Đang tải... (xem toàn văn)
Phần tử tự động là những thiết bị dùng để xây dựng nên các thiết bị tự động. Các thiết bị này có thể thực hiện những chức năng nào đó mà không cần sự tham gia trực tiếp của con người.
ĐH Bách Khoa Hà Nội 1Bài Mở Đầu KHÁI NIM CHUNG V PHN T T NG §1. M u Phn t t ng là nhng thit b dùng xây dng nên các thit b t ng. Các thit b này có th thc hin nhng chc nng nào ó mà không cn s tham gia trc tip ca con ngi. Phn t t ng có nhiu chc nng khác nhau và nguyên lý làm vic khác nhau. Ví d : phn t in c, in t, in nhit, thu lc, khí nén . Xét ví d : cn duy trì nhit ca mt lò sy vi cp = const 1. Khi không s dng phn t t ng : s c bn gm nhit k và in tr gia nhit. Hình 1 Mun duy tri nhit ta phi : - Quan sát tình trng làm vic ca lò thông qua nhit k - So sánh nhit d ca lò vi nhit cn duy trì cp = const - Nu thy có s sai khác gia hai nhit thì cn tin hành hiu chnh + < cp : cn khoá K cho in tr hot ng gia nhit làm cho lò tng nhit cho phép. + < cp : cn ngt khoá K vô hiu hoá in tr gia nhit làm nhit lò gim ti nhit cho phép. 2. Khi s dng phn t t ng : s c bn gm nhit k thu ngân có gn tip im và công tc t . ĐH Bách Khoa Hà Nội 2 Hình 2 K – kí hiu ca cun dây nam châm in ca công tc t S duy trì nhit ca lò trong mt khong nhit lân cn nhit cn duy trì. Khi nhit ca lò nh hn khong nhit cho phép thì tip im m, K không có in. Lúc ó in tr gia nhit R hot ng gia nhit cho lò làm nhit ca lò tng. Nhit ca lò tng ti lúc vt mc nhit cho phép, mc thy ngân trong nhit k dâng cao làm tip im nhit k óng. Cun dây K có in, in tr gia nhit không có in nên lò không c gia nhit. Do ó nhit lò gim xung ti mc cho phép. Khi nhit lò gim xung mc cho phép thì quá trình li c lp li. Tóm li quá trình Qua ví d trên, ta thy mt h thng t bao gm nhng khâu nh sau : - Khâu o lng k thut: xác nh các thông s ca i tng iu khin và kim tra tình trng làm vic ca nó. Các i tng o c có th là i lng in hoc không in nhng ch yu là không in. Do ó ngi ta phi bin i các i lng không in v i lng in. Vì vy trong khâu này có s dng các phn t cm bin (sensor). - Tng hp x lý : tính toán, so sánh, ánh giá các i lng t b phn o lng a ti theo mt qui lut nào ó và a ra các tín hiu cn thit cho vic iu khin. Vì vy b phn này phi có kh nng logic cao, thng ngi ta s dng các phn t logic. Tùy theo mc i tng iu khin Tng hp x lý o lng kim tra Chp hành ĐH Bách Khoa Hà Nội 3phc tp ca quá trình iu khin mà b phn tng hp x lý có th phc tp hoc dn gin. - Chp hành : nhn các tín hiu t khâu tng hp x lý a ti, theo ni dung ca tín hiu ó, thc hin các thao tác cn thit iu chnh các thông s trng thái ca i tng iu khin theo giá tr ã t. Thng dùng các phn t c in, in t, khí nén hoc thy lc . - i tng iu khin : là nhng i tng có thông s cn phi iu chnh s làm vic ca nó tha mãn yêu cu ã nh. i tng iu khin có th là mt n v nguyên công hoc mt h thng sn sut. ĐH Bách Khoa Hà Nội 4§2. Phân Loi Phn T T ng Phn t t ng có th c phân loi theo nhiu tiêu chí khác nhau. Di ây là mt vài cách phân loi 1. Theo quan im nng lng : Coi phn t t ng nh mt phn t bin i nng lng chia ra 2 loi : - Loi 1 : Nng lng u ra y ; x ng lng vào y c chuyn i t x Hình 1 Vi phn t t ng, nu công sut nng lng ra nh hn công sut nng lng u vào thì phn t này là phn t