К ним относят пневматические камеры, дроссельные делители, преобразователи перемещений и сил в давление, усилители давления и мощности, сумматоры и реле.
Пневмокамеры служат для аккумуляции сжатого воздуха и изменения его давления во времени по определенному закону. Камера состоит из емкости объемом V и нескольких ПС на вводах. Различают глухие камеры с одним вводом V, (рис.1.8, a) и проточные камеры, у которых два и более ввода (рис.1.8, б).
Рис.1.8. Схемы камер:
а- глухой; б - проточной; в дроссельного делителя
Дроссельные делители предназначены для суммирования давлений Р1, Р2,...,Рm с весами k1, k2,...,km. Делители строят на базе проточных камер малого объема с ламинарными ПС проводимостью aj (j = 1,2,..., m). Суммарное давление в камере делителя
где kj=aj/(a1 + а2+... +аm);
Статическая погрешность делителя при близких Рj не превышает 2-4% и зависит от способа измерения Р. В динамическом отношении делители рассматривают как усилительные звенья в области частот [0; 0,7] рад/с. В ПСА чаще всего используют делители с m=2 и V=0; схема этого элемента показана на рис.1.9, в.
|
|
Преобразователи перемещений и усилий в давление
Эти элементы предназначены для преобразования малых перемещений и усилий в достаточно большие изменения давления воздуха. Эффект преобразования осуществляется чаще всего элементом, содержащим переменный дроссель.
Преобразователь перемещения в давление типа сопло-заслонка показан на рис.1.9, а. В него входят постоянный дроссель, проточная камера небольшого объема и переменный дроссель, построенный на пневматическом сопле и заслонке. Перемещения заслонки h приводят к изменению гидравлического сопротивления вытекающей из сопла струи и соответственно - давления Р в камере. При удалении заслонки от сопла на 0,15—0,20 мм давление Р становится равным нулю.
Рис.1.9. Преобразователь перемещения в давление типа сопло-заслонка:
a- принципиальная схема; б - статическая характеристика;
l - преобразователь с постоянным давлением Р0;
2 — преобразователь с постоянным перепадом DР—Р0—Р.
Описанный преобразователь не имеет обратной связи, поэтому плохо работает при перекосах заслонки, вибрациях, колебаниях давления воздуха и т.п.
Наибольшее распространение в пневмоавтоматике получил преобразователь перемещения в давление с отрицательной обратной связью, (рис.1.10, а). Он состоит из проточной камеры с постоянным и переменным дросселем, сильфона обратной связи и механического рычага - сумматора перемещений.
Рис 1.10.. Принципиальные схемы преобразователей с обратной связью:
а -перемещения в давление: б — силы в давление; в — силы в давление (типа шарик - седло).
|
|
Принципиальная схема преобразователя силы в давление приведена на рис.1.10, б. Преобразователь состоит из проточной камеры с постоянным и переменным (типа сопло — заслонка) дросселями, сильфона обратной связи и рычажного преобразователя усилий в перемещение.
На рис.1.10, в показана схема преобразователя силы (или перемещения) в давление, базирующегося на переменном дросселе типа шарик — седло (шарик — цилиндр).
Рис.1.11. Принципиальные схемы усилителей давления типа сопло -заслонка:
а - с постоянным давлением P0; б - с постоянным перепадом DР=Р0-Р;
1 - пружина; 2— дроссель; 3 — проточная камера.
Преобразователи шарикового типа применяют для построения усилителей давления и (чаще) мощности (расхода) пневматических сигналов.
Одновходовые усилители строят на базе переменного ПС типа сопло -заслонка и стабилизатора перепада давления Р0 - Р (рис.1.12, а).
Двух- и четырехвходовые усилители конструируют на основе двух последовательно включенных переменных ПС типа сопло-заслонка и мембранного сумматора сил, формируемых давлениями Р1, Р2, или Р1 - Р4. (рис.1.12, б, в).
Усилители давления УСЭППА называют элементами сравнения: трехмембранный элемент П2ЭС.1 (рис. 2.14, 6) сравнивает два давления Р1 и Р2 и в зависимости от знака их разности формирует на выходе сигнал "0" или "1" (в системе КЭМП аналогичный элемент назван компаратором КАМП). В пятимембранном элементе П2ЭС.З сравнивают три давления (на рис.2.12, в камера Д соединена с атмосферой); выходной сигнал вне зоны линейности равен нулю или единице.
