2. 11
MỤC LỤC
Phần A : LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ĐIỆN HỌC
Dòng điện là gì?........…………………………………………. 3
Tĩnh điện……..……………………………………………… 3
Pin, dòng 1 chiều …..…..…………………………………. 3
Ắc qui……. …………..………………..…………………... 4
Máy phát…..…………..……………………………………. 4
Các định luật cơ bản……..……………………………………. 4
Mạch cơ bản……….…………………………………….... 4
Định luật Ohm………………………………………….….. 5
Đoạn mạch nối tiếp..…………………………………….... 5
Đoạn mạch song song..……………………………….….. 6
Định luật Kirchhoff………………. ……………………. 6
Hiện tượng từ tính……………. ………………………………. 6
Từ trường…………………………………………….…….. 6
Điện từ trường…………………………………………….. 7
Hiện tượng cảm ứng……………………………………… 7
Nguyên lý máy phát điện, dòng điện xoay chiều………. 7
Máy biến áp ……………….………………………………. 8
Cuộn hút điện từ ………………………………….………. 8
Lực điện từ và khe khí…………………..……………... 9
Quá kích ở cuộn hút 1 chiều.…….……..……………... 9
Dòng điện xoay chiều và 1 chiều..……..……………... 10
Nguồn xông /giữ………………..……..……………... 10
Lệch pha………………….……..……..……………... 10
Vòng ngắn mạch……………...…..…..……………... 11
Phần B : CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐIỆN – KHÍ NÉN:
Công tắc từ chuyển mạch của xi lanh..………………………. 12
Nguyên lý……..……………………………………………… 12
Phương pháp lắp đặt công tắc……………………………. 12
Lắp bộ chuyển mạch....………………..…………………... 12
Máy phát…..…………..……………………………..………. 13
Sự chọn lựa…….……..……………………………..………. 13
Van điện từ…….…………..…………………………….………. 14
Tác động trực tiếp……..……………………………………. 14
Nguyên lý skinner……….………………………………. 14
Van công suất…….……..………………………………. 15
Tác động bằng khí..…..……………………………………. 15
Nguyên lý ……….…………………….…………………. 15
Độ tin cậy…….……..……………………………………. 16
3. 22
Phần tử điều khiển..…………………………………………... 17
Role………………………………..…..……………………..… 17
Nguyên lý…………….………………….. ……………….. 17
Đặc tính tiếp điểm… ……..………………………………. 17
Chức năng role..………………………………….………. 17
Role chân cắm…………………………………..………… 17
Role mạch in…………………………………….…….…… 17
Chức năng đặc biệt……………………………………….. 18
Role chốt……………..…….……….……………………… 18
Role thời gian………..…….……….……………………… 18
Phần C Thiết kế mạch 19
Các tiêu chuẩn……. ………………………………………….. 19
Bố trí sơ đồ……………….………………………………... 19
Mạch điện - khí nén……………………………………………. 20
Mạch cơ bản…………………..…………………..……….. 20
Mạch nhân tiếp điểm..………………………………….. 20
Mạch giữ……………………………………………….... 20
Mạch đảo tiếp điểm………………………….……….... 22
Mạch định thời ……………………………………….…. 22
Xilanh chuyển động lập lại……………………..… 23
Đèn chớp…………………………………………. 23
Mạch xung………………..……………………..… 24
Chuyển động lặp lại thay đổi………………….…. . 24
Điều khiển trình tự (đk chuỗi).……………………………….. 24
Phương pháp thử và sai...………………………………... 24
Hệ thống bậc thang…..….………………………………... 28
Nguyên lý bước…..……………………………………………. 31
Phần D Phụ lục 32
Hệ đơn vị SI………. ………………………………………….. 32
Ký hiệu theo chuẩn IEC.…….………………………………... 32
Thiết bị dẫn điện và kết nối………………………………. 32
Thiết bị đèn và tín hiệu………..………………………….. 33
Phương pháp và thiết bị tác động………………………. 34
Kí hiệu tiếp điểm………………………………………….. 35
Ví dụ kí hiệu hoàn chỉnh………………………………….. 36
Role cơ điện……………..………………………………… 37
Các cấp bảo vệ……….……………………………………….. 37
Thư viện các mạch phụ..…….………………………………... 39
Mạch khởi động…….……………………………………….. 39
Khởi động trực tiếp..…….………………………………... 39
Khóa nguồn an toàn bên trong.…………………………….. 40
4. 33
A. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ ĐIỆN HỌC
I. Thế nào là dòng điện?
1. Dòng tĩnh điện:
“Điện” có nguồn gốc trong thế giới của người Hy Lạp cổ. Với một thanh hổ phách được
thừa nhận có lực lạ trong nó đã hút tóc chúng ta và sinh ra tia lửa. Tên của hổ
phách theo tiếng Hy Lạp là elektron và lực lạ đó có tên là điện. Hiện tượng
huyền bí này được gọi là tĩnh điện, và chúng ta biết rằng có một điện trường ở
xung quanh vật thể mang điện tích, tương tự như từ trường.
Thế nhưng, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm được câu trả lời chinh xác: “thế nào là
dòng điện?” Bởi vì chúng ta chỉ nghiên cứu, mô tả những tác dụng của nó và
biết răng có những thứ gì đó đã làm thay đổi những hạt electron trong kim loại
nhưng không biết chính xác đó là cái gì.
Tĩnh điện không thể sử dụng như một nguồn cung cấp năng lượng. Điện áp của nó có thể
sẽ rất cao, nhưng không có dòng điện và khi xả , những thứ trong nó sẽ biến
mất cho đến khi có ma sát tạo ra 1 trường mới.
2. Pin, dòng điện một chiều:
Nhà vật lý người Ý, Count Alessandro Volta (1945 – 1827) người đã có nhiều phát minh và
khám phá quan trọng về Pin. Pin bao gồm 2 bản cực kim loại khác nhau được
nhúng vào dung dịch nước axit. Phản ứng này sinh ra dòng điện. Để tăng công
suất, Volta đã xếp nhiều bản cực này lại để tận dụng nguồn năng lượng điện.
“Pin Volta” này được sử dụng trong thời gian dài. Điện áp phụ thuộc vào loại
kim loại được sử dụng làm các điện cực. Với thành phần như trên, chúng ta
gọi là “Pin khô”.
Nhà vật lý người Ý, giáo sư y khoa L. Galvani (1937 – 1798) đã phát minh ra “Pin ướt” hay
còn gọi là “Pin Galvanic”. Một pin galvanic cơ bản là một bình chứa axit
sulfuric loãng (được xem như chất điện phân), một thanh kẽm và một thanh
đồng. Thanh đồng mang điện tích dương và thanh kẽm mang điện tích âm.
Nối 2 thanh này bằng một dây dẫn và sẽ xuất hiện dòng điện chạy trong dây
dẫn này.
Điều gì sẽ xảy ra?
Thanh kẽm giải phóng ion dương vào dung dịch axit, do đó electron âm còn lại bám trên
thanh kẽm. Tiến trình tiếp tục cho đến khi đạt được mật độ điện tử cân bằng .
Hiện tượng tương tự đã xảy ra với thanh đồng. Nhưng cuối cùng, thanh kẽm
tích lũy nhiều eletron âm hơn thanh đồng. Nếu nối 2 thanh này bằng dây dẫn
kim loại thì các electron sẽ di chuyển từ thanh kẽm sang thanh đồng: một dòng
điện đã được tạo ra.
5. 44
Khi pin hoạt động, các electron trong chất điện phân di chuyển từ điện cực kẽm sang điện
cực đồng. Điều này gây nên sự phân hủy chất điện phân. Khí Hydro được sinh ra,
và phủ lên trên điện cực đồng và làm cho các electron ngừng hoạt động. Phần
axit còn lại bám vào thanh kẽm. Điều này làm giảm năng lượng điện động một
cách nhanh chóng. Để tránh hiện tượng này, thanh đồng nên phủ một lớp kim loại
chống ăn mòn để khí Hydro bám vào sẽ hòa vào môi trường nước bằng cách giải
phóng khí Oxy. Điều này cho phép kéo dài tuổi thọ pin.
Sự khác nhau về điện tích của 2 bản cực được gọi là điện thế hay lực điện động và có đơn
vị đo: Volt.
Do vậy, ta có thể trả lời rằng: “Dòng điện là dòng chuyển dời của các hạt mang điện tích”
3. Ắc quy
Tương tự như pin, nhưng ắc quy sử dụng 2 thanh chì. Chất điện phân này cũng được
nhúng trong dung dịch axit sulfric. Tùy theo điều kiện công tác mà nồng độ dung
dịch khác nhau. Nếu nồng độ dung dịch cao gây ra hiện tượng sun phát hóa bản
cực :
Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2
Khi ắc quy phóng điện, khí Hydro sẽ di chuyển đến cực âm của bản cực và phần gốc axit
còn lại sẽ di chuyển đến bản cực thứ 2. Một mặt, khí Hydro kết hợp lại với chì sun
phát để tạo ra chì nguyên chất ở bản cực âm, và mặt khác, axit lại kết hợp với
axit sulfuric theo phương trình phản ứng sau:
H2 + PbSO4 + 2H2O → Pb + PbSO4 + 2H2O
Ngược lại, khi nạp điện cho ắc quy quá trình xảy ra theo hướng ngược lại:
Pb + PbSO4 + 2H2O → PbSO4 + PbSO4 + 2H2O
Ắc quy được nạp có sức điện động 2V. Để được 6V, ta mắc nối tiếp 3 ắc quy thành tổ ắc
quy.
4. Máy phát:
Máy phát được lai bởi tuabin nước hoặc tuabin hơi hoặc các thiết bị khác. Nguồn năng
lượng khổng lồ được chuyển đổi thành năng lượng điện và phân phối đến nơi tiêu
thụ qua đường dây cao thế.
Nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng từ tính. Chúng ta sẽ đề cập đến phần này ở các
phần sau.
II. Những định luật cơ bản:
1. Mạch cơ bản: là mạch vòng kín, với 3 thành phần cơ bản:
• Nguồn cung cấp
• Tải
• Công tắc
Hình 2.2 Các thành phần của mạch
a. Công tắc mở: đèn tắt b. Công tắc đóng: đèn sáng
Nguồn cung cấp: pin, acquy, hoặc máy phát.
6. 55
Tải: đèn, cuộn dây, … Nếu không có thành phần này, hai cực của nguồn điện nối với
nhau sẽ trở nên ngắn mạch. Vì: dòng điện của nguồn cung cấp sẽ là lớn nhất, do
đó dây dẫn sẽ nóng lên và tan chảy. Vì thế, người ta thường sử dụng cầu chì để
bảo vệ.
Công tắc: dùng để ngắt sự hoạt động của tải. Công tắc có ở bất kỳ vị trí nào trong
mạch có tác dụng để đóng hoặc ngắt mạch.
2. Định luật Ohm:
Miêu tả mối quan hệ giữa Điện áp, dòng điện và điện trở. Có thể so sánh:
• Điện áp với áp suất :đều có thế năng
• Dòng điện với lưu lượng khí: có được bởi điện thế khác nhau.