t th ng. - Loi 2 : z là ngun ph hay ngun nuôi Hình 2 Nng lng z có tác dng iu ch quá trình bin i nng lng t xy. Phn t này là phn t hot tính (tích cc). Nng lng u ra ln hn nng lng u vào. 2. Theo tính cht ca i tng u ra, vào : gm c – in, in – t 3. Theo chc nng làm vic - Phn t cm bin (sensor) dùng bin i các i lng t dng này sang dng khác. Thng t i lng không in sang i lng in, thng nm h thng o lng kim tra. - Các phn t khuch i : tng cng tín hiu, vi mt s bin thiên nh ca tín hiu u vào s dn n s bin thiên ca tín hiu ra. Quan h hai i lng th hin qua c tính vào – ra. - Các phn t rle : là các phn t có mi quan h gia i lng vào – ra theo dng c tính rle. Các phn t rle có th tác ng hoc không tác ng. PTTDx yPTTDx yz ĐH Bách Khoa Hà Nội 5 Hình 3 - Phn t n nh : phn t t ng iu chnh mt thông s nào ó tr s không i lu ng lng u vào thay i trong phm vi nht nh - Phn t bin i : dùng bin i các tín hiu t dng này sang dng khác nhm to iu kin thun li và tng chính xác cho s làm vic khác, cho các phn t khác trong h thng. - Phn t chp hành : là các phn t dùng tác ng trc tip lên các i tng iu khin iu chnh các thông s và trng thái ca i tng theo yêu cu ã nh. 4. Theo nguyên lý : chia làm 4 nhóm chính - Các phn t in c - Các phn t nhit - Các phn t st t - Các phn t bán dn và vi mch xnh xtđ ymin ymax y (ra) X (vào) ĐH Bách Khoa Hà Nội 6§3. Các c Tính C Bn Và Các Thông S Ca Phn T T ng 1. H s bin i : - Hệ số biến đổi là t s gia ng lng u ra và ng lng u vào hay là t s gia s bin thiên ng lng u ra y và s bin thiên ng lng u vào x. xyK = hoc dxdyxy'K ≈∆∆= Chú ý : + giá tr K,K’ ph thuc c tính vào ra ca phn t y = f(x) + Vi phn t tuyn tính thì K, K’ là const . Còn vi phn t phi tuyn thì K, K’ là hàm s. + K, K’ là mt i lng vt lý có n v o. Còn giá tr tng i thì nó không có n v. + Vi các phn t khác nhau thì h s bin i có nhng tên gi khác nhau phù hp vi chc nng ca phn t. 2. Sai s : Sai số là s thay i ca ng lng ra khi ng lng vào không thay i. Sai s có nhiu nguyên nhân : - Ch quan : do t phn t gây nên. - Khách quan : do các i tng bên ngoài tác ng. Có 3 loi sai s : - Sai s tuyt i : y = y’ – y - Sai s tng i : %100.yy%a∆= - Sai s qui i : %100.yy%bmax∆= 3. Ngng nhy : Ngưỡng nhạy là s thay i giá tr ti thiu ca ng lng u vào mà không gây ra s thay i ca ng lng u ra. xyx1 x2 ĐH Bách Khoa Hà Nội 7 hình1 x1, x2 : ngng nhy 4. Phn hi : - Tác dng : dùng tng cng tín hiu (h s khuch i) hoc tng tính n nh. Hình 2 - Có 2 loi phn hi : + phn hi dng là phn hi tín hiu tác dng cùng chiu x + phn hi âm là phn hi tín hiu tác dng ngc chiu x H s phn hi : nu = 0 thì y = k.x nu 0 thì β±=→β±=1kk1kxyph HSBD H s phn hi βx yxph ĐH Bách Khoa Hà Nội 8Phần 1 CÁC B CM BIN Chng 1 – KHÁI NIM C BN V CM BIN Trong các h thng iu khin và o lng, mi quá trình du c c trng bi các bin trng thái, thng là các i lng không in. o c và theo dõi s bin thiên này ta phi dùng các b cm bin. §1 . mh Ngha Và Phân Loi 1. nh ngha : Cảm biến là các thit b cm nhn và áp ng vi các tín hiu và kích thích - Trong mô hình mch : các b cm bin là mô hình mng hai ca Hình 1 x – bin trng thái cn o y – áp ng y = f(x) 2. Phân Loi : a. Theo nguyên lý chuyn i : nhit in, quang in, c in… b. Theo dng kích thích : âm thanh, tn s… c. Theo