Własności stat. i dynam. pneumatycznych przetworników pomiarowych, Studia ATH AIR stacjonarne, Rok III ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN W BIELSKU-BIAŁEJ ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych wiczenia: Celem wiczenia jest poznanie budowy, własno ci metrologicznych i zasad eksploatacji wybranych przetworników pomiarowych. Wst p Zastosowanie przetworników pomiarowych: Powszechne zastosowanie regulacji automatycznej w przemy le przyczyniło si do powstania systemów blokowych. Pozwalaj one na tworzenie dowolnych prostych i zło onych układów regulacji automatycznej poprzez dobór typowych elementów. Zastosowanie typowych elementów pozwala na unifikacj sygnałów po rednicz cych. Na przykład w pneumatycznym systemie blokowym PNEFAL zakres sygnałów wynosi 20-100 [kPa], a ci nienie zasilania 140 [kPa]. Blokowe układy regulacji automatycznej zawieraj takie grupy (bloki) elementów: 1. Urz dzenia pomiarowe- czujniki oraz przetworniki pomiarowe. 2. Urz dzenia przetwarzania i utrwalenia sygnałów pomiarowych- urz dzenia licz ce: sumatory, bloki mno ce, pierwiastkuj ce, dziel ce itp. Do tej grupy nale równie wska niki, rejestratory sygnałów i przetworniki mi dzysystemowe. 3. Urz dzenia kształtowania sygnałów- ró nego rodzaju regulatory oraz zwi zane z nimi zadajniki. 4. Urz dzenia wykonawcze- wzmacniacze mocy, siłowniki pneumatyczne, hydrauliczne lub elektryczne steruj ce nastawnikami w postaci zaworów, przepustnic lub innych urz dze kształtuj cych sygnał wej ciowy obiektu. 5. Urz dzenia uzupełniaj ce- np. ogranicznik sygnału, wybierak warto ci ekstremalnej. 6. Urz dzenia pomocnicze – zasilacze, stabilizatory, filtry, zawory odcinaj ce itp. w + e y R S N O - - UW PP Rys.5.1. Schemat blokowy układu regulacji: y – sygnał regulowany, w – sygnał zadaj cy, R – regulator, UW - urz dzenie wykonawcze, N – nastawnik, S – siłownik, O – obiekt regulacji, PP – przetwornik pomiarowy Budowa i zadania przetworników pomiarowych. Zadaniem przetwornika pomiarowego jest zamiana wielko ci mierzonej na sygnał, który mo e by wykorzystany przez regulator wzgl dnie urz dzenie pomiarowe czy sygnalizacyjne. Instrukcje laboratoryjne Własno ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych 5. Własno Cel AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN W BIELSKU-BIAŁEJ W budowie pneumatycznych przetworników pomiarowych mo na wyró ni dwa elementy: - czujnik pomiarowy; - przetwornik po redni. Przetwornik pomiarowy y Czujnik Przetwornik po redni y m wielko mierzona sygnał wyj ciowy Rys.5.2. Schemat strukturalny przetwornika pomiarowego Czujniki ci nienia i ró nicy ci nie : - Czujniki ci nienia z membran wiotk . Membrany wiotkie wykonywane s z gumy naturalnej lub syntetycznej, z tkanin i tworzyw sztucznych powleczonych gum . Membrany wiotkie stosowane s do ci nie lub ró nicy ci nie w zakresie 0-200 [kPa]. Rys.5.3. Membrany wiotkie: a) membrana płaska, b) membrana z fal , c) membrana podwójna - Czujniki ci nienia z membran spr yst . Przeznaczone s do przetwarzania ci nienia lub ró nicy ci nie w przesuni cie liniowe. Wykonywane s z ró nych gatunków stali spr ystych i br zów. Membrany spr yste stosowane s do ci nie rz du 3[MPa]. Rys.5.4. Membrany spr yste: a) faliste, b) w kształcie puszki membranowej - Czujniki ci nienia mieszkowe. Sygnałem wyj ciowym mo e by przesuni cie D h lub siła F . Gdy sygnałem wyj ciowym jest przesuni cie to siła pochodz ca od ci nienia równowa ona jest sił spr ysto ci zale n od ugi cia mieszka, natomiast w przypadku sygnału wyj ciowego w postaci siły F – to siła zewn trzna nie pozwala na zmian długo ci mieszka. Mieszki wykonywane s z materiałów spr ystych takich jak stal nierdzewna, mosi dz, br z. Mieszki wytrzymuj ci nienia rz du 25 [MPa] (w wykonaniu specjalnym). Instrukcje laboratoryjne Własno ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN W BIELSKU-BIAŁEJ Rys.5.5. Mieszki spr yste: a) walcowy, b) spawany - Czujniki ci nienia z rurk spr yst . Maj one na wyj ciu sygnał w postaci przesuni cia h niekiedy równie i siły F . Rurki wykonywane s z materiałów spr ystych nie podlegaj cych korozji. Przez koniec nieruchomy do wn trza doprowadza si mierzone ci nienie. Pod wpływem tego ci nienia rurka zmienia krzywizn , w wyniku czego nast puje przesuni cie wolnego (za lepionego) ko ca rurki. W granicach odkształce spr ystych przesuni cia te s wprost proporcjonalne do ci nienia. Rurki Bourdona stosuje si do pomiaru ci nie do 100 [MPa]. Rys.5.6. Rurki spr yste: a) Bourdona, b) Spiralna, c) Helikoidalna, d) przekroje poprzeczne rurek spr ystych Pływakowe czujniki poziomu. Sygnałem wyj ciowym czujników pływakowych mo e by przesuni cie lub siła. Czujniki tego typu s stosowane do pomiaru poziomu cieczy o niezmiennej g sto ci, w zbiornikach otwartych lub ci nieniowych. Rys.5.7. Pływakowe czujniki poziomu: a) o wyj ciu w postaci przesuni cia, b) o wyj ciu w postaci siły Instrukcje laboratoryjne Własno ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN W BIELSKU-BIAŁEJ Czujniki temperatury. - Czujniki dylatometryczne. Sygnałem wyj ciowym takiego czujnika jest przesuni cie. Zakres mierzonych temperatur 0-900 [ o C]. Czujnik składa si z tulei (1) i pr ta (2) wykonanych z materiałów o ró nych współczynnikach rozszerzalno ci liniowej. Przy zmianach temperatury nast puje przesuni cie ko ca pr ta wzgl dem tulei. Rys.5.8. Dylatometryczne czujniki temperatury wykorzystuj ce wydłu enie: a) tulejki, b) ruroci gu - Manometryczne czujniki temperatury składaj si ze zbiorniczka 1, rurki kapilarnej 2 i czujnika ci nienia 3. Cały układ wypełniony jest ciecz , gazem lub par nasycon cieczy o niskiej temperaturze wrzenia. Wraz ze zmian temperatury o rodka, w którym znajduje si zbiorniczek zmienia si ci nienie płynu wypełniaj cego czujnik. Zmiany tego ci nienia mierzone s przez rurk spr yst , mieszek lub puszk membranow . Sygnałem wyj ciowym czujnika mo e by przesuni cie h lub siła F . - Bimetaliczny czujnik temperatury. Sygnałem wyj ciowym jest przesuni cie h . Podstawowym elementem tych czujników jest płytka, składaj ca si z dwóch warstw metali o ró nych współczynnikach rozszerzalno ci liniowej. Rys.5.9. Czujniki temperatury: a) manometryczny bez kompensacji temperatury otoczenia, b) manometryczny z kompensacj temperatury otoczenia, c) bimetaliczny Czujniki nat enia przepływu. - Czujniki zw kowe. Miar obj to ciowego nat enia przepływu Q jest ró nica ci nie przed i za zw k ( gdzie C – jest stał przyrz du zale n od wymiarów geometrycznych ruroci gu i zw ki oraz parametrów przepływaj cego czynnika). D p = p 1 p - , przy czym D p = CQ 2 2 Instrukcje laboratoryjne Własno ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA KATEDRA PODSTAW BUDOWY MASZYN W BIELSKU-BIAŁEJ Rys.5.10. Zw kowy czujnik nat enia przepływu Przetwornik ró nicy ci nie . Przetwornik ten składa si z puszkowego czujnika ró nicy ci nie o wyj ciu w postaci siły i przetwornika po redniego siły, działaj cego na zasadzie kompensacji sił. Mierzona ró nica ci nie oddziałuje na puszk 1 utworzon z dwóch metalowych membran wypełnion ciecz manometryczn . Siła od membran przez ci gła 2 i 3 oraz d wignie 4 i 5 działa na przysłon 6. D wignia 4 wychodzi z komory ci nieniowej przez membran spr yst 7, stanowi c zarazem punkt podparcia d wigni. Przetwornik po redni składa si z d wigni 5, przesuwnego wspornika 8 oraz kaskady pneumatycznej 9, mieszka sprz enia zwrotnego 10, mieszkowego wzmacniacza mocy 11 i stabilizatora ci nienia zasilania kaskady 12. Zakres mierzonej ró nicy ci nie zale y od poło enia wspornika 8. Nastawienie pocz tkowej warto ci sygnału wyj ciowego dokonuje si spr yn 13. Przetwornik ten słu y do przetwarzania ró nicy ci nie na sygnał pneumatyczny o zakresie 20-100 [kPa]. Rys.5.11. Przetwornik ró nicy ci nie typu A124 (PAP – Falenica) Przetwornik temperatury. Przetwornik zawiera manometryczny czujnik temperatury o sygnale wyj ciowym w postaci siły i przetwornik po redni siły działaj cy na zasadzie kompensacji sił. Czujnik jest wypełniony helem. Zmiana mierzonej temperatury wywołuje zmian ci nienia cieczy, a nast pnie zmian siły działaj cej na d wigni 3. Moment wywołany t sił jest kompensowany przez moment pochodz cy od ci nienia wyj ciowego p m. działaj cego na mieszek 4 ujemnego sprz enia zwrotnego. Istnieje tutaj mo liwo wprowadzenia Instrukcje laboratoryjne Własno ci statyczne i dynamiczne pneumatycznych przetworników pomiarowych [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
W trosce o komfort korzystania z naszego serwisu chcemy dostarczać Ci coraz lepsze usługi. By móc to robić prosimy, abyś wyraził zgodę na dopasowanie treści marketingowych do Twoich zachowań w serwisie. Zgoda ta pozwoli nam częściowo finansować rozwój świadczonych usług.
Pamiętaj, że dbamy o Twoją prywatność. Nie zwiększamy zakresu naszych uprawnień bez Twojej zgody. Zadbamy również o bezpieczeństwo Twoich danych. Wyrażoną zgodę możesz cofnąć w każdej chwili.