ΗΛΕΚΤΡΟΠΝΕΥΜΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

Στόχοι: Ο μαθητής να: (α) δίνει τον ορισμό των πνευματικών και ηλεκτροπνευματικών συστημάτων. (β) αναφέρει τα πλεονεκτήματα των ηλεκτροπνευματικών συστημάτων έναντι άλλων μηχανολογικών συστημάτων. (γ) γνωρίζει και αναγνωρίζει τους κυλίνδρους απλής και διπλής ενέργειας. (δ) γνωρίζει και αναγνωρίζει τις βαλβίδες 3/2 και 5/2.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΠΝΕΥΜΑΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Πνευματικά συστήματα: Είναι τα συστήματα που λειτουργούν με τη χρήση πιεσμένου αέρα. Ηλεκτροπνευματικά συστήματα: Είναι τα συστήματα που χρησιμοποιούν, εκτός από αέρα, και το ηλεκτρικό ρεύμα. Παραδείγματα: (α) Πιεσμένος αέρας κινεί το έμβολο για να ανοίξει ή να κλείσει την πόρτα του λεωφορείου. (β) Σφράγιση αντικειμένων με την βοήθεια κυλίνδρων που λειτουργούν με πιεσμένο αέρα.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΠΝΕΥΜΑΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΝΑΝΤΙ ΑΛΛΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Εύκολη μεταφορά του αέρα με σωληνώσεις εκεί που χρειάζεται. Με τη χρήση των κατάλληλων βαλβίδων και κυλίνδρων ενέργειας, μπορούν να κατασκευαστούν, με χαμηλό κόστος, διάφορα συστήματα αυτοματισμών. Ρυθμιζόμενη ταχύτητα κίνησης των εμβόλων. Δεν απαιτείται αγωγός επιστροφής του αέρα στα πνευματικά κυκλώματα. Ο αέρας έχει τη δυνατότητα αποθήκευσης. Τα εργαλεία, όπως τα έμβολα του αέρα, μπορούν να υπερφορτωθούν χωρίς να πάθουν ζημιά. Το μέγιστο φορτίο τους μπορεί να ρυθμιστεί. Μπορούν να αναπτύξουν μεγάλες δυνάμεις και να λειτουργήσουν σε δυσμενείς εξωτερικές συνθήκες.

ΤΥΠΟΙ ΚΥΛΙΝΔΡΩΝ ΚΑΙ ΣΥΜΒΟΛΑ Οι κύλινδροι πιεσμένου αέρα, μετατρέπουν την ενέργειά του σε μηχανική ενέργεια. Η μηχανική ενέργεια που παράγεται από τους κυλίνδρους, χρησιμοποιείται συνήθως για την κίνηση κάποιου εξαρτήματος ή κάποιου μηχανισμού σε συστήματα αυτοματισμών. Οι κύλινδροι του αέρα κυρίως διατίθενται σε δύο τύπους: Απλής ενέργειας Διπλής ενέργειας Στους κυλίνδρους απλής ενέργειας το έμβολο κινείται μόνο προς μια κατεύθυνση με την πίεση του αέρα και συνήθως επιστρέφει στην αρχική του θέση με τη βοήθεια ενός ελατηρίου που υπάρχει στο εσωτερικό τους. Στους κυλίνδρους διπλής ενέργειας η κίνηση του εμβόλου προς τη μια και την άλλη κατεύθυνση επιτυγχάνεται με τη χρήση του πιεσμένου αέρα.

Η ταχύτητα κίνησης και η δύναμη των εμβόλων των κυλίνδρων μπορεί να ρυθμιστεί. Αυτή εξαρτάται από τις πιέσεις του αέρα πάνω στις δύο επιφάνειες του εμβόλου μέσα στον κύλινδρο. Συνήθως ρυθμίζεται από τη μια μεριά η πίεση του εισαγόμενου αέρα στον κύλινδρο και από την άλλη μεριά η εκροή του αέρα, ο οποίος εκτοπίζεται από την κίνηση του εμβόλου, επιτυγχάνοντας τον εξαερισμό του κυλίνδρου.

ΤΥΠΟΙ ΒΑΛΒΙΔΩΝ ΚΑΙ ΣΥΜΒΟΛΑ Με τις βαλβίδες ελέγχεται η ροή του πιεσμένου αέρα. Με τον τρόπο αυτό ελέγχεται η λειτουργία των κυλίνδρων ενέργειας στα πνευματικά κυκλώματα. Θέσεις λειτουργίας: Μια βαλβίδα αέρα έχει καθορισμένες θέσεις λειτουργίας, οι οποίες παριστάνονται με μικρά τετράγωνα, σχεδιασμένα το ένα δίπλα στο άλλο. Οι θέσεις λειτουργίας της χαρακτηρίζονται με τα γράμματα a, 0, b. a b a b 2 θέσεις λειτουργίας 3 θέσεις λειτουργίας Μέσα στα τετράγωνα σχεδιάζονται ευθύγραμμα τμήματα με βέλη στα άκρα τους, για να υποδειχθεί η κατεύθυνση ροής του αέρα σε κάθε θέση λειτουργίας της βαλβίδας. Τα ευθύγραμμα τμήματα, που καταλήγουν σε μια μικρή εγκάρσια γραμμή, παριστάνουν τη διακοπή της ροής του αέρα.

