《運(yùn)算器和執(zhí)行器》PPT課件.ppt

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3運(yùn)算器與執(zhí)行器,第一節(jié)運(yùn)算器一、乘除器二、開(kāi)方器,第二節(jié)執(zhí)行器一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三、閥門(mén)定位器四、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)五、執(zhí)行器的選型,3.1運(yùn)算器,1、運(yùn)算關(guān)系,一、乘除器,應(yīng)用在流量測(cè)量，溫度壓力補(bǔ)償中。,（一）概述,2、乘法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)方法,單向矩形脈沖調(diào)寬調(diào)高取其直流分量為：,3.1運(yùn)算器,3.1運(yùn)算器,3、乘除器的構(gòu)成原理負(fù)反饋,圖3-3乘除器構(gòu)成方框圖,3.1運(yùn)算器,（二）工作原理,圖3-4乘除器方框圖,3.1運(yùn)算器,模型推導(dǎo),圖3-5輸入電路,（三）線路分析,1、輸入電路,功能：差動(dòng)電平移動(dòng)。,3.1運(yùn)算器,Ui1輸入電路,按實(shí)線連接N2、N3大于1，按虛線連接N2、N3小于1。,3.1運(yùn)算器,Ui2Ui3輸入電路,2、附加偏置電路,減法器,圖3-6附加偏置電路,圖3-7自激振蕩時(shí)間分割器,3、自激振蕩時(shí)間分割器,3.1運(yùn)算器,3.1運(yùn)算器,（1）Q、ucd、uab、uf波形,3.1運(yùn)算器,（2）功能的實(shí)現(xiàn),（3）三要素法求,3.1運(yùn)算器,零輸入響應(yīng),調(diào)整電位器RP1，可改變N0的大小，借此改變儀表量程。,4、比例放大電路,3.1運(yùn)算器,圖3-9比例放大電路,5、輸出電路,將U23轉(zhuǎn)換成整流輸出信號(hào)Uo和Io,乘除器接線圖,3.1運(yùn)算器,3.1運(yùn)算器,乘除器的調(diào)校,1、調(diào)VB，調(diào)RP2使VB=10VCH2端子測(cè)量。2、IC1輸入調(diào)零，當(dāng)Vi1=1V，調(diào)RP4，V6=10V（對(duì)地）。,放大單元,3、檢查起振V311V，Vi1=1V，CH1接示波器觀察連續(xù)方波。,3.1運(yùn)算器,4、輸出調(diào)零（IC4）當(dāng)Vi1=1V，V21=V31=2V，調(diào)RP3，VP=9V，V0=1V。變V21和V31保持V0=1V不變。,5、量程調(diào)整當(dāng)Vi1=5V，V21=2V，V31=4V，調(diào)RP1，變N0使V0=5V。,量程單元,1、輸入調(diào)零，當(dāng)Vi2=Vi3=1V，調(diào)RP5，使IC5輸出為0，調(diào)RP7使IC7輸出為0（對(duì)VB）,2、調(diào)N2、N3（設(shè)定）當(dāng)Vi2=Vi3=2V，測(cè)量IC5、IC7輸出是否為N2、N3，否則變R52、R53（R56、R57）。,3、調(diào)偏置電壓VP2、VP3（設(shè)定）當(dāng)Vi2=Vi3=1V，調(diào)RP6、RP8，V21=VP2V31=VP3,3.1運(yùn)算器,對(duì)15V直流電壓信號(hào)進(jìn)行開(kāi)方運(yùn)算,結(jié)果以15V直流電壓或420mA直流電流輸出。,1、功能,二、開(kāi)方器,3.1運(yùn)算器,運(yùn)算關(guān)系為：,2、開(kāi)方器在流量測(cè)量中的應(yīng)用,3.1運(yùn)算器,3、組成框圖,圖3-12開(kāi)方器方框圖,（4.5V）,3.1運(yùn)算器,4、運(yùn)算關(guān)系的實(shí)現(xiàn),什么是小信號(hào)？為什么要對(duì)小信號(hào)切除？,經(jīng)過(guò)輸出電路,實(shí)際的切除值可通過(guò)UL來(lái)調(diào)整,5、小信號(hào)切除電路,3.1運(yùn)算器,6、開(kāi)方器的輸入輸出特性,3.1運(yùn)算器,3.1運(yùn)算器,開(kāi)方器接線圖,1、調(diào)VB，調(diào)RP1使VB=10VCH4端子測(cè)量。2、調(diào)零，當(dāng)Vi=1V，調(diào)RP2，使VC=8.5V。5，6端子V0=1V3、起振量程調(diào)整當(dāng)Vi=5V，調(diào)RP4，使V21=4.5V。V0=5V。,3.1運(yùn)算器,4、小信號(hào)切除當(dāng)Vi=1.04V，調(diào)RP5，使VL=0.6V。V0=1.4V。Vi下降，V0=1V。,開(kāi)方器調(diào)校,輸出電路,3.1運(yùn)算器,3.2執(zhí)行器,執(zhí)行器的構(gòu)成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推力及位移的裝置。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變能量或物料輸送量的裝置。（控制閥或調(diào)節(jié)閥）,執(zhí)行器的分類和特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能源形式分類：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器：以壓縮空氣為能源，適用于易燃易爆場(chǎng)合。加電/氣轉(zhuǎn)換器，可與電動(dòng)調(diào)節(jié)器配合使用。,電動(dòng)執(zhí)行器：以電為能源，信號(hào)適于遠(yuǎn)傳，便于與計(jì)算機(jī)相連。加防爆安全柵，可達(dá)到防爆目的。,電動(dòng)調(diào)節(jié)器,電動(dòng)執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,一、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（角行程和直行程）,功能：它將輸入的直流電流信號(hào)線性地轉(zhuǎn)換成位移量。