氣動(dòng)邏輯元件、傳感器A課件

1、華中科技大學(xué)氣動(dòng)邏輯元件氣動(dòng)邏輯元件氣動(dòng)傳感器及氣動(dòng)儀表氣動(dòng)傳感器及氣動(dòng)儀表華中科技大學(xué)氣動(dòng)邏輯元件氣動(dòng)邏輯元件n它是通過元件內(nèi)部的可動(dòng)部件的動(dòng)作改變氣流方它是通過元件內(nèi)部的可動(dòng)部件的動(dòng)作改變氣流方向來實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的氣動(dòng)控制元件。向來實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的氣動(dòng)控制元件。n按結(jié)構(gòu)形式可分高壓截止式邏輯元件、膜片式邏按結(jié)構(gòu)形式可分高壓截止式邏輯元件、膜片式邏輯元件、滑閥式邏輯元件和射流元件。輯元件、滑閥式邏輯元件和射流元件。n氣動(dòng)邏輯元件的特點(diǎn)氣動(dòng)邏輯元件的特點(diǎn)n元件流道孔道較大，抗污染能力較強(qiáng)（射流元件除外）；元件流道孔道較大，抗污染能力較強(qiáng)（射流元件除外）；n元件無功耗氣量低；元件無功耗氣量低

2、；n帶負(fù)載能力強(qiáng)；帶負(fù)載能力強(qiáng)；n連接、匹配方便簡單，調(diào)試容易，抗惡劣工作環(huán)境能力連接、匹配方便簡單，調(diào)試容易，抗惡劣工作環(huán)境能力強(qiáng)；強(qiáng)；n運(yùn)算速度較慢，在強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)條件下，可能出現(xiàn)誤運(yùn)算速度較慢，在強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)條件下，可能出現(xiàn)誤動(dòng)作。動(dòng)作。華中科技大學(xué)高壓截止式邏輯元件高壓截止式邏輯元件n是門是門 當(dāng)當(dāng)a 口有信號輸入，氣源氣流口有信號輸入，氣源氣流（圖示（圖示 b口改為氣源口改為氣源p）就從）就從S口輸出?？谳敵?。n邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 S=an邏輯符號邏輯符號 與門與門 當(dāng)當(dāng)a、b 同時(shí)有信號，同時(shí)有信號，S 口有口有信號輸出；當(dāng)信號輸出；當(dāng)a、b 口只有一個(gè)有氣信口只有一個(gè)有氣信

3、號時(shí)，號時(shí)，S 口均無信號輸出?？诰鶡o信號輸出。 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 S =a b 邏輯符號邏輯符號as sa bn 它的動(dòng)作是依靠氣壓信號推動(dòng)閥芯或通過膜片變形它的動(dòng)作是依靠氣壓信號推動(dòng)閥芯或通過膜片變形推動(dòng)閥芯動(dòng)作，改變氣流通路來實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能。推動(dòng)閥芯動(dòng)作，改變氣流通路來實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能。華中科技大學(xué)或門或門 當(dāng)當(dāng)a、b口有一個(gè)有氣信號，口有一個(gè)有氣信號，S口就有口就有信號輸出。若信號輸出。若a、b兩個(gè)口均有輸入，則信兩個(gè)口均有輸入，則信號強(qiáng)者將關(guān)閉信號弱者的閥口，號強(qiáng)者將關(guān)閉信號弱者的閥口，S口仍然口仍然有氣信號輸出。有氣信號輸出。 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 S = a + b邏輯符號

4、邏輯符號ab sn 非門非門 當(dāng)當(dāng)a口有信號輸入，口有信號輸入，S口無信號輸出；口無信號輸出；當(dāng)當(dāng)a口無信號輸入，口無信號輸入，S口有信號輸出?？谟行盘栞敵?。n 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 S= an 邏輯符號邏輯符號n 禁門禁門 a信號禁止信號禁止b信號輸出；無信號輸出；無a信號則信號則有有b信號輸出（將圖示氣源口信號輸出（將圖示氣源口p改為信號口改為信號口b）。）。n 邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式 S=abn 邏輯符號邏輯符號a sab s華中科技大學(xué)或非元件或非元件 該元件有三個(gè)輸入口，一個(gè)該元件有三個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口，一個(gè)氣源口。三個(gè)輸入口中任輸出口，一個(gè)氣源口。三個(gè)輸入口中任一個(gè)有氣信號，一個(gè)有

