Cảm biến và thiết bị chấp hành trong công nghiệp

Ch−¬ng I: C¶m biÕn (Sensor) 1. Kh¸i niÖm chung 2. Mét sè tiªu chÝ ®¸nh gi¸ c¶m biÕn 3. Nguyªn lý lµm viÖc cña mét sè c¶m biÕn 1. Kh¸i niÖm chung )Lµ nh÷ng thiÕt bÞ cã kh¶ n¨ng c¶m nhËn nh÷ng ®¹i l−îng ®iÖn vµ kh«ng ®iÖn, chuyÓn ®æi chóng trë thµnh nh÷ng tÝn hiÖu ®iÖn phï hîp víi thiÕt bÞ thu nhËn tÝn hiÖu. )Lµ nh÷ng thiÕt bÞ kh«ng thÓ thiÕu trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ vµ s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. 2.1 Ph¹m vi c¶m nhËn hoÆc kho¶ng c¸ch c¶m nhËn. 2.2 Sai sè. ) Sai sè do m¾t trÔ ) Sai sè vÒ ®é ph©n gi¶i ) Sai sè do tuyÕn tÝnh ho¸ 2. Mét sè tiªu chÝ ®¸nh gi¸ c¶m biÕn 2.1. Ph¹m vi c¶m nhËn ) Lµ giíi h¹n c¶m nhËn cña c¶m biÕn ®èi víi ®¹i l−îng vËt lý cÇn ®o. ) VÝ dô: )C¶m biÕn nhiÖt cã tÝn hiÖu ra b»ng ®iÖn tØ lÖ víi nhiÖt ®é cÇn ®o. Do ®ã trong kho¶ng giíi h¹n nhiÖt ®é trªn vμ d−íi, mèi quan hÖ nμy cßn ®−îc coi lμ tuyÕn tÝnh. Vïng tuyÕn tÝnh ®ã ®−îc gäi lμ ph¹m vi c¶m nhËn. )§èi víi c¶m biÕn tiÖm cËn lμ kho¶ng giíi h¹n trªn vμ d−íi mμ c¶m biÕn cã thÓ ph¸t hiÖn ra ®èi t−îng, lμm cho ®Çu ra chuyÓn tÝn hiÖu mét c¸ch ch¾c ch¾n. tU Cao ThÊp §Æc tÝnh ra cña mét ®iÖn trë nhiÖt (RTD) §èi t−îng C¶m biÕn Sn: Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn cña c¶m biÕn tiÖm cËn ? Sai sè do m¾t trÔ tÝn hiÖu ) Sù kh¸c biÖt lín nhÊt gi÷a gi¸ trÞ ®Çu ra ®o ®−îc víi gi¸ trÞ ®Çu ra lý thuyÕt khi tÝn hiÖu ®Çu vμo t¨ng hoÆc gi¶m. 2.2. Sai sè t V M¾t trÔ cña ®iÖn trë nhiÖt (RTD) D¶i nhiÖt ®é øng víi ®iÖn ¸p V1 D¶i ®iÖn ¸p øng víi t1 t1 ? Sai sè do ®é ph©n gi¶i )§é ph©n gi¶i: Lμ sù thay ®æi lín nhÊt cña ®¹i l−îng vËt lý cÇn ®o mμ kh«ng g©y ra sù thay ®æi vÒ tÝn hiÖu ®Çu ra cña c¶m biÕn. §é ph©n gi¶i cña ®iÖn trë nhiÖt (RTD) víi ®Çu ra sè t §é ph©n gi¶i +/- 0.25oC ? Sai sè do tuyÕn tÝnh ho¸ ) Víi mét sensor lÝ t−ëng th× tÝn hiÖu ®Çu vμo lu«n tØ lÖ tuyÕn tÝnh víi tÝn hiÖu ®Çu ra. Nh−ng trªn thùc tÕ ®Ó cã tÝn hiÖu ®o tuyÕn tÝnh, ng−êi ta lu«n ph¶i tiÕn hμnh tuyÕn tÝnh ho¸. §iÒu nμy sÏ t¹o ra sai sè cña tÝn hiÖu p V TuyÕn tÝnh ho¸ trong c¶m biÕn ¸p suÊt caothÊp thÊp cao d¶i ®o ®−êng cong thùc tÕ ®−êng cong lÝ t−ëng sai sè lín nhÊt 3. Nguyªn lý lμm viÖc cña mét sè c¶m biÕn 3.1 C¸c lo¹i c¶m biÕn ®ãng c¾t (d¹ng ON-OFF). ) C«ng t¾c giíi h¹n hμnh tr×nh. ) C¶m biÕn tiÖm cËn. 3.2 C¸c c¶m biÕn sö dông bé chuyÓn ®æi (transducer) 3.3 Mét sè c¶m biÕn vÝ trÝ ?C«ng t¾c giíi h¹n hµnh tr×nh. ) C¸c kÝ hiÖu ®iÖn ) Nguyªn lý lμm viÖc ) KiÓu t¸c ®éng tøc thêi ) KiÓu t¸c ®éng cã trÔ ) Bè trÝ tiÕp ®iÓm ) C¸c kÝ hiÖu ®iÖn TiÕp ®iÓm th−êng hë (NO) Khi më Khi ®ãng TiÕp ®iÓm th−êng kÝn (NC) Khi ®ãng Khi më 3.1. C¸c c¶m biÕn ®ãng c¾t d¹ng ON - off §T ) Nguyªn lÝ lµm viÖc Hμnh tr×nh nh¶ §é sai lÖch gi÷a hai vÞ trÝ VÞ trÝ nh¶ Qu·ng ®−êng chuyÓn ®éngVÞ trÝ ®ãng Qu·ng ®−êng dù tr÷ phÇn chÊp hμnh phÇn ®Çu phÇn th©n ) KiÓu t¸c ®éng tøc thêi TiÕp ®iÓm th−êng ®ãng TiÕp ®iÓm th−êng hë Trôc ®éng TiÕp ®iÓm tÜnh TiÕp ®iÓm ®éng Lß xo ph¶n håi Lß xo chèt §Æc ®iÓm ) Khi phÇn chÊp hμnh bÞ t¸c ®éng, lß xo chèt sÏ tr÷ n¨ng l−îng, ®Õn vÞ trÝ ®ãng lß xo chèt gi¶i phãng n¨ng l−îng ) KiÓu t¸c ®éng cã trÔ §Æc ®iÓm ) TiÕp ®iÓm NO ®ãng tr−íc, tiÕp ®iÓm NC bÞ ng¾t sau §ãng tr−íc khi ng¾t Ng¾t tr−íc khi ®ãng §Æc ®iÓm ) TiÕp ®iÓm NC bÞ ng¾t tr−íc, tiÕp ®iÓm NO ®ãng sau §Æc ®iÓm chung ) T¹o ra mét kho¶ng thêi gian trÔ ®ñ nhá gi÷a hai lo¹i tiÕp ®iÓm Trôc ®éng TiÕp ®iÓm ®éng Lß xo ph¶n håi TiÕp ®iÓm tÜnh ) Bè trÝ tiÕp ®iÓm (SPDT) (DPDT) ? C¶m biÕn tiÖm cËn. )TiÖm cËn ®iÖn