• Điện trở với dung tích: Nghịch đảo của điện trở gọi là điện dẫn G và có đơn vị S
(Siemens). S = 1/W.
Trong khí nén, điện dẫn G tương đương với diện tích tiết diện mm2 hoặc so sánh với
hệ số lưu lượng Kv hay Cv.
Một số vật liệu như sứ, thủy tinh không cho phép trao đổi electron nên nó không cho
dòng điện đi qua , điện trở của nó vô cùng và gọi là chất cách điện.
Định luật: Điện áp trong đoạn mạch được tính bằng dòng điện nhân với điện áp
U = I x R
V = A x Ω
Ngoài ra, ta còn có các công thức sau được suy ra rừ định luật Ohm:
A = V/ Ω Ω = V/ A
3. Đoạn mạch mắc nối tiếp:
Tổng điện trở trong đoạn mạch mắc nối tiếp:
RΣ = R1 + R2 + R3 + ….+ Rn
Hình 2.4a minh họa 3 điện trở có các giá trị khác nhau và mắc nối tiếp với nhau. Trong
đoạn mạch mắc nối tiếp này, dòng điện đi qua là bằng nhau và bằng dòng điện
trong mạch. Theo định luật Ohm, điện áp rơi trên mỗi điện trở được tính như sau:
Udrop = A x Ω.
Ở hình 2.4: RΣ = 3.5 Ω, I = 2A, U = 12V
Udrop1 = A x R1 = 2 x 1 = 2V
Udrop2 = A x R2 = 2 x 2 = 4V
Udrop1 = A x R3 = 2 x 0.5 = 1V
ΣUdrop = A x RΣ = 2 x 3.5 = 7 V
7. 66
4. Đoạn mạch mắc song song:
Trong đoạn mạch mắc song song, dòng điện đi qua cùng lúc các điện trở và tổng điện
trở nhỏ hơn điện trở mỗi thành phần và được tính bằng tổng nghịch đảo của
mỗi thành phần:
RΣ = 1/R1 + 1/R2 +….+ 1/Rn
Trên hình 2.5, các điện trở là mắc song song, vì thế, tổng điện trở là:
RΣ =1/20 + 1/20 + 1/50 = 0.17 Ω
Tổng dòng điện: I = 1.7A
5. Định luật Kirchhoff:
Mô tả dòng điện được đi qua tải như thế nào trong đoạn mạch mắc song song.
Định luật đơn giản: Dòng điện tổng bằng tổng dòng điện các thành phần, hay:
I Σ = I1 + I2 + I3 + …. + In
III. Hiện tượng từ tính
1. Từ trường:
Nếu một thanh sắt được đưa vào nơi có từ trường, thanh sắt này sẽ bị nhiễm từ. Điều
này cho thấy lực của từ trường đã hút những thanh sắt. Hãy làm một thí
nghiệm điển hình: Rắc mạt sắt trên một tấm bìa cứng , và đặt tấm bìa trên một
nam châm, gõ nhẹ tấm bìa, ta thấy những mạt sắt này sắp xếp thành những
đường cong xác định.Gọi là cực Nam và cực Bắc.
Nếu treo nam châm trên một sợi dây, có một cực luôn luôn chỉ về hướng Bắc, đó là cực
Bắc, và cực còn lại là cực Nam.
Đường cong sắt từ được biểu diễn trên hình 2.6a.
Những thanh nam châm có thể xếp thành 1 chuỗi nối tiếp nhau. Khi để 2 cực nam châm
(của 2 thanh nam châm) cùng cực gần nhau thì chúng sẽ đẩy nhau, và ngược
lại, 2 cực ngược chiều thì chúng sẽ hút nhau.
8. 77
2. Điện từ trường:
Dòng điện và nam châm có quan hệ tương tác với nhau, và không thể tách rời nhau:
dòng điện trong dây dẫn sẽ phát sinh từ trường (minh họa hình 2.7a). Từ
trường được nhìn thấy gọi là “những đường cong từ”, và là những đường tròn
đồng tâm.
3. Hiện tượng cảm ứng:
Có hiện tượng khác: nếu một dây dẫn chuyển động trong từ trường, sẽ có một dòng
điện được tạo ra. Hình 2.7b minh họa điều này: số chỉ của Ampe kế tại vị trí 0
trước khi đặt vào từ trường và quay ngược chiều đồng hồ khi dây vẫn đặt
trong từ trường.
Sự sản sinh dòng điện trong dây dẫn bằng cách thay đổi từ trường gọi là “hiện tượng
cảm ứng” điện từ. Hiện tượng này được ứng dụng trong “máy phát điện” nơi
mà dòng điện được cảm ứng trong cuộn dây và quay trong trong từ trường
tĩnh. Dòng điện xoay chiều trong mỗi lần tác động trong từ trường và chúng ta
gọi là dòng điện xoay chiều.
4. Nguyên lý của máy phát điện, dòng điện xoay chiều
Quay vòng dây trong từ trường giữa 2 cực của nam châm, sẽ xuất hiện dòng điện cảm
ứng trong vòng dây. Hai đầu vòng dây được nối với 2 phiến góp trên có 2 chổi
điện luôn tì sát vào chúng.
Khi quay vòng dây, do chổi điện luôn tiếp xúc với phiến góp nối với thanh dẫn nằm ở
cực Bắc, dòng điện sẽ có chiều từ trên xuống dưới. Nên chúng ta gọi là dòng
điện dương. Ngược lại, chổi B luôn tiếp xúc với thanh dẫn nằm dưới cực
Nam, nên gọi là cực âm.
Trên hình 2.8, nếu chúng ta nhìn từ hướng cực Nam, dòng điện trong vòng dây có chiều
là chiều ngược của kim đồng hồ khi quay nửa vòng dây. Và quay cùng chiều
đồng hồ khi vòng dây quay lên trên cực Bắc. Vì thế, dòng điện đã đổi chiều tại
mỗi nửa vòng quay.
9. 88
Giải thích:
Tại nửa chu kỳ dương: Ở vị trí 1, vì vòng dây vẫn đứng yên nên chưa có dòng điện.Tại
điểm 2, khi vòng dây bắt đầu quay , đã bắt đầu có dòng điện, dòng điện càng
tăng dần lên đên điểm cực đại ở vị trí 4 và bắt đầu giảm dần đến vị trí 7.
Tại nửa chu kỳ âm: Hiện tượng cũng xảy ra tương tự từ vị trí 7 đến vị trí10 và tiếp tục chu
kỳ mới.
5. Máy biến thế:
Bao gồm hai (hoặc một) cuộn dây, quấn quanh lõi sắt như minh họa hình 2.10a. Dòng điện
xoay chiều không những tạo ra trong từ trường xoay chiều, mà còn ngược lại:
một từ trường xoay chiều cũng sản sinh ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây.
Vì thế, sự đổi pha giữa dòng điện và điện áp cũng như sự thay đổi giữa 2 từ
trường được biểu diễn trên hình 2.10b:
Ở hình 2.10B, cuộn sơ cấp có số vòng dây nhiều hơn cuộn thứ cấp. Nguồn AC của máy
phát xoay chiều có điện áp cao và dòng điện thấp. Ở cuộn thứ cấp số vòng dây ít
hơn, do đó điện áp thấp va dòng điện cao, Vì thế công suất của máy biến thế
được tính bằng dòng điện x điện áp. (P = U x I ). Vì thế chúng ta phải có sự lựa
chọn máy biến áp có điện áp cao và dòng thấp (máy biến áp cao áp)và ngược lại.
6. Cuộn hút điện từ:
Dây dẫn được quấn quanh ống dài – ống được làm bằng vật liệu không nhiễm từ , được
minh họa ở hình 2.11a: cuộn dây với những đường xuất từ giống bơm tạo ra
dòng chảy mạnh .
Tại những điểm mà đường sức từ đi vào và đi ra , gọi là “cực”, giống như thanh nam
châm, nó cũng chỉ ra cực Nam va cực Bắc.
Với sự hiện diện của thanh sắt, từ trường tăng lên rất nhiều. Bởi vì từ trường di chuyển
trong thanh sắt dễ dàng hơn so với khi di chuyển trong không khí.
10. 99
Hình 2.11b, biểu diễn sự nâng của nam châm trong thực tế. Bao gồm thanh sắt hình
chữ U . Một cuộn dây nằm giữa thanh sắt. Phần ứng hình chữ U có thể di chuyển
về phía thanh sắt khi cuộn dây có điện. Mạch sắt từ này có 3 khe hở không khí để
có lực hút lớn nhất .Lực này dùng để di chuyển các cơ cấu cơ khí, van điện từ, vị
trí đóng mở luân phiên.
a. Lực từ và khe hở không khí:
Lực từ phụ thuộc rất nhiều vào khe hở nhất thời giữa 2 cực sắt.
Sơ đồ hình 2.2 mô tả điều này: Giữa phần ứng và cực cố định có khoảng cách 0.6mm
thì lực tác dụng là 4N.
Khi hoạt động ở nửa hành trình, có nghĩa là ở khoảng cách 0.3mm, lực tác dụng là 6N
Trước khi kết thúc hành trình tại vị trí 0.1mm, lực tác dụng sẽ trên 12N
Điều này cho thấy sức hút của nam châm đối với hành trình làm việc của tải là có giới
hạn. Vì thế, lực và tốc độ tăng lên nhanh chóng trong suốt hành trình.
b. Hiện tượng quá kích của cuộn hút một chiều:
Thời gian đáp ứng của cuộn hút DC sẽ được rút ngắn khi cấp nguồn điện lớn hơn điện
áp định mức của nó trong vài mili giây. Khi phần ứng đi hết hành trình thì có thể
giảm điện áp cấp xuống còn ½ định mức, điều này làm giảm sự sinh nhiệt và thời
gian ngắt điện.
11. 1010
c. Dòng điện xoay chiều và một chiều:
i. Xông nguồn / Giữ nguồn :
Đối với cuộn hút AC, có 2 vấn đề:
- từ tính thay đổi theo vị trí phần ứng
- dòng điện hạ xuống 0 hai lần trong một chu kỳ
Từ tính thay đổi mạnh theo vị trí của phần ứng. Ban đầu, khe khí cực đại, lực từ và từ
kháng nhỏ, dòng điện lớn chạy qua cuộn dây. Khi khe khí giảm, từ tính tăng lên
và dòng điện giảm xuống. Điều này phản ánh bởi 2 khái niệm của cuộn hút AC
là: Nguồn xông và nguồn giữ. Sự khác biệt của chúng được chỉ ra ở bảng sau:
Trong trường hợp DC, dòng và áp không đổi nên công suất tính đơn giản là: W=V.A.
Trong trường hợp xoay chiều, dòng và áp thay đổi một cách ổn định. Dòng hay áp xoay
chiều, tác động giống như dòng điện 1 chiều nào đó, biến đổi từ 0 tới x. 2 .
Điện áp đỉnh của nguồn AC 24v đo được gần bằng 34V. Để phân biệt nguồn DC
và AC, nguồn AC được mô tả dạng vôn-ampe.