5、氣信號，S口就無輸出?？诰蜔o輸出。邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式S=a+b+c邏輯符號邏輯符號n 記憶元件記憶元件“雙穩(wěn)雙穩(wěn)”元件元件 有控制信有控制信號號a，氣源，氣源p 從從S1口輸出，撤除控制信號口輸出，撤除控制信號a，S1保持有輸出，也就是記憶了控制信號保持有輸出，也就是記憶了控制信號a，直到有了控制信號直到有了控制信號b，S1無輸出，無輸出，S2有輸有輸出。出。 邏輯符號邏輯符號abcsabS1s2華中科技大學(xué)n高壓截止式邏輯元件的特點(diǎn)高壓截止式邏輯元件的特點(diǎn)n閥芯的行程短，可通過較大的流量。閥芯的行程短，可通過較大的流量。n可直接作為一般程序控制用邏輯系統(tǒng)元件，可直接作為一般程序控制用邏輯系

6、統(tǒng)元件，對氣源污染情況要求低。對氣源污染情況要求低。n一般都帶有顯示和手動(dòng)裝置，便于檢查其工一般都帶有顯示和手動(dòng)裝置，便于檢查其工作情況和維修。作情況和維修。n可組合使用，由幾個(gè)基本邏輯元件組合成一可組合使用，由幾個(gè)基本邏輯元件組合成一級標(biāo)準(zhǔn)單元，若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元構(gòu)成邏輯控制級標(biāo)準(zhǔn)單元，若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元構(gòu)成邏輯控制器。器。華中科技大學(xué)其他邏輯元件其他邏輯元件n高壓膜片式邏輯元件的可動(dòng)部件是高壓膜片式邏輯元件的可動(dòng)部件是膜片，其基本單元是三門元件。膜片，其基本單元是三門元件。 整個(gè)元件有三個(gè)通道。當(dāng)整個(gè)元件有三個(gè)通道。當(dāng)a 有信號，有信號，b與與s 的通路被切斷，的通路被切斷，s 無輸出；當(dāng)無輸出；

7、當(dāng)a 無信號，無信號，b 輸入信號才從輸入信號才從s口輸出?？谳敵?。n邏輯符號邏輯符號 射流元件是利用射流及其附壁效應(yīng)進(jìn)行控制的邏輯元件。最大的射流元件是利用射流及其附壁效應(yīng)進(jìn)行控制的邏輯元件。最大的特點(diǎn)是無可動(dòng)部件，抗振動(dòng)、抗干擾能力強(qiáng)，但抗污染能力較弱，特點(diǎn)是無可動(dòng)部件，抗振動(dòng)、抗干擾能力強(qiáng)，但抗污染能力較弱，對氣源質(zhì)量要求高，限制了它的應(yīng)用。對氣源質(zhì)量要求高，限制了它的應(yīng)用。abs華中科技大學(xué)氣動(dòng)傳感器和氣動(dòng)儀表氣動(dòng)傳感器和氣動(dòng)儀表n氣動(dòng)儀表是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的一種技術(shù)工具。氣動(dòng)儀表是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的一種技術(shù)工具。包括氣動(dòng)變送單元，氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元，執(zhí)行單包括氣動(dòng)變送單元，氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元，執(zhí)行單

8、元。元。n氣動(dòng)變送單元包括傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分。氣動(dòng)變送單元包括傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分。傳感器將待測量的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣傳感器將待測量的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣信號，再由轉(zhuǎn)換器將氣信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣信號，再由轉(zhuǎn)換器將氣信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)氣信號。信號。n氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元將測量參數(shù)與給定參數(shù)進(jìn)行氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元將測量參數(shù)與給定參數(shù)進(jìn)行比較、計(jì)算、放大，使被控對象按一定的比較、計(jì)算、放大，使被控對象按一定的規(guī)律變化。規(guī)律變化。n執(zhí)行單元根據(jù)調(diào)節(jié)單元的輸出信號控制被執(zhí)行單元根據(jù)調(diào)節(jié)單元的輸出信號控制被控對象，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用?？貙ο?，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用。華中科技大學(xué)氣動(dòng)變送單元?dú)鈩?dòng)變送單元?dú)鈩?dòng)傳感器氣動(dòng)傳感器n氣動(dòng)傳感器不接觸

