Лекція 2. Аналогові пневматичні важильні пристрої множення на постійний коефіцієнт. Пневматичні пристрої множення на постійний коефіцієнт на пневмоопорах та мембранних елементах.

Пневматичні аналогові пристрої множення та ділення на постійний коефіцієнт в загальному вигляді реалізують операцію

(1.12)

де К – постійний коефіцієнт.

При К >1 пристрій реалізує операцію множення на постійний коефіцієнт, а при 0 < К < 1 – реалізує операцію ділення на постійний коефіцієнт.

Аналогові пневматичні важильні пристрої множення на постійний коефіцієнт.

Для множення пневматичних сигналів на коефіцієнт, як більше, так і менше одиниці застосовують важельно-мембранний пристрій (рис.1.5). Він складається з вимірюю чого, множуючого та перетворюючого – підсилюючого пристроїв. Вхідний сигнал Р_ВХ. поступає в вимірюючи камеру И, де створює зусилля на мембрані 1. Це зусилля крізь важильний множельний пристрій (важиль 7) компенсується зусиллям виникаючим від вихідного сигнала Р_ВИХ. на мембрані перетворюючого – підсилюючого пристроя.

Умови рівноваги зусиль на важилі 7 має вигляд

де F_еф.1, F_еф.2 – ефективні площі мембран;

а, в – плечі важеля. Таким чином

де - постійний коефіцієнт множення.

Якщо площі мембран однакові, то

(1.12)

Перетворювально-підсилюючий пристрій являє собою перетворювач типа “сопло-заслінка” з внутрішнім соплом і робить по схемі компенсації зусиль. Сигнал від сопла подається на пневматичний підсилювач ПУ, далі поступає на вихід пристроя та в камеру А заперечного зворотнього зв’язку, де вихідний сигнал створює компенсуюче зусилля на мембрані 2. При зміні вхідного і вихідного сигналів в межі 0-0,1МПа пристрій реалізує залежність (1.12).

Якщо вхідний та вихідний сигнали змінюються в стандартній межі тисків 0,02-0,1МПа, та залежність між ними має вигляд:

(1.13)

Приведена похибка пристроя складає ± 1%. Коефіцієнт множення К може змінюватися від 0,02 до 4.

Рис.1.5.

Аналогові пневматичні пристрої множення на постійний коефіцієнт на пневмоопорах та мембранних елементах.

Для виконання операції множення використовують мембранні елементи УСЕППА в сполученні з пневмоопорами.

На рис.1.6, а, показана схема ділителя тиску на ламінарних пневмоопорах. Такий пристрій реалізує залежність

(1.14)

де k₁, k₂ – провідності пневмоопорів.

Якщо зробити один або обидва пневмоопора змінними, то коефіцієнт ділення можно змінювати.

Для множення пневматичних сигналів на коефіцієнт менший одиниці застосовують схему, що показана на рис.1.6, б. Вона складається з подільника тиску на пневмоопорах і мембранного сумуючого пристроя, останній реалізує залежність

(1.15)

Так як а то з (1.15) отримаємо

(1.16)

Для множення вхідного сигнала на постійний коефіцієнт, більше одиниці, використовують схему що показана на рис.1.6, в. В цьому випадку крефіціент множення завжди більше одиниці або дорівнює одиниці.

Більш універсальні для виконання операції множення на постійний коефіцієнт пристрої, в яких К може бути як менше, так і більше одиниці.

Такими пристроями є пневматичні підсилювачі з заперечним зворотнім зв’язком, наприклад двохвходові підсилювачі на ламінарних пневмоопорах (рис.1.6, д).

Рис.1.6. Схеми пневматичних пристроїв множення на постійний коефіцієнт.

В таких пристроях за рахунок підбора вхідного опора та опора заперечного зворотнього зв’язку можливо одержати принципово любий коефіцієнт множення пневматичного сигнала, що змінюється в діапазоні 0 < К < ∞. Але одночасно з множенням сигнала на постійний коефіцієнт в двохвходовом підсилювачі відбувається зміна його знака. Щоб знаки вхідного та вихідного сигналів збігалися, необхідно використовувати два послідовно включених підсилювача.

В обидва підсилювача (рис.1.6, д) в додатні камери В подається сигнал тиску Р_о, що відповідає умовному нулю вхідного та вихідного сигналів. Тиски Р_ВХ. і Р_ВИХ. які рахуються від цього рівня, позначимо Р^*_ВХ. і Р^*_ВИХ. відповідно. Для двохвходового підсилювача, для тиска Р^*_ВИХ.1 на виході першого каскада, відрахованого від Р_о запишемо:

Аналогічно для другого каскаду підсилювача

(1.17)

При стандартному діапазоні зміни вхідного та вихідного сигналів цей пристрій реалізує операцію

(1.18)

Приведена похибка пристроя складає ± 1%.

Література: [7] стор.128-130; [1] стор.43-47; [3] стор.192-199.

Лекція 3. Аналогові пневматичні інтегруючі пристрої розімкнутого та замкнутого типу. Аналогові пневматичні диференцюючі пристрої розімкнутого та замкнутого типу.

Аналогові пневматичні інтегруючі пристрої.

Застосовуються при конструюванні пневматичних регуляторів, генераторів та інших пристроїв. Аналогові інтегратори реалізують залежність

(1.19)

де Р_ВИХ. і Р_ВХ. – тиски на виході та вході інтегратора; t – час; Т – постійна часу інтегратора (час інтегрування).

Аналогові інтегруючі пневматичні пристрої розподіляють на пристрої розімкнутого та замкненого типу в залежності від того, використовується чи ні в схемі пристроя заперечний зв’язок.

Основний метод пневматичного інтегрування кількості повітря (пневматичного заряду) в пневмоємкості або в пневмоконденсаторі.

Найбільш простим інтегруючим пристроєм розімкнутого типа є глуха пневмокамера з ламінарними пневмоопорами на вході (рис.1.7, а). Інтегруючі пристрої розімкнутого типа називають також пасивними. Диференційне рівняння глухої пневмокамери з лінійним вхідним пневмоопором має вигляд

(1.20)

де - постійна часу аперіодичної ланки; V – об’єм пневмоємкості; R – газова постійна; θ – абсолютна температура; k – провідність пневмоопора.