Bài giảng Tự động hoá và điều khiển thiết bị điện - Chương 3: Điều khiển dùng phần tử không tiếp điểm (8 tiết)

ểu thức logic có dạng:
(3.18)
Y = A + B = A.B + A.B
Bảng chân lý của hàm được giới thiệu trên hình 3.18a. Sơ đồ mạch điện hàm này được vẽ trên hình 3.18b.
Theo bảng chân lý hình 3.18a, ta thấy khi hai cổng vào cùng trị số (1 hoặc 0) thì đầu ra bằng 1, còn khi cổng vào không cùng trị số đầu ra bằng 0. Như vậy cổng EX-OR sẽ có đầu ra bằng 1 khi các trạng thái đầu vào có số chẵn các số 1. Vì vậy có thể xem là một mạch phát hiện các bít chẵn.
Từ biểu thức (3.18) ta có thể xây dựng cổng này từ các cổng và, hoặc, không như trên hình 3.18b.
b.
A
B
A.B
A.B
Y
A
B
Y
A
B
Y
+
Biến vào
Hàm ra
A
B
Y = A + B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
a.
Hình 3.18: Cổng đồng trị
a. Bảng chân lý; b. Sơ đồ điện và kí hiệu.
3.4 PHươNG PHáP THIếT Kế Sơ đÅ MạCH LOGIC
Thiết kế mạch logíc có thể được thực hiệ bằng nhiều cách. phổ biến là bằng hai cách: 1 - từ sơ đồ mạch có tiếp điểm chuyển đổi thành mạch không tiếp điểm bằng các cổng logic; 2 – xây dựng lưu đồ thuật tóan, viết hàm logic và thiết kế mạch theo hàm logic. chúng ta sẽ tiến hành thiết kế theo hai cách này.
3.4.1.Thiết kế chuyển đổi từ mạch tiếp điểm thành mạch không tiếp điểm.
Hình 34.1 giới thiệu một số sơ đồ mạch ví dụ của việc chuyển đổi sơ đồ mạch tiếp điểm sang sơ đồ mạch logic
b)
a)
c)
d)
e)
Hình 34.1 Chuyển đổi sơ đồ mạch tiếp điểm sang mạch không tiếp điểm
Hình 34.1 a mạch tiếp điểm có nút nhấn và tiếp điểm tự duy trì mắc song song nên khi chuyển sang sơ đồ logic dùng cổng hoặc. đường hồi tiếp bằng điôt đưa về là mạch tự duy trì khi đầu ra lên mức cao.
Hình 34.1 c có nút nhấn thường kín mắc nối tiếp với nút nhấn thường hở và tiếp điểm tự duy trì. Mạch logic được thực hiện bằng cổng và với hai nút nhấn kín và hở trung thực như mạch tiếp điểm (hình 34.1 d). Mạch logic cũng có thể được thực hiện bằng hai nút nhấn thường hở như hình 34.1 e. Mạch logic có thể được thực hiện bằng một số phần tử khác ví dụ dùng trigơ chẳng hạn.
Các điện trở được mắc tới các cổngvào của IC là cần thiết vì các loại IC số không được để hở các chân vào, khi đó IC rất nhậy với nhiễu.
LĐ
Rth
RA
RB
RC
R1
R1
R1
Rth
R2
th
RA
RB
RC
LĐ
R1
R2
KĐ1
KĐ2
Hình 34.2Chuyển đổi mạch tiếp điểm thành mạch logic
Hình 34.2, 34.3, 34.4 giới thiệu một số sơ đồ ví dụ chuyển đổi từ mạch tiếp điểm sang mạch không tiếp điểm.
T
N
MN
MT
T
T
MT
MN
N
T
Hình 34.3 Chuyển đổi đảo chiều bằng tiếp điểm thành mạch logic
K
Rth
K1
K
K
K
K2
Rth
Rth
M
D
K
Rth
K1
K2
M
D
V1
KĐ2
KĐ
KĐ1
V3
V3
Đ
R
Hình 34.4 Chuyển đổi mạch khởi động đổi nối sao tam giác bằng tiếp điểm thành mạch logic
3.4.2. Thiết kế sơ đồ logic từ lưu đồ thuật toán
Khi đã có mạch tiếp điểm, chuyển đổi thành mạch không tiếp điểm thực hiện bằng các mạch mẫu điển hình ví dụnhững mạch trên hình 34.1
1
Xuất phát từ yêu cầu tự động hoá
Thường biểu diễn dưới dạng:
Văn bản
Lưu đồ
sơ đồ chức năng
2
Tiến hành xây dựng:
Sơ đồ khối 
Lưu đồ thuật toán
Biểu đồ thời gian
biểu đồ trạng thái
2. Công việc này bao gồm thể hiện các chức năng chủ yếu và nhận dạng đối với mỗi chức năng các đầu vào/ra cần thiết lập logic cảu mỗi khối
3
Tìm kiếm mạch tổ hợp logic thực hiện chức năng mỗi khối hoặc tính toán về logic đối với mỗi khối
3. áp dụng các phương pháp sau đậy:
Bảng chân lí
Bìa Cácnô
Sử dụng catalô và bảng tra cứu các mạch tích hợp
4
Biểu diễn chuẩn hoá 4 loại sơ đồ trên
4. Theo chức năng, lựa chọn mạch tích hợp và kết quả áp dụng các phương pháp giải, thiết lập các sơ đồ khác nhau.
Hình 34.5 Trình tự thiết kế mạch logic
Khi thiết kế mạch logic cho các bài toán công nghệ thường được tiến hành theo thiết kế 4 loại sơ đồ sau:
Thiết kế sơ đồ mạch giao diện đầu vào.
