1 

LABORATORIUM AUTOMATYKI PROCESOWEJ 

 

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA C1 

Badanie statycznych własności przetworników ciśnienia 

 
 

Przetworniki  pomiarowe  w  układach  regulacji  automatycznej  są  przeznaczone  do  przetwarzania 

wartości  wielkości  regulowanej  na  standardowy  sygnał  wejściowy  regulatora.  Celem  ćwiczenia  jest 
zbadanie  statycznych  własności  trzech  przetworników  pomiarowych  z  pneumatycznym  sygnałem 
wyjściowym. Badane przetworniki: 

  pneumatyczny przetwornik natężenia prądu elektrycznego, 
  pneumatyczny przetwornik wysokich ciśnień, 
  pneumatyczny przetwornik różnicy ciśnień. 

Pneumatyczne przetworniki sygnałów składają się zwykle z przetwornika pierwotnego (o różnej budowie i 
zasadzie  działania)  oraz  z  mechanicznego  układu  stanowiącego  przetwornik  wtórny.  Urządzenie  jest 
czasem  wyposażone  dodatkowo  we  wzmacniacz  mocy.  Mechaniczny  zespół  przetwarzający  stanowi 
zwykle  wzmacniacz  pneumatyczny  typu  dysza-przesłona  objęty  ujemnym  proporcjonalnym  sprzężeniem 
zwrotnym. Działanie zespołu przetwarzającego oparte jest na zasadzie kompensacji sił lub przesunięć, co 
zapewnia dużą dokładność i małą wrażliwość na zakłócenia.  

Na  rysunku 1  przedstawiono  badany  podczas  ćwiczenia  pneumatyczny  przetwornik  natężenia  prądu 
elektrycznego.  Przetwornik  ten  przetwarza  sygnał  elektryczny  w  postaci  natężenia  prądu  stałego  na 
unormowany sygnał pneumatyczny. Zmiana natężenia prądu przepływającego przez cewkę 1 umieszczoną 

w  polu  działania  magnesu  trwałego  2 
wywołuje  zmianę  siły  z  jaką  cewka,  a 
wraz  z  nią  i  koniec  dźwigni  3,  są 
przyciągane  przez  magnes.  Powoduje  to 
przemieszczenie  przysłony  4  i  zmianę 
ciśnienia  wyjściowego  p

w

,  które  przez 

mieszek  ujemnego  sprzężenia  zwrotnego 
5  równoważy  moment  siły  sygnału 
wejściowego. 

Wartość 

początkowa 

sygnału wyjściowego jest nastawiana przy 
pomocy sprężyny 6.  

 

Przetwornik 

wysokich  ciśnień  przedstawiono  na 

rysunku 2. 

Przetwornikiem 

pierwotnym 

w 

tym 

urządzeniu  jest  rurka  Bourdona  1.  Siła  z  jaką  rurka 
oddziałuje  na  dźwignię  jest  proporcjonalna  do 
mierzonego  ciśnienia  p.  Siła  ta  jest  przetwarzana  w 
przetworniku  wtórnym  na  sygnał  pneumatyczny  w 
postaci  ciśnienia  wyjściowego  p

m

.  Zakres  mierzonych 

ciśnień  można  zmieniać  przesuwając  mieszek  2. 
Sprężyna  3  służy  do  nastawiania  wartości  początkowej 
p

m

.  Zastosowany  wzmacniacz  mocy  5  ma  budowę 

mieszkową. Komorę 4 zastosowano w celu polepszenia 
stabilności  pracy  przetwornika  przy  niewielkich 
obciążeniach wyjściowych. 

+

1

2

3

4

6

5

p

w

p

0

Rys. 2. Przetwornik wysokich ciśnień. 

Rys. 1. Pneumatyczny przetwornik pośredni natężenia 

 prądu elektrycznego. 

 

 

2 

Trzecim badanym układem jest przetwornik różnicy ciśnień przedstawiony na rysunku 3. 

 

 

Rys. 3. Przetwornik różnicy ciśnień. 

 

Różnica  ciśnień  działająca  na  blok  membran  1  powoduje  przesunięcie  dźwigni  5  i  tym  samym  zmianę 
odległości  między  przesłoną  a  dyszą  7.  Przesunięcie  to  zmienia  ciśnienie  kaskadowe  układu  dysza-
przesłona  działające,  po  wzmocnieniu  we  wzmacniaczu  8,  na  mieszek  sprzężenia  zwrotnego  3.  Siła 
wywierana przez mieszek  3 równoważy wypadkową siłę parcia działającą na blok membran 1. Ciśnienie 
wyjściowe p

wy

  jest miarą różnicy  ciśnień  p

we2

   p

we1

. Wewnątrz bloku  membran  1  znajduje się  ciecz  2 . 

Przetwornik  pierwotny  oddzielony  jest  od  przetwornika  wtórnego  membraną  4.  Regulacja  zakresu 
pomiarowego  dokonywana  jest  przy  pomocy  elementu  6.  Sprężyna  9  służy  do  nastawiania  wartości 
początkowej p

wy

. 

 
Opis ćwiczenia 
 

1.  Pneumatyczny przetwornik natężenia prądu elektrycznego. 

W celu wyznaczenia charakterystyki statycznej należy zbadać zależność wyjściowego unormowanego 
sygnału pneumatycznego od natężenia prądu zadawanego przy użyciu opornicy dekadowej. Zależność 
p  =  f(R)  należy  wyznaczyć  dla  całego  zakresu  wartości  sygnału  wyjściowego  podczas  stopniowego 
zwiększania, a następnie zmniejszania, wartości oporu R. 

2.  Przetwornik wysokich ciśnień. 

Charakterystykę statyczną wyznacza się odczytując wartości unormowanego sygnału pneumatycznego 
w  funkcji  ciśnienia  wejściowego  ustawianego  zadajnikiem  tłokowym.  Ciśnienie  wejściowe  należy 
powoli  zwiększać  pokręcając  korbą  zadajnika.  Po  osiągnięciu  maksymalnej  wartości  sygnału 
wyjściowego należy powoli zmniejszać ciśnienie wejściowe notując wartości sygnałów wejściowego i 
wyjściowego. 

3.  Przetwornik różnicy ciśnień. 

Charakterystykę  statyczną  sporządza  się  badając  zależność  wyjściowego  unormowanego  sygnału 
pneumatycznego  od  różnicy  ciśnień  ustawianej  przy  pomocy  zaworu  redukcyjnego.  Pomiary  należy 
przeprowadzić zwiększając, a następnie zmniejszając różnicę ciśnień wejściowych. 

 
Sprawozdanie.  Zakres  sprawozdania  z  ćwiczenia  określi  prowadzący  po  uprzednim  sprawdzeniu  i 
zaliczeniu wykonanych pomiarów.  
 
Kolokwium. Zakres materiału wymaganego do zaliczenia kolokwium końcowego: 

1.  Wykład "Automatyka Procesowa" - 4 rok, semestr zimowy. 

2.  Chorowski B. i Werszko M. „Mechaniczne urządzenia automatyki”, WNT 1990, 

str. 22-31, 83-96, 227-236, 248-257 (lub WNT 1974 str. 24-30, 115-122, 220-227, 231-240). 

3.  Kostro J. „Elementy, urządzenia i układy automatyki”, WSiP, 1983, str. 87-96.