c¶m (Inductive proximity) )TiÖm cËn ®iÖn dung (Capacitive proximity) )TiÖm cËn siªu ©m (Ultrasonic proximity) )TiÖm cËn quang häc (Photoelectric proximity) ) TiÖm cËn ®iÖn c¶m (Inductive proximity) & Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông tr−êng ®iÖn-tõ ®Ó ph¸t hiÖn ®èi t−îng b»ng kim lo¹i. & §iÖn ¸p lμm viÖc DC, AC hoÆc AC/DC Ph©n lo¹i: & Theo chøc n¨ng ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: PNP (sourcing) vμ NPN (sinking) &Nèi d©y cho lo¹i PNP (sourcing): T¶i PNP transistor &Nèi d©y cho lo¹i NPN (sinking): NPN transistor T¶i & Theo kho¶ng c¸ch ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: cã b¶o vÖ (shielded) vμ kh«ng b¶o vÖ (unshielded) BÒ mÆt sensor Cã b¶o vÖ Kh«ng b¶o vÖ NhËn xÐt: ) Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn tõ 0.6 - 20 (mm) ) TiÖm cËn ®iÖn c¶m phô thuéc vμo mét sè yÕu tè sau cña ®èi t−îng: & H×nh d¸ng ®èi t−îng & §é dÇy cña ®èi t−îng & VËt liÖu cña ®èi t−îng ) TiÖm cËn ®iÖn dung (Capacitive proximity) & Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông tr−êng tÜnh ®iÖn ®Ó ph¸t hiÖn ®èi t−îng b»ng kim lo¹i vμ phi kim lo¹i. & §iÖn ¸p lμm viÖc DC, AC hoÆc AC/DC Ph©n lo¹i: & Theo chøc n¨ng ®−îc chia ra lμm hai lo¹i: PNP (sourcing) vμ NPN (sinking) & TÊt c¶ c¶m biÕn ®iÖn dung cña siemens ®Òu cã b¶o vÖ (shielded) BÒ mÆt sensor §èi t−îng NhËn xÐt: ) Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn tõ 5 - 20 (mm) ) Cã kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn møc chÊt láng xuyªn qua thïng trong suèt (ChÊt láng ph¶i cã h»ng sè ®iÖn m«i cao h¬n vá thïng) ) M«i tr−êng lμm viÖc ph¶i kh«, bëi v× khi cã chÊt láng trªn bÒ mÆt cña c¶m biÕn, c¶m biÕn cã thÓ t¸c ®éng nhÇm. H»ng sè ®iÖn m«i cña mét sè vËt liÖu ) TiÖm cËn siªu ©m (Ultrasonic proximity) & Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông bé thu ph¸t tÝn hiÖu siªu ©m, tÇn sè cao. a/ §Æc ®iÓm b/ C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng c/ ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng Vïng mï: & Vïng nµy tån t¹i ngay phÝa tr−íc c¶m biÕn, tuú theo lo¹i c¶m biÕn mµ vïng mï nµy cã kho¶ng c¸ch chõng 6 - 80 cm. NÕu ®èi t−îng ®−îc ®Æt trong vïng nµy sÏ khiÕn cho tr¹ng th¸i ®Çu ra kh«ng æn ®Þnh. §Æc ®iÓm C¸c c¶m biÕn ®Æt song song: & Gi¶ thiÕt 2 c¶m biÕn cã cïng kho¶ng c¸ch c¶m nhËn ®−îc ®Æt song song víi nhau. §èi t−îng ®Æt vu«ng gãc víi nguån ©m. VËy kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua kho¶ng c¸ch c¶m nhËn. & VÝ dô nÕu kho¶ng c¸ch c¶m nhËn lµ 6 cm, th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c c¶m biÕn lµ 15 cm. Kho¶ng c¸ch X (cm) c¶m nhËn (cm) 6-30 > 15 20-130 > 60 40-300 > 150 60-600 > 250 80-1000 > 350 NhiÔu giao nhau gi÷a c¸c c¶m biÕn & NhiÔu x¶y ra khi c¸c c¶m biÕn ®−îc ®Æt gÇn nhau, chïm ph¶n x¹ cña c¶m biÕn nµy l¹i t¸c ®éng ®Õn c¶m biÕn kh¸c & Trong tr−êng hîp nµy kho¶ng c¸ch X cÇn ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua thö nghiÖm. Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu cho hai c¶m biÕn ®Æt ®èi nhau & Gi¶ thiÕt 2 c¶m biÕn cã cïng kho¶ng c¸ch c¶m nhËn ®−îc ®Æt ®èi diÖn nhau. Kho¶ng c¸ch X ®−îc x¸c ®Þnh sao cho 2 c¶m biÕn kh«ng g©y nhiÔu cho nhau. Kho¶ng c¸ch X (cm) c¶m nhËn (cm) 6-30 > 120 20-130 > 400 40-300 > 1200 60-600 > 2500 80-1000 > 4000 Gãc nghiªng: & Gãc nghiªng gi÷a ®èi t−îng víi ph−¬ng truyÒn sãng ph¶i ®−îc c©n nh¾c khi l¾p ®Æt. NÕu gãc nghiªng qu¸ lín sãng ph¶n x¹ cã thÓ kh«ng ®Õn ®−îc c¶m biÕn. §èi víi chÊt láng vμ vËt liÖu d−íi d¹ng h¹t: & §èi