,（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理,伺服放大器,位置發(fā)送器,伺服電機(jī),操作器,減速器,閥位指示,放大器,執(zhí)行機(jī)構(gòu),420mA,Ii,If,圖3-16電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖,090O,3.2執(zhí)行器,電動(dòng)操作器（手操器）：自動(dòng)時(shí)：接通伺服放大器，伺服電機(jī)受伺服放大器輸出控制。手動(dòng)時(shí)：切斷伺服放大器的輸出信號(hào)，由電動(dòng)操作器的正、反按鈕直接控制伺服電機(jī)的電源，實(shí)現(xiàn)輸出軸（桿）正/停/反三種狀態(tài)的遙控操作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：接受控制信號(hào)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出軸(桿)產(chǎn)生位移。同時(shí)將閥位轉(zhuǎn)換為反饋電流送伺服放大器。,伺服放大器:將信號(hào)進(jìn)行綜合、比較和放大，輸出控制信號(hào)控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。,3.2執(zhí)行器,1、各組成部分作用,2、工作原理,3.2執(zhí)行器,（二）伺服放大器,3.2執(zhí)行器,功能：將信號(hào)進(jìn)行綜合、比較和放大，輸出控制信號(hào)控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。,圖3-17伺服放大器原理框圖,3.2執(zhí)行器,圖3-18綜合放大電路,1、綜合放大電路,比較器,V10,減法器,同相放大器,3.2執(zhí)行器,減法器,同相放大器,比較器,固態(tài)繼電器線圈加高電平，輸出觸點(diǎn)接通。,工作過(guò)程,2、固態(tài)繼電器,功能：輸入高電平，輸出觸點(diǎn)通。輸入低電平輸出觸點(diǎn)斷。通斷電機(jī)電源。,3.2執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,作用是將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩.,（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu),組成：伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、位置發(fā)送器等。,1、伺服電機(jī),圖3-19兩相伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,3.2執(zhí)行器,產(chǎn)生90的兩個(gè)正弦變化的磁通，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鼠籠式轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于W1和W2中的電流相位差，即取決于CD串聯(lián)到那一個(gè)定子繞組中。,W1和W2均勻分布在定子內(nèi)，由于分相電容CD的作用，W1、W2電流相位相差90。,結(jié)構(gòu)與原理：,3.2執(zhí)行器,W1和W2均勻分布在定子內(nèi)，由于分相電容CD的作用，W1、W2電流相位相差90。,結(jié)構(gòu)與原理：,自動(dòng)：電機(jī)通電時(shí)，定子磁場(chǎng)將銜鐵吸向定子的內(nèi)表面，使簧片彎曲，通過(guò)杠桿把制動(dòng)盤(pán)推開(kāi)，使摩擦輪與制動(dòng)盤(pán)脫開(kāi)，電機(jī)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。,3.2執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,停止：當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，定子磁場(chǎng)消失，制動(dòng)盤(pán)被彈簧推向左邊與摩擦輪接觸，將轉(zhuǎn)子制動(dòng)。,3.2執(zhí)行器,手動(dòng)：電機(jī)右邊端蓋上的手把，將它拉出使制動(dòng)盤(pán)和摩擦輪脫開(kāi)，解除制動(dòng)，人工手動(dòng)控制。,2、減速器（減速齒輪）把高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩電機(jī)輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大力矩輸出。,3.2執(zhí)行器,圖3-21減速器結(jié)構(gòu),傳動(dòng)機(jī)構(gòu),作用：將輸出軸090的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成420mA直流電流，作為閥位信號(hào)和反饋信號(hào)。,圖3-22差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)原理圖,3.2執(zhí)行器,3、位置發(fā)送器,3.2執(zhí)行器,差動(dòng)變壓器,A、作用：將輸出軸的位移X轉(zhuǎn)變?yōu)榉答侂妷簎f。,B、結(jié)構(gòu)：三段式結(jié)構(gòu)。原邊加激勵(lì)，副邊差動(dòng)連接，鐵芯連接凸輪，輸出軸帶動(dòng)鐵芯移動(dòng)。,C、原理：凸輪位置使鐵芯處于三段式變壓器中間對(duì)稱位置時(shí)，差動(dòng)變壓器兩副邊電壓相等，差動(dòng)輸出電壓為0。凸輪隨輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)而使鐵芯向左側(cè)（或右側(cè)）移動(dòng)時(shí)，兩副邊電壓不相等，差動(dòng)輸出電壓uf。