57
преобразование движения (поворота) в электрическую величину.
Уравнение статики Uвых = URвх Rx или y = k x
И н д у к т и в н ы е д а т ч и к и п е р е м е щ е н и я выполняют как по схеме реверсивного, так и цилиндрического датчика (рис 30, б и в). Достоинство этих датчиков в бесконтактном измерении перемещения, однако, диапазон измеряемого перемещения невелик.
Перемещение якоря 3 изменяет индуктивность обмотки 2, что позволяет регистрировать перемещение с помощью шлейфных или электрических осциллографов.
а |
1 |
б |
1 |
3 |
|
Х |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Uвх |
R |
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rx |
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых |
|
|
|
|
Uвых |
|
|
|
в |
|
|
б |
|
Х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Рис. 30. Схемы датчиков перемещений:
а- потенциометрический; б - реверсивный;
в- цилиндрический
58
Глава 4. Усилительные и регулирующие органы
Выходной сигнал измерителя, как правило, недостаточен для непосредственного воздействия на регулирующий орган [13, 14]. Поэтому приходится повышать мощность этого сигнала в усилителях мощности.
§ 4. 1. Структурная схема усилительного органа
Усилитель мощности (УМ) – это устройство, в котором осуществляется увеличение мощности входного сигнала за счет вспомогательной энергии (W) постороннего источника
(рис. 31).
|
УМ |
|
W |
X |
Y |
УУ |
ИМ |
|
ОС |
Рис. 31. Структурная схема усилителя мощности: УУ – управляющее устройство; ИМ – исполнительный ме-
ханизм; ОС – обратная связь
Применяются усилители (по виду вспомогательной энергии) механические (по принципу рычага), гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Принцип действия усилителей одинаков, рабочая среда с энергией W подается к управляющему устройству (УУ) типа распределителя и с помощью сигнала Х осуществляется дозированный подвод вспомогательной энергии к исполнительному механизму (ИМ). Здесь энергия W преобразуется в механическую работу по перемещению выходного звена УМ. В УМ возможно наличие обратной связи (ОС), повышающей устойчивость работы усилителя.
59
§ 4. 2. Гидравлические усилители
Г и д р а в л и ч е с к и е у с и л и т е л и с н ы м з о л о т н и к о м и п о р ш н е м тельного механизма (ИМ) д в у с т о р о н н е г о в и я представлены на рис. 32, а)
о т с е ч - исполни- д е й с т-
а |
б |
в |
Рис. 32. Функциональные схемы гидравлических |
усили- |
телей с ЖОС |
|
Масло под давлением p p подводится к золотнику 3
управляющего устройства, расположенному во втулке 2. При нейтральном положении золотника, когда окна каналов к полости исполнительного механизма 1 перекрыты (рис. 16, в), поршень ИМ неподвижен.
При смещении золотника e от среднего положения происходит сообщение одной полости ИМ с напорной магистралью, другой – со сливной. Под перепадом давления поршень ИМ перемещается на величину s .
Из условия неразрывности потока масла, поступающего через площадь проходного сечения F, открытую золотником УУ за время t и при пренебрежении силами сопротивления движения поршня, сжимаемостью масла и инерцией движущихся масс ИМ
f V t = F s ,
где V – скорость потока масла в окне;
F – площадь поршня ИМ.
При прямоугольных окнах втулки шириной b
60 |
|
|
|
|
|
b e V t = F s , откуда |
e = |
F |
|
s . |
|
b V |
|||||
|
|
|
t |
При условии, что t (в течение которого происходит перемещение e) бесконечно мало, возможно записать уравнение движения УМ:
e = |
F |
|
d( s) |
(8) |
|
b V |
dt |
||||
|
|
|
Введем относительные координаты в полученное уравнение:
входная |
x = |
e |
, |
выходная y = |
s |
. |
|
|
|||||
|
|
emax |
|
smax |
||
Тогда
где Tc
|
x = |
|
|
F |
|
|
smax |
|
dy |
, или |
x =T |
|
dy |
, |
(9) |
||
|
|
|
|
b V |
|
|
emax |
|
dt |
|
c |
|
dt |
|
|
||
= |
F |
|
|
smax |
|
|
– время действия ИМ, определяемое |
||||||||||
b V |
emax |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
dy
dt
как время перемещения поршня из одного крайнего положения в другое при максимальном значении входной координаты x =1;
– относительная скорость движения поршня.
Если выходной сигнал ИМ необходимо получить в виде поворота αc (рис. 32, в), то вместо поршневого ИМ присое-
диняют к УУ л о п а с т н о й и с п о л н и т е л ь н ы й м е х а н и з м д в у с т о р о н н е г о д е й с т в и я.
Г и д р а в л и ч е с к и й у с и л и т е л ь с д и ф ф е- р е н ц и а л ь н ы м п о р ш н е в ы м и с п о л н и т е л ь - н ы м м е х а н и з м о м (рис. 32, в). Активная площадь нижнего основания поршня 7 значительно больше площади верхнего основания. Верхняя полость неуправляема, в нее по каналу 8 поступает масло под давлением pp из напорной
магистрали. При среднем положении золотник 3 закрывает канал 9 и поршень неподвижен. Смещение e золотника вверх приводит к сообщению нижней полости со сливом и поршень перемещается вниз. Смещение золотника вниз