Do dây dẫn không dẫn điện hoàn toàn, nó có trở kháng ‘ Ohmic’, nên gây ra độ trượt pha.
Ở động cơ xoay chiều, có hệ số cos φ chính là góc lệch pha và công suất trung
bình là:
P= Ueff. Ieff . cos φ với Ueff: điện áp hữu ích; Ieff: dòng điện hữu ích.( 1/ 2
giá trị đỉnh)
Công suất thực tính theo Watt, Công suất nguồn tính theoVA.
Nếu phần ứng bị kẹt, dòng điện sẽ không suy giảm, cuộn dây sẽ phát nhiệt cho đến khi
chất cách điện bị nóng chảy, từ từ sẽ làm cuộn dây bị ngắn mạch và cháy.
ii. Lệch pha:
Hình 2.13 vẽ ra độ lệch pha và trở kháng Z- tổng của điện trở và cảm kháng. Giá trị trở
kháng tính bằng Ohm và phụ thuộc độ lệch pha.
Z = R điện trở 2
+ R cảm kháng 2
Loại cuộn
hút
Tần số
Nguồn xông VA Nguồn giữ VA Nguồn DC W
50 Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz
VZ 4.5 4.2 3.5 3.0 1.8
VF 5.6 5.0 3.4 2.3 1.8
12. 1111
TỈ số R trở kháng / R điện trở là tang của góc φ. Ở hình 2.13, độ lệch pha là 60o ,
tang 60o= 1,732, vậy cảm kháng cao hơn 1,732 lần so với điện trở. Nếu điện trở là 100
Ω thì cảm kháng là 173,2 φ và trở kháng là 200 φ.
iii. Vòng ngắn mạch
Khi dòng điện xoay chiều về 0, lò xo sẽ đẩy phần ứng về lại. Sau đó dòng điện lại tăng
lên, phần ứng lại bị hút xuống. Với dòng điện 50 Hz thì phần ứng sẽ bị dao
động hàng trăm lần / giây , điều này gây ra tiếng ồn và giảm tuổi thọ thiết bị.
Ta dùng vòng ngắn mạch để tạo vùng từ trường thứ 2, lệch 90o
, lấp vào khi dòng điện bị
mất. Nó chỉ là 1 vòng đồng nhỏ đặt vào vùng đầu của phần ứng cố định, như
vậy thì điện áp của nó sẽ là 0 còn dòng điện là cực đại.
Hình 2.14 a: từ trường giàm về 0 hai lần trong 1 chu kỳ
b: từ trường thứ 2 tạo ra do vòng ngắn mạch.
13. 1212
B. CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐIỆN – KHÍ NÉN:
I. Công tắc từ chuyển mạch của xi lanh :
1. Nguyên lý:
Có 2 loại công tắc xilanh: - tiếp điểm lẩy – tiếp điểm chất rắn
Tiếp điểm lẩy tiếp xúc bằng cơ khí có tuổi thọ cao nhất khoảng vài chục triệu chu kỳ đóng
ngắt, phụ thuộc giá trị dòng điện
Hình 3.1 miêu tả đặc tính điển hình của tiếp điểm rơ le. n – số lần đóng ngắt; W – phụ
thuộc công suất tải.
Tiếp điểm chất rắn là loại điện trở nhạy từ trường. Khi
không có từ trường xung quanh, giá trị điện trở của
nó rất cao, khi có từ trường thì điện trở nó giảm mạnh
gần như về 0. Đây là loại co khả năng làm việc tần số
cao, tuổi thọ bền.
Cách gắn công tắc lên xi lanh:
Ngoài cách gắn chuyên dụng cho các actuator đặc biệt (loại xoay, trượt) , có 3 cách chính
để gắn công tắc lên xi lanh:
a. Vành nẹp:
Phương pháp này an toàn nhất. Miếng nẹp thép quấn quanh xi lanh có phủ lớp cao su
chống trượt và được siết chặt bằng màn chắn lò xo thông qua đai-ốc.
b. Gắn lên thanh ray:
Một vài xilanh nhỏ và có các thành phần khác nhau đòi hỏi phải có thanh ray. Công tắc gắn
cho loại này có một vành khoét lỗ trên đó để vặn ốc giữ vào ray. Do đó, dễ dàng
điều chỉnh.
c. Kẹp giữ bằng chốt:
Gồm một cái dầm hình dấu ngoặc được gắn cố định trên trục giữ của xi lanh bằng 01 hoặc
02 ốc. Phương pháp này không được an toàn vì công tắc có thể rơi ra bất kỳ lúc
nào.
14. 1313
2. Lắp đặt bộ chuyển mạch:
Theo yêu cầu các ứng dụng thực tế mà ta sử dụng mạch điện. Đầu tiên, ta bảo vệ các
tiếp điểm của công tắc. Khi ngắt mạch có tải cảm ứng - cuộn hút điện từ chẳng
hạn - năng lượng được tích trữ trong nó sẽ phóng điện qua khe hở tiếp điểm
khi ngắt mạch. Tia lửa tạo ra sẽ phá huỷ bề mặt tiếp điểm và ảnh hưởng khả
năng tiếp xúc. Vì tiếp điểm quá nhỏ nên không gắn thiết bị bảo vệ trực tiếp lên
nó được nên ta xem mạch bảo vệ sau AC (hình 3.3 a), và DC (hình 3.3 b).
Sự khác biệt giữa 2 mạch AC và DC: đối với mạch DC thì tụ điện được mắc nối tiếp với
điện trở và mạch AC thì mắc bộ khử song song. Cả 2 mạch đều mắc cuộn cảm
kháng ở đầu vào. Để hiểu rõ chúng ta xem xét mạch điện DC sau:
hình 3.4 a,b mạch mắc với tải và nguồn ắcqui.
a. Khi công tắc đóng: Hai tiếp điểm lưỡi gà (+), (-) nối liền với nhau, vì thế không
có điện áp giữa chúng và tụ phóng điện. Dòng điện đi qua tải được xác định bởi
điện trở tải.
b. Khi ngắt mạch: Dòng tải không còn và nguồn áp 24V đặt lên tiếp điểm. Năng
lượng được tích luỹ trong tải sẽ phóng ngược trở lại.
Cuộn cảm kháng cấp trở kháng cao để nhanh thay đổi dòng. Trở kháng cao hơn điện
trở, dòng được nạp trong tải phóng qua tụ điện dễ dàng vì thế tia lửa sẽ không
xuất hiện tại khe khí của công tắc.
Loại mạch AC cũng dựa trên phương thức trên, Nhưng ở đây chúng ta không tìm hiểu.
3. Sự lựa chọn:
Lựa chọn công tắc cần các yếu tố sau:
- Loại điều khiển.
- Điện áp.
- Dòng điện.
Công tắc (Switch) được sử dụng phổ biến. Chúng có các thông số là áp lớn nhất, dòng
lớn nhất và công suất lớn nhất cho phép. Ví dụ 1 công tắc có thông số 1W,
50V, 1A, thì có
15. 1414
thể dùng cho mạch có 20mA, 10V, nhưng không dùng được ở mạch 1mA, 100V mặc dù
chỉ có 0.1W.
Lắp đặt công tắc có tích hợp chỉ thị bằng LED cần điện áp phù hợp với LED, thông số
dòng cần nằm trong dãy yêu cầu. Trong công tắc, không chỉ quan tâm dòng
lớn nhất mà còn quan tâm dòng nhỏ nhất. Khi công tắc làm việc mà dẫn
dòng dưới dòng nhỏ nhất thì LED sẽ không sáng.
Công tắc DC dùng trong các bộ điều khiển chương trình (Programmable controller) đều
có 1 mạch bảo vệ về điện.
Việc lắp Rơle (relay) cần có mạch bảo vệ để hấp thụ dòng ngược từ tải cảm, ...
Những ví dụ này chỉ ra rằng loại công tắc có điều khiển được lắp trong mạch điều khiển:
dùng IC, rơle, PLC. Việc sử dụng không đúng loại sẽ dẫn đến làm giảm tuổi
thọ của công tắc.
II. Van điện từ:
1. Hoạt động trực tiếp:
a. Nguyên lý Skinner
Nguyên lý cấu tạo của van 2 cửa, 2 trạng thái được Skinner phát hiện vào thập niên 30
tại Mỹ được biểu diễn ở hình 3.5a. Phần ứng (cây ti bên trong van) , bao
quanh ống là vật liệu không từ tính, một đầu gắn đệm cao su và tác động
của lực lò xo để làm kín. Khi cuộn hút có điện, phần ứng sẽ được tác động
thắng lực lò xo và khí có thể đi qua lỗ thoát khí dễ dàng.
Hình 3.5b là cấu tạo van 3 cửa, 2 trạng thái, như hình 3.5a nhưng ta có cửa thoát ở bên
trên và đệm cao su.
Để hiểu rõ ưu điểm của nguyên lý chúng ta xem xét chi tiết.
Lực của phần ứng ở vị trí bình thường:
Lực ép: - Lực của lò xo.
- Trọng lực của phần ứng.
Lực nâng: - Lực của áp lực nguồn cấp ở tiết diện của cửa van.
Lực từ phải thắng được 2 lực ban đầu. Từ trường của cuộn dây sẽ móc vòng qua ống,
tạo lực hút không những thắng 2 lực ban đầu mà hơn nữa để làm tăng
khoảng cách của phần ứng. Lực lò xo cực đại phải chịu được lực của áp lực
và dòng chảy lớn nhất
16. 1515
Với hoạt động của nguyên lý SKinner phần ứng (cây ti ở trong) làm kín bằng ron sẽ nhanh
hỏng. Để cải thiện ta lắp thêm 1 lò xo nhỏ như hình 3.6. Việc lắp thêm lò xo sẽ
làm tăng tuổi thọ của ron.
Ron làm kín được đặt trên đĩa đệm . Đĩa này được gắn trên giá đỡ và có thể di chuyển
được. Dưới tác dụng của lò xo phần ứng và lò xo của van, đĩa phần ứng được
nâng lên. Hoạt động này được gọi là giảm sốc để tăng tuổi thọ của ron. Khi mất
diện, đĩa đệm sẽ hạ xuống chặn đường khí vào. (hình 3.6c)
b. Van công suất
Chỉ có 1 loại van công suất được tác động trực tiếp bằng lực từ, đó là van ống làm kín
bằng kim loại.
Hình 3.8 mô tả hoạt động trực tiếp của van lực điện từ
Loại van ổn đinh kép cần có chốt để giữ ống van ở vị trí cuối vì ở đó không có ma sát và
áp lực khí. Thậm chí khi áp suất cung cấp đạt giá trị cực đại và piston ở vị trí nằm
ngang, ống van có thể sẽ bị dịch chuyển vì rung động hoặc bị chấn động.
