气动逻辑元件传感器 (2)优秀课件.ppt

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1、气动逻辑元件传感器第1页，本讲稿共14页气动逻辑元件气动逻辑元件n它是通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向它是通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件。来实现一定逻辑功能的气动控制元件。n按结构形式可分高压截止式逻辑元件、膜片式逻辑元件、按结构形式可分高压截止式逻辑元件、膜片式逻辑元件、滑阀式逻辑元件和射流元件。滑阀式逻辑元件和射流元件。n气动逻辑元件的特点气动逻辑元件的特点n元件流道孔道较大，抗污染能力较强（射流元件除外）；元件流道孔道较大，抗污染能力较强（射流元件除外）；n元件无功耗气量低；元件无功耗气量低；n带负载能力强；带负载能力强；n连接、匹配方便

2、简单，调试容易，抗恶劣工作环境能力强；连接、匹配方便简单，调试容易，抗恶劣工作环境能力强；n运算速度较慢，在强烈冲击和振动条件下，可能出现误动运算速度较慢，在强烈冲击和振动条件下，可能出现误动作。作。第2页，本讲稿共14页高压截止式逻辑元件高压截止式逻辑元件n是门是门 当当a 口有信号输入，气源气流（图示口有信号输入，气源气流（图示 b口改为气源口改为气源p）就从）就从S口输出。口输出。n逻辑表达式逻辑表达式 S=an逻辑符号逻辑符号 与门与门 当当a、b 同时有信号，同时有信号，S 口有信口有信号输出；当号输出；当a、b 口只有一个有气信号时，口只有一个有气信号时，S 口均无信号输出。口均无

3、信号输出。逻辑表达式逻辑表达式 S=a b 逻辑符号逻辑符号as sa bn 它的动作是依靠气压信号推动阀芯或通过膜片变形它的动作是依靠气压信号推动阀芯或通过膜片变形推动阀芯动作，改变气流通路来实现一定逻辑功能。推动阀芯动作，改变气流通路来实现一定逻辑功能。第3页，本讲稿共14页或门或门 当当a、b口有一个有气信号，口有一个有气信号，S口就有信号输口就有信号输出。若出。若a、b两个口均有输入，则信号强者将关闭两个口均有输入，则信号强者将关闭信号弱者的阀口，信号弱者的阀口，S口仍然有气信号输出。口仍然有气信号输出。逻辑表达式逻辑表达式 S=a+b逻辑符号逻辑符号ab sn 非门非门 当当a口有信

4、号输入，口有信号输入，S口无信号输出；口无信号输出；当当a口无信号输入，口无信号输入，S口有信号输出。口有信号输出。n 逻辑表达式逻辑表达式 S=an 逻辑符号逻辑符号n 禁门禁门 a信号禁止信号禁止b信号输出；无信号输出；无a信号则有信号则有b信信号输出（将图示气源口号输出（将图示气源口p改为信号口改为信号口b）。）。n 逻辑表达式逻辑表达式 S=abn 逻辑符号逻辑符号a sab s第4页，本讲稿共14页或非元件或非元件 该元件有三个输入口，一个输出口，该元件有三个输入口，一个输出口，一个气源口。三个输入口中任一个有气信号，一个气源口。三个输入口中任一个有气信号，S口就无输出。口就无输出。

5、逻辑表达式逻辑表达式S=a+b+c逻辑符号逻辑符号n 记忆元件记忆元件“双稳双稳”元件元件 有控制信号有控制信号a，气，气源源p 从从S1口输出，撤除控制信号口输出，撤除控制信号a，S1保持有输出，保持有输出，也就是记忆了控制信号也就是记忆了控制信号a，直到有了控制信号，直到有了控制信号b，S1无输出，无输出，S2有输出。有输出。逻辑符号逻辑符号abcsabS1s2第5页，本讲稿共14页n高压截止式逻辑元件的特点高压截止式逻辑元件的特点n阀芯的行程短，可通过较大的流量。阀芯的行程短，可通过较大的流量。n可直接作为一般程序控制用逻辑系统元件，可直接作为一般程序控制用逻辑系统元件，对气源污染情况要