9、檢測元件，利用氣流在流動(dòng)氣動(dòng)傳感器不接觸檢測元件，利用氣流在流動(dòng)中所呈現(xiàn)的各種物理特性來測量各種物理量。中所呈現(xiàn)的各種物理特性來測量各種物理量?？蓹z測尺寸精度、定位精度、記數(shù)、糾偏、測可檢測尺寸精度、定位精度、記數(shù)、糾偏、測距、液位控制、判斷有無、工件尺寸分選、物距、液位控制、判斷有無、工件尺寸分選、物料檢測等，尤其在檢測位置尺寸方面顯示出極料檢測等，尤其在檢測位置尺寸方面顯示出極大優(yōu)越性。大優(yōu)越性。n按工作原理分：按工作原理分：n背壓式傳感器背壓式傳感器n反射式傳感器反射式傳感器n遮斷式傳感器遮斷式傳感器n渦流式傳感器、射流偏轉(zhuǎn)式傳感器、氣聲傳感器等渦流式傳感器、射流偏轉(zhuǎn)式傳感器、氣聲傳感器

10、等華中科技大學(xué) 背壓式傳感器背壓式傳感器n工作原理工作原理 它利用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)它利用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)的變節(jié)流原理工作，由噴嘴擋板、的變節(jié)流原理工作，由噴嘴擋板、固定節(jié)流口、背壓室組成。輸出固定節(jié)流口、背壓室組成。輸出壓力為壓力為pc。當(dāng)。當(dāng)x=0時(shí)傳感器輸出時(shí)傳感器輸出最大，最大，pc=ps；當(dāng)；當(dāng)x增加時(shí)，輸增加時(shí)，輸出壓力出壓力pc減小，當(dāng)減小，當(dāng)x=D/4 時(shí)，時(shí)，傳感器輸出壓力等于大氣壓。在傳感器輸出壓力等于大氣壓。在xD/4以內(nèi)，特性曲線線性度以內(nèi)，特性曲線線性度較好，靈敏度高。（一般噴嘴為較好，靈敏度高。（一般噴嘴為 0.82.5mm，固定節(jié)流口約，固定節(jié)流口約 0.4mm） 應(yīng)用應(yīng)用

11、 對物體的位移變化極為敏感，能分辨對物體的位移變化極為敏感，能分辨0.1m微小距離變化，微小距離變化，測量范圍在測量范圍在15m左右，用于檢測零件尺寸、孔徑同心度、橢圓度等。左右，用于檢測零件尺寸、孔徑同心度、橢圓度等。華中科技大學(xué) 反射式傳感器反射式傳感器工作原理工作原理 它也是利用噴嘴擋板它也是利用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)的變節(jié)流原理工作，由同心機(jī)構(gòu)的變節(jié)流原理工作，由同心的圓環(huán)狀發(fā)射管和接收管（輸出的圓環(huán)狀發(fā)射管和接收管（輸出管）組成。當(dāng)氣體經(jīng)過噴嘴和信管）組成。當(dāng)氣體經(jīng)過噴嘴和信號輸出通道形成的環(huán)行通道射出號輸出通道形成的環(huán)行通道射出時(shí)，在噴嘴上方形成一個(gè)旋渦，時(shí)，在噴嘴上方形成一個(gè)旋渦，并對輸出

12、管中氣體產(chǎn)生引射作用，并對輸出管中氣體產(chǎn)生引射作用，輸出壓力輸出壓力pc 降低。當(dāng)被測物接近降低。當(dāng)被測物接近噴嘴時(shí)，漩渦不能形成，氣體反噴嘴時(shí)，漩渦不能形成，氣體反而要流入輸出管，輸出壓力而要流入輸出管，輸出壓力pc 升升高。高。 應(yīng)用應(yīng)用 測量距離大，最大檢測距離在測量距離大，最大檢測距離在 5mm左右。適合測定左右。適合測定xD處的物體，并可測量以每秒處的物體，并可測量以每秒1200次通過的物體。能分辨次通過的物體。能分辨0.03mm的的微小距離的變化微小距離的變化。華中科技大學(xué) 遮斷式傳感器遮斷式傳感器工作原理工作原理 由發(fā)射管和接受管由發(fā)射管和接受管兩部分組成。利用被測物體擋兩部分組