Рис.1.12. Схемы усилителей давления:
а - двухвходового; в - четырехвходового
Элементы сравнения используют для построения сумматоров двух, трех или четырех давлений. Для этого в камеру Д четырехвходового усилителя (рис. 2.12, в) вводят сигнал отрицательной обратной связи из камеры Е. В этом случае равновесие мембранного сумматора сил возможно на линейном участке статической характеристики при Р=Р1-Р2+Р3. На этом усилителе можно выполнять разные операции: при Р1=PБ=РГ имеем Р=2Р1-Р2; при Р1=Рk=0 получим Р=Р1 - Р2; при Р2=РВ=0 имеем P=P1+P3; при РВ=РД=Р получим Р=(Р1+Р3)/2. В динамическом отношении сумматоры представляют усилительный элемент при частотах до 10-20 рад/с; основная погрешность сумматора на базе П2ЭС.З не выше 0,5%.
В состав КЭМП входит сильфонный сумматор трех давлений типа СМАМП, основная погрешность суммирования - 0,5%.
Усилители мощности предназначены для увеличения расхода воздуха без существенного изменения его давления. Такие усилители называют пневмоповторителями и применяют для разделения пневматических устройств на независимые по расходу части. Различают точные (маломощные) и грубые (мощные) повторители, имеющие разные классы точности и расходы воздуха.
Рис.1.13. Схемы пневмоповторителей:
а - точного маломощного типа П2П.1; б - грубого мощного типа П2П.З; в - точного мощного типа П2П.7
В КЭМП входят точные маломощные повторители без сдвига ПАМП-1 (класс точности 0,25) и со сдвигом ПАМП-2 (класс точности 0,5), а также мощный усилитель ПАМП-3 (класс точности 0,5, расход воздуха 1500 л/ч).
Релейные элементы ПСА используют для реализации зависимости P=signDP (где DP =Р1-Р2; Р1, Р2 входные сигналы). Реле строят на базе двухвходовых усилителей давления с положительной обратной связью и регулируемым смещением С статических характеристик. Для создания смещения в одну из камер усилителя вводят малое или большое давление подпора, равное 30-40 или 70-80% от давления питания Рn (на схемах ПСА камера малого подпора имеет одинарную штриховку, большого - двойную).
В составе КЭМП специальных релейных элементов нет, их функции выполняют клапаны.
Рис.1.14. Схемы и статические характеристики реле:
а--без смещения; б—со смещением.
Рис.1.15. Схемы клапанов:
|
|
а - безмембранный типа ПЗК.5; 6 -выключающее реле П-1108; в - одноконтактный клапан ПЗК.1;
г — модуль интегральный П1МИ; д - клапан КЛАМП
Для коммутации пневматических сигналов и реализации простейших логических операций в ПСА применяют выключающие реле и клапаны.
Для формирования пневмосигналов определенного уровня в ПСА используют задатчики.
Их строят на базе дроссельных делителей (см. рис.1.8, в), один из вводов которого соединен с источником питания, а другой - с атмосферой; точного маломощного повторителя со сдвигом (рис.1.16, а) и проточной камеры с регулируемым ПС типа шарик - цилиндр (рис.1.16, 6). В УСЭППА входят задатчик П23Д.З (рис.1.16, 6), устанавливаемый перед глухими камерами, и мощный задатчик П23Д.4 с дополнительным усилителем мощности. В КЭМП имеется маломощный задатчик ЗАМП-1. Рис. 1.16. Схемы задатчиков: а — маломощного; б —типа П23Д.З |
Дискретные сигналы в ПСА формируют с помощью пневмокнопок и тумблеров.
Эти элементы конструируют на базе регулируемых ПС типа сопло-заслонка или шарик-цилиндр. Схема пневмокнопки П1КН.З показана на рис.1.17. При нажатии на кнопку 1 шток 2 открывает заслонку 3 и давление Рп проходит на выход. В пневмотумблере П1Т.2 перемещение штока осуществляет рычаг, фиксирующий "открытие" или "закрытие" тумблера. Рис. 1.17. Схема пневмокнопки |
Пневмокнопки используют и как конечные выключатели (элемент П1ВК. 1).