Проводимость дросселей
Пневматические проточные камеры Г и б с постоянными дросселями на входе и регулируемыми на выходе представляют собой пневматические делители давления. Давление в камерах определяется настройкой регулируемых, дросселей. Наличие двух регулируемых дросселей позволяет изменять коэффициент усиления в широких пределах. Работает усилитель следующим образом. Давление питания из магистрали через постоянный дроссель подводится к междроссельной камере А, а из нее через сопло и камеру Б сжатый воздух выходит в атмосферу.

Давление междроссельной камеры А зависит от проводимости управляемого дросселя (положения заслонки относительно сопла. Из междроссельной камеры А сжатый воздух поступает на выход усилителя и по линии отрицательной обратной связи через дроссель в проточную камеру В, а из нее через регулируемый дроссель уходит в атмосферу.

Давление в этой камере и усилие, действующее на мембранный блок вверх, зависит от проводимости (настройки) регулируемого дросселя. Пневматический сигнал, который требуется усилить, подается через постоянный дроссель в проточную камеру Г пневматического делителя. Давление в этой камере, а значит, и усилие, действующее вниз на мембранный блок, зависит от настройки регулируемого дросселя. Усилию, создаваемому давлением на мембранном блоке, противодействует усилие, создаваемое на мембранном блоке давлением со стороны проточной камеры В.

При увеличении, например, давления (вследствие возрастания давления рвх) мембранный блок перемещается вниз. В результате этого заслонка приближается к соплу и давление w в междроссельной камере Л увеличивается. Соответственно повышается и давление перед дросселем и в проточной камере В, Это увеличение происходит до тех пор, пока усилие, действующее на мембранный блок вверх со стороны камеры В, не уравновесит усилие, действующее на этот же блок вниз со стороны камеры.

Таким образом, необходимая пропорциональная зависимость обеспечивается отрицательной обратной связью: чем выше давление, тем выше давление, и наоборот. Анализируя зависимость, легко заметить, что наличие двух регулируемых дросселей с проводимостями а2 и а4 позволяет в широких пределах изменять коэффициент усиления Кр. Из зависимости следует, что рассмотренный усилитель осуществляет пропорциональный закон усиления входного сигнала.

Пневмоусилители и преобразователи дискретного действия. Необходимость в пневмопреобразователях дискретного действия возникла в связи с развитием пневматических дискретных систем автоматического управления, где непрерывная форма пневматических сигналов оказалась неприемлемой. Преобразователи дискретного действия разделяются на шифраторы и дешифраторы. Шифраторы преобразуют непрерывный входной сигнал в дискретные выходные сигналы, зашифрованные в соответствующий код.

В основе построения таких шифраторов лежит использование пространственных носителей кода, создающих на различных участках своей поверхности резко различающиеся сопротивления истечению сжатого воздуха из выходного сопла в атмосферу. Простейшие носители кода - кодирующие диски или барабаны с различными радиусами наружной поверхности на разных участках, перфокарты или перфоленты. Простейший дискретный пневмопреобразователь состоит из кодирующего диска выходного сопла и постоянного дросселя.

Поверхность кодирующего диска и сопло образуют управляемый дроссель, а пространство между соплом и постоянным дросселем образует проточную камеру, давление в которой зависит от расстояния между соплом и поверхностью кодирующего диска (радиусов rt и г2). Давление питания в преобразователь подается через постоянный дроссель. Поверхность кодирующего диска выполнена таким образом, что ее участки либо прикрывают сопло (поверхность радиуса гх), либо оставляют его свободным (поверхность радиуса).

В первом случае в междроссельной камере создается максимальное давление, условно принятое во втором - резко падает и достигает значения, обозначаемого условно. Таким образом, на выходе преобразователя получаем комбинацию выходных дискретных сигналов , закодированных в соответствии с профилем наружной поверхности кодирующего диска. Входным сигналом преобразователя служит непрерывное или шаговое вращение кодирующего диска.

Пневмопреобразователь, изображенный на схеме, отличается от рассмотренного тем, что в качестве пространственного носителя кода применена перфокарта (перфолента), получающая непрерывное или шаговое поступательное перемещение. Работает преобразователь аналогично рассмотренному ранее. В момент времени, когда напротив сопла оказывается не пробитая часть перфокарты (перфоленты) и сопротивление истечению воздуха из камеры через сопло максимально, давление в камере максимально и на выход поступает сигнал.