6、求低。对气源污染情况要求低。n一般都带有显示和手动装置，便于检查其工一般都带有显示和手动装置，便于检查其工作情况和维修。作情况和维修。n可组合使用，由几个基本逻辑元件组合成一可组合使用，由几个基本逻辑元件组合成一级标准单元，若干个标准单元构成逻辑控制级标准单元，若干个标准单元构成逻辑控制器。器。第6页，本讲稿共14页其他逻辑元件其他逻辑元件n高压膜片式逻辑元件的可动部件是膜片，高压膜片式逻辑元件的可动部件是膜片，其基本单元是三门元件。其基本单元是三门元件。整个元件有三整个元件有三个通道。当个通道。当a 有信号，有信号，b与与s 的通路被切断，的通路被切断，s 无输出；当无输出；当a 无信号，无

7、信号，b 输入信号才从输入信号才从s口输出。口输出。n逻辑符号逻辑符号 射流元件是利用射流及其附壁效应进行控制的逻辑元件。最大的特点是射流元件是利用射流及其附壁效应进行控制的逻辑元件。最大的特点是无可动部件，抗振动、抗干扰能力强，但抗污染能力较弱，对气源质量要无可动部件，抗振动、抗干扰能力强，但抗污染能力较弱，对气源质量要求高，限制了它的应用。求高，限制了它的应用。abs第7页，本讲稿共14页气动传感器和气动仪表气动传感器和气动仪表n气动仪表是生产过程自动化的一种技术工具。包括气动仪表是生产过程自动化的一种技术工具。包括气动变送单元，气动调节单元，执行单元。气动变送单元，气动调节单元，执行单元

8、。n气动变送单元包括传感器和转换器两部分。气动变送单元包括传感器和转换器两部分。传感器将待测量的物理量转换成相应的气传感器将待测量的物理量转换成相应的气信号，再由转换器将气信号转换成标准气信号，再由转换器将气信号转换成标准气信号。信号。n气动调节单元将测量参数与给定参数进行气动调节单元将测量参数与给定参数进行比较、计算、放大，使被控对象按一定的比较、计算、放大，使被控对象按一定的规律变化。规律变化。n执行单元根据调节单元的输出信号控制被执行单元根据调节单元的输出信号控制被控对象，实现调节作用。控对象，实现调节作用。第8页，本讲稿共14页气动变送单元气动变送单元气动传感器气动传感器n气动传感器不

9、接触检测元件，利用气流在流动中所呈气动传感器不接触检测元件，利用气流在流动中所呈现的各种物理特性来测量各种物理量。可检测尺寸精现的各种物理特性来测量各种物理量。可检测尺寸精度、定位精度、记数、纠偏、测距、液位控制、判断度、定位精度、记数、纠偏、测距、液位控制、判断有无、工件尺寸分选、物料检测等，尤其在检测位置有无、工件尺寸分选、物料检测等，尤其在检测位置尺寸方面显示出极大优越性。尺寸方面显示出极大优越性。n按工作原理分：按工作原理分：n背压式传感器背压式传感器n反射式传感器反射式传感器n遮断式传感器遮断式传感器n涡流式传感器、射流偏转式传感器、气声传感器等涡流式传感器、射流偏转式传感器、气声传

10、感器等第9页，本讲稿共14页 背压式传感器背压式传感器n工作原理工作原理 它利用喷嘴挡板机构的变节它利用喷嘴挡板机构的变节流原理工作，由喷嘴挡板、固定节流流原理工作，由喷嘴挡板、固定节流口、背压室组成。输出压力为口、背压室组成。输出压力为pc。当。当x=0时传感器输出最大，时传感器输出最大，pc=ps；当当x增加时，输出压力增加时，输出压力pc减小，当减小，当x=D/4 时，传感器输出压力等于大气时，传感器输出压力等于大气压。在压。在xD/4以内，特性曲线线性度较以内，特性曲线线性度较好，灵敏度高。（一般喷嘴为好，灵敏度高。（一般喷嘴为 0.82.5mm，固定节流口约，固定节流口约 0.4mm

11、）应用应用 对物体的位移变化极为敏感，能分辨对物体的位移变化极为敏感，能分辨0.1m微小距离变化，测量范围微小距离变化，测量范围在在15m左右，用于检测零件尺寸、孔径同心度、椭圆度等。左右，用于检测零件尺寸、孔径同心度、椭圆度等。第10页，本讲稿共14页 反射式传感器反射式传感器工作原理工作原理 它也是利用喷嘴挡板机构的它也是利用喷嘴挡板机构的变节流原理工作，由同心的圆环状发射变节流原理工作，由同心的圆环状发射管和接收管（输出管）组成。当气体经管和接收管（输出管）组成。当气体经过喷嘴和信号输出通道形成的环行通道过喷嘴和信号输出通道形成的环行通道射出时，在喷嘴上方形成一个旋涡，并射出时，在喷嘴上

