ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С УНИФИЦИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ

Для преобразования измерительной информации в унифицирован­ный сигнал в ГСП применяют преобразователи, работающие на принципе силовой компенсации.

На рис. 3.1 приведена схема унифицированного преобразователя с электросиловой компенсацией. Измеряемая физическая величина воздействует на чувствительный элемент измерительного устройст­ва 7 и преобразуется в усилие Р, которое через рычажную систему 2 уравновешивается усилием Рос, создаваемым магнитоэлектрическим устройством обратной связи. При изменении измеряемой вели­чины пластина 5 перемещается относительно индикатора рассогласо­вания 6 дифференциально-трансформаторного типа. Это перемещение вызывает изменение напряжения переменного тока, которое посту­пает на вход усилителя 7. После выпрямления и усиления с выхода усилителя сигнал поступает в линию дистанционной передачи и одно­временно в последовательно соединенную с ней рамку 8 магнито­электрического устройства 9 электросилового преобразователя, где он преобразуется в пропорцио­нальное механическое усилие об­ратной связи Рос, уравновеши­вающее посредством рычажной системы 2 измеряемое входное усилие Р.

Таким образом, сила постоян­ного тока на выходе преобразо­вателя пропорциональна усилию Р, а следовательно, и значению измеряемой физической величи­ны. Настройка преобразователя на заданный предел измерения осуществляется перемещением сухаря 3. Установка начального значения выходного сигнала пре­образователя осуществляется пружиной 4 корректора нуля.

Принцип действия частотно-силовых преобразователей осно­ван на преобразовании механи­ческого усилия в частоту собст­венных поперечных колебаний струнного элемента. Измеряемая физическая величина (рис. 3.2) воздействует на чувствительный элемент измерительного устрой­ства / и преобразуется в пропорциональное усилие Р, которое через рычаг 2 передается струне 4. При этом частота собственных колеба­ний струны, находящейся в поле постоянного магнита 7, изменяется пропорционально значению измеряемой величины:

где l—длина струны; ρ—плотность материалы струны; σ—напря­жение, создаваемое в струне силой Р.

Возникающая в струне, колеблющейся в поле постоянного магни­та, эдс усиливается в блоке 6. Выходной сигнал частотой 1500— 2500 Гц с выхода усилителя передается вторичному прибору. На­стройка датчика на заданный диапазон измерения осуществляется изменением места закрепления рычага 2 в опоре 5 и корректором 3.

Электрические частотно-силовые датчики и преобразователи ГСП предназначены для работы в комплекте с цифровыми приборами, машинами цифрового контроля и управления (МЦКУ) и управляю­щими вычислительными машинами (УВМ) с использованием средств ввода информации.

Принципиальная схема пневмосилового преобразователя по­казана на рис. 3.3. Измеряемая физическая величина преобразу­ется в измерительном блоке 1 в пропорциональное усилие Р, которое, воздействуя на рычаг 2, приводит к перемещению заслон­ки 5 относительно сопла 6.

При этом давление в пневмосистеме 7 увеличивается и воздейвует на сильфон обратной связи 8. Усилие обратной связи через ры­чаг 9 передается рычагу 2, вследствие чего положение заслонки относительно сопла и давление на выходе пневмолиний в процессе измерения в каждый данный момент соответствуют значению изме­ряемой физической величины. Пределы изменения выходного сиг­нала 20—100 кПа.

Преобразователь настраивают на заданный диапазон измерения изменением передаточного отношения рычажной системы, что осу­ществляется перемещением сухаря 3. Точная установка начального значения у выходного сигнала преобразователя выполняется пру­жиной 4 корректора нуля.

Рассмотренные преобразователи предусмотрены для работы с чувствительными элементами для измерения давления, разности дав­лений, вакуума, температуры, расхода и других физических величин.

Для связи между ветвями ГСП используются преобразователи сигналов. Эти преобразователи используются для создания единой системы приборов и устройств, входящих в различные ветви ГСП (электрическую аналоговую и дискретную, пневматическую и ги­дравлическую).

Для преобразования унифицированного непрерывного сигнала постоянного тока в пропорциональный унифицированный пневматиче­ский сигнал применяется электропневматический преобразователь ЭПП-63, схема которого изображена на рис. 3.4.

