تجهیزات کنترل ابزار دقیق

تجهیزات کنترل ابزار دقیق چیست ؟

تجهیزات کنترلی شامل سلنوئید ها، ولوها، کلید ها و رله ها می باشند. به کمک این تجهیزات می توان مقادیر پارامترهای سایت را کنترل نمود. مقادیر اندازه گیری شده یا شامل اندازه خود پارامتر است و یا نشان دهنده اختلاف بین دو مقدار می باشند. برای مثال می توانیم اختلاف فشار و یا میزان دمای سیال عبوری یک لوله را در نظر بگیریم. سایر پارامتر ها نیز شامل جریان،دما،سطح،دانسیته،ویسکوزیته، رادیو اکتیویته و اندازه های مربوط به پروسس می باشند.

سلونوئید چیست ؟

یکی از تجهیزات کنترل ابزار دقیق سلونوئید می باشد . سلونوئید یک فنر پیچ خورده درون یک بستهٔ محکم ماریپیچیست. در فیزیک، سلونوئید یک حلقه‌ای از سیم است که اغلب دور یک هستهٔ فلزی پیچیده شده. وقتی یک شدت جریان به آن متصل شود باعث به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی می‌شود.

سلونوئید یا بوبین خطی» (Linear Solenoid) قطعه‌ای الکترومکانیکی است که انرژی الکتریکی را به یک نیرو یا حرکت کششی یا رانشی تبدیل می‌کند.

انواع سلونوئیدها

سلونوئیدها در انواع مختلف و متنوعی در دسترس هستند که متداول‌ترین آن‌ها سلونوئید یا بوبین خطی (که با نام «فعال‌گر الکترومکانیکی خطی» (Linear Electromechanical Actuator) یا LEMA می‌شود) و سلونوئید گردان هستند.

هر دو نوع سولنوئید خطی و گردان را می‌توان به صورت پیوسته یا باینری انرژی‌دار کرد. سلونوئیدهای خطی برای کنترل حرکت تناسبی – که در آن، وضعیت سیلندر متناسب با توان ورودی است – طراحی می‌شود.

• سولنوئید خطی

• سولنوئید گردان

وقتی جریان الکتریکی از یک هادی عبور می‌کند، میدان مغناطیسی تولید می‌شود که جهت قطب‌های مثبت و منفی آن را می‌توان با استفاده از جهت جریان گذرنده از هادی تعیین کرد. در این حالت، سیم‌پیچ یک آهن‌ربای الکتریکی خواهد بود که دقیقاً مانند یک آهن‌ربای دائمی قطب شمال و جنوب دارد.

قدرت این میدان مغناطیسی را می‌توان با کنترل مقدار جریان گذرنده از سیم‌پیچ یا با تغییر تعداد دورهای آن افزایش یا کاهش داد.

وقتی جریان الکتریکی از هادی بگذرد، سیم‌پیچ مانند یک آهن‌ربای الکتریکی عمل خواهد کرد و سیلندری که درون آن قرار گرفته است توسط شار مغناطیسی جذب مرکز سیم‌پیچ می‌شود و فنر کوچکی را که در یک سمت به پیستون متصل شده است فشرده می‌کند. نیرو و سرعت حرکت سیلندر را می‌توان با قدرت شار مغناطیسی تولیدی سیم‌پیچ تعیین کرد.

وقتی منبع جریان خاموش (OFF) یا بدون انرژی شود، میدان الکترومغناطیسی که قبلاً توسط سیم‌پیچ ایجاد شده بود، کاهش یافته و انرژی ذخیره شده در فنر فشرده به پیستون نیرو وارد کرده و آن را به وضعیت آزاد قبلی می‌برد. این حرکت رفت و برگشت پیستون به عنوان «ضربه» (Storke) یا به عبارت دیگر حداکثر فاصله‌ای که پیستون می‌تواند به سمت داخل یا خارج حرکت کند (مثلاً ۰ تا ۳۰ میلی‌متر) شناخته می‌شود.