12、方形成一个旋涡，并对输出管中气体产生引射作用，输出压对输出管中气体产生引射作用，输出压力力pc 降低。当被测物接近喷嘴时，降低。当被测物接近喷嘴时，漩涡不能形成，气体反而要流入输漩涡不能形成，气体反而要流入输出管，输出压力出管，输出压力pc 升高。升高。应用应用 测量距离大，最大检测距离在测量距离大，最大检测距离在 5mm左右。适合测定左右。适合测定xD处的物处的物体，并可测量以每秒体，并可测量以每秒1200次通过的物体。能分辨次通过的物体。能分辨0.03mm的微小距离的变化的微小距离的变化。第11页，本讲稿共14页 遮断式传感器遮断式传感器工作原理工作原理 由发射管和接受管两部由发射管和接受

13、管两部分组成。利用被测物体挡住发射管分组成。利用被测物体挡住发射管射出的气流，使接收管压力为零，射出的气流，使接收管压力为零，来测量物体边界位置。当发射管输来测量物体边界位置。当发射管输出气流为层流时，要求气源压力小出气流为层流时，要求气源压力小于于0.01MPa，而且流量较小，测量，而且流量较小，测量距离小于距离小于20mm，不能受外界干扰。，不能受外界干扰。若提高气源压力至若提高气源压力至0.6MPa，则测，则测量距离可达量距离可达70mm，不受外界干扰，不受外界干扰，但接收信号需要放大。但接收信号需要放大。应用应用 层流遮断式传感器检测物体位置具有很高的灵敏度，检测距离不得大层流遮断式传

14、感器检测物体位置具有很高的灵敏度，检测距离不得大于于20mm。紊流遮断式传感器的检测距离可加大，但耗气量大，检测灵敏度不及前者。紊流遮断式传感器的检测距离可加大，但耗气量大，检测灵敏度不及前者。第12页，本讲稿共14页气动调节单元气动调节单元n气动调节单元是调节系统的中心环气动调节单元是调节系统的中心环节。它将变送器送来的被控量与给节。它将变送器送来的被控量与给定值比较，以一定的调节规律向执定值比较，以一定的调节规律向执行单元发出调节信号，使被控量在行单元发出调节信号，使被控量在某一范围内或以一定规律变化某一范围内或以一定规律变化。n气动调节单元有比例调节单元、积气动调节单元有比例调节单元、积

15、分调节单元、微分调节单元，并可分调节单元、微分调节单元，并可将它们组合使用。将它们组合使用。n 以比例调节单元为例。比例调节单元使输出信号变化与输入信号（给定以比例调节单元为例。比例调节单元使输出信号变化与输入信号（给定值与测量值之差）在一定范围内呈线性关系。值与测量值之差）在一定范围内呈线性关系。第13页，本讲稿共14页 比例环节的工作原理比例环节的工作原理 气源进入比值器后，分为两路，一路进入放大器气源进入比值器后，分为两路，一路进入放大器A室，球阀关闭室，球阀关闭A 室与室与B 室通路，另一路进入背压室室通路，另一路进入背压室D，并由喷嘴排向大气。，并由喷嘴排向大气。当输入信号进入波纹管

16、当输入信号进入波纹管1并与装在同一轴线上的弹簧并与装在同一轴线上的弹簧12 产生产生一合力作用在杠杆一合力作用在杠杆3 上，形成一顺时针力矩，使杠杆绕支点上，形成一顺时针力矩，使杠杆绕支点11 产产生微小偏转，推动挡板生微小偏转，推动挡板7 盖向喷嘴盖向喷嘴 6，背压室，背压室D 中压力增大，并中压力增大，并由膜片推动阀杆下移，球阀打开，气源压力经由膜片推动阀杆下移，球阀打开，气源压力经A进入进入B 室，并作为室，并作为比值器的输出压力。比值器的输出压力。同时，输出力进入波纹管同时，输出力进入波纹管4与与弹簧弹簧10 产生一反馈力作用在杠杆产生一反馈力作用在杠杆3 上，产生逆时针旋转力矩，与上，产生逆时针旋转力矩，与输入信号产生的力矩达到新的平输入信号产生的力矩达到新的平衡。所以输出信号与输入信号成衡。所以输出信号与输入信号成一比例。一比例。调整支点调整支点11 的位置，可改变的位置，可改变比值器的比例系数。比值器的比例系数。第14页，本讲稿共14页