Читальный зал -->  Пневматические приборы низкого давления 

1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Органы чувств и мозг потребляют гораздо меньше энергии, чем принадлежащий тому же организму исполнительный орган , который предусмотрен для выполнения команды регулятора , и это, как и многое в природе, достойно подраж-ания.

Исполнительные механизмы пневматического регулятора работают чаще всего в диапазоне 0,2-1 ати. Этот диапазон давлений был перенесен также и в область вычислительных устройств регуляторов. До тех пор пока вычислительные устройства регуляторов по отношению к исполнительным механизмам играли второстепенную роль, что характерно для регуляторов с простыми вычислительными устройствами, с этим можно было еще мириться. Так как вычислительные устройства становятся все более разнообразными и сложными, все труднее сохранять диапазон давлений от 0,2 до 1 ати.

Согласно рпыту, питающее давление решающих усилителей по сравнению с питающим давлением исполнительных механизмов может быть значительно снижено, при этом точность вычислительных операций останется достаточно высокой. Понижение давления обеспечивает преимущества, на которых мы остановимся несколько позже, после того как составим наиболее полное представление о технике регулирования.

Рабочее давление для описываемых в этой книге пневматических вычислительных звеньев изменяется в пределах от О до 100 мм вод. ст., а для исполнительных механизмов- от 0,2 до 1 ати.

5. Вычислительное устройство как центральное звено регулятора

После краткого знакомства с биологией становится ясно, что многие органы подвластны мозгу. Руки и многие другие исполнительные органы только тогда вступают в действие, когда к ним приходит соответствующая команда из вычислительного центра - мозга. Таким образом, исполнительные органы подчиняются мозгу.

Мозгом регулятора является его вычислительное устройство, однако не только им определяются требования, предъявляемые к регулятору. Измерительное уст-

ройство и исполнительный механизм регулятора вместе с вычислительным устройством должны составлять одно гармоничное целое.

Носителями сигналов вычислительного устройства являются физические величины. В качестве такой величины мы выбрали давление. Если регулируемая величина не является давлением, то должен быть включен датчик. Если же исполнительный механизм не работает да сжатом воздухе, то между вычислительным устройством и исполнительным механизмом выключается преобразователь. Таким образом, измерительное устройство, преобразователь и исполнительный механизм, по-существу, представляют собой вычислительное устройство. Действительно, измерительное устройство и исполнительный механизм независимо от того, имеется преобразователь или нет, в конечном счете являются тоже вычислительными устройствами, и о них следует говорить как о вычислительных звеньях, хотя по техническим средствам, предназначенным для выполнения поставленных перед ними задач, они часто могут отличаться от обычных вычислительных звеньев. Центральное место в регуляторе занимает вычислительное устройство, затем измерительное устройство и исполнительный механизм.

Поэтому начнем рассмотрение с вычислительных устройств, а затем перейдем к рассмотрению технического выполнения измерительных устройств и исполнительных механизмов. При разборе вычислительных устройств будут выработаны основные положения для теоретического анализа измерительных устройств и исполнительных механизмов. Этот порядок рассмотрения не связан со спецификой вспомогательных средств, предназначенных для реализации вычислительных операций, и поэтому может быть применен также для электрических или электронных вычислительных устройств.

6. Детали и узлы пневматических вычислительных устройств

Часто детали и узлы пневматических вычислительных схем сравнивают с деталями, входящими в электриче-

ские вычислительные схемы. Применяемые в электронике детали предполагаются известными, поэтому их опи- сание мы приводить не будем. Остановимся подробно на важнейших элементах пневматических вычислительных схем. К сожалению, в пневматике нет в полном объеме стандартных деталей, как в электронике, так что мы сможем остановиться только на отдельных узлах и деталях. Здесь не так важно техническое исполнение пневматических элементов, как те задачи, которые эти элементы должны решать, так что после соответствующего описания конструкции деталей и узлов будет приведено их символическое обозначение, которое в дальнейшем будет применяться в схемах для обозначения этих приборов. До сих пор еще не выработано единой системы символов для пневматических схем, поэтому нам придется ее создать. На основании принципиальной схемы можно составить блок-схему регулятора. Так от изображения конструкции прибора можно перейти к его символическому изображению и затем к блок-схеме.

При работе с пневматическими элементами необходимо знать, с помощью каких электротехнических элементов можно достичь аналогичных целей и на основе этого условные обозначения электротехнических элементов употребить для обозначения пневматических элементов. Благодаря этому легко осуществляется переход к электротехнике, а с другой стороны, отпадает необходимость в изображении приборов и на первый план вместо конструктивного выполнения регулятора или вычислительного звена выступает главным образом их принцип действия.

6.1. Мембранный решающий усилитель

Мембранный решающий усилитель в пневматических системах играет ту же роль, что и усилительная лампа в электротехнических. Простейший пневматический решающий усилитель, так называемый одномем-бранный, имеет два управляющих канала, которые можно сравнить с двумя управляющими линиями электронной лампы. Один управляющий канал имеет поло-

жительное, а другой - отрицательное действие; они подходят к двум мембранным камерам, расположенным соответственно над и под мембраной.

Мембранные решающие усилители работают по принципу сравнения сил и представляют собой систему с отрицательной обратной связью.