سلونوئید خطی

از دیگر تجهیزات کنترل ابزار دقیق سلونوئید خطی می باشد. دلیل آنکه به این نوع سلونوئید خطی می‌گویند این است که جهت حرکت و عملکرد پیستون آن به صورت خطی است. سلونوئیدهای خطی در دو پیکربندی اصلی به نام‌های «نوع کششی» (Pull-type) یا جذبی و «نوع رانشی» (Push-type) یا دفعی موجود هستند. در نوع کششی، وقتی به سلونوئید انرژی داده می‌شود، بار را به سمت خود جذب می‌کند. در نوع رانشی نیز، با اعمال انرژی، سونوئید بار را از خود دفع می‌کند. هر دو نوع سلونوئید دفعی و جذبی معمولاً ساختار مشابهی دارند و تفاوت آن‌ها در محل فنر بازگشت و طراحی پیستون است.

سلونوئید گردان

اغلب سلونوئیدهای الکترومغناطیسی قطعاتی خطی هستند که یک نیرو یا حرکت رفت و برگشتی خطی تولید می‌کنند. سلونوئیدهای گردان برای ایجاد حرکت چرخشی از یک وضعیت عادی در جهت عقربه‌های ساعت، در خلاف جهت عقربه‌های ساعت یا در هر دو جهت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سلونوئیدهای چرخان را می‌توان با موتورهای DC یا موتورهای پله‌ای کوچک جایگزین کرد که در آن‌ها حرکت زاویه‌ای بسیار کوچک است.

سلونوئیدهای گردان متداول حرکت‌های ۲۵، ۳۵، ۴۵، ۶۰ و ۹۰ درجه‌ای دارند. این حرکت‌ها می‌تواند بین دو وضعیت، مثل ۰ به ۹۰ به ۰ درجه، یا بین سه وضعیت، مثل ۰ تا ۴۵ یا ۰ تا ۴۵- درجه باشد.

وقتی به سلونوئیدهای چرخان انرژی داده شود، از آن‌ها انرژی گرفته شود، یا یک تغییر در پلاریته میدان مغناطیسی رخ دهد، وضعیت روتور موتور مغناطیس دائم تغییر می‌کند. ساختار این سلونوئیدها از یک سیم‌پیچ به دور یک قاب فولادی با یک صفحه (دیسک) مغناطیسی متصل به شفت خروجی بالای سیم‌پیچ تشکیل شده است.

سلونوئیدهای چرخشی در اسباب‌بازی‌ها، کنترل شیر، شاتر دوربین با سرعت بسیار بالا و توان کم یا بوبین وضعیت متغیر با نیرو یا گشتاور بالا مانند آن‌هایی که در پرینترهای ماتریسی، ماشین‌های اتوماتیک و… وجود دارند به کار می‌روند.

سوئیچینگ سلونوئید

به طور کلی، سلونوئیدها، چه خطی و چه گردان، با یک ولتاژ DC‌ کار می‌کنند، اما می‌توان با استفاده از یکسوسازهای تمام موج به آن‌ها ولتاژ‌ سینوسی AC نیز اعمال کرد. سلونوئیدهای DC کوچک را می‌توان به سادگی با استفاده از سوئیچ‌های ترانزیستوری یا ماسفت کنترل کرد. در این حالت، سلونوئیدهای گزینه‌های ایده‌آلی برای استفاده در کاربردهای رباتیک هستند.

البته، همان‌طور که در مورد رله‌های الکترومکانیکی گفتیم، سلونوئیدهای خطی قطعاتی با خاصیت «سلفی» هستند و بنابراین، باید برخی حفاظت‌های الکتریکی را برای جلوگیری از ولتاژهای نیروی محرکه الکتریکی معکوس بزرگ در نظر گرفت تا از آسیب دیدن نیمه‌هادی‌های سوئیچینگ جلوگیری شود. در این حالت، از «دیود هرزگرد» (Flywheel Diode) استاندارد استفاده می‌شود، اما می‌توان از یک دیود زنر نیز استفاده کرد.

رله چیست ؟

رله نوعی کلید الکتریکی سریع یا بی‌درنگ است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود. روش کنترل باز و بسته شدن این کلید الکتریکی به صورتهای مختلف مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، الکترو استاتیک و… می‌باشد. رله را ژوزف هانری در سال ۱۸۳۵ میلادی اختراع کرد.

از آنجا که رله می‌تواند جریانی قوی‌تر از جریان ورودی را هدایت کند، به معنی وسیع‌تر می‌توان آن را نوعی تقویت کننده نیز دانست.

در گذشته رله‌ها معمولاً با سیم‌پیچ ساخته می‌شد و از جریان برق برای تولید میدان مغناطیسی و باز و بسته کردن مدار سود می‌برد. امروزه بسیاری از رله‌ها به صورت حالت جامد ساخته می‌شوند و اجزای متحرک ندارند.