2. Van tác động bằng khí:
Sản xuất loại van như trên hình 3.8 đòi hỏi kỹ thuật cao, qui trình phức tạp dẫn đến giá
thành cao. Các loại van như van ti , van ống làm kín bằng chất đàn hồi chuyển
trạng thái bằng khí nén và dùng cuộn hút tích hợp sẵn để điều khiển áp lực.
a. Nguyên lý:
17. 1616
b. Độ tin cậy:
- Hiệu suất cao
- Sự thất thoát từ tính làm thay đổi nhiệt và hư hỏng cuộn dây (Vì có khe hở
không khí trong mạch sắt, xung quanh ống. Hơn nữa khe hở không khí chỉ ra
vòng khung thấp hơn sẽ tạo ra lực xuyên tâm trong phần ứng. Thay vì nâng
lên, chúng lại kéo phần ứng vào ngược lại bên trong ống để tăng ma sát.) Do
đó, để có hiệu suất cao, ống phải được làm bằng vật liệu không nhiễm từ
18. 1717
CÁC THÀNH PHẦN ĐIỀU KHIỂN
Rơ le:
1. Nguyên lý:
Rơ le hoạt động như một công tắc điện. Bao gồm cuộn dây có từ trường với lõi
sắt, và một hoặc nhiều tiếp điểm. Nguyên lý như hình 3.12
Bình thường, lò xo sẽ kéo giữ thanh phần ứng ở mức tối đa về bên phải. Một khối làm
bằng vật liệu không dẫn điện đặt trên phần ứng, giữ lá lò xo có tiếp điểm hình
thấu kính ở phía dưới. Phần trên của lò xo lá này hoạt động như chân chung của
công tắc. Hai tiếp điểm khác được gắn ở 2 phía đối diện. Tiếp điểm của lò xo lá
đang tác động đến 1 trong những tiếp điểm này. Tiếp điểm đó được gọi là tiếp
điểm thường đóng (NC).
Khi cuộn dây có điện, tiếp điểm thứ hai sẽ chạm vào chỗ nối chung của công tắc, tiếp điểm
này được gọi là tiếp điểm thường mở (NO).
2. Đặc tính của tiếp điểm
Thông thường, Rơ le phải có tối thiểu 2 tiếp điểm. Tùy theo nhu cầu sử dụng mà rơ le có 3
hoặc 4 tiếp điểm.
Đối với 1 số ứng dụng, ta cấn quan tâm loại role là ‘đóng trước khi ngắt’ hay ‘ngắt trước
khi đóng’. Loại ‘đóng trước khi ngắt ’ có nghĩa là sẽ đóng tiếp điểm thường hở
trước khi ngắt tiếp điểm thường đóng khi cuộn hút có điện; điều này làm cho tại 1
thời điểm ngắn tất cả đều bị nối với nhau và ở vài ứng dụng điều đólà không cho
phép.
3. Các chức năng của Rơ le:
• Chuyển đổi tiếp điểm thường đóng sang thường mở và ngược lại
• Khuếch đại công suất
• Thay đổi điện áp
• Chức năng nhớ
• Có nhiều tiếp điểm phụ
4. Role chân đế:
Có nhiều loại Rơ le khác nhau. Dựa vào phương pháp lắp đặt của Rơ le để phân biệt.
Hình 3.13 cho chúng ta thấy 2 loại Rơ le chân đế khác nhau: Loại chân tròn và
loại chân vuông
19. 1818
5. Print Relay
Được thiết kế để hàn trên mạch điện. Có kích thước: 1 x 1 x 1.5 đến 2cm.
Hình 3.14 là 01 ví dụ.
6. Các chức năng đặc biệt:
Role chốt: có 2 cuộn hút. Hoạt động tương tự như van khí ổn định kép.
Role thời gian:
20. 1919
C. THIẾT KẾ MẠCH
I. Các tiêu chuẩn
Bố trí sơ đồ
Như sơ đồ mạch khí đã được học trong chương giới thiệu về hệ thống khí, mạch điện
không biểu thị khối hình học mà biểu thị về chức năng các phần tử. Mạch
điện được chia làm nhiều mạch con hay đường dẫn dòng điện (cột dòng
điện), mỗi phần tử mạch bao gồm một hay nhiều công tắc và một phần tử
tiêu thụ (tải). Nguồn cấp được vẽ bằng 2 đường ngang song song.
Mỗi cột dòng điện khác nhau được đánh số thứ tự. Tiếp điểm rơle không vẽ tại cuộn hút
mà vẽ tại đường dẫn mà nó tác động. Xem số đường dẫn được viết tại cuộn
hút của rơle, ta sẽ tìm được tiếp điểm. Mặc khác, tiếp điểm và cuộn hút điều
có chung 1 kí hiệu. Sơ đồ mạch như hình 4.1
Trong khi tiêu chuẩn của Mỹ (JIC, năm 1947) có các kí hiệu riêng biệt cho công tắc giới
hạn (ngắt cuối) ở trạng thái nghỉ, thì tiêu chuẩn Châu Âu (Ví dụ BS 3939)
không biểu diễn theo nguyên tắc trên. Điều đó chứng minh rằng con người
mà vào 1 lúc nào đó tạo ra tiêu chuẩn JIC biết họ đang nói về cái gì (câu này
còn được hiểu: Điều đó được minh chứng bằng việc ta có thể hiểu bản vẽ
nói gì vào 1 lúc nào đó). Không những chỉ ra tính thực tế mà còn làm dễ
dàng để đọc mạch điện khi các tiếp điểm được vẽ ở trạng thái nghỉ (công
tắc giới hạn).
21. 2020
Như JIC, Chúng ta sử dụng 4 kí hiệu cơ bản của ngắt cuối là: Thường mở (N.O), thường
mở được giữ đóng, thường đóng (N.C.), và thường đóng được giữ mở. Chú ý sự
khác biệt giữa tiếp điểm b0 ở cột 3 và a1 ở cột 4. A+ sẽ được cấp nguồn tức thì
khi rơle CR được cấp nguồn. Công tắc b0 làm việc, mặc dù tiếp điểm là thường
mở.
Tiêu chuẩn Mỹ có thể có ích cho kĩ thuật bên ngoài USA. Sơ đồ điện JIC được dùng rộng
rải ở Châu Âu cho lập trình PLC và có “Sơ đồ hình thang”. Chúng ta vẽ mạch
trong cả 2 hệ thống.
II. Mạch điện – khí nén
Tuỳ vào mức độ phức tạp, Mạch điều khiển có thể được thiết kế không dùng phân tính
logic trước. Khi tiến hành phương pháp, Sơ đồ mạch được vẽ bằng phương thử
và sai. Phương pháp này ứng dụng cho mạch điện dễ hơn mạch khí.
Chúng ta xem xét một số mạch cơ bản. Các mạch này có thể là 1 mạch nhỏ và lưu trữ
trong thư viện phụ lục (SC library).
1. Các mạch cơ bản:
a. Mạch nhân
Để thực hiện mạch nhân của 1 nút ấn đơn với rơle, chúng ta giả sử rằng ấn nút pb1, hai
chức năng được kích hoạt đồng thời là đèn sáng và xilanh di chuyển ra. Nếu 2
chức năng này luôn luôn song hành với nhau thì ta có thể dùng nút ấn chỉ có 1
tiếp điểm NO để kích hoạt chúng; nếu 1 trong 2 chức năng còn được kích hoạt
bởi công tắc khác (ở hình 4.2 là cuộn hút A) thì ta phải dùng nút ấn có 2 tiếp điểm
NO hay là role phụ có 2 tiếp điểm riêng biệt trở lên.
Ở hình 4.2, xilanh di chuyển khi ta ấn công tắc pb1 hay pb2; Đèn L chỉ sáng khi pb1 được
ấn. Như giới thiệu ở trước thì nguồn cấp được vẽ là 2 đường thẳng song song,
theo tiêu chuẩn Châu Âu.
b. Mạch giữ:
Mạch giữ gồm 1 rơle, 1 nút ấn ON cho ở hình 4.3a trong trạng thái ban đầu (trạng thái
nghỉ). Ắcqui đang cấp 1 nguồn áp, nhưng chưa có dòng trong mạch do mạch hở.
Một đầu của cuộn hút rơle được nối với nguồn âm của ắcqui thông qua tiếp điểm
thường mở (nút ấn, tiếp điểm rơle).
Ở hình 4.3 b Ta tác động nút ấn ON. Cuộn hút của rơle được cấp nguồn qua tiếp điểm của
nút ấn ON và tiếp điểm của rơle thay đổi trạng thái, tiếp điểm thường mở của rơle
sẽ đóng cấp nguồn cho cuộn hút.
Ở hình 4.3 c khi ta nhả nút ấn ra, rơle vẫn được cấp nguồn thông qua tiếp điểm của rơle.
22. 2121
Mạch được biểu diễn ở hình 4.3 là không hoàn chỉnh; cuộn hút sẽ được giữ cho đến khi
hết nguồn ắcqui, trong trường hợp bình thường nguồn cấp sẽ được cắt. Việc ngắt
nguồn có thể điều khiển bằng tay với tiếp điểm thường đóng như hình 4.4
Đường nối từ cực âm tới cuộn hút chạy qua tiếp điểm thường đóng của nút ấn ‘Off ’. Như
ở hình 4.3c, khi ấn nút ‘ Off ’, cuộn hút sẽ mất điện và khi thả ra thì mạch vẫn bị
hở và cuộn dây vẫn không có điện.
Hình 4.3, 4.4 dùng giải thích cho sơ đồ mạch cơ bản. Nhưng trong các bản vẽ thì không vẽ
cuộn dây và tiếp điểm của nó thành 1 cụm mà vẽ riêng lẽ. Hai thành phần này sẽ
có các đường dẫn khác nhau. Chúng ta xem từng bước theo các sơ đồ sau:
Hình 4.5 a được vẽ giống như hình 4.3 nhưng có sự thay đổi nhỏ về vị trí. Trong hình a thì
rơle và tiếp điểm có liên quan với nhau, ví dụ R1. Trong hình b biểu diển sơ đồ
của hình a theo phương thức riêng biệt. Một rơle có thể có vài tiếp điểm, tạo
nhiều không gian cho sơ đồ, Mỗi cột được đánh số, vị trí của tiếp điểm rơle được
ghi dưới vị trí cuộn hút.
Nói chung, nguồn được vẽ 2 đường thẳng song song là 2 cực. Như hình 4.5 c ta thêm vào
nút ấn OFF (tiếp điểm thường đóng N.C). Khi ấn nút OFF thì mạch rơle mất
nguồn, không có gì thay đổi khi nút ấn OFF thả ra.
23. 2222
Hình 4.6 Là sơ đồ mạch điện theo tiêu chuẩn IEC.
c. Mạch đảo tiếp điểm:
Công tắc của Xilanh A (Ngắt cuối) có 1 tiếp điểm thường mở. Nhưng yêu cầu là tiếp
điểm thường đóng, cần rơle để đổi trạng thái (đảo). Chúng ta xem ví dụ.
Như hình 4.2 ở trên, Xilanh A chỉ trở về ban đầu (xilanh A ra hết) khi nút ấn pb1 nhả ra,
trước đó thì xilanh A ở trạng thái ngược lại (trước đó xilanh A ở vị trí vào hết).
Bây giờ thì mạch điện mở rộng gồm 2 mạch cơ bản là mạch giữ và mạch đảo.