13、成。利用被測物體擋住發(fā)射管射出的氣流，使接收住發(fā)射管射出的氣流，使接收管壓力為零，來測量物體邊界管壓力為零，來測量物體邊界位置。當(dāng)發(fā)射管輸出氣流為層位置。當(dāng)發(fā)射管輸出氣流為層流時(shí)，要求氣源壓力小于流時(shí)，要求氣源壓力小于0.01MPa，而且流量較小，測，而且流量較小，測量距離小于量距離小于20mm，不能受外，不能受外界干擾。若提高氣源壓力至界干擾。若提高氣源壓力至0.6MPa，則測量距離可達(dá)，則測量距離可達(dá)70mm，不受外界干擾，但接，不受外界干擾，但接收信號需要放大。收信號需要放大。 應(yīng)用應(yīng)用 層流遮斷式傳感器檢測物體位置具有很高的靈敏度，檢測距層流遮斷式傳感器檢測物體位置具有很高的靈敏度，檢

14、測距離不得大于離不得大于20mm。紊流遮斷式傳感器的檢測距離可加大，但耗氣量大，。紊流遮斷式傳感器的檢測距離可加大，但耗氣量大，檢測靈敏度不及前者。檢測靈敏度不及前者。華中科技大學(xué)氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元?dú)鈩?dòng)調(diào)節(jié)單元n氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元是調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。它將變送器的中心環(huán)節(jié)。它將變送器送來的被控量與給定值比送來的被控量與給定值比較，以一定的調(diào)節(jié)規(guī)律向較，以一定的調(diào)節(jié)規(guī)律向執(zhí)行單元發(fā)出調(diào)節(jié)信號，執(zhí)行單元發(fā)出調(diào)節(jié)信號，使被控量在某一范圍內(nèi)或使被控量在某一范圍內(nèi)或以一定規(guī)律變化以一定規(guī)律變化。n氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元有比例調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元有比例調(diào)節(jié)單元、積分調(diào)節(jié)單元、微單元、積分調(diào)節(jié)單元、微分調(diào)節(jié)單元

15、，并可將它們分調(diào)節(jié)單元，并可將它們組合使用。組合使用。n 以比例調(diào)節(jié)單元為例。比例調(diào)節(jié)單元使輸出信號變化與輸入信號以比例調(diào)節(jié)單元為例。比例調(diào)節(jié)單元使輸出信號變化與輸入信號（給定值與測量值之差）在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。（給定值與測量值之差）在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。華中科技大學(xué) 比例環(huán)節(jié)的工作原理比例環(huán)節(jié)的工作原理 氣源進(jìn)入比值器后，分為兩路，一路進(jìn)入放大器氣源進(jìn)入比值器后，分為兩路，一路進(jìn)入放大器A室，球室，球閥關(guān)閉閥關(guān)閉A 室與室與B 室通路，另一路進(jìn)入背壓室室通路，另一路進(jìn)入背壓室D，并由噴嘴排向，并由噴嘴排向大氣。大氣。 當(dāng)輸入信號進(jìn)入波紋管當(dāng)輸入信號進(jìn)入波紋管1并與裝在同一軸線上的彈簧并與裝在同一軸線上的彈簧12 產(chǎn)產(chǎn)生一合力作用在杠桿生一合力作用在杠桿3 上，形成一順時(shí)針力矩，使杠桿繞支點(diǎn)上，形成一順時(shí)針力矩，使杠桿繞支點(diǎn)11 產(chǎn)生微小偏轉(zhuǎn)，推動(dòng)擋板產(chǎn)生微小偏轉(zhuǎn)，推動(dòng)擋板7 蓋向噴嘴蓋向噴嘴 6，背壓室，背壓室D 中壓力中壓力增大，并由膜片推動(dòng)閥桿下移，球閥打開，氣源壓力經(jīng)增大，并由膜