víi chÊt láng (vÝ dô n−íc) giíi h¹n gãc nghiªng ë 3o & §èi víi vËt liÖu d−íi d¹ng h¹t th× gãc nghiªng cã thÓ lín tíi 45o. Lo¹i bá ®èi t−îng nhiÔu: & Mét ®èi t−îng nhiÔu bÊt k× cã thÓ n»m trong ph¹m vi c¶m nhËn cña c¶m biÕn. §iÒu nµy sÏ g©y ra t¸c ®éng nhÇm cña c¶m biÕn. §Ó lo¹i bá ®èi t−îng nhiÔu ng−êi ta dïng mét lo¹i vËt liÖu cã kh¶ n¨ng hÊp thô ©m, chØ ®Ó l¹i mét khe hë khiÕn cho nguån ©m kh«ng thÓ tíi ®èi t−îng nhiÔu ®−îc. §èi t−îng nhiÔu Khe hë VËt liÖu hÊp thô ©m C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng: & KhuÕch t¸n & Ph¶n x¹ & Xuyªn suèt KhuÕch t¸n: & §©y lµ chÕ ®é lµm viÖc phæ biÕn cña c¶m biÕn siªu ©m. Khi ®èi t−îng bÞ ph¸t hiÖn trong ph¹m vi c¶m nhËn th× c¶m biÕn sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i ®Çu ra, chÕ ®é nµy ho¹t ®éng nh− mét c¶m biÕn tiÖm cËn. Ph¹m vi c¶m nhËn Ph¶n x¹: & Trong chÕ ®é nµy cã dïng thªm mét bé ph¶n x¹ ®−îc ®Æt trong vïng lµm viÖc. Bé ph¶n x¹ ®−îc ®iÒu chØnh sao cho c¸c sãng ©m sau khi ®Ëp vµo bé ph¶n x¹ sÏ quay trë vÒ c¶m biÕn. Khi ®èi t−îng cÇn ph¸t hiÖn c¶n trë sãng ph¶n x¹ th× c¶m biÕn sÏ t¸c ®éng. & Bé ph¶n x¹ th−êng ®−îc dïng khi ®èi t−îng cã h×nh d¹ng ®Æc biÖt, hoÆc hÊp thô ©m thanh. §èi t−îng cã h×nh d¹ng ®Æc biÖt §èi t−îng hÊp thô ©m Xuyªn suèt: & Trong chÕ ®é nµy ng−êi ta sö dông hai bé thu ph¸t riªng biÖt, khi chïm ©m bÞ gi¸n ®o¹n bëi ®èi t−îng th× ®Çu ra c¶m biÕn sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i. Bé ph¸t Bé thu ¶nh h−ëng cña m«i tr−êng: NhiÖt ®é: NhiÖt ®é cao g©y ¶nh h−ëng tíi chÕ ®é lμm viÖc cña c¶m biÕn, th«ng th−êng ®èi víi c¶m biÕn siªu ©m ®Òu cã bï nhiÖt ®é ¸p suÊt: Khi ¸p suÊt thay ®æi ±5% so víi ¸p suÊt mÆt n−íc biÓn, th× tèc ®é ©m thay ®æi kho¶ng ±0,6%. Khi c¶m biÕn ®Æt cao h¬n mùc n−íc biÓn 3 km th× tèc ®é ©m gi¶m 3,6%. CÇn ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch c¶m biÕn cho hîp lÝ. Ch©n kh«ng: Trong m«i tr−êng nμy th× c¶m biÕn kh«ng ho¹t ®éng ®−îc. §é Èm: Khi ®é Èm t¨ng th× tèc ®é ©m t¨ng Tèc ®é giã: < 50km/h, c¶m biÕn kh«ng bÞ ¶nh h−ëng; 50- 100km/h, c¶m biÕn lμm viÖc kh«ng ch¾c ch¾n; > 100km/h, c¶m biÕn kh«ng lμm viÖc ®−îc Thêi tiÕt: M−a nhá vμ tuyÕt nhá kh«ng ¶nh h−ëng tíi ho¹t ®éng cña c¶m biÕn. Tuy nhiªn bÒ mÆt cña bé chuyÓn ®æi nªn ®−îc gi÷ kh« r¸o. Líp s−¬ng mï: Nãi chung lμ kh«ng cã ¶nh h−ëng g× tíi c¶m biÕn, tuy nhiªn kh«ng nªn ®Ó chóng ®äng trªn bÒ mÆt bé chuyÓn ®æi. Bôi: M«i tr−êng bôi lμm gi¶m ph¹m vi c¶m nhËn cña c¶m biÕn xuèng 25-33% TiÖm cËn quang häc (Photoelectric proximity) Lμ lo¹i c¶m biÕn sö dông chïm tia s¸ng ®−îc ®iÒu biÕn. CÊu t¹o c¶m biÕn gåm mét thiÕt bÞ ph¸t vμ mét thiÕt bÞ thu §Æc ®iÓm: 1/ Chïm tia s¸ng ®−îc ®iÒu biÕn 2/ HÖ sè khuÕch ®¹i ¸nh s¸ng 3/ KÝ hiÖu C«ng nghÖ tiÖm cËn quang häc 1/ Xuyªn suèt 2/ XuyÕn suèt tÝch cùc 3/ Ph¶n x¹ 4/ Ph¶n x¹ tÝch cùc 5/ Läc ph©n cùc víi c¸c ®èi t−îng ph¶n quang 6/ KhuÕch t¸n C¸c chÕ ®é lμm viÖc 1/ ChÕ ®é tèi 2/ ChÕ ®é s¸ng C«ng nghÖ sîi quang C«ng nghÖ Laser Chïm tia s¸ng ®−îc ®iÒu biÕn: Môc ®Ých lµm t¨ng kho¶ng c¸ch c¶m nhËn vµ gi¶m ¶nh h−ëng cña ¸nh s¸ng m«i tr−êng. ¸nh s¸ng ®iÒu biÕn lµ mét chïm xung cã tÇn sè tõ 5kHz ®Õn 30 kHz. Nguån s¸ng dïng trong c¸c c¶m biÕn lo¹i nµy cã phæ s¸ng tõ ¸nh s¸ng xanh nh×n ®−îc tíi ¸nh s¸ng hång ngo¹i kh«ng nh×n ®−îc. Tiªu biÓu lµ nguån s¸ng tõ LED. HÖ sè khuyÕch ®¹i ¸nh s¸ng: HÖ sè khuyÕch ®¹i ¸nh s¸ng lµ l−îng ¸nh s¸ng ph¸t ra v−ît qu¸ l−îng yªu cÇu cña thiÕt bÞ thu. Trong m«i tr−êng s¹ch th× hÖ sè nµy b»ng hoÆc lín h¬n 1 lµ ®ñ l−îng yªu cÇu cña thiÕt bÞ thu. M«i tr−êng