Hệ điều khiển thủy khí nén: Sơ lược và phạm vi ứng dụng

Về mặt cấu tạo và chức năng: 
Hệ thống điều khiển thủy lực – khí nén bao gồm các phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành được kết nối với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để thực hiện những nhiệm vụ theo yêu cầu đặt ra. Hệ thống được mô tả như hình.

Ở đó:
Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, công tắc, công tắc hành trình, cảm biến.
Phần xử lý thông tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo một qui tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển: van logic And, Or, Not, Yes, Flip-Flop, Rơ le,…
Phần tử điều khiển: điều khiển dòng năng lượng ( lưu lượng, áp suất) theo yêu cầu, thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành: van chỉnh áp, van đảo chiều, van tiết lưu, ly hợp,…
        Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, đại lượng đầu ra của mạch điều khiển: xy lanh thủy khí, động cơ thủy khí.
        Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin và công suất
Phần thông tin:
-            Điện tử
-            Điện cơ
-            Khí
-            Thủy lực
-            Quang học
-            Sinh học
Phần công suất:
-            Điện: công suất nhỏ, điều khiển hoạt động dễ, nhanh
-            Khí: công suất vừa, quán tính, tốc độ cao.
             -     Thủy: công suất lơn, quán tính ít – dễ ổn định, tốc độ thấp.

Các dạng điều khiển:
Điều khiển vòng hở:
Hệ thống điều khiển vòng hở là không có sự so sánh giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào, giá trị thực thu được và giá trị cần đạt được không được điều chỉnh, xử lý. Hình dưới mô tả hệ thống điều khiển tốc độ động cơ thủy lực.

Điều khiển vòng kín (hồi tiếp):
Hệ thống mà tín hiệu đầu ra được phản hồi để so sánh với tín hiệu đầu vào. Độ chênh lệch của 2 tín hiệu vào ra được thông báo cho thiết bị điều khiển, để thiết bị này tạo ra tín hiệu điều khiển tác dụng lên đối tượng điều khiển sao cho giá trị thực luôn đạt được như mong muốn. Hình dưới minh họa hệ thống điều khiển vị trí của chuyển động cán pittong xy lanh thủy lực.

Cấu trúc mạch thủy lực khí nén
Một hệ thống thủy lực – khí nén dù là kín hay hở thì về cơ bản nó chứa các thành phần, phần tử được mô tả như hình dưới.
Tùy theo nhiệm vụ hoạt động của đối tượng điều khiển, mức độ phức tạp của hệ điều khiển mà ta có thể phân tích, chọn các phần tử thích hợp cho việc thiết kế hệ điều khiển và hệ thống động học.

Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực – khí nén:
Khí nén:
Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà ở đó dễ xảy ra các vấn đề nguy hiểm: như cháy nổ, độc hại (VD: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa dẻo); hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công; hoặc trong môi trường vệ sinh sạch sẽ như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử. Ngoài ra hệ thống điều khiến bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm: như rửa bao bì tự động, rót nước vào chai,…; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phầm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học.

Thủy lực:
Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển , máy công cụ, máy gia công, máy nông nghiệp, máy xây dựng, …