Αρχική θέση είναι η θέση που έχει μια βαλβίδα, πριν αρχίσει οποιαδήποτε λειτουργία στο πνευματικό κύκλωμα. Θέση ηρεμίας είναι η θέση που έχει μια βαλβίδα με ελατήριο επιστροφής, όταν δεν είναι ενεργοποιημένη. Τα πνευματικά κυκλώματα σχεδιάζονται πάντοτε με τις βαλβίδες να είναι στην αρχική τους θέση ή στη θέση ηρεμίας.

Επαφές εισόδου – εξόδου του αέρα: Σε μια βαλβίδα υπάρχουν οι ακόλουθες επαφές (θύρες) εισόδου και εξόδου του αέρα: Μια επαφή για τη σύνδεση της παροχής του πιεσμένου αέρα. Αυτή η επαφή χαρακτηρίζεται με το γράμμα P ή με το αριθμό 1. Μία ή δύο επαφές, στις οποίες συνδέουμε συνήθως τις σωληνώσεις, που οδηγούνται προς τον κύλινδρο ενέργειας. Στον κύλινδρο απλής ενέργειας συνδέεται μόνο ένας σωλήνας του αέρα και στον κύλινδρο διπλής ενέργειας συνδέονται δύο σωλήνες. Αυτές οι επαφές χαρακτηρίζονται με τα γράμματα A και B ή με τους αριθμούς 2 και 4. Επίσης, έχουμε μία ή δύο επαφές για εξαερισμό. Αυτές χαρακτηρίζονται με τα γράμματα R, S ή με τους αριθμούς 3, 5. 3/2 βαλβίδα 5/2 βαλβίδα

3/2 βαλβίδα 5/2 βαλβίδα Αριθμός επαφών και θέσεων: Μια βαλβίδα του αέρα χαρακτηρίζεται ανάλογα με τον αριθμό των επαφών. Δηλαδή μπορεί να έχει 2,3,4, ή 5 επαφές. Επίσης χαρακτηρίζεται από τον αριθμό των θέσεων, δηλαδή μπορεί να έχει 2 ή 3 θέσεις. Οι δύο αριθμοί εκφράζονται κλασματικά. Για παράδειγμα, μια βαλβίδα με το χαρακτηρισμό 3/2, σημαίνει ότι έχει 3 επαφές και 2 θέσεις, ενώ μια βαλβίδα 5/2, σημαίνει ότι έχει 5 επαφές και 2 θέσεις. 3/2 βαλβίδα 5/2 βαλβίδα

Τρόποι ενεργοποίησης βαλβίδων: (α) Χειροκίνητα, με μπουτόν που βρίσκεται πάνω στη βαλβίδα (β) Ηλεκτρικά, με ηλεκτρομαγνήτη που βρίσκεται πάνω στη βαλβίδα Ο δεύτερος τρόπος είναι πιο κατάλληλος για την αυτοματοποίηση των πνευματικών συστημάτων.

Στόχοι: Ο μαθητής να: (α) αναγνωρίζει και ερμηνεύει ένα απλό ηλεκτροπνευματικό κύκλωμα. (β) σχεδιάζει ένα απλό πνευματικό κύκλωμα. (γ) σχεδιάζει το ηλεκτρικό κύκλωμα ελέγχου ενός πνευματικού κυκλώματος. (δ) ετοιμάζει κατάλογο υλικών για την κατασκευή ηλεκτροπνευματικών κυκλωμάτων.

ΑΠΛΟ ΗΛΕΚΤΡΟΠΝΕΥΜΑΤΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ Έλεγχος κυλίνδρου απλής ενέργειας: Για το έλεγχο κυλίνδρου απλής ενέργειας χρησιμοποιούνται συνήθως βαλβίδες 3/2. Όταν η βαλβίδα ενεργοποιηθεί, ο αέρας ρέει από την είσοδο P στο A, ενώ ταυτόχρονα κλείνει η πόρτα εξαέρωσης R. Το βάκτρο του κυλίνδρου μετακινείται στη θέση της έκτασης. Όταν η βαλβίδα απενεργοποιηθεί, επανέρχεται στην αρχική της θέση με τη βοήθεια του ελατηρίου της. Ο πιεσμένος αέρας που βρίσκεται στον κύκλο εξαερώνεται, διότι ρέει διαμέσου της σωληνογραμμής A προς R, ενώ ταυτόχρονα κλείνει η θύρα P. Το βάκτρο του κυλίνδρου επανέρχεται στην αρχική του θέση, δηλαδή στη θέση της σύμπτυξης.

Έλεγχος κυλίνδρου διπλής ενέργειας: Για τον έλεγχο του κυλίνδρου διπλής ενέργειας, χρησιμοποιείται βαλβίδα 5/2. Όταν η βαλβίδα 5/2 βρίσκεται στην κανονική της θέση, το P συνδέεται με το B και το A με το R. Ενώ όταν ενεργοποιηθεί, τότε το P συνδέεται με το A, και το B με το S, ενώ το βάκτρο του κυλίνδρου, από τη θέση της σύμπτυξης, μετακινείται στη θέση της έκτασης.

Ηλεκτροπνευματικά κυκλώματα: Στα ηλεκτροπνευματικά κυκλώματα, το κύκλωμα ελέγχου είναι ηλεκτρικό και το κύκλωμα ενέργειας είναι πνευματικό. Στο ηλεκτρικό κύκλωμα ελέγχου, χρησιμοποιούνται διακόπτες, ηλεκτρονόμοι, αισθητήρες, προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLCs) και άλλα. Όλα αυτά ελέγχουν συνήθως έναν ηλεκτρομαγνήτη, που βρίσκεται πάνω στο σώμα της βαλβίδας. Όταν ενεργοποιηθεί ο ηλεκτρομαγνήτης, ενεργοποιεί και τη βαλβίδα. Το ηλεκτρικό κύκλωμα ελέγχου σχεδιάζεται ξεχωριστά, όπως επίσης και το πνευματικό κύκλωμα. Ηλεκτροπνευματικό κύκλωμα

(σχεδιάζονται ξεχωριστά)

Κατάλογος υλικών ηλεκτροπνευματικών κυκλωμάτων:

Στόχοι: Ο μαθητής να: (α) συναρμολογεί ηλεκτροπνευματικά κυκλώματα. (β) ελέγχει τη λειτουργία τέτοιων κυκλωμάτων.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Αρ. 9 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Αρ. 9

ΘΕΜΑ: Συναρμολόγηση και έλεγχος ηλεκτροπνευματικού κυκλώματος ΣΚΟΠΟΣ: Να εξοικειωθεί ο μαθητής με τα διάφορα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτροπνευματικά συστήματα αυτοματισμών και να εξασκηθεί στη συναρμολόγηση, με βάση σχέδιο, ηλεκτροπνευματικού κυκλώματος. ΕΡΓΑΛΕΙΑ / ΥΛΙΚΑ: Πίνακας ελέγχου (με ωστικούς διακόπτες, διακόπτη, ενδεικτικές λυχνίες, βομβητή, ηλεκτρονόμους), ηλεκτροβαλβίδα 5/2, τερματικούς διακόπτες, αισθητήρες προσέγγισης, κύλινδρο διπλής ενέργειας, κύλινδρο απλής ενέργειας, χειροκίνητη βαλβίδα 3/2, χρονοδιακόπτης delay-on, χρονοδιακόπτης delay-off, τροφοδοτικό 24Vdc, αεροσυμπιεστής, αγωγοί διέλευσης του αέρα (πλαστικοί), σύρματα (βύσματα). ΠΟΡΕΙΑ: 1. Μελετήστε το πιο κάτω ηλεκτροπνευματικό κύκλωμα. Αναγνωρίστε τα διάφορα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα και δημιουργήστε πίνακα ποσοτήτων με τα εξαρτήματα αυτά. 2. Εξηγήστε τον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτροπνευματικού κυκλώματος με βάση το σχέδιο. 3. Επιλέγοντας τα σωστά εξαρτήματα, συναρμολογήστε το ηλεκτροπνευματικό κύκλωμα με βάση το σχέδιο. 4. Ελέγξτε τη σωστή λειτουργία του ηλεκτροπνευματικού κυκλώματος. 5. Με ποιά τάση λειτουργεί η ηλεκτροβαλβίδα και τα πηνία των ηλεκτρονόμων;

Αυτόματος έλεγχος βαλβίδας και κυλίνδρου διπλής ενέργειας Ηλεκτρικό κύκλωμα

Πνευματικό κύκλωμα

ΕΠΙΠΡΟΣΘΕΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΓΙΑ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗ Συναρμολογήστε, επίσης, τους ακόλουθους αυτοματισμούς: Χειροκίνητος έλεγχος βαλβίδας και κυλίνδρου απλής ενέργειας

Επαγωγικός αισθητήρας προσέγγισης και βομβητής

Κύκλωμα με χρονοδιακόπτες (delay-on / delay-off) Εξηγήστε τον τρόπο λειτουργίας των αυτοματισμών και επιβεβαιώστε την ορθότητα λειτουργίας τους.