Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

e3 —

in

Член T2 s/г учитывает воздействие по производной.

Как следует из последних выражений, т, мало по сравнению с то и поэтому в некоторых частных случаях им можно прене­ бречь п, следовательно,

р= А + т2 sh + ВІі.

Встатическом режиме уравнение датчика уровня имеет вид

р= А + ВІі.

Вотличие от уравнения (124) статического режима датчика температуры здесь присутствует постоянная А, соответствующая давлению на выходе датчика при h = 0, что объясняется отсче­ том переменных от исходного статического режима р = 0.

При перемещении подвижной опоры 9 изменяются значения всех коэффициентов уравнения (127), так как при этом изменя­ ются еі и ео. Поэтому при настройке коэффициента усиления В одновременно изменяются и постоянные времени Т| и то н началь­ ное давление А. Это свидетельствует о взаимозависимости на­

строек. После настройки коэффициента В можно с помощью пружины 5 перенастроить коэффициент 71, а с помощью дросселя 13 — постоянные времени и тгДействуя в описанной ранее последовательности, можно найти давление на выходе датчика в момент времени t —0:

Ро = — h{ + А .

Т|

Решение уравнения (127) имеет следующий вид:

p=(^— hx—B/z,^e т' + А + Bhl

при скачкообразном изменении входного сигнала

Электропневматические преобразователи. В пневмоавтома­ тике для трансформации сигнала электрического тока в пропор­ циональный ему пневматический сигнал в форме давления сжа­ того воздуха применяют электропневматические преобразовате­ ли. В релейной пневматической технике применяют дискретные

2 7 2

электропневмопреобразователи, которые преобразуют сигналы электрического тока, равные нулю п единице, в пневматические сигналы с уровнями, соответствующими нулю и единице. В этом разделе в качестве примера рассмотрим непрерывный электропневмопреобразователь ЭП-56Б.

Электропневматическнй преобразователь ЭП-56Б преобра­ зует входные сигналы постоянного тока, изменяющиеся в преде­ лах от 0 до 5 мА, в пропорциональный выходной пневматический

сводится к преобразованию сигналов постоянного тока нестан­ дартного диапазона в стандартный сигнал постоянного тока, из­ меняющийся в пределах 0—5 мА.

Принципиальная схема преобразователя ЭП-56Б представле­ на на рис. 150.

Одной из основных частей преобразователя является рычаг 5, который может поворачиваться относительно крестовой опо­

постоянного магнита 1 , а вторая — со стороны спиральной пру­ жины 7, причем сила N2 компенсирует действие силы N\, созда­ вая относительно крестовой опоры 6 тот же момент, что и сила

уѴ|. В этом смысле она действует как отрицательная обратная связь.

Сила отрицательной обратной связи N2 возникает за счет за­

крутки на угол а пружины 7, один конец которой жестко соеди­ нен с правым концом рычага 5, а второй конец с осью 5. Поворот

Мембранный усилитель мощности формирует выходное дав­ ление р, подаваемое одновременно в камеру, расположенную

над сильфоном 11 отрицательной обратной связи. Он имеет два каскада усиления. Первый каскад усиления включает усилитель типа сопло — заслонка, состоящий из сопла 4 и постоянного дросселя 15, а второй каскад — сдвоенные мембраны с полым штоком 16 и подпружиненным клапаном 17.

Для улучшения качества статической характеристики перво­ го каскада усиления (усилителя типа сопло — заслонка) на по­ стоянном дросселе 15 с помощью специального устройства, со­ стоящего из мембраны 13, пружины 12 и шарикового подпружи­ ненного клапана 14, создается постоянный перепад давлений. При падении давления в междроссельной камере, которая соеди­ нена каналом с пространством над сдвоенной мембраной 16. подает также давление питания усилителя сопло—-заслонка перед постоянным дросселем 15. При этом разность давлений на дросселе 15 всегда остается постоянной.

Малейшее перемещение заслонки (в пределах 0,01 мм) отно­ сительно сопла 4 приводит к резкому возрастанию давления р, причем нарастание давления р будет происходить до тех пор, пока не станут равными моменты, создаваемые силами N\ и АП относительно крестовой опоры 6 . Так как перемещение заслон­

ки 3 относительно сопла 4 ничтожно мало по сравнению с.раз­ мерами рычага 5, то практически рычаг 5 остается непод­ вижным.

Увеличение тока в катушке 2 вызывает пропорциональное увеличение силы ІѴ, и некоторое смещение заслонки 3 относи­ тельно сопла 4, что влечет за собой рост давления р, перемеще­ ние дна сильфона 1 1 и штока 1 0 вверх и закрутку спиральной пружины 7. Благодаря этому сила N2 также возрастает.

Уравнение электропневмопреобразователя можно получить путем решения системы уравнений, каждое из которых описыва­ ет работу отдельного звена. Преобразователь работает по прин­ ципу компенсации сил, поэтому его основным уравнением будет уравнение баланса сил на рычаге 5.

При выводе уравнений отдельных звеньев сделаем следую­ щие упрощающие допущения:

1. Силой реакции струи сопла 4 на рычаг 5 пренебрегаем ввиду ее малости по сравнению с силами, действующими со сто­ роны спиральной пружины 7 и катушки 2.

2.Не будем учитывать силу, действующую со стороны спи­ ральной пружины 13 на шток 10, так как она мала по сравнению'

ссилой, развиваемой сильфоном 1 1 .

3.Будем считать, что мембранный усилитель представляет

собой чисто усилительное звено, и переходные процессы, проте­ кающие при заполнении камеры, располагающейся над сильфо­ ном отрицательной обратной связи 1 1 , учитывать не будем.

4. Так как ускорения отдельных подвижных элементов пре­ образователя и их массы сравнительно невелики, силы инерции, развиваемые этими элементами при их движении, учитывать ие

274

будем. Не будем учитывать также и действие демпфирующих сил, пропорциональных скорости движения.

При упрощающих допущениях систему уравнений отдельных звеньев можно представить в следующем виде:

1)уѴ! = /et;

2)Nia = (N2 -N„)b-,

где уѴ1 — электромагнитная сила, развиваемая катушкой 2 с то­

звена, состоящего нз постоянного магнита 1 и катушки 2, преоб­

разующего электрический ток і в силу N\, действующую на ры­ чаг 5. Уравнение 2) суммирующего рычага 5 отражает равенст­ во моментов относительно крестовой опоры 6 , причем сила No

отрицательной обратной связи, уравновешивающая момент, соз­ даваемый силой іѴ1 , образуется в результате поворота рычага 9

на угол а п закрутки на тот же угол спиральной пружины 7. Этот факт учитывается уравнением 3), которое является урав­ нением звена, состоящего из рычага 9, оси 8 и спиральной пру­

жины 7. Уравнение 4) выявляет связь между перемещением дна сильфона X II углом поворота а, а последнее уравнение 5) опи­ сывает работу сильфона 1 1 отрицательной обратной связи, пре­

образующего выходное давление р в перемещение х. Исключая нз системы уравнения (128) все переменные, кроме выходного