วงจรนิวแมติกแบบแยกสัญญาณควบคุม

        จากการออกแบบวงจรนิวแมติกแบบอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติ มักจะพบ

ปัญหาลมสู้กัน (Fighting signal) คือที่เมนวาล์วจะมีสัญญาณลมอยู่ก่อนแล้ว

ข้างหนึ่ง ทำให้สัญญาณใหม่ที่เข้ามาไม่สามารถสั่งงานให้เมนวาล์ว

ทำงานได้การแก้ปัญหาของลมสู้กันนี้สามารถทำได้โดยใช้วงจรควบคุม

การทำงานของอุปกรณ์ทำงานด้วยวงจรแบบแยกสัญญาณควบคุม

วงจรแยกสัญญาณควบคุมแบบคาสเคด (Cascade)

   หลักการออกแบบวงจรแบบแยกสัญญาณควบคุม

    1. พิจารณาลำดับการเคลื่อนที่ของก้านสูบ

    2.  พิจารณาแยกกลุ่มลมควบคุมออกเป็นกลุ่มๆ โดยมีเงื่อนไขดังนี้

 2.1  ตัวอักษรที่กำกับกระบอกสูบตัวใดตัวหนึ่งจะปรากฎ

เพียงครั้งเดียวในแต่ละกลุ่ม

 2.2  การแบ่งกลุ่มลมจะต้องให้มีกลุ่มลมน้อยที่สุดโดยในครั้งแรก

แบ่งจากด้านหน้า เสร็จแล้วลองแบ่งจากด้านหลัง

ส่วนสุดท้ายของวงจรสามารถนำมาต่อกับส่วนแรกแต่การรวมนี้

ี้

ก็ยังต้องอาศัยกฎเกณฑ์ในข้อ 2.1

ตัวอย่างการแบ่งกลุ่มลมจากด้านหน้า

ตัวอย่างการแบ่งกลุ่มลมจากด้านหลัง

จากตัวอย่างจะเห็นได้ว่า การแบ่งกลุ่มลมจากด้านหลังมา

จะมีกลุ่มลมน้อยกว่าแบบแรกอยู่ 1 กลุ่มลมตัวเลข

กำกับกลุ่มลม จะเขียนเลขโรมันลงในกลุ่มลม

แต่ละกลุ่ม เพื่อสะดวกแก่การอ้างถึง และความเรียบร้อย

   3. พิจารณาจำนวนวาล์วเลือกกลุ่มลม

            จำนวนวาล์วเลือกกลุ่มลม = จำนวนกลุ่มลม - 1

            เช่นมีกลุ่มลมอยู่ 4 กลุ่ม จะมีวาล์วเลือกกลุ่มลมอยู่ 3 ตัวเป็นต้น

   การทำงานของวงจรควบคุมแบบคาสเคด

• ขณะเครื่องจักรทำงานอยู่ ลมจะมีอยู่เพียงกลุ่มลมใดกลุ่มลมหนึ่งเท่านั้น

• เมื่อเครื่องจักรหยุดการทำงานลมสัญญาณควบคุมควรจะมาค้าง

  อยู่กลุ่มลมสุดท้ายหรือกลุ่มแรกของการทำงานการเปลี่ยนกลุ่มลม

  จะต้องเอาสัญญาณลมมาจากกลุ่มลมที่อยู่ก่อนหน้า เช่น

  จะเปลี่ยนจากกลุ่มลมที่ 4 ไปเป็นกลุ่มลมที่ 1 จะต้องเอาสัญญาณ

  กลุ่มลมที่ 4 มาเลื่อนวาล์วเปลี่ยนกลุ่มลมตัวที่ 1 สัญญาณที่นำ

  มาเปลี่ยนนี้ให้เป็นสัญญาณ S 1 มากระทำด้านขวามือของวาล์ว

  เปลี่ยนกลุ่มลมตัวที่ 3

• สำหรับการเปลี่ยนกลุ่มลมที่ 1 ไปเป็นกลุ่มลมที่ 2 ก็เอาหลักการเดิมเช่นกัน แต่เอา

           สัญญาณลมที่มาจากกลุ่มลมที่ 1 คือสัญญาณ S 2 ไปเลื่อนวาล์วเปลี่ยนกลุ่มลม

           ตัวที่ 1 และการเปลี่ยนไปกลุ่มอื่นๆ ก็กระทำเหมือนกัน

      รูปแบบการเปลี่ยนกลุ่มคาสเคด  2  กลุ่ม

       รูปแบบการเปลี่ยนกลุ่มคาสเคด  3  กลุ่ม

        รูปแบบการเปลี่ยนกลุ่มคาสเคด  4  กลุ่ม

   ข้อจำกัดและข้อเสียของวงจรควบคุมแบบคาสเคด

ข้อจำกัด วงจรระบบคาสเคดไม่เหมาะสมกับวงจรสองประเภทคือ

วงจรที่ก้านสูบ วิ่งไปแล้วกลับทันที เช่น A+, A-, A+, A-, B+, B-

และวงจรวิ่งเป็นลำดับต่อเนื่องกันเช่น A+, B+, C+, A-, B-, C-

 นอกจากนั้นหากวาล์วส่งสัญญาณถูกกดตลอดเวลาจากแหล่งสัญญาณ

ภายนอกซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับวงจรควบคุม อาจทำให้วงจรรวนได้ และในการ

