SPRAWOZDANIE NR 5

Ćwiczenie wykonali:

Katarzyna Rugiełło

Izabela Rutkowska

Wiktor Piwowarczyk

Jakub Kleszcz

Data: 21.12.2016 r.

Temat: Pneumatyczne i elektropneumatyczne ustawniki pozycyjne

Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z konstrukcją i określenie właściwości serwomechanizmów pneumatycznych

1. Zapoznanie się z pozycjonerami (ich rodzajami, rodzajami napędów, rodzajami wzmacniaczy pneumatycznych i sprzężeń zwrotnych)

Rodzaje pozycjonerów

Ustawniki pozycyjne dzielą się na ustawniki pneumatyczne i elektropneumatyczne. Możemy jednak podzielić je bardziej szczegółowo na:

a)Liniowy napęd pneumatyczny:

- z elektropneumatycznym zaworem proporcjonalnym

- z pneumatycznym zaworem proporcjonalnym

- z pneumatycznym ustawnikiem pozycyjnym

b) Liniowy elektropneumatyczny napęd pozycyjny z siłownikiem jednostronnego działania

c)Kątowy elektropneumatyczny napęd pozycyjny:

- z siłownikiem wahadłowym

- z siłownikiem membranowym

Rodzaje napędów w pozycjonerach:

a) Siłowniki pneumatyczne o ruchu obrotowym:

-jednostronnego działania

-dwustronnego działania

b) Siłowniki pneumatyczne o ruchu liniowym

-jednostronnego działania

-dwustronnego działania

Rodzaje wzmacniaczy pneumatycznych:

-Elektropneumatyczne zawory proporcjonalne

-Pneumatyczne zawory proporcjonalne

-Elektropneumatyczne zawory o działaniu dyskretnym

Sprzężenia zwrotne są realizowane poprzez zastosowanie:

-Przetworników pomiarowych

-Sprężyny lub dźwigni

2. Zapoznanie się z elektropneumatycznym napędem pozycjonującym

Sygnał wejściowy	20-100 kPa
Ciśnienie zasilania	0.25-1 MPa
Sygnał sterujący	Dwa sygnały przemienne o wartości 0-100 % ciśnienia zasilającego
Skok współpracującego siłownika	80-
Błąd podstawowy	Maks. 1.6 % nominalnego skoku siłownika
Czułość	0.4 % minimalnego zakresu ciśnienia wejściowego
Zakres proporcjonalności dla obu sygnałów sterujących	1.2-0.5 %
Błąd dodatkowy spowodowany zmianą ciśnienia zasilania o 10 %	0.8 % nominalnego skoku siłownika
Dopuszczalna temperatura otoczenia	-25…+ (przetwornik) 0… + (mikrokontroler)
Rozdzielczość - przy sterowaniu cyfrowym - przy sterowaniu analogowym	23impulsy/1mm skoku 1.4% skoku nominalnego
Struktura mikrokontrolera	- mikroprocesor typu 80C552 - pamięć programu EPROM - pamięć ustawień EEPROM

Opis budowy:

Napęd pozycjonujący składa się z siłownika pneumatycznego, ustawnika pozycyjnego oraz mikrokontrolera wyposażonego w regulator PID. Mikrokontroler pozwala na zadawanie położenia z panelu operatora(ustawienie 4 parametrów) lub za pomocą analogowego sygnału prądowego 4-20mA. Blok zaworowy jest wykonany jako układ 4 zaworów 2/2 bezpośrednio sterowanych elektromagnesem, które dodatkowo są połączone „parami” ze sobą. Blok zaworowy i układ pomiarowy jest połączony z mikrokontrolerem za pomocą przewodu trójżyłowego.

Budowa i sposób podłączenia powoduje zredukowanie ilości możliwych stanów z 16 do 3(0V oraz +/- 24V) co odpowiada stanom:

-wysunięcie siłownika

-wsunięcie siłownika

-zatrzymanie siłownika w pośredniej pozycji

Działanie

Do realizacji sprzężenia zwrotnego zastosowano układ pomiaru przemieszczenia. Jest ono zbudowane z dwóch tarcz:

- sprzężonej z tłoczyskiem siłownika: jej kąt obrotu jest proporcjonalny do liniowego przemieszczenia tłoka

- tarczy poruszanej za pomocą strumienia sprzężonego powietrza, znajduje się na niej znacznik magnetyczny

Na pierwszej z nich znajduje się czujnik Halla, drugi jest nieruchomy. Dzięki temu możemy zmierzyć czas potrzebny na przebycie drogi przez magnes między dwoma czujnikami. Rejestrowane impulsy są proporcjonalne do położenia tłoka.

Uniezależnienie kąta przemieszczenia od omegi:

ω = f(p)

$$\Omega = \frac{2\pi}{T}$$

$$\omega = \frac{\theta}{\tau}$$

Ω = ω

z tego wynika, że: $\mathbf{\theta = 2}\mathbf{\pi}\frac{\mathbf{\tau}}{\mathbf{T}}$

3. Pneumatyczny napęd pozycjonujący

Sygnał wejściowy	0.2÷1 bar
Ciśnienie zasilania	2.5÷10 bar
Sygnał sterujący	dwasygnały przemienne o wartości 0÷100 % ciśnienia zasilającego
Skokwspółpracującego siłownika	80÷600 mm
Błąd podstawowy	maks. 1.6 % nominalnego skoku siłownika
Czułość	0.4 % minimalnegozakresu ciśnienia wejściowego
Zakres proporcjonalności dla obu sygnałów sterujących	1.20.5 %
Błąd dodatkowy spowodowany zmianą ciśnienia zasilania o 10 %	0.8 % nominalnegoskokusiłownika
Stopień ochrony obudowy	IP 54
Masa	1.7- w zależności od wykonania
Dopuszczalna temperatura otoczenia	-25÷+

Opis i działanie:

Urządzenie składa się z siłownika pneumatycznego oraz pozycjonera pneumatycznego. Pozycjoner pneumatyczny zbudowano w oparciu o zawór proporcjonalny sterowany przez układ kaskad pneumatycznych. Ciśnienia na krawędziach sterujących zaworu zależą od położenia układu dźwigni mechanicznych wspartych z jednej strony mieszkiem pneumatycznym a z drugiej sprężyną pełniącą rolę sprzężenia z tłoczyskiem siłownika. Zmiana ciśnienia p2 w mieszku pneumatycznym powoduje wyprowadzenie układu dźwigni z równowagi do prowadzi do zróżnicowania ciśnień na lewej i prawej krawędzi sterującej zaworu proporcjonalnego. Siła wypadkowa działająca na suwak zaworu powoduje jego przesunięcie, co w konsekwencji prowadzi do podania zasilania na jedną z komór siłownika i odpowietrzenie drugiej z nich. Siłownik przemieszcza się zmieniając siłę naciągu sprężyny do momentu zrównoważenia siły reakcji wywołanej przez mieszek pneumatyczny.

4. Schemat pozycjonera pneumatycznego typu 3766 firmy Samson

1. Dźwignia

1.1 Trzpień

1.2 Oś obrotu

2.1 Dysza

2.2 Dysza

3 Dźwignia membranowa

4 Sprężyna pomiarowa

5 Membrana pomiarowa

6.1-6.2 Śruby regulacyjne

7 Płytka do zmiany kierunku działania

8 Dławik

9 regulator ciśnienia

10 Wzmacniacz

11 Dławik przepływu

12 Zawór elektromagnetyczny

Zasada działania:

???