1. Schemat blokowy zespołu wzmacniaczy dysza - przesłona oraz wzmacniacza mocy z opisem pełnionych funkcji, występujących sygnałów i ich wartości.

2. Schemat blokowy układu regulacji z definicją członu przetwarzania i dwustopniowego przetwarzania wielkości regulowanej; cechy charakterystyczne przetwornika.

3. Schemat przetwornika ciśnień średnich z opisem działania i sposobem zmiany zakresu pracy; tabela pomiarowa, wykres p_wyj=f(p_wej) z komentarzem.

4. Schemat przetwornika różnicy ciśnień z opisem działania, sposób zmiany zakresu pracy przetwornika. Tabela pomiarowa, wykres p_wyj=f(h) z komentarzem.

Ad 1.

1. Schemat blokowy zespołu wzmacniaczy dysza - przesłona oraz wzmacniacza mocy.

x P_k P_wyj

1 - Wzmacniacz dysza - przesłona

2 - Wzmacniacz mocy

3 - Reduktor ciśnienia

4 - P_zas= 1,4 bar

5 - P_wyj

2. Opis funkcji pełnionych przez poszczególne elementy.

Wzmacniacz dysza - przesłona składa się z dwóch oporów pneumatycznych, stałego (przewężenie o stałym przekroju A₁) oraz zmiennego (jego pole przekroju A₂ zależy od odległości dyszy x). Sygnałem wejściowym jest odległość przesłony od dyszy której zmiana powoduje zmianę ciśnienia p₁. Ciśnienie to jest sygnałem wyjściowym wzmacniacza. Wzmacniacz ten spełnia zazwyczaj rolę wzmacniacza wstępnego którego sygnał jest do wzmacniacza mocy.

1 - opór stały

2 - opór zmienny

3 - komora przejściowa

4 - przysłona

Wzmacniacz mocy - jest to układ mechaniczny mający za zadanie zamianę sygnału o niewielkiej wartości na sygnał będący w stanie wykonać operacje na urządzeniach pneumatycznych (np. regulatorach). Charakteryzuje się dużym natężeniem przepływu powietrza, zapewniającym w krótkim czasie uzyskanie wymaganego ciśnienia.

1 - membrana

2 - membrana

3 - sztywnik

4 - kulka

Reduktor ciśnienia - jego zadaniem jest tak przekształcić ciśnienie aby odpowiadało wymaganiom wzmacniaczy.

3. Sygnały występujące w przetworniku.

Sygnał wejściowy wzmacniacza dysza - przesłona - jest nim odległość przysłony od dyszy co przekłada się na wartość oporu zmiennego dyszy.

X_max = d₂/4 gdzie d₂ - średnica dyszy

Sygnał wyjściowy wzmacniacza dysza - przesłona - jest nim ciśnienie p₁ w komorze przejściowej w zakresie:

P₁ = 0.58 - 0.62 bar

Sygnał wejściowy wzmacniacza mocy - jest to ciśnienie p₁ ze wzmacniacza dysza - przesłona

Sygnał wyjściowy wzmacniacza mocy - jest to ciśnienie p₂ które jest znormalizowanym ciśnieniem sterowania dla układów pneumatycznych, jego zakres wynosi:

P₂ = 0,2 -1,0 bar

Ad. 2

1. Schemat blokowy układu regulacji.

Niebieski kolor oznacza sygnały znormalizowane.

y - wartość regulowana

x - sygnał sterowania

z - zakłócenia

y_rzecz - rzeczywista wartość odpowiadająca aktualnej wartości regulowanej

y_zad - wartość zadana

e - uchyb regulacji

e = y_zad - y_rzecz

Człon przetwarzania jest to element układu odpowiadający za zamianę sygnału o dowolnych parametrach na sygnał o innych parametrach odpowiadających wartością parametrom sygnału wejściowego. Człon przetwarzania pracuje według charakterystyki dla niego odpowiedniej. Optymalnym jest aby charakterystyka była liniowa na całym zakresie przetwarzania.

2. Cechy charakterystyczne przetwornika.

• przetwarzają ciśnienia na znormalizowany zakres 0,2 do 1,0 bara

• próg pobudliwości zakresu pomiarowego

• dopuszczalne ciśnienie statyczne

• zakres pomiarowy

Ad 3.

1. Schemat przetwornika.

Przetwornik ciśnienia składa się z czujnika w postaci mieszków l i 2 oraz przetwor­nika pośredniego, działającego na zasadzie kompensacji sił. Działanie przetwornika: na mieszek l od wewnątrz działa mierzone nadciśnienie, a z zewnątrz ciśnienie atmosferyczne, natomiast mieszek 2, we wnętrzu którego panuje próżnia, znajduje się pod działaniem ciśnienia atmosfe­rycznego. Zmiana ciśnienia mierzonego powoduje zmianę położenia przy­słony 3 względem dyszy 4. Wynikiem tego Jest zmiana ciśnienia wyjś­ciowego p_m, które przez mieszek sprzężenia zwrotnego 5 kompensuje działanie ciśnienia mierzonego. Zmiana ciśnienia atmosferycznego dzia­łającego na mieszki l i 2, które mają tę samą powierzchnię czynną i są umieszczone w tej samej odległości od punktu obrotu dźwigni 6, nie wpływa na ciśnienie wyjściowe p_m.

Do zmiany zakresu mierzonych ciśnień jest przeznaczony ruchomy wspornik 7. Początkową wartość sygnałów wyjściowych ustala się przez odpowiednie napięcie sprężyny 8.

Przetwornik różnicy ciśnień.

Przetwornik różnicy ciśnień składa się z puszkowego czujnika różnicy ciśnień o wyjściu w postaci siły i przetwornika pośredniego siły, działającego na zasadzie kompensa­cji sił. Mierzona różnica ciśnień oddziałuje na puszkę l utworzoną z dwóch metalowych membran falistych wypełnioną cieczą manometryczną (mie­szanina gliceryny z wodą). Siła od membran przez cięgła 2 i 3 oraz dźwignie 4 i 5 działa na przysłonę 6. Dźwignia 4 wychodzi z komory ciś­nieniowej przez membranę sprężystą 7, stanowiącą zarazem punkt pod­parcia dźwigni. Budowa komór ciśnieniowych czujnika pozwala na krót­kotrwałe przeciążenie puszki membranowej jednostronnie działającym ciśnieniem równym ciśnieniu p₁.

Przetwornik pośredni składa się z dźwigni 5, przesuwnego wsporni­ka S oraz kaskady pneumatycznej 9, mieszka sprzężenia zwrotnego 10, mieszkowego wzmacniacza mocy 11 i stabilizatora ciśnienia zasilania kas­kady 12.

Zakres mierzonej różnicy ciśnień zależy od położenia wspornika S. Nastawianie początkowej wartości sygnału wyjściowego dokonuje się sprę­żyną 13.

Przetwornik jest wykorzystywany do przetwarzania na sygnał pneu­matyczny ciśnienia różnicowego, powstającego przy pomiarze natężenia przepływu metodą zwężkową lub przy pomiarze poziomu cieczy metodą hydrostatyczną.

Y_ZAD

Y_RZECZ

e

u

y

x

ZADAJNIK

PRZETWORNIK .

ELEMENT WYKONAW

REGULAT.

OBIEKT

5

4

2

3

1

Wzmacniacz mocy

Wzmacniacz

Dysza-Przesłona

---