Biểu diễn sơ đồ mạch logic.
Sơ đồ giao diện mạch động lực. 
Sơ đồ mạch động lực.
Nguyên tắc chung
Ví dụ: thiết kế mạch logic cho tủ sấy bằng điện trở
Nhiệm vụ thiết kế:
Công suất sợi đốt 20 kW được điều chỉnh nhiệt độ bằng bộ ổn nhiệt (S3)
Chạy và dựng nhờ các nút nhấn:
S1 (thường hở) chạy
S2 (thường kín) dừng
Nguồn cấp ba pha 220/380V.
Các bước thiết kế:
Giao diện đầu vào
Logic điều khiển
Giao diện đầu ra
Mạch động lực
Buồng sấy
q
R
S3
S1
S2
220/380V
Hình 34.6 Sơ đồ chức năng mạch ổn định nhiệt độ
Sơ đồ chức năng
Sơ đồ khối logic điều khiển
Đưa vào hoạt động
Nhớ
Điều chỉnh nhiệt độ
S1
S2
q
S3
A
B
A - Nhớ đưa vào hoạt động
B - Điều khiển mạch công suất
Hình 34.6 Sơ đồ khối mạch logic mạch ổn định nhiệt độ
Bảng chân lí, bìa cacnô
S1S2
A
00
01
11
10
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
A = S1. S2 + A. S2
A= S2. (S1 + A)
S1 = 0 không nhấn nút
S1 = 1 nhấn nút
S2 = 0 nhấn nút
S2 = 1 không nhấn nút
S1
S2
A
A
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
Chức năng điều khiển nhiệt độ
B = A . S3
A
S3
B
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
Sơ đồ logic
Hình 34.6 Sơ đồ logic mạch ổn định nhiệt độ
A
S1
S2
S3
B
q
Giao diện
Sơ đồ mạch thực hiện.
q
A
B
S1
3~
S2
S3
12V
12V
K
K
+U
12V
Hình 34.6 Sơ đồ mạch ổn định nhiệt độ bằng các cổng logic
3.5. Một số ứng dụng điều khiển logic 
3.5.1. Điều khiển thang máy.
Hình 35.1 vẽ sơ đồ mạch tự động điều khiển thang máy bằng mạch logic không tiếp điểm. 
Các phần tử trong sơ đồ bao gồm: 
Các côngtăctơ lên (L) xuống (X) đóng điện cho động cơ theo chiều chuyển động của buồng thang chạy lên và chạy xuống. Các phần tử logic 2, 6, 8, 12, 15, 16, 29, 26, 32, 36 là các phần tử và (AND); các phần tử 7, 11, 13, 18, 27 là các phần tử hoặc (OR); các phần tử 5, 14, 17, 23, 28 là các phần tử đảo; 9, 19, 21, 33 là các phần tử lặp; 25, 30, 35 là các phần tử cấm; 37 - trễ thời gian; 10, 22 - khuếch đại; BA1 - BA3 các biến áp vào; M1 - M3, stop - các nút nhấn điều khiển; CB1 - CB3 - các cảm biến báo vị trí buồng thang ở các tầng tương ứng; CT1 - CT6 - các công tắc hành trình ở các cửa tầng; RN - tiếp điểm rơle nhiệt của động cơ
Sơ đồ cho phép thang máy hoạt động ở nhà ba tầng, nó cho phép chuyển động từ bất kì tầng nào tới tầng cần đến
Để thuyết minh, ví dụ thang máy đang ở tầng 1 tín hiệu từ BA1 qua nút nhấn CB1 đưa tín hiệu tới phần tử 12 và 26, còn tín hiệu của các phần tử 5, 14, 28, 23, 17 đưa tới đầu vào các phần tử 6, 15, 29, 16, 8 và tới 29. Nếu các tiếp điểm CT1 - CT6 được đóng, và RN không hở đưa tín hiệu chờ tới 8, 16. Tiếp theo tín hiệu chưa có.
Khi nhấn nút M2 (lệnh cho thang máy lên tầng 2tín hiệu từ BA1 qua M2 đưa tới các phần tử 12, 13, 6, 7, 8, 9 tới khuếch đại 10, ra lệnh đóng côngtăctơ L thang máy chuyển động theo chiều đi lên. Lúc này đồng thời tín hiệu tới các phần tử 2, 30, 14. 