Если же напротив сопла оказывается отверстие в перфокарте (перфоленте), давление в камере минимально и на выход поступает сигнал. Такие преобразователи используют для осуществления струйного способа считывания сигналов, применяемого в пневматических программных задающих устройствах. В системах пневмоавтоматики, как правило, применяют многоразрядные дискретные преобразователи, которые состоят из нескольких одноразрядных.

В этих случаях в качестве пространственного носителя кода используют не кодирующие диски, а кодирующие барабаны, на поверхности которых нанесено необходимое количество шифровальных дорожек, вдоль которых расположены выступы в соответствии с принятым кодом и разрядностью пневмопреобразователя. Каждый из одноразрядных преобразователей, входящих в состав многоразрядного считывает информацию со своей шифровальной дорожки кодирующего барабана. Поскольку питание рассмотренных усилителей осуществляется через постоянные дроссели, ограничивающие расход сжатого воздуха, который поступает в междроссельную камеру, мощность их выходного сигнала незначительна и требует усиления.

В качестве усилителей мощности выходного сигнала в дискретных пневмопреобразователях обычно применяют мембранные усилители релейного типа. Усилитель состоит из камер А, Б и Б, разделенных эластичными мембранами с эффективными площадями причем , что позволяет сделать камеру Б управляющей Жесткие центры мембран связаны между собой втулкой и являются одновременно заслонками сопел.

В камере В расположена пружина прижимающая в отсутствии входного сигнала мембранный блок к соплу. Настраивают усилитель на определенный порог срабатывания (чувствительности), который зависит от жесткости и натяжения пружины и соотношения эффективных площадей мембран. Давление питания подводится к соплу. Входной дискретный сигнал, мощность которого подлежит усилению, подводится в камеру Б. Выходная линия усилителя через сопло и камеру В связана с атмосферой.

В нормальном положении, когда входного сигнала, мембранный блок пружиной прижат к сопл. При этом сопло закрыто, выходная линия отсоединена от линии питания и через сопло и камеру В сообщается с атмосферой Давление на выходе. При подаче в камеру Б входного сигнала превышающего порог срабатывания, усилие на мембранном блоке, направленное вверх превысит усилие пружины и мембранный блок переместится вверх, открывая сопло и закрывая сопло. При этом выходная линия усилителя отсоединится от камеры В и атмосферы и через сопло соединится с линией питания. На выходе усилителя установится давление.

При снятии давления мембранный блок под действием пружины возвращается в исходное положение. При этом сопло закрывается, а выходная линия через сопло и камеру В вновь сообщается с атмосферой. Выходной сигнал вновь становится равным. Таким образом, при подаче на вход усилителя дискретных сигналов "0" и "1" на выходе получаем также дискретные сигналы соответственно "0" и "1", усиленные по мощности. Коэффициент усиления может быть весьма большим и зависит только от размеров мембран, их жестких центров и давления.

В качестве примера рассмотрим еще один усилитель (ПФ67-21), предназначенный для усиления дискретных пневматических сигналов (по давлению и расходу) в системах управления, построенных на струйных элементах. Усилитель содержит два каскада усиления давления; расхода. Первый каскад состоит из глухой камеры А и проточной камеры Б с постоянным дросселем 6 на выходе.

Второй каскад состоит из управляющей камеры В, проточной камеры Г, камеры выхода Д, камеры питания Е и клапанного узла, связанного с жестким центром мембраны. Давление питания усилителя подводится в камеру Е. Через дроссель сжатый воздух поступает в управляющую камеру В и через сопло, камеру Б и дроссель выходит в атмосферу. Под действием давления питания в камере Е клапанный узел приподнимается. При этом выходная камера Д отсекается от камеры питания Е и через камеру Г соединяется с атмосферой.

На выходе усилителя устанавливается давление, равное атмосферному давлению, а в камерах 5иВ-давление, определяемое сопротивлениями дросселей, и сопла. При поступлении управляющего сигнала в камеру Л мембрана под действием усилия давления и силы тяжести центра перемещается вниз. При этом заслонка перекрывает сопло. Управляющая камера В становится глухой, и вследствие поступления сжатого воздуха через дроссель давление в ней возрастает, достигая значения, достаточного для перемещения клапанного узла вниз.

При этом выходная камера Д отсекается от камеры Г и соединяется с камерой питания Е. На выходе усилителя устанавливается давление, равное. Усилитель струйных сигналов обеспечивает широкий диапазон изменения выходного давления.. .0,63 МПа, что дает возможность использовать струйные системы управления в сочетании о аппаратурой среднего и высокого давления. Входное давление усилителя также изменяется в широких пределах!


Спонсор публикации: