Курсовая работа: Проектирование принципиальной схемы стенда для исследования свойств позиционного регулятора
Чувствительный элемент регулятора – поплавок 6 измеряет уровень в баке; текущее значение уровня определяется положением штока 5 и жестко с ним соединенного рычага – контакта 7, который через пружину 11 соединен с источником питания напряжением U . Заданные значения верхнего и нижнего уровней определяются положением передвижных упоров – контактов 8 и 9, устанавливаемых вручную.
При подъеме уровня выше заданного контакта 7 замкнется с контактом 8 и под напряжением окажется обмотка Б тягового электромагнита, благодаря чему сердечник 4 мгновенно переместится вверх, что приведут к закрытию регулирующего органа 3 (клапана). При понижении уровня ниже заданного контакт 7 замкнется с контактом 9, под напряжением окажется обмотка А тягового электромагнита, якорь 4 переместится вниз, что приведет к открытию регулирующего органа. Приведенная схема является примером двухпозиционного регулирования.
Уравнения регулятора:
m=0 при Dy> 0 и m =1 при D y< 0.
Из статической характеристики двухпозиционного регулятора (рис.3,б) видно, что повышение уровня в баке соответствует перемещению по точкам 1,2,3,4; точки 2 и 3 соответствуют мгновенному перемещению регулирующего органа из положения “открыто” в положение “закрыто”, когда замкнутся контакты 7 и 8. Понижение уровня соответствует перемещению по точкам 4,5,6,1 статической характеристики. [3, с237]
Рис. 4 Схема двухпозиционного регулятора температуры
Объект регулирования 1 представляет собой сушильную камеру с электрообогревом, причем система обогрева устроена так, что, если температура станет ниже допустимой, то должна включаться обмотка обогрева w1 большой мощности, а если температура стала выше допустимой, то вместо обмотки w1должна включиться обмотка обогрева w2 малой мощности, вследствие чего резкого снижения температуры не произойдет.
В качестве чувствительного элемента применяется электрический термометр сопротивления 2 который подключен к электронному автоматическому мосту 3по трехпроводной схеме. Если температура в сушильной камере изменится, изменится сопротивление термометра и в диагонали a—b моста появится сигнал небаланса. Усиленный электронным усилителем 4 сигнал приводит во вращение ротор реверсивного двигателя 5; направление вращения зависит от знака небаланса, т. е. от того, повысилась или понизилась температура. С ротором реверсивного двигателя кинематически связаны диски б и 7, положение которых зависит от угла поворота ротора, а следовательно, от положения движка а реохорда и показывающей стрелки 10 моста. К профилю дисков с помощью пружин 8 и 9 прижаты ролики направляющих контактов k1 и k2.
Диски 6 и 7 имеют вид профилированных кулачков со впадинами. При их вращении контактная группа k1 замкнута в интервале показаний прибора от начала шкалы до впадины диска 6 и разомкнута в интервале от впадины до максимума шкалы. Контактная группа k2, наоборот, разомкнута в интервале показаний прибора от начала шкалы до впадины диска 7 и замкнута в интервале от впадины до максимума шкалы.
Настройка регулятора на заданное значение температуры в сушильной камере осуществляется вручную установкой впадины диска 6 на нижний предел регулирования, а впадины диска 7 на верхний предел регулирования (для этого диски снабжены специальной шкалой). [4, с223]
Рис. 5 Принципиальная схема регулятора ПР 1.5-М1
Принцип действия основан на сравнении двух давлений Р 3 и Р п.
Задатчик I и постоянный дроссель II предназначены для изменения давления в камере задания элемента сравнения IV. Задатчик I имеет пружину 1 и шариковый клапан 2 , через который воздух из камеры В1 сбрасывается в камеру А1 и далее в атмосферу. Вращая ручку задатчика и изменяя усилие натяжения пружины 1 , можно настраивать его выходное давление в пределах 0,02…0,14 МПа. Для контроля заданного значения параметра служит манометр М.
Настройка работы регулятора "на минимум" или "на максимум" выполняется поворотом диска III.
При настройке регулятора "на максимум" текущее значение измеряемого параметра в виде давления сжатого воздуха Р П поступает в камеру В4 элемента сравнения IV. Заданное давление Р З, установленное задатчиком I, подводится к камере Б4 элемента IV.
При работе регулятора "на минимум" заданное давление Р З подается в камеру В4, а давление от измерительного блока Р П – в камеру Б4. Сравнение происходит в трехмембранном элементе сравнения IV (пневматическом усилителе давления), который состоит из двух пневматических сопротивлений типа "сопло-заслонка" (сопла С1, С2 и шток мембранного блока) и мембранного блока, образующего вместе с корпусом глухие камеры. Мембранный блок содержит три эластичные мембраны, соединенные общим штоком, торцы которого и служат заслонками сопл.
Мембранный блок может перемещаться в вертикальном направлении. Его движение останавливается, когда торец штока упирается в сопло. Эффективные площади мембран 3 , 5 равны друг другу и значительно меньше эффективной площади мембраны 4 . Камеры А4 и Г4, в которых располагаются сопла, соединяются последовательно и образуют тем самым проточную камеру с двумя управляемыми пневматическими сопротивлениями. К соплу С1 подводится давление питания Р ПИТ, сопло С2 сообщается с атмосферой.
Усилитель мощности предназначен для повторения входного сигнала и усиления его по мощности (расходу воздуха). Усилители применяются в качестве выходных элементов в большинстве приборов, построенных из элементов УСЭППА.
В связи с тем, что в таком усилителе мембранный блок собран из грубых (менее чувствительных) мембран и не разгружен от действия посторонних усилий, повторение сигнала осуществляется со значительной статической ошибкой (до 5 % от стандартного диапазона пневматических сигналов). В то же время большие проходные сечения шариковых клапанов обеспечивают усилителю высокие динамические свойства. [5]
В данном разделе были рассмотрены позиционные регуляторы: МРЩПр-54; Двухпозиционный регулятор: дилатометрический термометр с контактной системой; Позиционный регулятор уровня; Двухпозиционный регулятор температуры; ПР 1.5-М1.
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТЕНДА
Для проектирования принципиальной схемы стенда берется за базовую: схема изображенная на рис. 3, рассмотренная в I разделе.
Для того чтобы этот регулятор можно было использовать в лабораторных условиях в базовую схему добавляем следующие элементы:
1) Тумблер (SA)- для подачи напряжения на стенд.
2) Сигнальная лампа (HL1)- для наличия или отсутствия напряжения на стенде.
3) Предохранитель (FU)- для защиты стенда от скачков напряжения.
4) Трансформатор (TV)- для понижения напряжения.
5) Амперметр(A)- для уведомления о наличии тока в цепи.
6) Задатчик уровня(L заданное)- для изменения заданного значения уровня, путём одновременного перемещения двух жёстко сцепленных между собой контактов.
7) Сигнальная лампа (HL2)-для уведомления о превышении заданного значения уровня.
8)Сигнальная лампа (HL3)-для уведомления о снижении текущего значения ниже заданного.
9) Ёмкость с водопроводной водой- для обеспечения условий проведения лабораторного исследования, которое находится перед исполнительным устройством и в неё обеспечивается сбор вытекающей жидкости из объекта регулирования. Также в ёмкости имеется механический индикатор уровня жидкости.