BA1
BA2
BA3
a1
a2
a3
d1
d2
d3
2
12
25
30
35
13
26
32
36
5
14
27
33
28
37
8
15
29
7
19
8
8
18
11
9
23
17
21
22
10
L
X
D
D
D
D
RN
220V
Hình 35.1 Mạch logic điều khiển truyền động lên xuống thang máy nhà ba tầng
Tới tầng 2 cảm biến CB2 tác động, tín hiệu từ BA1 đưa qua 32, 27, 28, lúc đó xóa tín hiệu từ 29, 8, 9 và kĐ 10 cắt côngtăctơ L 
Từ phần tử 27 tín hiệu với trễ thời gian (qua phần tử 37) đủ để cắt côngtăctơ L, đưa qua phần tử lặp 33 đưa tới phần tử cấm có nhớ 30, kéo theo cắt tín hiệu từ các phần tử 32, 27, 37 và 33. sơ đồ trở về trạng thái ban đầu. Hoạt động tương tự cho trường hợp thang máy chuyển động tới các tầng khác.
Để chuyển động theo chiều buồng thang đi xuống tín hiệu được đưa tới khuếch đại 22 để đóng côngtăctơ X.
Trong sơ đồ có xét tới các liên động loại trừ khả năng hai côngtăctơ cùng đóng đồng thời (bằng các phần tử 8, 23, 16 và 16, 17, 8), cấm buồng thang rơi xuống khi chuyển động lên nhờ các phản hồi của các phần tử 8, 7, 8 và 16, 19, 18, 16 
3.4.2 Mạch logic điều khiển truyền động ăn dao máy mài
Hình 35.2 giới thiệu sơ đồ mạch logic điều khiển truyền động ăn dao máy mài. 
Những linh kiện trong sơ đồ mạch gồm có: KĐT, KĐN – hai khuếch đại thuận, ngược điều khiển động cơ chạy thuận và ngược; các cổng logíc đảo 1, 3, 41, 6, 7; các cổng hoặc đảo 4, 5; cổng hoặc -2, các cổng và - 8, 9; các trigơ RS 10, 11; cảm biến kích thước vạt mài CB
Sơ đồ cho phép tự động điều khiển truyền động ăn dao máy mài ở các chế độ tự động và lắp đặt.
ở trạng thái ban đầu, ví dụ bàn cặp chi tiết đạng ở cận phía trước của bàn máy, công tắc hành trình HT2 đóng, tín hiệu mức cao “1” được đưa tới đầu vào các cổng: 1, 3, 8 (chân 3), 11 (chân S) 7, 9 (chân1), 4, 6, còn tới đầu vào các phần tử 8 (chân 1), 10 (chân R), 2, 9 (chân 2, 3) 4, 5, 11 (chân R) và các khuếch đai KĐT, KĐN các tín hiệu mức thấp “0”.
Động cơ truền động ăn dao được đóng bằng cách nhấn nút ĐK1. Khi đó cổng đảo 1 có tín hiệu mức cao ở đầu ra. Tín hiệu này được đưa tới cổng và 8 (chân 1) (có liên động mức cao ở chân 2 từ mạch truền động đá mài đưa về. Đầu ra mức cao của cổng 8 được đưa tới chân S của trigơ 10, trigơ xuất tín hiệu mức cao đưa tới KĐT ra lệnh cho động cơ chạy thuận. Trigơ 10 nhớ tín hiệu mức cao và giữ trạng thái này trong thời gian nút nhấn đã được nhả ra.
ĐK1
ĐK2
HT1
HT2
1
2
3
4
5
9
8
10
11
KĐT
KĐN
6
7
“1”
R
S
S
R
CB
2
1
3
3
1
2
Hình 35.2 Mạch logic điều khiển truyền động ăn dao máy mài
Lùi bàn máy bằng cách nhấn nút ĐK2 hoặc tự động đưa tín hiệu từ bộ cảm biến chi tiết. Tín hiệu mức cao xuất hiện ở đầu ra của cổng đảo 6 đưa tới đầu vào chân 3 của cổng và 9 làm cho đầu ra của cổng 9 nhảy lên mức cao đưa tới chân S trigơ 11 ra lệnh cho KĐN, động cơ chạy ngược lùi bàn máy trở lại. Khi bàn máy chuyển động tới hạn trước nhần HT2 qua cổng đảo 3 đưa tín hiệu mức thấp tới chân 2 cổng 9 và đưa tín hiệu mức cao tới cổng R của tri gơ 11 cắt lệnh động cơ chạy ngược.
Khi bàn máy chuyển động tới giới hạn trước, nhấn HT1 qua cổng và 2 đưa tín hiệu mức cao tới trigơ 10 ((chân R) và đưa tín hiệu mức thấp tới KĐT cắt động cơ chạy thuận. 
Trong sơ đồ trên có liên động không đồng thời đưa tín hiệu mức cao tới hai kuếch đai KĐT, KĐN ( trigơ 10 chân đảo, cổng và 9 chân 1, trigơ 11 chân đảo, cổng và 8 chân 3 và liên động không chạy động cơ ăn dao khi chưa chạy động cơ đá mài bằng chân 2 của cổng và 8.
Điều khiển trạm bơm nước nông nghiệp