ออกวงจรคาสเคดไม่ควรให้มีกลุ่มลมมากกว่า 4กลุ่มลม เพราะจะเป็นวงจร

ที่ยุ่งยากและลำบากแก่การเข้าใจ ข้อเสีย การใช้วงจรแยกสัญญาณ

ควบคุมแบบนี้จะต้องใช้จำนวนวาล์วเพิ่มขึ้นในวงจร ทำให้ลมต้องผ่าน

วาล์วหลายตัว ซึ่งจะทำให้ความดันตกคร่อมในวาล์วมากกว่าวงจรอื่นๆ

และถ้าหากวาล์วตัวใดตัวหนึ่งขัดข้องขึ้น จะทำให้ระบบทำงานผิดพลาด

หรือหยุดการทำงานเลย ซึ่งมีปัญหาในการตรวจสอบและยุ่งยาก

กว่าวงจรอื่นๆ

ตัวอย่างที่ 5 จงออกแบบเครื่องจักรใช้ในงานประทับตราชิ้นงาน

โดยใช้วงจรแบบคาสเคด 2 กลุ่มและ 3 กลุ่ม

การออกแบบวงจรคาสเคด 2 กลุ่ม

   วิธีทำ

   ขั้นตอนที่ 1 กำหนดลำดับการเคลื่อนที่ แล้วเขียนไดอะแกรมการเคลื่อนที่

   ขั้นตอนที่ 2 แบ่งกลุ่มลมจากไดอะแกรมการเคลื่อนที่

   ขั้นตอนที 3 ออกแบบวงจร

   การออกแบบวงจรคาสเคด 3 กลุ่ม

   วิธีทำ

   ขั้นตอนที่ 1 กำหนดลำดับการเคลื่อนที่ แล้วเขียนไดอะแกรมการเคลื่อนที่

   ขั้นตอนที่ 2 แบ่งกลุ่มลมจากไดอะแกรมการเคลื่อนที่

   ขั้นตอนที 3 ออกแบบวงจร

วงจรแยกสัญญาณควบคุมแบบชิฟต์รีจิสเตอร์

    จากข้อจำกัดและข้อเสียของวงจรแยกสัญญาณ ควบคุมชนิดคาสเคด

จึงแก้ไขด้วยการพัฒนาให้วงจรควบคุมทำงานได้ประสิทธิภาพมากกว่าเดิม

โดยใช้ วงจรแยกสัญญาณควบคุมแบบชิฟต์รีจิสเตอร์ สัญญาณที่ส่งออก

ไปควบคุมการทำงานของวาล์ว ต่างๆจะรวดเร็วและแน่นอนกว่า เพราะ

สัญญาณลม จะผ่านวาล์วเพียงชุดเดียว ไม่เหมือนกับคาสเคดที่ผ่านมา

               วาล์วชุดชิฟท์รีจิสเตอร์ 

หลักการพื้นฐานก็เช่นเดียวกับวงจรแยกสัญญาณ ควบคุมชนิดคาสเคด

แตกต่างกันตรงที่วาล์วเปลี่ยนกลุ่มลมไม่ได้เป็นแบบ 5/2 แต่จะเป็นวาล์ว

ชุดชิฟต์รีจิสเตอร์ซึ่งประกอบด้วยวาล์วความดันสองทางและวาล์ว 3/2

ทำงานด้วยลมดันทั้งสองข้างรวมอยู่ในชุดเดียวกัน การทำงานของ

ชุดนี้เมื่อมีสัญญาณ 1 มารออยู่วาล์ว 3/2 ก็ยังอยู่ตำแหน่ง ปกติปิดอยู่

แต่ถ้ามีสัญญาณ 2 เข้ามาจึงจะมีสัญญาณ 12 ออกไปสั่งให้วาล์ว 3/2

เลื่อนไปทำให้ รูลม 1 ต่อกับรูลม 2 มีสัญญาณไปยังกลุ่มลมต่างๆ

      การทำงานของวงจรควบคุมแบบชิฟต์รีจิสเตอร์

       -ขณะที่เครื่องจักรกำลังทำงานอยู่ ในวงจรควบคุม จะมีลมอยู่เพียง

กลุ่มลมเดียวเท่านั้น