Trong hình 4.7a Công tắc a1 (ngắt cuối) được vẽ là thường đóng. Nhưng thường tiếp
điểm này là thường mở nên dùng rơle để có tiếp điểm thường đóng như hình
4.7b. Sơ đồ mạch khí được vẽ như hình 4.2.
d. Mạch định thời:
• Xilanh lặp lại.
Ta cần 2 rơle thời gian cho mạch, xilanh A sẽ lập lại hành trình tiến hay lùi với thời gian
trễ duy trì ở mỗi cuối hành trình dựa vào 2 role thời gian. Cả hai cuộn hút được
cấp nguồn thông qua rơle thời gian như hình 4.8.
24. 2323
• Đèn nhấp nháy
Chức năng tương tự có thể thực hiện chỉ với role thời gian và role trung gian.
Khi công tắc Start đóng, rơle thời gian T1 có nguồn và đèn sáng.
Sau thời gian đặt, Tiếp điểm T1 ở cột 3 đóng cấp nguồn cho rơle R1 và rơle thời gian
T2. Tiếp điểm thường đóng của R1 ở cột 1 sẽ mở ra đèn tắt, T1 mất điện,
tiếp điểm T1 ở cột 3 mở ra, đồng thời tiếp điểm thường mở R1 ở cột 4 đóng
lại. R1, T2 được cấp nguồn thông qua tiếp điểm thường mở R1 và tiếp điểm
T2 ở cột 4.
Sau thời gian đặt, tiếp điểm T2 ở cột 4 mở ra, R1 và T2 mất nguồn. Đèn sẽ sáng trở lại,
trạng thái này cứ lặp đi lập lại.
25. 2424
• Mạch xung:
Như mạch 4.7 xilanh sẽ không hồi về được khi nút start không nhả trước khi piston chạm
vào vị trí a1. Để tránh điều này ta mắc nối tiếp ngắt cuối a0 với công tắcnhư hình
4.8a, nhưng khi giữ nút ấn thì xilanh mới lặp lại.
Để tránh điều này ta dùng rơle thời gian cho mạch xung như trong mạch khí (hình 8.9
trong sách kĩ thuật khí nén). Ta có mạch hoàn chỉnh ở hình 4.10b
• Sự thay đổi chuyển động lặp lại:
Kết hợp 2 rơle thời gian để điều khiển chuyển động lặp lại có trễ thời ở 2 vị trí cuối. Điều
khiển được hoạt động khi công tắc Start làm việc.
Giải pháp đơn giản là mỗi ngắt cuối có 1 bộ định thời để điều khiển của cuộn hút điện từ.
Rơle thời gian T1 hoạt động sau khi công tắc Start đóng lại. Sau thời gian đặt, tiếp điểm
thường đóng của T1 (N.C) mở ra (như TR ở cột 2), và T1 được giữ thông qua
tiếp điểm N.C của T2 nối tiếp với 1 tiếp điểm N.O (như R1 cột 3 trong mạch),
đồng thời cấp nguồn cho cuộn hút của van. Khi đến ngắt cuối T2 thì hoạt động
giống như T1.
2. Điều khiển trình tự (ĐK Chuỗi):
Để mô tả trình tự điều khiển sự dịch chuyển xilanh, chúng ta dùng sơ đồ bước như hình
4.11
Ta kẽ các ô vuông như giấy tập. Ta vẽ lưới ô vuông như hình 4.11a. Mỗi xilanh được vẽ 2
đường thẳng nằm ngang, đường trên đại diện cho trạng thái 1, đường dưới đại
diện cho trạng thái nghỉ. Hình 4.11b: xilanh H ở trạng thái nghỉ trong bước 1, di
chuyển lên trạng thái 1 ở bước 2 và giữ ở trạng thái này trong bước 3,4. xilanh
quay về 0 ở bước 5, và giữ trạng thái ở bước 6. Hình 4.11c: hoạt động của 2
xilanh A và B.
• Phương pháp thử và sai
Nếu không có kiến thức thiết kế mạch logic, mạch điện phải được thiết kế theo “phương
pháp thử và sai”. Phương thức không có nghĩa là may rủi. Phải vận dụng suy
nghĩ có phương pháp theo cách mà ta sẽ chứng minh sau đây:
26. 2525
Ví dụ 1: Vẽ một mạch chuỗi A+ B+ A- B- (hình 4.11c.). Chúng ta bắt đầu với van điện từ và
công tắc ổn định kép hoạt động ở vị trí Start/Stop.
Câu hỏi Trả lời Mạch
Cái nào có điện trước? Cuộn hút A+
Quá trình bắt đầu như thế nào? Nhấn nút Start
Khi nào quá trình bắt đầu lại? Khi “B” được tác động
Khi nào A+ ngừng? Khi xi lanh B bắt đầu hoạt
động (b0 nhả ra)
A- sẽ xả khí? Đúng
Hoạt động nào tiếp theo? B+
Khi nào B+ có điện? Khi A ngừng (a1 hoạt động)
Khi nào ngừng? Khi Cylanh A hồi về (a1 nhả)
B- sẽ xả khí? Đúng
Còn quá trình nào nữa ko? Không
Hoạt động nào tiếp theo? A-
Khi nào A- có điện? Khi B ngừng (b1 hoạt động)
Khi nào ngừng? Khi Cylanh B hồi về (b1 nhả)
A+ sẽ xả khí? Đúng
Còn quá trình nào nữa ko? Không
Hoạt động nào tiếp theo? B-
Khi nào B- có điện? Khi A ngừng (a0 hoạt động)
Khi nào ngừng? Khi Cylanh A hồi về
(b0 nhả)
B+ sẽ xả khí? Đúng
Còn quá trình nào nữa ko?Không
27. 2626
Phần mạch khí nén của sơ đồ mạch rất ít thay đổi ở khu vực xi lanh, van công suất và bộ
điều tốc. Sự khác biệt ở các mạch chủ yếu là ký hiệu, loại van, ổn định đơn
hay ổn định kép. Hình 4.13 chỉ ra 1 phần mạch khí hoàn chỉnh
Ví dụ 2: Tìm hiểu chuỗi thực hiện nhiệm vụ ‘ kẹp giữ và khoan lỗ’ tiêu biểu vẽ ở hình 4.14.
Chuỗi phải có nút dừng khẩn cấp để ngắt toàn bộ các lệnh trong chuỗi khi tình
huống nguy hiểm xảy ra. Khi buông nút ấn ra thì chuỗi không được tự phục
hồi. Nguồn cấp đóng mở bằng các nút ấn ổn định đơn. Dùng thêm nút ấn Start
để bắt đầu chu kỳ mới.
Nguồn điện có thể đột nhiên mất trong khi nguồn khí vẫn còn trong đường ống. Đối với
mạch kẹp giữ và khoan, thiết bị kẹp cần có van ổn định kép để tránh nhả ra khi
dừng khẩn cấp hay mất nguồn, máy khoan phải thu mũi lại ngay lập tức vì
động cơ khoan đang ngừng hoạt động, điều này đòi hỏi phải dùng van ổn định
đơn.
Công tắc off chỉ ngắt nguồn khi chuỗi đã thực hiện xong.
Chúng ta bắt đầu phân tích mạch:
- Nguồn cấp được đóng ngắt như thế nào?
Dùng 1 role và mạch tự giữ
- Làm sao ta có thể đảm bảo nút Off chỉ có tác dụng ở trạng thái nghỉ( khi kết
thúc chuỗi)?
Trạng thái đó xác định bởi công tắc cuối hành trình c0. Ta mắc công tắc Off nối tiếp với c0
và như vậy công tắc chỉ có thể tác động khi mà c0 đã đóng.
- Công tắc hành trình trên xi lanh có tiếp điểm thường đóng không?
Nó không có. Ta phải dùng thêm 1 role để giải quyết vấn đề này và đặt tên cho role là Rc0.
- Hành trình nào được thực hiện đầu tiên?
C+
- Tín hiệu nào cho biết kết thúc hành trình?
c1
- Hành trình C - có được xả?
Không
28. 2727
- Làm sao ta giải quyết vấn đề C-?
C- sau D-, nên nó sẽ quyết định bởi d0. Công tắc này đang tác động vì D đang ở trạng thái
nghỉ. Chúng ta đặt 1 tiếp điểm role vào đường tới cấp nguồn khởi động cho các
role và gọi là ‘Role nhớ’
Mạch được vẽ ra ờ hình 4.15
Dòng 1: ấn nút ON, role CR có điện. ES nút dừng sự cố ngắt nguồn CR đột ngột khi có
nguy hiểm.
Dòng 2: Role CR được duy trì thông qua nút ấn Off và tiếp điểm của chính nó.
Dòng 3: tiếp điểm thường đóng của Rc0 mở ra khi nguồn đã đóng và C đang ở trạng thái
nghỉ vì c0 ở dòng 4 sẽ cấp nguồn cho role Rc0. Trong suốt chu kỳ, tiếp điểm này
sẽ đóng và nút Off không ngắt nguồn được.
Dòng 4: tiếp điểm của CR cấp nguồn cho phần mạch còn lại. Khi ấn nút dừng sự cố thì từ
dòng 4 trở lên sẽ mất nguồn.
Dong 5: khi C ở trạng thái nghỉ (Rc0 đóng) và nút start được ấn, Role nhớ MR có điện và
đóng tiếp điểm của nó ở dòng 6. Cùng lúc đó cuộn hút C+ có điện và vật tải bị
kẹp lại. Ta sẽ tìm hiểu tiếp điểm ‘?’ để ngắt mạch giữ là cái gì.
- Chuyển động kế tiếp là gì?
Xi lanh D di chuyển ra.( van ổn định đơn)
Tín hiệu cho phép của nó là c1
- Liệu sự tồn tại của c1 có phù hợp với hoạt động của van ổn định đơn.?
Không, tiếp điểm của nó đóng suốt cho đến khi C thu về. Ta có MR. Ta có thể dùng tiếp
điểm thường mở của nó và ngắt MR khi D ở trạng thái ‘1’. Vì vậy, tiếp điểm ‘?’ ở
trên chính là d1.
- Liệu ta có thể đặt d1 vào dòng 5 hay không?
Không. Nó yêu cầu 1 tiếp điểm thường đóng ví vậy ta dùng role ‘Rd1’ .
- Liệu C- có thể có điện khi d0 tác động?
Được. nhưng do mắc nối tiếp với MR nên phải cắt nó trước khi C+ có nguồn trở lại cuộn
hút C+ phải được duy trì khi đã ra hết hành trình. Tiếp điểm thường đóng của Rc0
sẽ mở và ngắt nguồn của cuộn hút C- khi hết chu kỳ.
29. 2828
• Hệ thống bậc thang:
Nguyên lý hệ thống bậc thang role được mô tả ở hình 4.17. nó có thể được mở rộng thêm
nếu cần. Các tiếp điểm đang đóng ở vị trí tên và sẽ chuyển xuống dưới khi các
cuộn hút có điện. Các cuộn hút được cấp điện cho đến khi nhóm cuối cùng được
cấp nguồn.
