng nam châm điện qua van phụ trợ
- Tín hiệu tác động bằng khí nén

Ký hiệu
R P
1 0
Z
A B






Hình 1.12. Van đảo chiều 4/2, tác động bằng khí nén


10
- Tín hiệu tác động trực tiếp bằng nam châm điện




Hình 1.13. Ký hiệu van đảo chiều 4/2 - tín hiệu tác động bằng nam châm điện
S
1 0
P R
A B
Van đảo chiều 5/2
- Tín hiệu tác động bằng cơ - đầu dò

Hình 1.14. Ký hiệu van đảo chiều 5/2 - tín hiệu tác động bằng cơ (đầu dò)
S
B
1 0
P
R
A
- Tín hiệu tác động bằng khí nén

R
A
0 1
Z
P
S
B




1 0
B(2)
A(4)
Y(12)
Z(14)

S(3)

(1)P
R(5)
Hình 1.15. Ký hiệu van đảo chiều 5/2 - tín hiệu tác động bằng khí nén
5) Van xoay đảo chiều 4/3
















R P
a b c
A B

Hình 1.16. Ký hiệu van đảo chiều 4/3 - tín hiệu tác động bằng tay

11
1.2.3. Van chặn:
1) Van một chiều: Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí đi qua một chiều.

A B

Hình 1.17. Van một chiều





P
1
A
P
2
2) Van logic OR:











Hình 1.18. Van logic OR

3) Van logic AND:

P

2
P
1
A





Hình 1.19. Van logic AND
4) Van xả khí nhanh:


R
A
P





Hình 1.20. Van xả khí nhanh

12
5) Van giảm âm:


Hình 1.21. Van giảm âm
1.2.4. Van tiết lưu:
1) Van tiết lưu có tiết diện thay đổi

A B




Hình 1.22. Van tiết lưu và van tiết lưu có giảm âm
2) Van tiết lưu một chiều





Hình 1.23. Van tiết lưu một chiều
1.2.5. Van điều chỉnh thời gian
1) Rơle thời gian đóng chậm






2) Rơle thời gian ngắt chậm
BA
Hình 1.24. R
ơ
le thời
g
ian

đ
ón
g
chậm
Z
A
t
A
R P
0
1
Z
Van đảo chiều
Van tiết lưu m
ộ
t chiều
Z
A
t
A
R P
0
1
Z
Van đảo chiều
Van tiết lưu m
ộ
t chiều

Hình 1.25. Ký hiệu của rơle thời gian ngắt chậm

13
1.2.6. Van chân không:






P
R
U
Hình 1.26. Van chân không

14
1.2. CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN
1) Công tắc
Trong kỹ thuật điều khiển thì công tắc, nút ấn thuộc các phần tử đưa tín hiệu. trên
hình 1.53 là công tắc đóng - mở.

2 2
1 1
2
1





Hình 1.27. Công tắc đóng - mở

2) Nút ấn

3 4
4
4

2
1
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
3
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
a)
tiếp điểm
2
4
1


2
4
1



Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US




3 4
b)

Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US


4
3
3 4
4
3
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU


c)



Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US


Hình 1.28. Nút ấn
a - Nút ấn chuyển mạch;
b - Nút ấn thường mở; c - Nút ấn thường đóng.



15
3) Công tắc hành trình, cảm biến
- Công tắc hành trình điện - cơ:

1
Chốt
d
ịch chu
y
ển
Con lăn
Vỏ
Tiế
p
điể
m

L
2
ỗ
g
á đặt
4

2
2
4
1
4
1
Ký hiệu theo
tiêu chuẩnEU

Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US




Hình 1.29. Công tắc hành trình điện - cơ







a)
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
Ký hiệu theo
tiêu chuẩnEU
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
Ký hiệu theo
tiêu chuẩnEU

b)




Hình 1.30. Công tắc hành trình điện - cơ
a- Công tắc thường mở; b- Công tắc thường đóng
Về nguyên tắc tác động theo hành trình của công tắc hành trình được thể hiện trên
hình 1.57.





Hành t
r
ình
p
iston
Hình 1.31. Nguyên tắc tác động theo hành trình



16
- Công tắc hành trình nam châm: công tắc hành trình nam châm thuộc loại công tắc
hành trình không tiếp xúc. Nguyên lý và ký hiệu được thể hiện trên hình 1.59.

Công tắc
Piston
Nam châm
vĩnh cửu
Ký hiệu trên
mạch khí nén
Vị trí lắp đặt









Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
Thường đóng
Thường mở

Hình 1.32. Nguyên lý và ký hiệu công tắc hành trình nam châm
- Cảm biến tiệm cận (Proximity sensors): trên hình 1.60 là ví dụ về vị trí làm việc,
sơ đồ mạch điện của cảm biến tiệm cận.