cµng « nhiÔm th× hÖ sè nµy cµng cao, do mét phÇn ¸nh s¸ng ph¸t ra sÏ bÞ m«i tr−êng nµy hÊp thô. Tuy nhiªn hÖ sè cµng cao th× kho¶ng c¸ch c¶m nhËn thùc tÕ cµng gi¶m. HÖ sè khuyÕch ®¹i Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn KÝ hiÖu: KhuÕch t¸n KhuÕch t¸n dïng tÊm ch¾n Ph¶n x¹ Xuyªn suèt KhuÕch t¸n ®Çu ra t−¬ng tù C¶m biÕn dïng sîi quang C¶m biÕn mÇu C¶m biÕn v¹ch mÇu C¶m biÕn khe hÑp Xuyªn suèt: & C«ng nghÖ nμy sö dông phÇn ph¸t vμ phÇn thu riªng biÖt, hai phÇn nμy ®−îc bè trÝ sao cho phÇn thu cã thÓ nhËn ®−îc tèi ®a chïm xung ¸nh s¸ng tõ phÇn ph¸t & NÕu v× lÝ do g× ®ã mμ chïm tia s¸ng kh«ng tíi ®−îc phÇn thu, th× ®Çu ra cña phÇn thu sÏ thay ®æi tr¹ng th¸i. & ThÝch hîp ®èi víi nh÷ng vËt ch¾n s¸ng vμ ph¶n quang & Ph¹m vi c¶m nhËn lªn tíi 90 m (300 feet) Xuyªn suèt tÝch cùc: & §èi t−îng ®−îc ph¸t hiÖn khi c¾t chïm tia tÝch cùc. & Chïm tia tÝch cùc cã ®é réng b»ng ®−êng kÝnh thÊu kÝnh ph¸t vµ thÊu kÝnh thu & KÝch th−íc nhá nhÊt cña ®èi t−îng b»ng víi ®é réng chïm tia Ph¸t Thu Ph¸t §èi t−îng Ph¸t Thu Chïm tia tÝch cùc Thu Chïm tia tÝch ùc Ph¶n x¹: & C«ng nghÖ nµy g¾n phÇn ph¸t víi phÇn thu trªn cïng mét bé. Khi ¸nh s¸ng ph¸t ra tõ phÇn ph¸t gÆp mÆt ph¶n x¹ sÏ quay trë l¹i phÇn thu. & NÕu cã bÊt k× ®èi t−îng nµo ch¾n ngang ®−êng truyÒn s¸ng th× ®Çu ra cña c¶m biÕn sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i & Ph¹m vi c¶m nhËn tèi ®a cì 10 m (35 feet) Ph¸t Thu §èi t−îng Ph¶n x¹ tÝch cùc: & Chïm s¸ng tÝch cùc ph¸t ra tõ thÊu kÝnh ph¸t cã ®é réng phï hîp víi bÒ mÆt ph¶n x¹. & KÝch th−íc tèi thiÓu cña ®èi t−îng b»ng víi bÒ mÆt ph¶n x¹ & MÆt ph¶n x¹: MÆt ph¶n x¹ t−¬ng øng víi tõng kiÓu c¶m biÕn ph¶n x¹, cã thÓ h×nh trßn, h×nh vu«ng hoÆc d¶i b¨ng. Kho¶ng c¸ch c¶m nhËn tuú thuéc vµo viÖc sö dông bÒ mÆt ph¶n x¹ . Ph¸t chïm tia tÝch cùc MÆt ph¶n x¹ Läc ph©n cùc ®èi víi ®èi t−îng ph¶n quang: & §èi víi c¶m biÕn ph¶n x¹ viÖc ph¸t hiÖn ®èi t−îng ph¶n quang lµ kh«ng thÓ, do c¶m biÕn kh«ng ph©n biÖt ®−îc chïm s¸ng ph¶n håi tõ ®èi t−îng hay tõ bÒ mÆt ph¶n x¹. & §Ó cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc ng−êi ta dïng thªm bé läc ph©n cùc ®Æt phÝa tr−íc thÊu kÝnh ph¸t vµ thu Chïm s¸ng ch−a ph©n cùc ThÊu kÝnh Läc ph©n cùc Chïm s¸ng ph©n cùc MÆt ph¶n x¹ Chïm s¸ng ph©n cùc C¶m biÕn khuÕch t¸n & C«ng nghÖ nµy còng g¾n phÇn ph¸t vµ thu trªn cïng mét bé. Chïm s¸ng ph¸t ra ®Ëp vµo ®èi t−îng vµ bÞ khuÕch t¸n d−íi c¸c gãc kh¸c nhau, nÕu phÇn thu nhËn ®−îc ®ñ ¸nh s¸ng th× ®Çu ra c¶m biÕn thay ®æi tr¹ng th¸i & §Ó n©ng cao hiÖu qu¶ ng−êi ta dïng c«ng nghÖ tÊm ch¾n trong c¶m biÕn khuÕch t¸n. Kho¶ng c¸ch cµng lín th× gãc ph¶n x¹ ¸nh s¸ng cµng hÑp. B»ng c¸ch sö dông tÊm ch¾n PSD ng−êi ta cã thÓ thu ®−îc ¸nh s¸ng tõ c¸c gãc ®é kh¸c nhau. & PSD: Position Senser Detector ChÕ ®é lμm viÖc tèi: & Khi c¶m biÕn quang lµm viÖc ë chÕ ®é nµy, th× ®Çu ra sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i khi ¸nh s¸ng kh«ng tíi ®−îc thiÕt bÞ thu. Ph¸t Thu Thu Ph¸t §èi t−îng ChÕ ®é lμm viÖc s¸ng & Khi c¶m biÕn quang lµm viÖc ë chÕ ®é nµy, th× ®Çu ra sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i khi ¸nh s¸ng tíi ®−îc thiÕt bÞ thu. Ph¸t Thu Thu Ph¸t §èi t−îng C«ng nghÖ sîi quang: & C¸c c¶m biÕn sîi quang gåm mét bé ph¸t, mét bé thu vµ mét c¸p quang ®Ó truyÒn tÝn hiÖu. Tuú thuéc vµo lo¹i c¶m biÕn cã thÓ cã 1 c¸p hoÆc nhiÒu c¸p. Víi lo¹i mét c¸p, ng−êi ta dïng mét sè ph−¬ng ph¸p ®Ó ph©n bè sîi quang trong c¸p. §ång trôc 50/50 NgÉu nhiªn C¸p Sîi quang Sîi thu Sîi ph¸t & Víi c¶m biÕn xuyªn suèt, tÝn