Ví dụ 1: cho chuỗi sau: A+, B+, /A-, C+, D+, B-/, C-, D-. thiết kế mạch điện điều khiển.
Chuỗi chia thành 2 nhóm và bắt đầu thực hiện ở giữa nhóm đầu tiên.
Do điều khiển bằng tay nên ta cần 2 nút start và stop. Chuỗi sẽ lập đi lập lại cho đến khi
nút dừng được ấn ở cuối chu kỳ. Để duy trì tín hiệu lặp lại liên tục, ta dùng role và
mạch giữ và gọi nó là CR, một trong các tiếp điểm của nó sẽ khởi động bước đầu
tiên.
Ngoài ra ta cũng dùng thêm 1 role giữ nữa đó là R1, tín hiệu cuối cùng của ở nhóm 1 sẽ
kích hoạt nó và tín hiệu cuối cùng nhóm 2 sẽ ngắt nó.
Do role chu kỳ chỉ có tác dụng ở lệnh đầu tiên của chu kỳ nên ta cần 2 tiếp điểm của R1:
Một cho lệnh đầu tiên, mắc nối tiếp với tiếp điểm của CR và một mắc trực tiếp vào nguồn
cấp.
Hình 4.18 vẽ ra mạch điện điều khiển.
30. 2929
Role R1 phải là loại ‘đóng trước khi ngắt’. Mặc khác, khi role này có điện ờ dòng 5, tiếp
điểm thường đóng của nó ở dòng 3 mở sẽ tự làm nó mất nguồn. Với loại ‘đóng
trước khi ngắt’ , tiếp điểm thường đóng ở dòng 6 sẽ giữ nguồn cho cuộn hút.
Role loại ‘ngắt trước khi đóng’ sẽ làm cuộn hút làm việc lập bập.
Trong trường hợp không có sẵn role ‘đóng trước khi ngắt’, có thể dùng công tắc giới hạn
b1 ở dòng 5 nối trực tiếp lên nguồn chính ở phía trên, vì b1 không thể ngăn b0
ngắt nguồn tự giữ.
Ví dụ 2:
Thiết kế mạch cho chuỗi E+, F+, E-, G+, H+, H-, G-, F-
Chia chuỗi thành E+, F+,/ E-, G+, H+/, H-, G-, F-/ hay E+,/ F+, E-, G+, H+/, H-, G-, F-
Cách thứ nhất chia chuỗi thành 3 nhóm, và bắt đầu chu kỳ ngay đầu nhóm.
Cách thứ hai chia chuỗi thành 2 nhóm, no được ưu thích hơn khi thiết kế mạch khí nén
dù cho chu kỳ bắt đầu giữa nhóm. Hình 4.19 vẽ sơ đồ toàn diện theo cách chia
làm hai nhóm.
31. 3030
Ở dòng 1 ta thấy tiếp điểm thường đóng của role GR( trong mạch khí nén, đường nguồn
cấp đặt ở nhóm 1) sau đó tới các nút ấn ồn định đơn start/stop rồi tới công tắc
hành trình của xi lanh, tín hiệu cuối cùng của chu kỳ. Dòng này cấp nguồn cho
cuộn hút E+, lệnh đầu tiên trong chuỗi . Vì e1 là tín hiệu cuối cùng trong nhóm
nên nó sẽ kích hoạt nhóm 2, có nghĩa là role GR có điện.
Ở dòng 2, nếu ta lấy nguồn cho e1 từ nhóm 1 ngay sau tiếp điểm thường đóng ở dòng 1
của GR thì rất mạo hiểm – nó làm việc được với loại ‘ đóng trước khi ngắt ’
nhưng làm việc lập bập với loại kia.; cuộn hút mất điện do tiếp điểm thường đóng
mở nhưng ta phải đảm bảo rằng tiếp thường mở ở dòng 3 đã đóng và duy trì
nguồn cho cuộn hút. Khi e1 không tác động thì GR sẽ mất nguồn. Tốt hơn ta nên
lấy trực tiếp từ nguồn cấp cho e1. Tiếp điểm GR ở dòng 3 sẽ cấp nguồn cho toàn
bộ các lệnh ở nhóm 2 và duy trì cho chính roleGR. Role này bị ngắt bởi tín hiệu
cuối cùng của nhóm 2, chính là h1. Do h1 là tiếp điểm thường mở mà ta lại cần
tiếp điểm thường đóng nên phải dùng thêm role Rh1 để chuyển đổi. Tiếp điểm
ngắt của nó ở dòng 2 .
Lện H- là lệnh đầu tiên ở nhóm 1, được cấp nguồn trực tiếp từ nguồn của nhóm. Thay vì
dùng 1 tiếp điểm khác như ở dòng 8 ta có thể nối nó với tiếp điểm của GR ở dòng
1 như đường nét đứt.
Mạch trên làm việc tốt nhưng chỉ có điều là 3 cuộn hút H-, G-, F- luôn duy trì nguồn khi hết
chu kỳ, ta cũng không thể bật hay tắt nguồn của chúng.
Để tiện ngắt nguồn 3 cuộn hút này khi máy không làm việc, ta lắp thêm 1 role nữa.
Do đó ta có thể dùng cách chia thứ nhất với hệ thống bậc thang cho 3 nhóm. Ta cũng nên
lắp thêm công tắc ON/OFF như ở mạch ’kẹp giữ và khoan lỗ’.
32. 3131
3. Nguyên lý mạch bước –stepper principle
Ta nghiên cứu ví dụ về mạch role bước từ đó có thể mở rộng thành mạch tiêu chuẩn có
thể lập trình được. Lập trình được có nghĩa là chu kỳ vẫn có thể điều khiển được
bằng cách kết nối các tín hiệu vào và ra tới các thiết bị cùng trong chuỗi khi chu
kỳ đang vận hành.
Mỗi một bước đều có tín hiệu vào và ra riêng, tín hiệu ra chỉ được kích hoạt bởi đúng tín
hiệu vào của nó và khi bước trước đó đã được tác động.
Hình 4.21 Nguyên lý cơ bản của mạch role bước
Để tạo thành thiết bị chuẩn phổ biến, có thể kết nối dễ dàng với các xi lanh và công tắc
bên ngoài thì mạch bên trên sẽ được diễn tả như sau:
Hình 4.22 Mạch role bước dưới dạng chuẩn.
33. 3232
PHỤ LỤC
I. Đơn vị điện áp trong hệ S.I
II. Ký hiệu theo chuẩn IEC
1. Dây dẫn và kết nối:
Độ lớn Ký hiệu Hệ SI Ghi chú
Điện tích Q, q C = As C = Coulomb
Điện áp U V V = Volt
Điện thế φ V -
Dòng điện I A A = Ampere
Điện trở R Ω Ω = Ohm
Điện kháng X Ω Ω = Ohm
Trở kháng Z Ω Ω = Ohm
Điện trở suất ρ Ωm Ω.mm2
/m
Độ dẫn G S S = 1/ Ω = A/V
Điện dung C F = As/V F = Farad
Năng lượng W J = Vas = Ws J = Joule
Power P W = VA
Dây dẫn đơn
Cáp 3 dây
Điểm nối dây
Đầu nối (trong mạch vòng)
Đầu domino nối dây
Chỗ nối dây dẫn
Chỗ nối giữa các dây dẫn cắt ngang
Khe cắm – chân cái
34. 3333
2. Đèn và thiết bị tín hiệu
3. Thiết bị điện khí nén cơ bản
Phương pháp và thiết bị tác động
Chân của khe cắm
Ổ cắm – chân đực
Chân của ổ cắm
Ổ cắm và khe cắm
Ký hiệu chung của đèn.- Khi cần chỉ thị
màu thì dùng những ký hiệu sau: RD=đỏ;
YE=vàng; GN=xanh lá; Bu=xanh da trời;
WH=trắng.- chỉ thị loại đèn: Ne=neon;
LED=diot phát quang.v.v..
Đèn chớp
còi
chuông
Chuông con ve
35. 3434
Điều khiển bằng cơ khí
Kết nối cơ khí
Kết nối cơ khí có chỉ dẫn chiều quay
Tác động trễ, theo hướng từ trái sang phải
Tác động trễ theo hướng từ phải sang trái
Tự động hồi
Chốt, vị trí mở
Chốt, vị trí cài
Then chặn, vị trí chặn
Then chặn, vị trí mở
Điều khiển bằng tay
Trường hợp chung
Tác động có giới hạn
Dùng lực kéo
Dùng lực đẩy
Dùng lực quay
Dùng ảnh hưởng của tiệm cận
36. 3535
4. Các ký hiệu tiếp điểm
Dùng cách chạm vào
Dùng bàn đạp
Công tắc khẩn cấp
Dùng đòn bẩy
Dùng con lăn
Điều khiển thủy khí, tác động đơn
Điều khiển thủy khí, tác động kép
Cơ cấu tác động điện từ
Đồng hồ điện
Mô tả Kí hiệu
Tiếp xúc
Ngắt mạch
Chuyển vị trí (chức năng công tắc giới hạn). ký
hiệu đặt ở phía tiếp điểm đang tác động. (
không dùng cho các dạng tác động đặc biệt
như cần gạt, con lăn)
Hồi bằng lò xo
Không hồi bằng lò xo.
37. 3636
Ví dụ các ký hiệu hoàn chỉnh
Đóng tiếp điểm. Đây là kí hiệu chung cho
công tắc
Ngắt tiếp điểm
Chuyển đổi ngắt trước khi đóng
Chuyển đổi đóng trước khi ngắt
Công tắc 2 trạng thái, vị trí giữa ngắt
Đóng tiếp điểm với lò xo hồi
Đóng tiếp điểm không có lò xo hồi
Mở tiếp điểm với lò xo hồi
Công tắc 2 trạng thái, vị trí giữa ngắt, tiếp điểm
bên trái có lò xo hồi, bên phải thì không
Công tắc giới hạn tác động bởi con lăn, đóng
tiếp điểm, không tác động ở trạng thái nghỉ, (
trạng thái trong sơ đồ mạch), có lò xo hồi
Công tắc giới hạn tác động bởi con lăn, mở
tiếp điểm, không tác động ở trạng thái nghỉ, (
trạng thái trong sơ đồ mạch), có lò xo hồi
Công tắc giới hạn tác động bởi con lăn, đóng
tiếp điểm, tác động ở trạng thái nghỉ, ( trạng
thái trong sơ đồ mạch), có lò xo hồi
Công tắc giới hạn tác động bởi con lăn, mở
tiếp điểm, tác động ở trạng thái nghỉ, ( trạng
thái trong sơ đồ mạch), có lò xo hồi
Công tắc vận hành tay, đóng tiếp điểm, có lò
xo hồi, ký hiệu chung.
Công tắc nút ấn có lò xo hồi
38. 3737
5. Rơle cơ điện
III. Cấp bảo vệ
Biểu thị: IP * *
Dấu * tượng trưng cho 2 số: số đầu tiên cấp độ bảo vệ liên quan đến sự va chạm và môi
trường, số thứ 2 chỉ mức độ bảo vệ chống lại nước.
