Устройства ПСА

К устройствам, состоящим из нескольких элементов, условно относят мощные повторители, интеграторы, умножители, дифференциаторы, сумматоры, селекторы, квадраторы и т.п. Некоторые из этих устройств конструктивно оформлены как единое изделие (например, сумматоры, дифференциаторы и т.д.), другие устройства (интеграторы, генераторы и т.п.) используют только как составные части приборов и регуляторов.

Точные мощные повторители строят на базе повторителя типа П2П.7 и оформляют как самостоятельное изделие, либо конструируют на основе двухвходового усилителя давления и грубого повторителя, охваченных отрицательной обратной связью ОС (рис.1.18, а). Такой повторитель ПП1.5 имеет класс точности 0,5 и обеспечивает расход воздуха 180- 200 л/ч.

Устройство алгебраического суммирования типа ПФ1.1М1 реализует с погрешностью 1% зависимость P=P₁-Р₂+Р₃-H₁+Н₂, где Р₁-Р₃ - входные сигналы, H₁, Н₂ - опорные давления из интервала (20 -100) кПа. В состав устройства (рис.1.18, б) входят семимембранный элемент сравнения, усилитель мощности, два задатчика и линия обратной связи ОС.

Умножители сигнала на константу k с погрешностью 0,5% выполняют операцию P=k(P₁-H)+H, где k (0,2, 1) или k [1, оо], Н=20 кПа. Устройство умножения ПФ1.3.9 (рис.1.19) состоит из задатчика для получения сигнала Н, дроссельного сумматора, двухвходового усилителя УС, охваченного отрицательной обратной связью ОС, и усилителя мощности типа П2П.7. Переключатели П₁ и П₂ служат для установки диапазона изменения k (для k < 1 коммутация сигналов показана на рис.1.19 сплошными линиями).

Простейший интегратор реализуют с помощью глухой камеры с постоянной времени Г и ламинарным ПС. Он не имеет обратной связи и обеспечивает приемлемую точность только при малых (по сравнению с Т) значениях времени интегрирования.

Рис.1.18. Схемы пневматических устройств:

а - точного мощного повторителя; б - мембранного сумматора.

Рис.1.19. Схема устройства умножения на константу.

Чаще всего интеграторы строят на базе мембранного сумматора и глухой камеры объема V, охваченных положительной обратной связью (рис.1.20, а).

Устройства дифференцирования строят на основе трехмембранного усилителя УС, охваченного отрицательной обратной связью ОС с глухой камерой (рис.1.20, б).

Рис.1.20. Схемы пневматических устройств:

а - интегратора; б - дифференциатора; в - прямого предварения; г - обратного предварения.

Серийное устройство прямого предварения типа ПФ2.1 (рис.1.20, в) снабжено выключающим реле ВР (позволяющим при Р_к=0 блокировать действие дифференциатора) и точным мощным повторителем П2П.7. Для ослабления автоколебаний, возникающих в контуре "УС-ОС", в устройстве используют емкость Е с сильфоном.

Устройство обратного предварения типа, ПФ3.1 (рис.1.20, г) реализует теоретический закон P(t) = P₁(t) - T_пP(t), где параметр Т_п варьируют от 3 до 6000 с регулируемым дросселем «в».

Селекторы в ПСА служат для выбора наибольшего (наименьшего) сигнала из двух сравниваемых P₁ и Р₂. Селектор типа ПФ 4/5.1 (рис.1.21) состоит из усилителя давления УС, выключающего реле ВК, усилителя мощности П2П.7 и переключателя П₁. Если P₁ >Р₂, то Р_к=0, и сигнал Р₁ поступает через ВК и усилитель на выход. Для настройки селектора на выбор меньшего давления в переключателе П₁ каналы коммутируют в соответствии с пунктирными линиями.