انواع رله ها

1. رله‌های قدرت
2. رله سنجشی
3. رله جهت یاب
4. رله حالت جامد SSR

انواع رله‌های قدرت

رله آورکارنت
رله دیستانس
رله دیفرانسیل
رله بوخهولتز
رله حرارتی
رله فرکانسی
رله مبتنی بر میکروکنترلر
رله مخصوص

ولو چیست ؟

شیر یا ولو (valve) وسیله‌ای است که جریان یک سیال گاز، مایع، جامدات با رفتار شبیه به مایع و لجن را تنظیم (regulate)، هدایت (direct) و یا کنترل می‌کند. ولوها اصولا جزو اتصالات لوله (pipe) هستند ولی معمولا در یک دسته‌بندی جداگانه مورد بررسی قرار می‌گیرند. در یک ولو باز، سیال از یک فشار بالاتر به فشار پایین‌تر جریان می‌یابد.

ولوها می‌توانند به صورت دستی به وسیله یک دسته، اهرم، پدال و یا فلکه و یا به صورت اتوماتیک و در اثر تغییر در فشار، دما و یا جریان کار کنند. این تغییرات ممکن است بر یک دیافراگم یا یک پیستون عمل کنند که به نوبه خود ولو را فعال می‌کنند،

نمونه این نوع شیر، شیرهای ایمنی (safety valves) هستند که معمولا در سیستم‌های آب گرم یا بویلرها (boilers) قرار دارند.

سیستم‌های کنترل پیچیده‌تری که از ولو استفاده می‌کنند، نیاز به کنترل اتوماتیک بر اساس ورودی‌های خارجی به وسیله یک محرک یا اکچویتور (actuator) دارند؛ همانند تنظیم جریان متغیر در یک لوله بر روی یک میزان مشخص. اکچویتور شیر را بر اساس ورودی و تنظیم که بر روی آن انجام شده است تحریک می‌کند و به شیر مکان مناسبی می‌دهد که این کار امکان اعمال کنترل برای نیازهای مختلف را فراهم می‌کند.

انواع مختلف شیرها

شیرها انواع مختلفی از نظر شکل و کاربرد دارند. سایز ولوها (قطر لوله متصل شده به ولو) به طور معمول از ۰٫۱ میلی‌متر تا ۶۰ سانتی‌متر متغیر است. ولوهای ویژه می‌توانند دارای قطر بیش از ۵ متر باشند.

ولوها را می‌توان بر حسب نوع محرک (actuator) آن‌ها دسته‌بندی کرد:

• ولوهای هیدرولیکی (hydraulic valves)
• ولوهای پنوماتیکی (pneumatic valves)
• ولوهای دستی (hand valves)
• ولوهای برقی (electric valves) یا ولوهای سولنوییدی (solenoid valves)
• ولوهای موتوری (motorized valves)

اجزای ولوها

بخش‌های اصلی معمول‌ترین شیرها عبارت‌اند از:
• بدنه (body)
• بانت (bonnet).

در سیستم های لوله کشی از انواع مختلفی شیرها بسته به نیاز، مورد استفاده قرار می گیرند. هزینه ولوها در سیستم های لوله کشی بعضا بین ۲۰ تا ۳۰ درصد کل هزینه را به خود اختصاص می دهد.

انواع شیرها به شرح زیر هستند:

۱) Gate Valve (شیرهای دروازه ای)
۲) Globe Valve (شیرهای توپی)
۳) Check Valve (شیرهای یک طرفه)
۴) Plug valve (شیرهای سوکتی)
۵) Ball Valve (شیرهای توپی)
۶) Butterfly Valve (شیر پروانه ای)
۷) Needle Valve (شیر سوزنی)
۸) Pinch Valve (شیر پیچی)
۹) Pressure Relief Valve (شیر کنترل فشار)

شیرهای آتش نشانی که در سیستم ای اطفای آبی تر و سیستم نظارت بر عملکرد اسپرینکلر به کار می روند از چهار نوع زیر هستند:
۱) Check Valve (شیرهای یک طرفه)
۲) Butterfly Valve (شیر پروانه ای)
۳) Gate Valve (شیرهای دروازه ای)
۴) Ball Valve (شیرهای توپی)