Cảm biến
(sensors)
Cảm biến
(
sensors
)






Sơ đồ mạch điện
BU(3)
BK(4)
BN(1)
0V
L Load
+24V DC





Hình 1.33. Vị trí làm việc và sơ đồ mạch điện của cảm biến tiệm c
ận

17
Với cảm biến tiệm cận có các loại sau: cảm biến tiệm cận cảm ứng từ, cảm biến
tiệm cận điện dung và cảm biến tiệm cận quang.
+ Cảm biến tiệm cận cảm ứng từ (Inductive proximity sensor): trên hình 1.62 là
nguyên lý hoạt động, sơ đồ nguyên lý và ký hiệu của cảm biến tiệm cận cảm ứng từ.













Hình 1.34. Cảm biến tiệm cậ
n cảm ứng từ
Cuộn
cảm ứng
Bộ tạo
dao động
Bộ so mạch
Triggering stage
B i ộ khuếch đạ
Tín hiệu ra
Mạch dao

động
Fe
Ký hiệu
+ Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive proximity sensor): trên hình 1.63 là sơ
đồ nguyên lý và ký hiệu của cảm biến tiệm cận điện dung.

Điện cực
Bộ tạo
dao động
Bộ nắn dòng và
bộ so
B i ộ khuếch đạ
Tín hiệu ra
Vỏ ngoài
Điện cực
vỏ n
g
oài





Ký hiệu


Hình 1.35. Cảm biến tiệm cận điện dung

18
+ Cảm biến tiệm cận quang (Optical proximity sensor): trên hình 1.64 là nguyên lý
hoạt động, sơ đồ nguyên lý và ký hiệu của cảm biến tiệm cận quang.




Vật chắn














Hình 1.36. Cảm biến tiệm cận quang

Điôt phát quang
Bộ khuếch đại
Tín hiệu ra
Máy phát sóng
S
Bộ phận nhận
Bộ phận phát
Tranzito quang Bộ lọc
a)
c)
Ký hiệu
b)
- Bộ chuyển đổi tín hiệu áp suất - tín hiệu điện (hình 1.65):

Ký hiệu theo tc EU
12
p p
Ký hiệu trên
mạch khí nén
p
Thường đóng
Thường mở
p






12

Ký hiệu theo tc US

Hình 1.37. Bộ chuyển đổi tín hiệu - tín hiệu điện

19
4) Phần tử xử lý tín hiệu
Các phần tử xử lý tín hiệu được dùng trong hệ điều khiển điện - khí nén rất đa dạng
(ví dụ như các mạch điện tử, máy tính số, ). Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp đơn
giản chúng ta dùng Rơle điện từ (Relay).
- Rơle điện từ (hình 1.68):












Hình 1.38. Nguyên lý và ký hiệu của rơle

Biểu diễn trên hình 1.68 gồ
m các ký hiệu:
K: Rơle; A
1
: Cửa nối với cực dương (+); A
2
: Cửa nối với cực âm (-);
Tiếp điểm 1-4 là tiếp điểm thường mở;
Tiếp điểm 1-2 là tiếp điểm thường đóng.
- Rơle thời gian:
+ Rơle thời gian đóng trể (hình 1.69):









Nguyên lý hoạt động: tương tự như rơle thời gian đóng trể của phần tử khí nén, điôt
(D) đóng vai trò như van một chiều, tụ đi
ện (C) như một bình trích chứa và biến trở R
1

như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ giảm quá tải trong quá trình ngắt.
+ Rơle thời gian ngắt trể (hình 1.70):
Nguyên lý hoạt động: tương tự như rơle thời gian ngắt trể của phần tử khí nén, điôt
(D) đóng vai trò như van một chiều, tụ điện (C) như một bình trích chứa và biến trở R
1

Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
Lớp cách điện
Tiếp điểm
Đòn bẩy
K
K
Sơ đồ nguyên lý của
rơle theo tc US
2
4
1
1
A
2
A
1
K
4 2
11
Sơ đồ nguyên lý của
rơle theo tc EU
K
A
1
A
2

Lò xo
Lõi sắt từ
124A
2
A
1
Cuộn dây
cảm ứng
C
+
K
S
DR
1
R
2
-
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
1
4
SA
1
2
4
2
1
1

Hình 1.39. Nguyên lý và ký hiệu rơle thời gian đóng trể

20
như van tiết lưu. Đồng thời tụ điện có nhiệm vụ giảm quá tải trong quá trình ngắt.

C
+
K
S
DR
1
R
2
-
1
42
1
SR


4
2
1
1



Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
Ký hiệu theo

tiêu chuẩn US


Hình 1.40. Nguyên lý và ký hiệu rơle thời gian ngắt trể
5) Nam châm điện của van đảo chiều
Giả sử ta xét van đảo chiều 3/2 tín hiệu tác động nam châm điện qua van phụ trợ -
lò xo (hình 1.71).













Lß xo
Lõi sắt (pittông trụ)
Cuộn dây
Z
P
1
Van phụ trợ
Van chính
Nòng van
P

A
R
Lỗ khoan
Pittông phụ
12
R P
Ký hiệu van 3/2
1 0
A
Ký hiệu nam châm điện
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn US
Ký hiệu theo
tiêu chuẩn EU
Hình 1.41. Nguyên lý và ký hiệu van 3/2 (tín hiệu tác động nam châm điện)


21