Công tắc chọn lựa 3 vị trí, tác động bằng đòn
bẩy, vị trí giữa ngắt, 2 vị trí tiếp điểm 2 bên
không hồi.
Công tắc chọn lựa 2 vị trí, tác động bằng nút
ấn, 2 vị trí tiếp điểm 2 bên không hồi.
Công tắc tiệm cận, đóng tiếp điểm khi đến gần
nam chân
Thiết bị tác động(cuộn hút), ký hiệu chung
Cuộn hút hút chậm
Cuộn hút nhả chậm
Cuộn hút hút và nhả chậm
Cuộn hút có chốt chặn cơ khí
Cuộn hút có 1 vòng dây
39. 3838
Số
thứ
nhất
Sự va chạm và môi trường
Số thứ
hai
Nước
0 Không bảo vệ 0 Không bảo vệ
1
Chống lại sự thâm nhập của các
phần tử có đường kính >50mm.
Không bảo vệ những phần tử cố
tình xâm nhập, nhưng lại không
dễ bị ảnh hưởng bởi những phần
tử lớn hơn
1
Bảo vệ khỏi nước rơi thẳng đứng
xuống. (Chống nước rơi nhiễu
xuống)
2
Bảo vệ nước rơi xuống với độ
nghiêng vật thể lên tới 15 o
.
2
Chống sự xâm nhập của các
phần tử >12 mm
3
Chống nước ở mọi góc độ nhỏ
hơn 60o
( chống nước phun)
3
Chống được các phần tử, vật thể,
dây dẫn… dày hơn 2.5mm
4
Chống được sự tóe nước ở mọi
góc độ.
4
Chống được các vật thể có
đường kính >1mm
5
Chống được tia nước bắn ra từ
vòi phun ( hose proof).
5
Ngăn tổn hại do tích tụ bụi,
không chống bụi hoàn toàn.
6 Chống lại
7
Chống nước khi bi nhúng vào,
dưới điều kiện áp suất và thời
gian cụ thể ( chống nhúng
nước)
6
Chống bụi. Bảo vệ chống va
chạm hoàn toàn
8
Thích hợp làm việc liên tục
dưới nước, dưới các điều kiện
đặc biệt do nhà máy sản xuất
khuyến cáo (chống ngập úng ).
40. 3939
THƯ VIỆN MỘT SỐ MẠCH PHỤ
Mạch khởi động
Khởi động trực tiếp
Hình 5.4 Mạch mẫu khỏi động trực tiếp 1 chu kỳ.
41. 4040
Mạch khóa nguồn an toàn
Cảm biến áp lực nguồn khí PS nối trực tiếp với đường ống chính và được chỉnh giá trị
làm việc nhỏ nhất. Chỉ khi áp lực đạt yêu cầu thì nguồn điện mới được bật lên.
Khi đó cuộn hút S có điện và van 3/2 tác động bằng tay trong bảng điều khiển
được cấp khí. Sau đó nguồn khí được cấp tới máy sản xuất thông qua van 5/2
ổn định kép tác động bằng khí.
Khi nguồn điện mất, nguồn khí ngay lập tức xả ra ngoài.
Khi áp lực đường ống thấp hơn mức áp lực đặt, Ps ở dòng 1 trong mạch điện sẽ mở
làm ngắt điện mạch điều khiển. Điều này làm cuộn hút S mất nguồn và van ổn
định kép 5/2 reset. Nguồn khí cũng xả ra ngoài.
Tương tự khi ấn nút Dừng sự cố.
Sau khi kiểm tra chỉnh định , để khởi động lại máy ta bật nguồn điện trước rồi mới bật
nguồn khí.
44. 4343
Đo dòng điện
Định luật OHM
Định luật Ohm mô tả mối quan hệ giữa dòng, áp và
điện trở của 1 mạch điện một chiều.
“ Điện áp bằng tích của dòng điện và điện trở”
V = I x R
45. 4444
ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG
ĐIỆN KHÍ NÉN
Điện áp Áp lực
(+24V) (6 bar)
Dòng điện Lưu lượng
(4 mA) (10 l/min)
Điện trở Độ ma sát
MẠCH ĐIỆN
Sơ đồ hình nấc thang:
- JIC:
- DIN:
46. 4545
HƯỚNG DẪN VẼ SƠ ĐỒ MẠCH
1. Sơ đồ bậc thang JIC : Nguồn cấp vẽ dưới dạng 2 đường thẳng đứng
song song nhau.
Sơ đồ bậc thang DIN : Nguồn cấp vẽ dưới dạng 2 đường thẳng nằm
ngang song song nhau.
2. Sơ đồ bậc thang JIC : Luồng tín hiệu đi từ trái sang phải
Sơ đồ bậc thang DIN : Luồng tín hiệu đi từ trên xuống dưới
3. Các phần tử điều khiển nên vẽ ở trạng thái chưa tác động. ví dụ: công
tắc giới hạn
4. Các đường kết nối là các đường thẳng đứng hay nằm ngang.
5. Nên hạn chế các đường chồng chéo lên nhau.
6. Nên có dấu hiệu rõ để phân biệt đường chồng lên và đường nối.
Đường chồng lên nhau Đường có nối với nhau
7. Tải như đèn, còi, cuộn dây, cuộn hút… nên nối trực tiếp với đường
nguồn âm.
49. 4848
CÔNG TẮC GIỚI HẠN
KÝ HIỆU CÔNG TẮC GIỚI HẠN
Thường mở
Thường đóng
Thường mở
Giữ khi đóng
Thường đóng
Giữ khi mở
50. 4949
CƠ CẤU TÁC ĐỘNG TAY
Tổng quát
Lực ấn
Lực kéo
Vặn
Cơ cấu tác động có thể
di chuyển được, ví dụ như chìa khóa
Đòn bẩy
Bàn đạp
51. 5050
CHỨC NĂNG AND
KHÍ NÉN
Nối tiếp: Van AND
ĐiỆN
Nối tiếp:
KÝ HIỆU LOGIC:
CÔNG THỨC LOGIC: E1 . E2 = A
CHỨC NĂNG OR
KHÍ NÉN
Van thoi
ĐIỆN
Song song:
KÝ HIỆU LOGIC:
CÔNG THỨC LOGIC: E1 + E2 = A
52. 5151
MÔ TẢ VAN ( Van điều khiển hướng)
Van được mô tả bằng các thuật ngữ sau:
- số lượng cổng / đường kết nối
- số trạng thái
- Trạng thái bình thường, ví dụ: thường đóng, thường mở
- Phương pháp tác động, ví dụ: bằng tay, cơ khí, khí hay điện từ…
- Phương pháp reset, ví dụ: lò xo, khí, điện từ
VAN ĐIỀU KHIỂN HƯỚNG
Ký hiệu (ISO 1219) Mô tả
2/2 thường đóng
2/2 thường mở
3/2 thường đóng
3/2 thường mở
3/3 Vị trí giữa đóng
4/2
53. 5252
TÊN CÁC CỔNG / ĐƯỜNG KẾT NỐI
4/3 Vị trí giữa đóng
4/3 Vị trí giữa mở
5/2
5/3 Vị trí giữa đóng
5/3 Vị trí giữa mở
5/3 Vị trí giữa được cấp áp
KẾT NỐI ISO 1219 ISO 5599 JIS
Cổng nguồn cấp P 1 P
Cổng tín hiệu ra A,B 2,4 A,B
Cổng xả R,S 3,5 EA,EB
Cổng điều khiển Y,Z 12,14
55. 5454
VAN ĐIỆN TỪ ĐƠN 5 CỬA / 2 TRẠNG THÁI TÁC
ĐỘNG TRỰC TIẾP
VAN TÁC ĐỘNG BẰNG KHÍ
56. 5555
VAN ĐIỆN TỪ TRỢ LỰC BẰNG ĐƯỜNG KHÍ
TRONG THÂN VAN
VAN ĐIỆN TỪ TRỢ LỰC BẰNG ĐƯỜNG KHÍ BÊN
NGOÀI THÂN VAN
Dùng trong các ứng dụng có áp suất thấp, ví dụ : thổi khí
NGẮT ĐIỆN CUỘN DÂY DC
Khi cuộn dây DC bị ngắt điện, từ trường biến mất, điều này tạo ra
1 sức điện động phản hồi do cuộn hút lớn gấp nhiều lần so
với điện áp đặt vào ban đầu, nó sẽ làm hỏng lớp cách điện
của cuộn dây.
Một vấn đề khác là khi cuộn DC mất điện, điện năng tích trữ trong
cuộn dây tìm cách thoát ra qua việc hở tiếp điểm mạch bên
ngoài bằng các tia lửa điện. Mỗi lần như vậy, bề mặt tiếp
xúc lại bị hao mòn một ít và từ từ làm giảm khả năng tiếp
xúc.
57. 5656
CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ BỀ MẶT TIẾP XÚC.
Có 3 phương pháp:
- nối song song vào 1 điện trở.
- nối song song vào 1 diot.
- nối song song vào 1 điện trở và 1 tụ điện (mạch R-C).
Lưu ý: các phương pháp trên đều làm tăng thời gian ngắt
điện.
MẠCH BẢO VỆ TIẾP ĐIỂM
(BẰNG ĐIỆN TRỞ)
58. 5757
MẠCH BẢO VỆ TIẾP ĐIỂM
(BẰNG DIỐT)
MẠCH BẢO VỆ TIẾP ĐIỂM
(BẰNG MẠCH R-C)
MẠCH BẢO VỆ TIẾP ĐIỂM
(BẰNG DIOT ZENER)
59. 5858
CUỘN HÚT DC
CUỘN HÚT AC
CẢM BIẾN TIỆM CẬN
(LOẠI CẢM ỨNG)
ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
Hoạt động êm và không gây tiếng
ồn
Ít tiêu hao năng lượng
Tuổi thọ cao
Thời gian đóng và ngắt điện khá dài
Gây ra sức điện động lớn và quá áp
khi ngắt điện
Hao mòn bề mặt tiếp xúc cao và
cần mạch bảo vệ tiếp điểm
Lực kéo thấp
ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
Tốc độ làm việc cao
Lực kéo lớn
Phát sinh tiếng ồn khi làm việc
Nguồn xông và giữ cao
Nhiệt tăng cao khi phần ứng di động
bị kẹt; tiêu hao dòng lớn
Tuổi thọ ngắn
61. 6060
CẢM BIẾN TIỆM CẬN
(Quang học – phản xạ )
CẢM BIẾN TIỆM CẬN
(Quang học – phát tán)
62. 6161
CẢM BIẾN TIỆM CẬN
(Quang học – phản xạ khứ hồi)
CẢM BIẾN TIỆM CẬN
(Cảm biến không có tiếp điểm)
Ưu điểm:
- Đóng ngắt tần số cao.
- Không có hiện tượng tiếp điểm bị nảy lên.
- Không có phần chuyển động, không hao mòn tiếp điểm hay phát
sinh tia lửa và không bị sét rỉ.
- Cấp độ bảo vệ chống lại tác động của môi trường cao.