chc nng : nhy, chính xác, tr… d. Theo phm vi s dng : trong công nghip, nông nghip, nghiên cu e. Theo thông s mô hình mch thay th ( 2 loi) - Cm bin tích cc (b cm bin có ngun) có th coi là ngun dòng hoc ngun áp - Cm bin th ng (không ngun ) c c trng bi các thông s L, R, C, M và s có th tuyn tính và không tuyn tính . §2. Các c Trng C Bn Ca B Cm Bin Quan h gia kích thích và áp ng ca cm bin c c trng bng nhiu i lng c bn. B CB x y ĐH Bách Khoa Hà Nội 91. Hàm truyn : là quan h gia áp ng và kích thích có th c cho di dng bng hoc biu thc toán hc - Tuyn tính : y = a + bx vi b – nhy ; a – khi x = 0 - Dng ln(a) : y = 1 + b.lnx - Dng m : kxe.ay = vi k = const - Dng ly tha : y = a0 + a1.xk 2. ln ca tín hiu vào : Độ lớn của tín hiệu vào là giá tr ln nht ca tín hiu vào mà sai s ca cm bin không vt quá ngng cho phép. Thng ln ca tín hiu vào tính theo dB hoc theo log 3. Sai s : Sai số là s sai khác tín hiu o lng vi giá tr thc ca nó. Sai s có 4 loi : − Sai s tuyt i − Sai s tng i − Sai s qui i − Sai s h thng là sai s không ph thuc vào thi gian và không i hay thay i theo thi gian. Nguyên nhân : + do sai s thit k + do x lý kt qu o + do dc tính phn t − Sai s ngu nhiên là sai s xut hin có ln và chiu không xác nh do : nhiu và iu kin môi trng. §3. Các B Cm Bin Tích Cc Và Th ng − B cm bin tích cc (có ngun) hot ng nh mt ngun áp hoc ngun dòng và biu din nh mt mng hai ca có ngun. − B cm bin th ng (không ngun) là b cm bin c biu din bng mng hai ca không ngun có tr kháng ph thuc kích thích *) Các hiu ng vt lý dùng trong các b cm bin tích cc: 1. Hiu ng cm ng in t : - Khi mt thanh dn chuyn ng trong t trng s xut hin trên ó mt sc in ng t l vi bin thiên t thông. Ngha là t l tc chuyn ng ca thanh dn. - ng dng : xác nh vn tc chuyn ng ca vt. Cảm ứng là cơ sở lý luận cho các thiết bị điện từ như động cơ điện, máy phát điện… ĐH Bách Khoa Hà Nội 102. Hiu ng nhit in (cp nhit) : - Hiu ng nhit in là hin tng xy ra khi 2 dây dn có bn cht hóa hc khác nhau c hàn kín, s xut hin mt sc in ng t l vi nhit mi hàn Hình 2 - Hiu ng này thng c s dng o nhit . - Ngc li khi cho dòng in chy t cht có bn cht hóa hc khác nhau s to ra nhng chênh lch nhit . 3. Hiu ng ha in : - Mt s tinh th c gi là tinh th hóa in có tính cht phân cc in t phát ph thuc nhit , s lng in tích trái du ph thuc s phân cc in. Hình 3 - Thng dùng o thông lng bc x quang. 4. Hiu ng áp in : - Khi tác ng ng sut c lên b mt ca vt liu áp in (thch anh, mui xec-nhét) thì làm vt liu ó bin dng và xut hin các in tích bng nhau và trái du. Thông qua in áp ó xác nh c lc F tác dng. φu φ mVT [...]... đợc nối với dụng cụ đo . Khác nhau là nắp mạch từ hoặc cuộn dây đợc gắn vào phần tử cần đo do đó khi phần tử chuyển động U ra biến đổi dựa vào U ra ta có thể xác định đợc vị trí của phần tử . -Phân loại :theo kết cấu chia làm hai loại . +cảm biến nắp chuyển dịch , cuộn dây sơ cấp đứng yên . + Cuộn dây chuyển động . a) Cảm biến điện cảm nắp chuyển dịch , cuộn dây sơ cấp đứng yên . ... Do ó ta dùng s nh sau : Hình 5 ĐH Bách Khoa Hà Nội 22 - Trng thái làm vic ca m bin ph thuc quang thông èn LED gi ti. ĐH Bách Khoa Hà Nội 41 Phần tử tự động -Đặc tính I t dốc hơn và tuyến tính hơn do đó ®é nhËy