hiÖu ph¸t vµ thu dïng 2 c¸p riªng biÖt. Víi c¶m biÕn ph¶n x¹ vµ khuÕch t¸n tÝn hiÖu thu ph¸t dïng trªn cïng mét c¸p Tõ bé ph¸t Tíi bé thu Xuyªn suèt Ph¶n x¹ KhuÕch t¸n Tõ bé ph¸t Tíi bé thu Tõ bé ph¸t Tíi bé thu C«ng nghÖ lazer: & C¸c c¶m biÕn dïng nguån lazer cña Siemens, sö dông tia lazer cÊp 2 cã c«ng suÊt ph¸t x¹ 1 mW. Tia lazer cÊp 2 kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ b¶o vÖ. Tuy nhiªn khi lµm viÖc trong vïng cã c¶m biÕn lazer cÇn cã tÝn hiÖu c¶nh b¸o. & C¸c tia lazer nµy lµ chïm ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®−îc cã mËt ®é ¸nh s¸ng cao. C«ng nghÖ nµy cho phÐp ph¸t hiÖn nh÷ng vËt thÓ cùc nhá ë mét kho¶ng c¸ch nµo ®ã. & C¶m biÕn L18 cã thÓ ph¸t hiÖn vËt cã kÝch th−íc 0,03mm ë kho¶ng c¸ch 80 cm 3.2. mét sè c¶m biÕn sö dông bé chuyÓn ®æi ? C¸c ph−¬ng ph¸p chuyÓn ®æi ? ChuyÓn ®æi nhiÖt (c¶m biÕn nhiÖt ®é) ? ChuyÓn ®æi lùc (c¶m biÕn lùc) ? ChuyÓn ®æi l−u l−îng (c¶m biÕn l−u l−îng) ? ChuyÓn ®æi vÞ trÝ (C¶m biÕn vÞ trÝ) ?C¸c ph−¬ng ph¸p chuyÓn ®æi. ) KÜ thuËt m¹ch cÇu c©n b»ng ) KÜ thuËt LVDT (Linear Variable Differential Transformer) ) KÜ thuËt m¹ch cÇu c©n b»ng. ) M¹ch cÇu dïng c¸c phÇn tö ®iÖn trë, tuú theo c¸ch cÊu h×nh cho cÇu c©n b»ng mμ ta cã hai kiÓu ®o theo dßng hoÆc theo ¸p. ) ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng (cÇu c©n b»ng) th× ®iÖn ¸p Uoutput = 0, hoÆc kh«ng cã dßng ®iÖn qua cÇu (IcÇu = 0). ) CÇu ®iÖn ¸p: Lμ m¹ch cÇu cã ®iÖn ¸p Uoutput tØ lÖ víi sù thay ®æi trë kh¸ng trong m¹ch cÇu. Trªn h×nh bªn th× D lμ thiÕt bÞ thu thËp RD lμ néi trë cña nã. Víi cÇu nµy th× trÞ sè RD ph¶i rÊt lín. VÝ dô nh− trë kh¸ng ®Çu vµo cña module PLC. XÐt vÝ dô h×nh bªn, khi R4 thay ®æi lµm cÇu mÊt c©n b»ng. TØ lÖ cña trë kh¸ng trong m¹ch nh− sau: 4 3 2 1 R R R R = ) CÇu dßng ®iÖn: Nh»m t¹o ra sù thay ®æi vÒ dßng ®iÖn ë ®Çu ra cña cÇu c©n b»ng, gi÷a 2 ®iÓm A vμ B. ThiÕt bÞ thu thËp D cã néi trë rÊt thÊp. VÝ dô nh− nh÷ng module PLC khuÕch ®¹i dßng cã trë kh¸ng vμo thÊp. ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ++⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + Δ= B43 1 3 DB42 1 2 4 D RR R R1RRR R R1 RUI . Ph−¬ng tr×nh dßng ID Trong ®ã: R4B lµ trë kh¸ng cña R4 khi cÇu c©n b»ng ΔR4: §é chªnh lÖch lín nhÊt cña ®iÖn trë nhiÖt RD: Trë kh¸ng ®Çu vµo cña module thu thËp VÝ dô: M¹ch cÇu dïng ®iÖn trë nhiÖt cã trë kh¸ng 10k. Dïng module khuyÕch ®¹i cã trë kh¸ng ®Çu vµo 300 Ω, ®Ó ®o nh÷ng thay ®æi nhá vÒ dßng c©n b»ng. X¸c ®Þnh trÞ sè dßng khi trë kh¸ng cña ®iÖn trë nhiÖt thay ®æi 10% ) KÜ thuËt LVDT (Linear Variable Differential Transformer). LVDT lμ mét c¬ cÊu c¬ - ®iÖn t¹o ra ®iÖn ¸p tØ lÖ víi vÞ trÝ cña lâi biÕn ¸p (BA) trong lßng cuén d©y. Vá thÐp kh«ng gØ Vμnh chèng nhiÔu ®iÖn-tõ vμ tÜnh ®iÖn Cuén d©y Líp epoxy Lâi Hçn hîp chèng Èm, æn ®Þnh nhiÖt ) Nguyªn lý lμm viÖc: §iÖn ¸p AC ®−a vµo cuén s¬ cÊp, t¹o ra ®iÖn ¸p c¶m øng trªn 2 ®Çu cuén thø cÊp. Khi lâi chuyÓn ®éng lµm cho ®iÖn ¸p ®Çu ra thø cÊp thay ®æi. Cuén thø cÊp cuèn theo 2 chiÒu ng−îc nhau, nªn ®iÖn ¸p sÏ thay ®æi cùc tÝnh khi lâi dÞch chuyÓn. §iÖn ¸p vμo §iÖn ¸p ra S¬ cÊp Thø cÊp Thø cÊp Lâi §iÖn ¸p ra VÞ trÝ lâi (%) so víi vÞ trÝ 0 Vïng tuyÕn tÝnh Vïng phi tuyÕn Vïng phi tuyÕn VÞ trÝ 0% VÞ trÝ 100%VÞ trÝ 100% H−íng chuyÓn ®éng Thø cÊp S¬ cÊp §iÖn ¸p ra ) HiÖn nay c¸c m¸y biÕn ¸p LVDT th−êng kÕt hîp thªm víi c¸c m¹ch chØnh l−u ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p DC ?ChuyÓn ®æi nhiÖt ®é (C¶m biÕn nhiÖt). ) C¶m biÕn nhiÖt dïng ®Ó ®o vμ gi¸m s¸t sù thay ®æi nhiÖt ®é. Trªn thùc tÕ cã hai lo¹i chuyÓn ®æi sau: §o sù thay ®æi ®iÖn trë néi §o sù chªnh lÖch ®iÖn ¸p ) §Çu ra cña c¶m biÕn nhiÖt cã thÓ d−íi d¹ng tÝn hiÖu dßng hoÆc ¸p tØ lÖ víi nhiÖt ®é cÇn ®o ) KiÓu 1 th−êng lμ RTD hoÆc Thermistor ) kiÓu 2 th−êng lμ cÆp nhiÖt ngÉu (can nhiÖt) RTD (Resistance Temperature Detector) ) RTD ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c d©y dÉn nhËy c¶m víi nhiÖt ®é (phÇn tö ®iÖn trë), vËt liÖu phæ biÕn nhÊt lμ platium, nickel, ®ång, nickel-s¾t. Chóng ®−îc ®Æt trong èng b¶o vÖ §èi víi RTD th× trë kh¸ng t¨ng tuyÕn tÝnh víi nhiÖt ®é cÇn ®o, do vËy RTD cã hÖ sè nhiÖt d−¬ng ) §Ó ®o nhiÖt ®é, RTD ®−îc m¾c theo kÜ thuËt cÇu ®iÖn trë. PhÇn tö ®iÖn trë TÊm c¸ch ®iÖn Vá b¶o vÖ C¸ch m¾c g©y sai sè C¸ch m¾c bï sai sè. Víi ®iÒu kiÖn RL1 = RL2 ) §èi víi module RTD cña PLC, th× ®· cã m¹ch bï sai sè, do vËy ta cã thÓ m¾c trùc tiÕp RTD vμo module. ) Trong tr−êng hîp dïng module t−¬ng tù, th× ta cÇn thiÕt kÕ thªm cÇu c©n b»ng, kÕt hîp víi khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. ) Thermistor ) Thermistor ®−îc lμm tõ c¸c vËt liÖu b¸n dÉn, sù thay ®æi ®iÖn trë cña vËt liÖu tØ lÖ víi nhiÖt ®é trong d¶i ®o. ) Tuy nhiªn khi nhiÖt ®é t¨ng th× ®iÖn trë l¹i gi¶m, do vËy Thermistor cã hÖ sè nhiÖt ©m. MÆc dï vËy, còng cã mét sè thermistor cã hÖ sè nhiÖt d−¬ng. ) Tõ ®−êng ®Æc tÝnh trªn, th× thermistor cho ta ®é ph©n gi¶i cao h¬n so víi RTD. RÊt thÝch hîp víi nh÷ng øng dông cã d¶i nhiÖt ®é hÑp. So s¸nh 2 lo¹i trªn: ) RTD: −u ®iÓm: TuyÕn tÝnh trong d¶i nhiÖt ®é réng §o ®−îc nhiÖt ®é cao, d¶i ®o lín æn ®Þnh tèt h¬n ë nhiÖt ®é cao nh−îc ®iÓm: §é nhËy kÐm Gi¸ thμnh cao BÞ ¶nh h−ëng do rung ®éng, do ®iÖn trë tiÕp xóc ) Thermistor: −u ®iÓm: §¸p øng nhanh §o ®−îc nhiÖt ®é ë d¶i ®o hÑp víi ®é chÝnh x¸c cao Kh«ng bÞ ¶nh h−ëng cña ®iÖn trë d©y nèi Cã kh¶ n¨ng chèng rung Gi¸ thμnh thÊp nh−îc ®iÓm: ) Kh¶ n¨ng tuyÕn tÝnh thÊp ë d¶i ®o lín ) Ph¹m vi ®o nhiÖt ®é hÑp ) CÆp nhiÖt ngÉu (can nhiÖt) ) §−îc cÊu t¹o tõ mét cÆp kim lo¹i, lμm tõ vËt liÖu kh¸c nhau. 2 ®Çu nèi víi nhau vμ ®Æt ë 2 vïng nhiÖt ®é, sù chªnh lÖch nhiÖt ®é t¹o ra søc ®iÖn ®éng trªn 2 ®Çu cÆp nhiÖt ngÉu. Kim lo¹i A Kim lo¹i B Nãng L¹nh T1: lµ nhiÖt ®é cÇn ®o T2: lµ nhiÖt ®é mÉu e ) NhiÖt ®é mÉu chuÈn (l¹nh) lμ 0oC, do vËy trong datasheet cña cÆp nhiÖt ngÉu, ®iÖn ¸p ®Çu ra dùa trªn nhiÖt ®é mÉu 0oC. ) Tuy nhiªn trong c«ng nghiÖp viÖc t¹o ra 0oC lμ rÊt bÊt tiÖn, cho nªn cÇn ph¶i tiÕn hμnh bï nhiÖt ®é mÉu XÐt vÝ dô: Dïng cÆp nhiÖt ngÉu lo¹i E, cã tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Çu ra lμ 16,42 mV, nhiÖt ®é T2 lμ 46oF, t×m nhiÖt ®é cÇn ®o T1 (nhiÖt ®é ®óng) Constantan Cr«m Nãng L¹nh e ) Do nhiÖt ®é T2 kh«ng ph¶i nhiÖt ®é mÉu, nªn ta tiÕn hμnh bï, ®Ó bï ®−îc ta cÇn dùa vμo ®Æc tÝnh ra cña cÆp nhiÖt ngÉu (xem h×nh). ) Ta ®−îc X = 0,458 mV, do ®ã nÕu ë 0oC hay 32oF th× ®iÖn ¸p ®Çu ra sÏ lμ: 16,42 + 0,458 = = 16,878 mV ) Tõ gi¸ trÞ t×m ®−îc ta l¹i néi suy vμ ®−îc 474,71oF ) §èi víi PLC, ng−êi ta thiÕt kÕ riªng module lμm viÖc víi cÆp nhiÖt ngÉu, trong module nμy tÝn hiÖu sai lÖch ®· ®−îc bï. ) §èi víi d©y dÉn cña cÆp nhiÖt ngÉu th−êng ®−îc bäc líp vá ®Æc biÖt ®Ó duy tr× nhiÖt ®é cña d©y dÉn kh«ng ®æi tíi ®Çu vμo PLC D©y dÉn §Çu vμo module nhiÖt ?ChuyÓn ®æi lùc (C¶m biÕn lùc). ) C¶m biÕn lùc vμ ¸p suÊt dïng ®Ó ®o lùc trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch ) Cã 3 lo¹i chuyÓn ®æi lùc phæ biÕn lμ: §o søc c¨ng Dïng èng Bourdon Dïng load cell §o søc c¨ng (c¶m biÕn ¸p trë) ) Lμ kiÓu chuyÓn ®æi c¬ khÝ dïng ®Ó ®o biÕn d¹ng, søc c¨ng cña mét vËt cøng khi cã lùc t¸c ®éng. ) KiÓu chuyÓn ®æi nμy dùa vμo sù thay ®æi vÒ trë kh¸ng trong d©y quÊn khi bÞ lùc t¸c ®éng. D©y quÊn cã thÓ lμm tõ kim lo¹i (®ång, s¾t, platium) hoÆc tõ chÊt b¸n dÉn (silic, german) ) KiÓu chuyÓn ®æi nμy cã hai h×nh thøc lμ D¸n (mμng máng) vμ Tù do ) D¸n: lμ h×nh thøc g¾n trùc tiÕp bé chuyÓn ®æi lªn bÒ mÆt cÇn ®o (a). ) Tù do: lμ h×nh thøc kh«ng g¾n trùc tiÕp bé chuyÓn ®æi lªn bÒ mÆt cÇn ®o (b). Lùc t¸c ®éngD©y quÊn VÞ trÝ ®ì D©y quÊn Lùc t¸c ®éng ) §o søc c¨ng dïng kÜ thuËt m¹ch cÇu c©n b»ng, tuy nhiªn nhiÖt ®é l¹i lμm ¶nh h−ëng ®Õn trë kh¸ng, do ®ã cÇn thiÕt kÕ thªm m¹ch bï ) ChØ cã d©y quÊn (R4) cã chiÒu t−¬ng øng víi lùc t¸c ®éng , lóc ®ã chØ trë kh¸ng R4 míi bÞ thay ®æi. ) NhiÖt ®é ®−îc bï th«ng qua R3. D©y quÊn chÝnh D©y quÊn phô Lùc )Dïng èng Bourdon ) Lμ kiÓu chuyÓn ®æi c¬ khÝ (dïng kÜ thuËt LVDT) biÕn ¸p lùc thμnh dÞch chuyÓn theo vÞ trÝ. VÞ trÝ dÞch chuyÓn tØ lÖ víi ¸p lùc ®Æt vμo. TÝn hiÖu vμo TÝn hiÖu ra èng Bourdon Lâi §Çu g¸ èng ¸p lùc Lß xo )Dïng Load Cell ) Lμ c¶m biÕn ®o träng l−îng vμ lùc dùa trªn nguyªn lý chuyÓn ®æi ®o søc c¨ng kiÓu d¸n. Lμ lo¹i c¶m biÕn dïng chñ yÕu trong c©n nÆng. ?ChuyÓn ®æi l−u l−îng (C¶m biÕn l−u l−îng). ) C¶m biÕn l−u l−îng dïng ®Ó ®o l−u l−îng cña mét vËt liÖu bÊt k×, d−íi d¹ng r¾n, láng, khÝ ) §o l−u l−îng r¾n ) Th−êng dïng chñ yÕu lμ bé chuyÓn ®æi Load Cell, ®Ó ®o träng l−îng cña s¶n phÈm. ) VÝ dô: Bμi to¸n cÇn gi÷ æn ®Þnh l−u l−îng cña vËt liÖu trªn b¨ng t¶i. L vPQ .= Träng l−îng (P) ChiÒu dμi (L) Load Cell Tèc ®é (v) Van PhÔu ) §o l−u l−îng láng ) TiÕn hμnh ®o 1 trong 2 yÕu tè §é chªnh ¸p suÊt ChuyÓn ®éng cña chÊt láng. ) §o yÕu tè thø nhÊt ng−êi ta cã thÓ dïng èng Venturi hoÆc tÊm orifice ) §o yÕu tè thø hai ng−êi ta dïng ®ång hå ®o l−u l−îng dïng turbine. èng Venturi vμ tÊm orifice: ®Òu dùa vμo nguyªn lÝ Bernoulli, thÓ hiÖn mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é vμ ®é chªnh ¸p suÊt gi÷a 2 ®iÓm ®o. èng venturi vμ tÊm orifice thÝch hîp víi ®o ¸p suÊt thÊp Vμo Ra Khe hÑp èng c«n ¸p suÊt Tèc ®é Pkv Δ= v: tèc ®é m«i chÊt ΔP = P1 - P2 k: H»ng sè Bernoulli PK PkA AvQ Δ= Δ= = . .. . A: TiÕt diÖn mÆt c¾t ngang cña èng èng Venturi ¸p suÊt TÊm Orifice Vá èng Lç Orifice TÊm Orifice TÊm orifice §ång hå ®o l−u l−îng dïng turbine: dùa vμo nguyªn lÝ c¶m øng ®iÖn tõ. VÒ cÊu t¹o, ®ång hå gåm mét r«to g¾n víi nhiÒu c¸nh, mét stato ®Ó t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn. Khi roto quay d−íi t¸c ®éng cña luång chÊt láng, sÏ t¹o ra tõ tr−êng c¶m øng trong ®ång hå. Tõ tr−êng nμy ®−îc t¹o thμnh nh÷ng tÝn hiÖu ®iÖn ¸p nhá (cì 10-20mV). Bé chuyÓn ®æi ®iÖn cã thÓ t¹o tÝn hiÖu t−¬ng tù hoÆc tÝn hiÖu sè (xung) tØ lÖ víi l−u l−îng m«i chÊt qua èng Xung ra Bé chuyÓn ®æi ®iÖn ) Lμ lo¹i c¶m biÕn ph¸t hiÖn vÞ trÝ hiÖn t¹i cña ®èi t−îng trong hμnh tr×nh. ) C¶m biÕn vÞ trÝ trôc quay: Bao gåm nhiÒu tiÕp ®iÓm ®−îc s¾p xÕp theo mét quy luËt nµo ®ã. ) C¶m biÕn vÞ trÝ dïng photo-®ièt: Bao gåm mét d·y ph¸t vµ mét d·y thu. Tuy vµo vÞ trÝ cña ®èi t−îng mµ c¸c ®i«t t−¬ng øng sÏ t¾t Ph¸t ?ChuyÓn ®æi vÞ trÝ (C¶m biÕn vÞ trÝ). ) C¶m biÕn vÞ trÝ dïng bé ph©n ¸p (potentiometer): Sö dông mét bé ph©n ¸p, tuú vµo ®iÖn ¸p ®Çu ra mµ cho ta vÞ trÝ cña ®èi t−îng cÇn ph¸t hiÖn. §iÖn trë Nguån DC §Çu tr−ît §Çu tr−ît Nguån DC §iÖn trë ) C¶m biÕn vÞ trÝ dïng kÜ thuËt LVDT: Sö dông mét biÕn ¸p LVDT, tuú vµo vÞ trÝ dÞch chuyÓn cña ®èi t−îng mµ cho ta ®iÖn ¸p t−¬ng øng ë ®Çu ra cña biÕp ¸p. ) C¶m