      -เมื่อเครื่องจักรหยุดการทำงานสัญญาณลมควบคุมจะค้างอยู่

กลุ่มสุดท้าย

-การเปลี่ยนกลุ่มลมจะต้องเอาสัญญาณลมมาจากกลุ่มลมก่อนหน้า

มากระทำที่วาล์วความดันสองทางข้างหมายเลข 1 และสัญญาณลม

จากลมหลักโดยผ่านวาล์วสั่งเปลี่ยนกลุ่มลมมากระทำที่วาล์วความดัน

สองทางข้างหมายเลข 2 ลมจะผ่านไปดันให้วาล์ว 3/2 เลื่อน และสั่ง

เปลี่ยนให้      กลุ่มลมถัดไปและนำเอาสัญญาณลมที่เกิดขึ้นใหม่

ไปรีเซตให้ชิฟต์รีจิสเตอร์ตัวก่อนหน้าอยู่ตำแหน่งปกติปิดไม่สามารถ

จ่ายลมออกไปได้

      ตัวอย่างแสดงการเปลี่ยนกลุ่มลม 3 กลุ่มลม

               ขณะปกติลมจะอยู่กลุ่มลมสุดท้าย

          เมื่อให้สัญญาณ S1 จะเปลี่ยนไปเป็นกลุ่มลมที่ 1

          เมื่อให้สัญญาณ S2 จะเปลี่ยนไปเป็นกลุ่มลมที่ 2

          เมื่อให้สัญญาณ S3 จะเปลี่ยนไปเป็นกลุ่มลมที่ 3

วงจรระบบชิฟต์รีจิสเตอร์มีข้อจำกัดอยู่ว่าในการออกแบบจะต้องใช้

ชุดชิฟต์อย่างน้อย 3 ตัวขึ้นไปจะใช้ 2 ตัวไม่ได้เพราะจะทำให้วงจร

มีปัญหาทำงานไม่ได้ เพราะในขณะเปลี่ยนกลุ่มลมอยู่นั้นในช่วงแรกจะมี

สัญญาณของกลุ่มลมคร่อมกันอยู่ทำให้ชิฟต์รีจิสเตอร์ ไม่สามารถทำงาน

ได้เพราะมีลมสู้กันที่วาล์ว 3/2 ที่ เป็นตัวส่งสัญญาณจากลมหลักไป

ยังกลุ่มลม

ตัวอย่างที่ 6

ต้องการเครื่องจักรสำหรับอัดชิ้นงานลงไปในแบบและใส่สลักลงไปล็อค

ชิ้นงานเอาไว้จงออกแบบครื่องจักรนี้ให้ควบคุมการทำงานด้วย

ระบบนิวแมติกชนิดแยกสัญญาณควบคุมแบบชิฟต์รีจิสเตอร์

   วิธีทำ

    (1) สเก็ตรูปภาพเครื่องจักร

   (2) กำหนดลำดับการเคลื่อนที่

   3) เลือกสัญญาณควบคุม

   4) เขียนวงจรนิวแมติก

การออกแบบวงจรที่ก้านสูบวิ่งเข้าออกซ้ำติดๆ กัน จะต้องใช้วงจร

ควบคุมแบบชิฟต์รีจิสเตอร์และการทำงานจะเห็นว่าก้านสูบ A ที่วิ่งออกมา

ครั้งแรกกับครั้งที่สองมีความเร็วไม่เท่ากันครั้งแรกจะมีการเคลื่อนที่ออกมา

ช้าส่วนครั้งที่สองจะมีการเคลื่อนที่เร็วกว่า ดังนั้นการเคลื่อนที่ครั้งแรก

จึงต้องมีการควบคุมลมออกด้วยวาล์ว 1.01 แต่เมื่อเคลื่อนที่ออกครั้งที่

สองลมที่ระบายออกจากกระบอกสูบจะไม่มีการควบคุมปริมาณลมแต่จะ

ผ่านวาล์ว 1.02 ระบายทิ้งไปเลยทำให้ก้านสูบของกระบอกสูบ A

เคลื่อนที่ออกได้เร็วกว่าปกติ