cao h¬n . I 1 I s 0 s /2 I t U v S 1 S 2 I 1 I 2 ĐH Bách Khoa Hà Nội 32 Khi có ti R t ta có s nh hình v... mt phng (B, I). U H = k.B.I.sin θ k - h s ph thuc vt liu và kích thc mu Hình 7 I U t + - B B I R a φ U t ĐH Bách Khoa Hà Nội 42 -lùc hót ®iƯn tõ tự động lên phần động chuyển biến bằng nhau về trị số nhng ngợc dấu triệt tiêu nhau. -tại s= 2 s thì I t =0. - DÊu cđa I t phơ thc chiỊu chun ®éng của nắp so với vị trí trung gian . -Độ lớn của I t thể... điện dung kiĨu vi sai . PhÇn hai : rơle tơng tự Đ 1: khái niệm chung . 1) Định nghĩa : là thiết bị tơng tự động mà tín hiệu đầu ra biến đổi nhảy cấp khi biến đổi đầu vào đạt những giá trị xác định . 2) cÊu t¹o : gåm ba bé phËn chÝnh . + Cơ cấu thu: tiếp nhận tín hiệu vào và biến đổi nó thành các đại lợng vật lý cần thiết để rơle tác động (Rơle điện từ là cuộn d©y ) r R H Bỏch Khoa H... biến điện cảm kiểu đàn hồi từ . Dựa vào tính chất của vật liệu sắt từ khi bị một lực cơ học bên ngoài tác động thì độ từ thẩm à biến thiên . Đó là hiện tợng h đàn hồi từ , ngời ta sử dụng hiện tợng này để chế tạo cảm biến điện cảm đàn hồi từ . - loại này đợc sử dụng để đo các tải trọng động hoặc tĩnh hoặc đo áp lực . + Loại 1 : khi F biến thiên thì à cũng biến thiên khi đó X 2 cũng biến...H Bỏch Khoa H Ni 44 Nhợc điểm : -do ảnh hởng F đt tác động lên nắp gây ra sai sè . -I o # 0 - D Êu . 1 U kh«ng thay đổi . để khác phục nhợc điểm này ngời ta sử dụng cảm biến điện cảm biến áp kiểu vi sai : Để . 1 U là hiệu điện áp thì 2 cuộn W 1 ... in áp U r tu ý - c tính tng i n nh dùng cho c ngun 1 chiu và xoay chiu Nhc im : - Do có tip xúc nên tui th b nh hng - nhy khơng cao - Tn hao nhit trong q trình làm vic 2.Cm bin in tr tip xúc - Cm bin in tr tip xúc là cm bin mà ng lng u vào là lc tác ng, còn ng lng u ra là s bin i giá tr ca in tr tip xúc - ... - hƯ số điều khiển (hệ số khuyếch đại ): là tỉ số giữa công suất điều khiển với công suất tác dụng . dk dk td p k p = p dk công suất định mức trên tiếp điểm rơle . p td công suất để cho rơle tác động . thời gian tiếp điểm rơle : là khoảng thời gian kể từ khi cấp tín hiệu vào ®Õn khi tÝn hiƯu ra ®¹t cùc ®¹i . t t® =t 1 + t 2 t 2 : thêi gian chun ®éng khi ®ãng . t 1 : thêi gian khëi ®éng... rộng rÃi nhất . - Cấu tạo : gồm 1 NCĐ + thống tiếp điểm +hệ thống phản lực . -Nguyên lý : cho dòng điện vào cuộn dây (w) sinh ra một từ thông ( ) sinh ra một lực điện từ F đt > F ph nên R L tác động . -K nh = nh nh nh nh td td td td x IU F x IU F == = I nh ,U nh ứng nắp bắt đầu më . ĐH Bách Khoa Hà Nội 30 Hình 1.6 Khi ó U r = f(x) là ng thng Nhc im : in áp... in ng t l vi bin thiên t thông. Ngha là t l tc chuyn ng ca thanh dn. - ng dng : xác nh vn tc chuyn ng ca vt. Cảm ứng là cơ sở lý luận cho các thiết bị điện từ như động cơ điện, máy phát điện… ĐH Bách Khoa Hà Nội 37 Hình 1 - c tính vào ra: R tx = f(F) 0tx m tx R F K R += k là h s ph thuc vt liu a than m là h s ph thuc dng tip . cho phép. Khi nhit lò gim xung mc cho phép thì quá trình li c lp li. Tóm li quá trình Qua ví d trên, ta thy mt h thng t bao gm nhng. Hà Nội 8Phần 1 CÁC B CM BIN Chng 1 – KHÁI NIM C BN V CM BIN Trong các h thng iu khin và o lng, mi quá trình du c c