- Tránh được các tác động của dao động và chấn động.
63. 6262
KÝ HIỆU CẢM BIẾN TIỆM CẬN
LOẠI 3 DÂY LOẠI 4 DÂY
KẾT NỐI CẢM BIẾN TIỆM CẬN VÀO SƠ ĐỒ MẠCH
(LOẠI PNP)
- JIC: - DIN
64. 6363
KẾT NỐI CẢM BIẾN TIỆM CẬN VÀO SƠ ĐỒ MẠCH
(LOẠI NPN)
JIC: - DIN
ROLE
65. 6464
VÍ DỤ ỨNG DỤNG
CHỨC NĂNG CỦA ROLE
- Thay đổi trạng thái tiếp điểm từ thường đóng sang thường mở (
hay ngược lại)
- Điều khiển nhiều tiếp điểm từ 1 tín hiệu ( cấp nguồn cho cuộn
hút).
- Khuyếch đại công suất
- Thay đổi điện áp
- Chức năng nhớ
66. 6565
Sơ đồ mạch:
Sơ đồ bậc thang
JIC DIN
ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ROLE
Ưu điểm Nhược điểm
- Dãy điện áp làm việc rộng:
6,12,24,50,110,220,240 VAC
6,12,24,48,110 VDC
-Khả năng chống dao động và
chấn động cao
- không chịu nhiều tác động từ
nhiệt độ môi trường. -55 tới
70oC
- có thể đóng mở cùng lúc
nhiều mạch riêng biệt
-Gây tiếng ồn khi hoạt động
- độ hao mòn cao
- yêu cầu có mạch bảo vệ tiếp
điểm
-Tốc độ làm việc bị giới hạn.
Tối đa là 15-30ms
- bụi và chất bẩn có thể làm
hỏng tiếp điểm.
68. 6767
ĐIỀU KHIỂN CHỨC NĂNG NHỚ
CÁC LOẠI ĐIỀU KHIỂN NHỚ
- Cấu trúc phần tử có chức năng nhớ, ví dụ: van ổn định kép.
- Mạch có chức năng nhớ, ví dụ : - mạch tự giữ
- mạch ưu tiên set
- mạch ưu tiên reset
VAN ỔN ĐỊNH KÉP
Van ổn định kép không có vị trí hồi về, nó giữ luôn trạng thái tác
động cho đến khi có xung tác động khác đưa vào.
Van kép tác động bằng khí
Van kép tác động bằng lực điện từ
72. 7171
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG TẮC LẨY
ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG BẰNG CÔNG TẮC
GIỚI HẠN
ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
-Hoạt động êm
-Tuổi thọ cao hơn role cơ khí
-Thời gian đáp ứng nhanh, cỡ 1,2
ms
-Không cần bảo dưỡng
-Không bị rỉ sét và bám bẩn
-chỉ cho phép đóng ngắt dòng/áp
bé, công tắc có thể bị nóng chảy
-Hao mòn lớn khi độ tự cảm của
mạch kết nối đến cao
-Đối với các tải có tính cảm kháng,
cần có mạch bảo vệ tiếp điểm.
82. 8181
KÝ HIỆU ĐẶC TRƯNG CHO CHUỖI HOẠT ĐỘNG
KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Xi lanh : A, B, C …
Đẩy ra: +
Thu vào: -
Ví dụ : A+, B+, A-, B-
SƠ ĐỒ BƯỚC
1 – Xi lanh đang ở vị trí đẩy ra
0 – xi lanh đang ở vị trí thu vào
84. 8383
Bài tập 1: Ở công ty, người ta dùng 1 chuông điện để báo hiệu
cho nah6n viên biết đã đến giờ làm việc, giờ nghỉ giữa buổi,
nghi ăn trưa và giờ về. Dùng công tắc để đóng mở chuông,
khi ấn thi chuông kêu, thả ra thì hết kêu.
Giải đáp:
85. 8484
Bài tập 2: Một còi hú sẽ kêu khi cộng tắc được ấn, nó vẫn tiếp tục
kêu khi nhả công tắc ra và chi tắt khi được reset.
Giải đáp:
86. 8585
Bài tập 3: trong một nhà máy hóa chất, đèn báo hiệu sẽ sáng khi
nhiệt độ và áp suất tăng vượi hơn một mực nào đó. Hai điều
kiện trên được giả lập bằng 2 nút ấn PB1 và PB2 . Khi cả 2
nút đều bị ấn thì đèn sáng, một trong 2 nhả ra thì đèn tắt.
Giải đáp:
87. 8686
Bài tập 4: Trong 1 dây chuyền sản xuất, khi có sự cố , người vận
hành ấn nút báo động. Có 3 vị trí như vậy trên dây chuyền
Giải đáp:
88. 8787
Bài tập 5: Trong nhà kho chứa thiết bị điện, một công tắt giới hạn
thường đóng được dùng để gửi tín hiệu báo động khi cửa
mở. Báo động sẽ ngắt khi cửa đóng. Hệ thống báo động sẽ
được bật tắt bằng ông tắc chìa khóa chọn.
Giải đáp:
89. 8888
Bài tập 6: Trong nhà máy in, một máy cắt dùng để cắt cạnh của tờ
giấy, nó được điều khiển bởi xilanh khí. Để an toàn thì máy
cắt chỉ cắt khi cả 2 nút ấn đã ấn và nắp che an toàn đã
đóng. Nắp che này đóng bằng tay và xác định vị trí đóng bởi
công tắc giới hạn. Khí nắp che mở hay bất kỳ một nút ấn
nào nhả ra thì dao cắt lập tức thu về. Dùng van điện từ ổn
định đơn hồi bằng lò xo điều khiển xilanh.
Giải đáp:
90. 8989
Bài tập 7: dùng 3 cảm biến S1, S2, S3 để xác định chiều dài vật
tải. Các đèn đỏ, xanh lá, xanh dương sẽ chỉ báo tương ứng
với ngắn, trung bình và dài.
- Khi chỉ có S3 bị tác động: ngắn đèn đỏ sáng
- Khi S3 và S2 bị tác động: trung bình đèn xanh lá sáng
- Khi S3, S2 và S1 bị tác động: dài đèn xanh dương sáng
Giải đáp:
91. 9090
Bài tập 8: Một cửa sắt lớn đặt trong 1 đường ray sâu. Cửa đóng
mở bởi 2 bộ nút ấn, một bên trong và một bên ngoài. Bộ
trượt điều khiển bằng van điện từ tác động kép. Có 2
phương pháp điều khiển:
- Trực tiếp
- Gián tiếp
94. 9393
Bài tập 9: Cửa được đóng mở bằng 2 nút ấn PB1 và PB2. Ấn PB1
cửa mờ, PB2 cửa đóng. Xi lanh điều khiển bởi :
a)Van điện từ tác động kép
b)Van điện từ tác động đơn hồi bằng lò xo.
Giải đáp:
a)Van điện từ tác động kép
96. 9595
Bài tập 10: khi ấn nút start, vật tải được đẩy ra khỏi trụ tải, đưa vào băng
truyền. Xilanh hồi tự động sau khi ra hết hành trình. Công tắc vị trí
RS1 và RS2 sẽ xác định vị trí piston. Xi lanh điều khiển bởi van điện
từ đơn hồi bằng lo xo.
Giải đáp:
97. 9696
Bài tập 11: Trong nhà máy sản xuất, một cửa sổ điều khiển thông gió tác
động bằng khí được gắn vào trần nhà. Các nút ấn PB1 và PB2 dùng
để đóng mở cửa sổ.Của sổ có thể dừng giữa hành trình. Đèn báo sẽ
sáng khi cửa đã đóng. Phương pháp điều khiển trực tiếp hay gián
tiếp đều dùng được.
Giải đáp:
98. 9797
Bài tập 12: Dùng tay đặt vật tải vào thiết bị giữ. Ấn nút PB1 xilanh kẹp sẽ
giữ vật tải, ấn nút PB2 nó sẽ nhả vật tải ra.
Các điều kiện phụ :
- Việc giữ chỉ thực hiện khi có vật tải.
- Không được nhả ra khi đang khoan.
- Tốc độ kẹp phải điều chỉnh được (ưu tiên tốc độ thấp ).
- Việc nhả phải diễn ra thật nhanh.
Xilanh kẹp được điều khiển bởi van điện từ tác động kép.
Giải đáp:
99. 9898
Bài tập 13: khi cảm biến S1 cảm nhận có container , van tác động khí sẽ mở
và cho chất lỏng từ bồn chứa chảy vào. Van tự đóng sau 5 giây, sau
đó container được dời đi. Để an toàn, van đóng ngay lập tức khi
container bị dời đi dù chưa hết thời gian. Thời gian trễ tính khi cảm
biến S1 lật trạng thái. Van điều khiển bởi cơ cấu tác động quay kích
hoạt do van điện từ đơn hồi bằng lò xo.
101. 100100
Bài tập 14: khi ấn nút khởi động, việc đóng dấu được thực hiện. Xi lanh tự
động hồi khi áp lực đóng đạt 3 bar. Dùng nút ấn stop để dừng việc
đóng dấu. Xi lanh điều khiển bởi van điện từ tác đơn hồi bằng lò xo.
Giải đáp:
102. 101101
Bài tập 15: Thực hiện kiểm tra tuổi thọ của 1 xilanh. Khi ấn nút start, xi lanh
bắt đầu đẩy ra thụt vào liên tục. Khi đạt đủ 10000 chu kỳ, tất cả hoạt
động sẽ ngừng lại. Ta có thể khởi động lại bằng nút ấn reset. Nút
stop có thể dừng hoạt động test trước khi đạt 10000 chu kỳ. Vị trí ra
và vào hết của xilanh được xác định bởi cảm biến RS1 và RS2.
Giải đáp:
103. 102102
Bài tập 16: Các hộp được truyền sang băng tải khác nhờ xilanh A và B. Xi
lanh B không được thu về khi xilanh A chưa hồi hết. Chuỗi sẽ bắt đầu
khi xilanh cảm biến S1 dò được vật tải. Mỗi xilanh được điều khiển
bởi một van điện từ tác động kép.
Giải đáp:
a) Phương pháp thiết kế thông dụng:
104. 103103
Quy trình thiết kế điều khiển chuỗi:
1. Xác định các tín hiệu
2. Kích hoạt role
3. Thực hiện việc tự giữ
4. Chuẩn bị cho lệnh kế tiếp trong chuỗi
5. Cấp hay ngắt nguồn cho tín hiệu ra ( ví dụ
cuộn van điện từ)
6. Role cuối cùng dùng để reset toàn bộ chuỗi
hay mạch
106. 105105
Bài tập 17: Vật tải được đặt trong các thùng chứa, xi lanh A sẽ đẩy các
thùng tới máy khoan. Máy khoan điều khiển bởi xi lanh B. Sau khi
khoan xong, xi lanh A không được hồi về khi mà xi lanh B chưa hồi
hết. Chuỗi bắt đầu khi nút start được ấn. Xilanh A điều khiển bởi van
điện từ tác động kép còn xilanh B là van điện từ đơn.