Устройство ограничения сигналов типа ПП11.1 служит для ограничения сверху (снизу) входного давления Р₁; конструктивно это устройство аналогично селектору ПФ 4/5.1, однако вместо сигнала Р₂ вводят постоянное давление Н от задатчика. Тогда ПП11.1 реализует операцию: Р= Р₁ при Р₁<Н и Р=Н при Р₁>Н.

Устройство извлечения квадратного корня (квадратор) типа ПФ1.17 предназначен для реализации с погрешностью 1% функции Р=[80 (Р₁-Н)]^0,5+ Н.

Рис.1.21. Схема селектора:

1 - элемент сравнения; 2 - выключающее реле; 3 - усилитель мощности; 4 - переключатель.

Рис.1.22. Схема квадратора.

Рис.1.23. Схемы устройства преобразования рода сигнала:
а - пневмоэлектрический преобразователь ППЭ-2; б - электропневматический преобразователь ЭП-0000;
в - герконовый преобразователь типа ППЭД.1; г - преобразователь типа П1ПР.5.

Преобразователи пневмоэлектрические и электропневматические предназначены для преобразования рода энергии непрерывных сигналов.

Преобразователь типа ППЭ-2 преобразует с погрешностью 1% пневматический сигнал в сигнал постоянного тока 0-5, 0-20 или 4-20 (при нагрузке на выходе не более 2,5 кОм).

Принципиальная схема преобразователя

Принципиальная схема устройства приведена на рис.1.23, а. Пневмосигнал P1 поступает в манометрическую трубку (Д), которая перемешает постоянный магнит (М) в управляемом дросселе (УД) с обмотками возбуждения (ОВ) и обратной связи (ОС). Электрический сигнал, пропорциональный Р1, выделяется на сопротивлении R, включенном через триггер Шмидта Т в обмотку ОВ. Сигнал от резистора R поступает на усилитель (УС) и далее на выход преобразователя. Часть тока Iв вводят в обмотку ОС дросселя. В контуре «триггер Т - обмотка ОВ - сопротивление R» возникают автоколебания тока, среднее значение и знак которого пропорциональны величине и направлению перемещения магнита М и выходному току Iв. Параметрами настройки преобразователя служат сменное сопротивление R1 и корректор нуля в УС.

Ниже для примера приведён перечень элементов и устройств ПСА:

