Môn học: Thí nghiệm điều khiển tự động hóa

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là sự kết hợp của nhiều lĩnh vực như cơ khí, kỹ thuật điều khiển, kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin vào việc vận hành và điều khiển quá trình sản xuất. Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành điện, điện tử - Giáo trình, bải giảng của thầy cô trong trường đại học tôn đức thắng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Môn học: Thí nghiệm điều khiển tự động hóa TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC TOÂN ÑÖÙC THAÉNG KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ ----- ----- MOÂN HOÏCTHÍ NGHIEÄM ÑIEÀU KHIEÅN TÖÏ ÑOÄNG GIAÛNG VIEÂN: ThS. ÑOÀNG SÆ THIEÂN CHAÂUCHÖÔNG I: CAÙC ÑAËC TRÖNG CUÛA ÑO LÖÔØNG- Duïng cuï ño löôøng (instrument) laø moät thieát bò bieánñoåi ñaïi löôïng vaät lyù caàn ño (measurand) thaønh moät ñaïilöôïng thích hôïp töông ñöông coù theå ghi laïi ñöôïc(measurement). Ñaïi löôïng ño thöôøng ñöôïc söû duïngtrong moät heä thoáng ñôn vò (units) tieâu chuaån ñeå coù theåso saùnh giöõa duïng cuï ño naøy vôùi duïng cuï ño khaùc.VD: Duïng cuï ño: thöôùc ño chieàu daøi. Ñaïi löôïng caàn ño: chieàu daøi cuûa ñoái töôïng. Ñaïi löôïng ño ñöôïc: soá ño theo ñôn vò chieàu daøi(mm, cm, m…) bieåu dieãn chieàu daøi cuûa ñoái töôïng.1. MOÂ HÌNH DUÏNG CUÏ ÑO ÑÔN GIAÛN:Hình 1.1 bieåu dieãn moâ hình thoâng thöôøng cuûa moätduïng cuï ño ñôn giaûn. Noù bao goàm ñaïi löôïng vaät lyùcaàn ño vaø ñaïi löôïng ño ñöôïc ñöôïc bieåu dieãn bôûi bieánvaät lyù coù theå quan saùt ñöôïc X. Bieán vaät lyù X khoângnhaát thieát phaûi laø ñaïi löôïng caàn ño nhöng coù moái lieânheä vôùi ñaïi löôïng caàn ño theo moät moái quan heä naøoñoù.Phaàn töû chöùc naêng chuû yeáu cuûa moâ hình duïng cuï ñotrong hình 1.1 laø caûm bieán (sensor), noù coù chöùc naêngbieán ñoåi ñaïi löôïng ngoõ vaøo vaät lyù thaønh moät bieán tínhieäu ngoõ ra (signal variable output). Caùc bieán tínhieäu coù tính chaát laø chuùng coù theå ñöôïc thao taùc trongmoät heä thoáng truyeàn, nhö moät maïch ñieän hay moät heäthoáng cô khí. Bôûi tính chaát naøy neân bieán tín hieäu coùtheå ñöôïc truyeàn tôùi thieát bò ngoõ ra hay thieát bò ghi ôûgaàn hay xa baèng phöông phaùp voâ tuyeán hay höõutuyeán töø caûm bieán. Trong caùc maïch ñieän, tín hieäuñieän aùp laø tín hieäu phoå bieán. Trong caùc heä thoáng côkhí, ñoä dòch chuyeån hay löïc laø tín hieäu thöôøng ñöôïcsöû duïng phoå bieán.Baûng 1.1 trình baøy caùc bieán vaät lyù vaø caùc bieán tín hieäu thöôønggaëp. Tín hieäu ngoõ ra töø caûm bieán coù theå ñöôïc hieån thò, ñöôïcghi laïi hay ñöôïc truyeàn tôùi moät thieát bò hay heä thoáng thöù caápkhaùc. Trong moät duïng cuï ño cô baûn, bieán tín