biÕn vÞ trÝ dïng encoder quang: Lµ lo¹i c¶m biÕn chuyÓn dÊu hiÖu vÞ trÝ theo gãc, theo ®−êng th¼ng thµnh tÝn hiÖu nhÞ ph©n t−¬ng ®−¬ng. §èi víi lo¹i c¶m biÕn nµy th−êng ®−îc chia ra lµm hai lo¹i: M· ho¸ liªn tôc M· ho¸ tuyÖt ®èi M· ho¸ liªn tôc: Bao gåm mét nguån ph¸t quang, mét hoÆc hai ®Üa m· ho¸, ba c¶m biÕn quang, vµ mét bé ®iÒu khiÓn. Trªn ®Üa m· ho¸ ®−îc bè trÝ c¸c khe hÑp, ®Ó nguån s¸ng cã thÓ lät qua ) §Üa m· ho¸ cho encoder trªn cã thÓ x¸c ®Þnh h−íng quay cña ®Üa nhê vµo sù lÖch pha 900 cña hai chuçi xung do hai c¶m biÕn A vµ B t¹o ra. A B C A B Ng−îc ThuËn M· ho¸ tuyÖt ®èi: Bao gåm mét ®Üa quay lµm tõ vËt liÖu trong suèt. Trªn ®Üa ®−îc chia thµnh c¸c vïng cã gãc b»ng nhau, sè l−îng tuú thuéc vµo ®é ph©n gi¶i vµ sè l−îng c¸c vßng cung ®ång t©m. Mét vßng cung sÏ trong suèt trong mét sè vïng, c¸c vïng cßn l¹i sÏ bÞ che khuÊt 010110 111 011 001 000 101 100 §Üa m· ho¸ 8 vßng cung ) H×nh trªn ta thÊy ®Üa m· ho¸ cã 3 vßng cung, t¹o thµnh 8 vïng (23 = 8) víi ®é ph©n gi¶i 360/8 = 45o (trªn thùc tÕ th−êng tõ 8 → 12 vßng cung). Mçi vßng cung cã mét c¶m biÕn quang. Tuú vµo tõng thêi ®iÓm mµ ta sÏ cã mét chuçi c¸c bÝt t−¬ng øng víi vÞ trÝ hiÖn t¹i cña ®Üa. ) VÝ dô: NÕu chuçi bÝt lµ 010 th× vÞ trÝ t−¬ng øng sÏ lµ 4h30' ®Õn 6h00'. ) Nh− vËy c¸c chuçi bÝt ph¶i ®−îc m· theo chu k× mét vßng trßn, ë 2 vïng liÒn kÒ chØ ®−îc kh¸c nhau 1 bÝt. ) §é ph©n gi¶i bÞ giíi h¹n bëi sè l−îng vßng cung trªn ®Üa. VÝ dô nÕu ®Üa cã 8 vßng cung th× ®é ph©n gi¶i sÏ lµ 28 = 256 vïng, hay 360/256 = 1,4o Ch−¬ng II: van khÝ nÐn 1. Nguån cÊp khÝ nÐn 2. C¸c kÝ hiÖu dïng trong van khÝ nÐn 3. Nguyªn lý lµm viÖc 4. Kh¶o s¸t mét sè m¹ch dïng khÝ nÐn ) Mét hÖ thèng van khÝ nÐn th−êng bao gåm nh÷ng thiÕt bÞ sau: M¸y nÐn khÝ, m¹ch ®iÒu khiÓn van khÝ, c¶m biÕn van khÝ, c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh. 1. Nguån cÊp khÝ nÐn ) Bao gåm mét m¸y nÐn khÝ, mét van ¸p suÊt, mét b×nh chøa 2. C¸c kÝ hiÖu dïng trong van khÝ nÐn ) Trong phÇn nµy ta kh¶o s¸t van ®iÒu khiÓn trùc tiÕp (directional control valves), chóng thuéc lo¹i van ®iÒu khiÓn on-off (®ãng më hoµn toµn). ) PhÇn lín c¸c van ®iÒu khiÓn trùc tiÕp ®Òu cã 2 hoÆc 3 vÞ trÝ ®éc lËp H×nh (a): KiÓu van 3/2 (3 cæng, 2 vÞ trÝ) H×nh (b): KiÓu van 5/2 (5 cæng, 2 vÞ trÝ) ) KÝ hiÖu c¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn. Lß xo Nót nhÊn Bμn ®¹pMøc Chèt Ên Xoay Van ®iÖn tõ (*) ¸p lùc khÝ (*) ¸p lùc khÝ ®−îc khuÕch ®¹i (*) (*): Cã thÓ ®−îc ®iÒu khiÓn tõ xa a) b) c) d) Cã lß xo tù tr¶ vÒ. Kh«ng cã lß xo tr¶ vÒ 3. nguyªn lÝ lμm viÖc ) Khi nhÊn nót, khÝ theo ®−êng A vµo xi lanh, ®Èy pist«ng vÒ bªn ph¶i A B A B ) Khi nh¶ tay, lß xo ®Èy pist«ng vÒ bªn tr¸i, khÝ theo ®−êng B ®−a ra ngoµi (®−êng x¶) ) Khi nhÊn nót, khÝ theo ®−êng B vµo xi lanh, ®Èy pist«ng vÒ bªn ph¶i, khÝ ra x¶ theo ®−êng C. C A B C A B ) Khi nhÊn nót, khÝ theo ®−êng B vµo xi lanh, ®Èy pist«ng vÒ bªn tr¸i, khÝ ra x¶ theo ®−êng A. A C ) Khi nhÊn nót, khÝ theo ®−êng B vμo xi lanh, sau mét thêi gian trÔ do vÝt chØnh ®Þnh, ®Èy pist«ng vÒ bªn ph¶i, Ðp lß xo l¹i A B A B ) Khi nh¶ nót, lß xo ®Èy nhanh pist«ng vÒ bªn tr¸i, khÝ x¶ theo ®−êng A, do hßn bi ®−îc gi¶i phãng. A 3. kh¶o s¸t mét sè m¹ch dïng khÝ nÐn )Ên nót, khÝ vµo ng¨n kÐo VA theo ®−êng A+, ®Èy ng¨n kÐo sang ph¶i, pist«ng chuyÓn dÞch ngay sang ph¶i (+). Cuèi hµnh tr×nh pist«ng sÏ ch¹m vµo tay quay cña ng¨n kÐo a2. KhÝ vµo ng¨n kÐo VA theo ®−êng A-, ®Èy ng¨n kÐo sang tr¸i, pist«ng chuyÓn ®éng vÒ bªn tr¸i, nhanh hay chËm tuú vµo van chØnh ®Þnh Dõng Ch¹y