Унифицированный сигнал постоянного тока поступает в обмотки катушки 2, закрепленной на рычаге 3, и создает при взаимодейст­вии с магнитным полем постоянного магнита втягивающее усилие. При этом заслонка 9 приближается к соплу 8, и давление в камере Мк пневмоусилителя увеличивается. Дифференциальная мембрана 7 откроет доступ воздуха из камеры Пк в камеру Вк и к сильфону об­ратной связи 6, который, действуя на рычаг 3 через рычаг 5 и тя­гу 4, осуществляет силовую компенсацию. Таким образом осущест­вляется пневмосиловая компенсация, и изменение давления воздуха на выходе пневмоусилителя всегда будет пропорционально измене­нию тока на входе электропневмопреобразователя.

Пневмоэлектрические преобразователи предназначены для непре­рывного линейного преобразования унифицированного пневматиче­ского сигнала в пропорциональный унифицированный электрический сигнал постоянного или переменного тока.

В схеме прямого преобразования (рис. 3.5,а) чувствительный эле­мент / воспринимает давление сжатого воздуха и преобразует его в механическое перемещение, а последнее элементом 2, в свою оче­редь,—в электрический сигнал.

Схема устройства пневмоэлектрического преобразователя прямо­го преобразования типа ППЭ-6 показана на рис. 3.6,а. Пневмосигнал, поступая в корпус 6, действует на сильфон /, в котором установлена пружина 5. К дну сильфона крепится шток, на другом конце кото­рого закреплен сердечник 3, расположенный в полости катушек диф­ференциального трансформаторного преобразователя, имеющего об­мотку питания 2 и вторичную обмотку 4. Изменение давления на входе ППЭ-6 приводит к сжатию сильфона и перемещению сердеч­ника. Вследствие этого на выходе вторичной катушки будет пропор­ционально изменяться напряжение.

В схеме пневмоэлектрического преобразователя с электросиловой компенсацией (рис. 3.6,6) унифицированный пневмосигнал, действуя на пружину 1, создает усилие, которое через тягу 2 действует на рычажный механизм 3 преобразователя и уравновешивается усилием магнитоэлектрического устройства обратной связи. Изменение пневмосигнала приводит к перемещению индикаторной пластины 6 от­носительно индукционной катушки, индуктивность которой L1 вхо­дит в колебательный контур высокочастотного генератора. При этом изменяется выходное напряжение генератора, которое через конден­сатор С1 подается на диод D1, где выпрямляется, а затем усили­вается двухкаскадным полупроводниковым усилителем, собранным на транзисторах Т2 и Т1. Выходной сигнал, поступающий в линию связи, используется для создания усилия обратной связи. Выходной ток, проходя по виткам катушки L2, укрепленной на рычаге 3, со­здает магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем по­стоянного магнита 7, а также компенсационное усилие. Таким обра­зом, выходной ток пропорционален величине пневмосигнала, посту­пающего на вход преобразователя. Для настройки преобразователя предусмотрен регулировочный винт 5 с пружиной 4.

Электрогидравлические преобразователи предназначены для преобразования унифицированного сигнала электрического тока в соответствующий гидравлический сигнал.

Входным сигналом является электрический ток, поступающий на электрогидравлический управляющий элемент и преобразующий­ся в механическое перемещение — вход гидравлического усилителя. К выходу последнего может быть присоединен гидравлический двигатель. На выходе электрогидравлического преобразователя полу­чают сигнал в виде давления или расхода рабочей жидкости.

В качестве управляющих элементов применяют электрические включающие элементы (реле, микровыключатель). В качестве уси­лителей используют золотниковое устройство или струйную трубку в сочетании с поршневым сервоприводом.

Электрогидравлические преобразователи применяют преимущест­венно в электрогидравлических исполнительных механизмах.

Для преобразования электрических аналоговых унифицированных сигналов в дискретные или дискретных сигналов в аналоговые при­меняют соответствующие преобразователи сигналов электрических величин.

Контрольные вопросы

1. Назовите функциональные группы устройства ГСП.

2. Дайте характеристику электрической, пневматической и гидравлической

ветвей ГСП.

3. Объясните устройство унифицированного электросилового преобразователя.

4. Расскажите об устройстве унифицированного частотного преобразователя.

5. Объясните устройство унифицированного пневмосилового преобразова­теля.

6. Расскажите о назначении и устройстве электропневматических преобра­зователей.

7. Объясните назначение и устройство пневмоэлектрических преобразователей.

Гл а в а 4