hieäu thöôïngñöôïc hieån thò, ghi laïi maø con ngöôøi coù theå quan saùt ñöôïc. Ngoõra ñöôïc quan saùt goïi laø M. Coù nhieàu kieåu thieát bò hieån thò, töøcaùc caân troïng löôïng ñôn giaûn ñeán caùc thieát bò hieån thò phöùctaïp treân maùy tính. Tín hieäu cuõng coù theå söû duïng tröïc tieáp bôûimoät soá heä thoáng lôùn hôn maø duïng cuï ño laø moät phaàn töû trongheä thoáng ñoù. Ví duï: tín hieäu ngoõ ra cuûa caûm bieán laø tín hieäungoõ vaøo cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån voøng kín (closed loopcontrol system).Neáu tín hieäu ngoõ ra töø caûm bieán nhoû (doøng, aùp…),caàn phaûi khueách ñaïi tín hieäu nhö trong hình 1.2. Tínhieäu ngoõ ra sau khi ñaõ khueách ñaïi ñöôïc ñöa tôùi caùcthieát bò hieån thò hay thieát bò ghi tuøy thuoäc vaøo töøngöùng duïng cuï theå. Trong nhieàu tröôøng hôïp, tín hieäunaøy phaûi ñöôïc bieán ñoåi thaønh tín hieäu soá ñeå coù theågiao tieáp vôùi maùy tính hay caùc heä thoáng vi ñieàukhieån khaùc. Neáu tín hieäu ngoõ ra cuûa caûm bieán laø tínhieäu analog, caàn thöïc hieän bieán ñoåi thaønh tín hieäu soásöû duïng boä bieán ñoåi ADC nhö trong hình 1.2.II. CAÛM BIEÁN THUÏ ÑOÄNG (PASSIVE) VAØ CAÛM BIEÁN TÍCH CÖÏC (ACTIVE)- Caûm bieán (sensor) thoâng thöôøng laø caùc boä chuyeån ñoåi(transducers), trong ñoù noù laø caùc thieát bò chuyeån ñoåi töø moätdaïng naêng löôïng ngoõ vaøo thaønh moät daïng naêng löôïng ngoõ rakhaùc. Caûm bieán coù theå ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: caûm bieán thuïñoäng vaø caûm bieán tích cöïc phuï thuoäc vaøo caùch chuùng töôngtaùc vôùi moâi tröôøng hoaït ñoäng cuûa chuùng.- Caûm bieán thuï ñoäng (passive sensors): khoâng caàn cung caáptheâm naêng löôïng trong quaù trình ño nhöng coù theå loaïi boû naênglöôïng trong hoaït ñoäng cuûa chuùng. VD: Thermocouple: bieánñoåi nhieät ñoä thaønh ñieän aùp. Trong tröôøng hôïp naøy, gradientnhieät ñoä ñöôïc bieán ñoåi thaønh ñieän aùp nhieät ñieän, chính laø ngoõra cuûa caûm bieán naøy. Moät VD khaùc laø pressure gage, aùp suaát löïc taùc ñoäng vaøo heä thoáng cô khí gaây neân ñoä dòchchuyeån, ñaây chính laø tín hieäu ngoõ ra cuûa caûm bieán.- Caûm bieán tích cöïc (Active sensors): caàn cung caáp theâmnaêng löôïng trong quaù trình ño. VD: trong moät heä thoáng Radarhay sieâu aâm, khoaûng caùch tôùi moät soá ñoái töôïng ñöôïc ño baèngcaùch göûi ñi moät soùng radio hay soùng sieâu aâm vaø thu soùngphaûn xaï veà töø ñoái töôïng, töø ñoù ño khoaûng caùch töø ñoái töôïngtôùi caûm bieán.III. CHUAÅN HOÙA CAÛM BIEÁN (CALIBRATION)Moái quan heä giöõa ngoõ vaøo vaät lyù vôùi ngoõ ra cuûa caûmbieán ñöôïc xem nhö chuaån cuûa caûm bieán. Thoângthöôøng, moät caûm bieán ñöôïc ñònh chuaån baèng caùchcung caáp moät tín hieäu ng ...