Понятие сравнение сил и отрицательная обратная связь можно пояснить на примере аптекарских весов.

Приложенная с одной стороны весов сила сравнивается с силой, приложенной с другой стороны весов таким образом, что рычаг весов всегда остается в равновесии. При этом силовые воздействия осуществляются за счет веса. Можно также взвешивать (не на аптекарских весах) и другие величины, например электрические напряжения, электрические токи, давления и т. д. Иногда взвешиваются совершенно различные физические величины, например электрическое напряжение и давление воздуха.

Систему с отрицательной обратной связью можно представить себе как систему, у которой каждому воздействию входного параметра будет соответствовать автоматически возникающее противодействие со стороны другого параметра. Это можно проиллюстрировать также на примере аптекарских весов, когда после нарушения равновесия сейчас же автоматически изменится противодействующая сила так, что снова наступит положение .равновесия. Такие системы с отрицательной обратной связью встречаются повседневно, буквально на каждом шагу. Велосипедист, медленно въезжающий на гору, преодолевает силу, тормозящую его продвижение вперед, т. е. навстречу положительно действующей силе возникает отрицательная. Известно, что лисицы питаются зайцами, однако число зайцев всегда возвращается к прежнему значению. Если уменьшится число зайцев, то уменьшится и число лисиц, так как им нечем будет кормиться. Эти колебания будут происходить до тех пор, пока не установится нормальное соотношение между зайцами и лисицами. Такое автоматическое выравнивание соотношения между числом лисиц и зайцев так же характеризует систему с отрицательной обратной связью.

Интересно, что в приводимых примерах имели место колебательные явления: аптекарские весы при уравно-.вешивании колебались, велосипедисту вследствие возникновения отрицательной обратной связи в виде тормозящей силы едва удалось достигнуть прежней скорости и т. д. Система с отрицательной обратной связью является не чем иным, как замкнутой цепью регулирования, представляющей собой контур, склонный к колебаниям. Однако колебательные явления здесь нежелательны.

Из примера с аптекарскими весами видно, что отклонения при колебаниях тем больше, чем чувствительнее весы, на основании этого можно заключить, что система с отрицательной обратной связью, чем она чувствительнее, тем она больше подвержена колебаниям. Если необходимо обеспечить очень точное взвешивание, целесообразно так построить весы, чтобы при совсем незначительном нарушении равновесия сил возникало значительное отклонение рычага. При этом возрастает склонность к колебаниям. Если изменить систему подвески весов так, чтобы отклонение рычага при разбалансе сил было незначительным, то склонность системы к колебаниям уменьшится, или, как говорят регулировщики, стабилизирующие свойства системы станут лучше. Однако при этом уменьшается точность. Таким образом, существует строгая зависимость между чувствительностью (точностью) и устойчивостью.

Процесс взвешивания на аптекарских весах может быть записан в виде простого алгебраического 1выра-жения. При этом весы представляют собой простейший вычислительный прибор, у которого точность производимых вычислительных операций зависит от чувствительности. Мембранный решающий усилитель представляет собой систему, подобную весам. Рычагу весов здесь соответствует мембрана, а гирям - силы, возникающие под действием давления воздуха. Если заменить выражение чувствительность , которое мы применяли по отношению к аптекарским весам, на усиление , то можно сказать, что чем больше усиление, тем точнее процесс вычисления, но тем ниже устойчивость.

Поэтому всегда необходимо идти на компромисс между усилением и устойчивостью. При этом встает вопрос, что важнее, высокая чувствительность или хорошая устойчивость.

По этому поводу нужно сказать следующее.

Техника регулирования имеет тенденцию развиваться в направлении сложной вычислительной техники. Случаи, когда целые группы из многих решающих усилителей работают совместно, сегодня уже не редкость, и они находят все более широкое применение. Так как каждый решающий усилитель должен быть стандартным, то по техническим нормам он должен обладать также определенными динамическими свойствами. Поэтому при совместном включении нескольких решающих усилителей можно получить определенную собственную частоту. Причем резонанс наступает даже в том случае, если отдельные решающие усилители достаточно устойчивы; их целесообразно конструировать так, чтобы переходный процесс был апериодическим.

Теперь о точности выполнения вычислительных операций. Максимальный коэффициент усиления описываемых здесь пневматических решающих усилителей составляет 100. При создании приборов на базе пневматических решающих усилителей погрешность приборов в наихудших случаях достигает 1%. Для целей регулирования этого вполне достаточно. Усилители будут проще, прочнее и надежнее в эксплуатации, если их коэффициент усиления не доведен до максимального предела. В тех случаях, когда коэффициент усиления усилителя, равный 100, недостаточен, целесообразно включить последовательно два усилителя. Этим исчерпываются почти все встречающиеся на практике случаи.

Одномембранный решающий усилитель. Поясним способ действия одномембранного решающего усилителя, изображенного на фиг. 1.1.

Если в нижней мембранной камере давление выше, чем в верхней, то мембрана, с укрепленной на ней управляющей заслонкой поднимется вверх и перекроет переменный дроссель. С помощью дроссельной системы, состоящей из питающего (постоянного) дросселя и пе-

1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.