Таблица 2.1. Перечень элементов и устройств ПСА Элемент Шифр Назначение       Пневмосопротивления регулируемые САМП-1 Регулируемые дроссели со шкалой для изменения расхода Пневмоемкость САМП-2 Аккумуляция воздуха, построение пневмокамер Пневмосопротивление регулируемое ЕАМП Регулируемый бесшкальный дроссель для изменения расхода Пневмосопротивление нерегулируемое САМП-3 Постоянный дроссель для изменения расхода Пневмоповторитель САМП-4 Формирование маломощного выходного сигнала, равного входному Пневмоповторитель П2П.1М То же Повторитель со сдвигом ПАМП-1 Формирование выходного сигнала, отличающегося от входного на постоянную величину Повторитель со сдвигом П2П.2М То же Пневмоповторитель точный мощный П2П.2М Повторение входного сигнала с усилением по мощности (класс 0,5) Пневмоповторитель-усилитель мощности П2П.7 То же Пневмоповторитель грубый ПАМП-3 Повторение входного сигнала с усилением по мощности (безкласса) Задатчик управления П2П.З Ручная установка маломощного сигнала Задатчик управления П23Д.З То же Задатчик управления П23Д.4 Ручная установка мощного сигнала Задатчик управления ЗАМП-2 То же Элемент сравнения трехмембранный П2ЭС.З Сравнение двух давлений и формирование на выходе сигнала 0 или 1 Элемент сравнения пятимембранный П2ЭС.1 Сравнение четырех давлений и формирование на выходе сигнала 0 или 1 Компаратор КАМП То же Реле трехмембранное П1Р.1 Реализация логических функций с одним дискретным сигналом Реле трехмембранное П1Р.З Реализация логических функций с двумя дискретными входами Клапан КЛАМП Коммутация сигналов, реализация операции ИЛИ       Клапан обратный ПЗОКЛ Пропускание сигнала в одном направлении Преобразователь пневмоэлектрический ППЭД.2 Преобразование дискретного пневматического сигнала в дискретный электрический Преобразователь электропневматический П1ПР.5 Преобразование дискретного электрического сигнала в дискретный пневматический Сигнализатор мембранный СМ-1 Преобразование дискретных пневмосигналов в дискретные электрические Преобразователь пневмоэлектрический ППЭ-2 Преобразование непрерывного пневматического сигнала в непрерывный электрический токовый Преобразователь электропневматический ЭП-0000 Преобразование непрерывного электрического сигнала в непрерывный пневматический Пневмотумблер П1Т2 Ручное включение с фиксацией дискретных сигналов Пневмокнопка П1КН.З Ручное кратковременное включение пневмосигнала Выключатель конечный П1ВК.1 Формирование дискретного сигнала при механическом воздействии Вентиль ПОВ.1 Ручное замыкание и размыкание мощной пневмолинии Реле универсальное РУП-1М Реализация логических функций с дискретными сигналами Модуль интегральный П1МИ То же Устройство прямого предварения ПФ2Л Для построения ПД- и ПИД-регуляторов Устройство обратного предварения ПФ3.1 Для улучшения характеристик П-и ПИ-регуляторов Устройство алгебраического суммирования ПФ1.1 Алгебраическое сложение трех непрерывных сигналов Устройство извлечения квадратного корня ПФ1.17 Извлечение квадратного корня Умножитель на постоянную величину ПФ1.39 Умножение непрерывного сигнала на константу Прибор селектирования ПФ4/5.1 Сравнение двух сигналов с выдачей на выходе большего (меньшего) Усилитель мощности ПП1.5 Усиление мощности непрерывного сигнала Реле переключения ПП2.5 Коммутация двух непрерывных сигналов по дискретным командам Прибор сигналов ограничения ПП11Л Ограничения по максимуму (минимуму) непрерывного сигнала

Преобразователь ЭП-0000 преобразует электрические сигналы 0-5, 0-20 или V 4-20 мА в давление воздуха 20-100 кПа.

Схема и работа преобразователя ЭП-0000

Принципиальная схема преобразователя приведена на рис.1.23, б. Входной сигнал Iв вводят в катушку (К), в которой расположен постоянный магнит М, притягивающий с определенной силой, пропорциональной Iв, рычаг S. Это ведет к изменению расстояния между соплом и заслонкой в ПС и давлений на входе P1 и выходе Р усилителя мощности. Одновременно изменяется давление в сильфоне С, включенном в контур отрицательной обратной связи, что приводит к восстановлению равновесия рычажного сумматора S. Настройку преобразователя производят винтом H, изменяющим расстояние от оси сильфона до оси вращения S, а также шунтом постоянного магнита. Серийно выпускают 4 модификации ЭП-0000 в разных исполнениях: обыкновенном, защищенном от пыли (влаги) и агрессивной среды, электробезопасном. Рис.1.23. Схемы устройства преобразования рода сигнала: а - пневмоэлектрический преобразователь ППЭ-2; б - электропневматический преобразователь ЭП-0000; в - герконовый преобразователь типа ППЭД.1; г - преобразователь типа П1ПР.5.

Для преобразования рода энергии дискретных сигналов применяют пневмоэлектрические преобразователи типов ППЭД-1, ППЭД-2 (сконструированные на базе одномембранных элементов микропереключателей и магнитоуправляемых герметичных контактов - герконов) и электропневматические преобразователи П1ПР.5 и ПЭПД (построенные на основе переменного ПС сопло - заслонка 2 и электромагнита 1). Выходами (входами) этих преобразователей служат сигналы уровня О или 24 В постоянного тока.

Схемы преобразователей ППЭД.1 и П1ПР.5 приведены на рис.1.23, в, г.

Основные серийно выпускаемые элементы и функционально простые устройства ПСА приведены в табл. 2.1.