III. Opracowanie wyników i wnioski:

1. Badanie przetwornika siły:

Rozpoczynając doświadczenie skorygowałam zerową wartość ciśnienia Py ,

odpowiednio przesuwając podziałkę milimetrową. Następnie zmieniając obciążenie końca belki od 0 do 200 g zawieszam na haczyku kolejno coraz więcej ciężarków 20-gramowych. Pomiary powtórzyłam po włączeniu dodatkowego proporcjonalnego, ujemnego sprzężenia zwrotnego. W tym celu pod membranę Msz- doprowadziłam powietrze o ciśnieniu wyjściowym Py przez zamknięcie zaworu Z4 i otwarcie zaworu Z3.

Wartości masy m ciężarków przeliczyłam na siłę Q według wzoru:

Q  m g

P_Y [mm]

P y = f (Q)

P y = f (Q) przetwornik z dodatkowym

ujemnym sprzężeniem zwrotnym

Q *10^-3 [N]

Z wykresów odczytuję, że siła Q rośnie wprost proporcjonalnie do ciśnienia wyjściowego. Po wprowadzeniu dodatkowego sprężenia zwrotnego zmalały wartości P_Y.

Z nachylenia wykresu charakterystyki obliczyłam wzmocnienia przetwornika:

Obliczyłam również współczynnik dodatkowego sprzężenia zwrotnego a:

2. Wpływ ciśnienia powietrza zasilającego:

W celu zbadania wpływu zmian ciśnienia powietrza zasilającego kaskadę pneumatyczną (P0) na działanie pneumatycznego przetwornika siły, wyłączyłam dodatkowe ujemne sprzężenie zwrotne oraz obciążyłam belkę równoważni Q =1 N.

- Ciśnienie wyjściowe Py = 43mm przy ciśnieniu powietrza zasilającego P0 = 150 mm

- Ciśnienie wyjściowe Py = 43mm przy ciśnieniu powietrza zasilającego P0 = 170 mm

- Ciśnienie wyjściowe Py = 43mm przy ciśnieniu powietrza zasilającego P0 = 130 mm

Wnioskuję, że ciśnienie wyjściowe jest stałe dla różnych wartości ciśnienia powietrza zasilającego.

3. Badanie przetwornika ciśnienia:

Ponownie nastawiłam wartość P0 = 150 mm. Siłę ciążenia Q zastąpiłam parciem membrany Mx na przeciwległy koniec belki. Pod membraną wytworzyło się ciśnienie Px podwyższając poziom cieczy Hx. Blokując położenie zbiornika nastawiałam po kolei

Px =10, 20, ...100 1 mm. Określiłam też właściwości statyczne przetwornika z dodatkowym proporcjonalnym, ujemnym sprzężeniem zwrotnym oraz z dodatkowym ciężarkiem 20 g na

końcu belki.

P_Y [mm]

P_Y  f (P_X z dodatkową siłą Q0

P_Y  f (P_X)

P_Y  f (P_X )z dodatkowym ujemnym

sprzężeniem zwrotnym

P_X [mm]

Z nachylenia charakterystyki obliczyłam wzmocnienie przetwornika:

Obliczyłam przesunięcie charakterystyki Py0 :

Współczynnik dodatkowego sprzężenia zwrotnego:

Równanie pneumatycznego przetwornika ciśnienia bez dodatkowego ujemnego sprzężenia zwrotnego i z przesuniętą charakterystyką statyczną:

P_Y  K  P_X  P_Y0

P_Y=0,7P_X +7

Wnioskuję, że wprowadzenie dodatkowego ujemnego sprzężenia zwrotnego nie zmienia przebiegu charakterystyki dynamicznej, ponieważ jest to sprzężenie proporcjonalne.

4. Właściwości dynamiczne przetwornika:

Zawiesiłam na haczyku belki ciężarki działające siłą Q = 2N. Ciśnienie Py osiągnęło wartość wynikającą z charakterystyki statycznej przetwornika siły bez dodatkowego ujemnego sprzężenia zwrotnego, a następnie oddziałuje inercyjne dodatkowe ujemne sprzężenie zwrotne zmniejszając stopniowo wzmocnienie przetwornika do wartości wzmocnienia z proporcjonalnym dodatkowym ujemnym sprzężeniem zwrotnym..

P_Y [mm]

z inercyjnym dodatnim

sprzężeniem zwrotnym

Zauważyłam, że przy inercyjnym ujemnym sprężeniu zwrotnym pojemność V1 napełnia się powoli powietrzem, Psz- wzrasta stopniowo aż do wartości zbliżonej do Py.

Ponieważ przy inercyjnym dodatnim sprężeniu zwrotnym moment siły wywieranej przez membranę Msz+ dodaje się do momentu siły Q to ciśnienie wyjściowe Py wzrasta.

---