,圖3-23氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖,二、氣動(dòng)執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,二、薄膜式氣動(dòng)執(zhí)行器1、工作原理氣壓信號(hào)經(jīng)膜片的彈性變形產(chǎn)生推力，克服彈性力后使閥桿產(chǎn)生位移，帶動(dòng)閥芯動(dòng)作，改變流通面積，使流體流量發(fā)生變化。,3.2執(zhí)行器,圖3-24氣動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖,(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式：正作用和反作用。正作用：P送入膜室的上腔，P增加，閥桿下移。反作用：P送入膜室的下腔，P增加，閥桿上移。,2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用方式,3.2執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,（2）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用方式：氣關(guān)式和氣開(kāi)式。氣關(guān)式：P增大，閥門(mén)關(guān)小。氣開(kāi)式：P增大，閥門(mén)開(kāi)大。,調(diào)節(jié)閥有正裝和反裝兩種。執(zhí)行器的作用方式有四種組合。,選擇作用方式原則是：當(dāng)工作氣源中斷時(shí)，氣動(dòng)信號(hào)消失，閥門(mén)的位置應(yīng)是最經(jīng)濟(jì)、安全的。（安全閥位）,鍋爐給水閥應(yīng)是,例：油料儲(chǔ)罐出口閥應(yīng)是,氣開(kāi)閥。,氣關(guān)閥。,3.2執(zhí)行器,4、電氣閥門(mén)定位器,(1）作用電氣轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)閥精確快速定位。,（2）適用場(chǎng)合高壓差、高摩擦力、高粘滯。,（3）工作原理氣壓-位移反饋系統(tǒng)。電/氣轉(zhuǎn)換器輸出較小的氣壓信號(hào)經(jīng)閥門(mén)定位器產(chǎn)生較大的氣壓，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移。,3.2執(zhí)行器,圖3-28閥門(mén)定位器原理圖,3.2執(zhí)行器,電流經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器變?yōu)闅鈮盒盘?hào)，經(jīng)放大壓力送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)薄膜產(chǎn)生推力，使推桿移動(dòng)，推桿位移通過(guò)反饋桿反饋軸轉(zhuǎn)動(dòng)反饋回來(lái)。使壓板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，反饋力矩與主作用力矩平衡，達(dá)到平衡位置。精確定位：氣動(dòng)放大器放大倍數(shù)很高，噴嘴與擋板之間的距離變化極小，據(jù)位移平衡原理，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移與輸入信號(hào)氣壓Pi成比例關(guān)系。,3.2執(zhí)行器,3-27閥門(mén)定位器校驗(yàn)原理框圖,3.2執(zhí)行器,3.2執(zhí)行器,零位調(diào)整，調(diào)調(diào)零螺釘,量程調(diào)整，調(diào)量程螺釘,順時(shí)針，支點(diǎn)右移，量程增大。逆時(shí)針，支點(diǎn)左移，量程減小。,三、閥體部件的特性分析,3.2執(zhí)行器,1、閥體部件流量方程,改變閥芯的位移，改變流通面積，改變阻力系數(shù)，調(diào)節(jié)流量。,C（流量系數(shù)）：閥體全開(kāi)，閥兩端壓差為1.0102kPa介質(zhì)密度為1g/cm3時(shí)，流經(jīng)閥體部件的流量數(shù)m3/h。,3.2執(zhí)行器,2、閥體部件的可調(diào)比,（1）閥體部件的理想可調(diào)比,閥前后壓差一定，反映閥體部件的調(diào)節(jié)能力。,（2）閥體部件的實(shí)際可調(diào)比,串聯(lián)管道,3.2執(zhí)行器,并聯(lián)管道,并聯(lián)管道，旁路流量越大，實(shí)際可調(diào)比越小。,3、閥體部件的流量特性,（1）閥體部件的流量特性原理式,3.2執(zhí)行器,（2）理想（固有）流量特性,直線流量特性,閥體單位相對(duì)位移的變化引起相對(duì)流量變化是常數(shù)。,積分,3.2執(zhí)行器,直線流量特性,直線流量特性相對(duì)位移引起相對(duì)流量變化相同。但引起相對(duì)流量變化率不同。適合負(fù)荷變化不大中等流量。,3.2執(zhí)行器,等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性,閥體單位相對(duì)位移的變化引起相對(duì)流量變化率是常數(shù)。,積分,3.2執(zhí)行器,等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性,相對(duì)位移在10%、50%、80%時(shí)，相對(duì)流量變化為1.19、7.3、20.4。相對(duì)流量變化率都為40%。適用負(fù)荷變化較大場(chǎng)合。,第3章運(yùn)算器和執(zhí)行器（習(xí)題、思考題）,1、乘除器中自激振蕩時(shí)間分割器的作用？說(shuō)明它的工作過(guò)程和起振條件？2、開(kāi)方器用于何種場(chǎng)合？開(kāi)方器中為何設(shè)置小信號(hào)切除電路？分析該電路的工作原理。3、簡(jiǎn)述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)成原理。伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向和位置與輸入信號(hào)有什么關(guān)系？4、執(zhí)行器的作用與分類。5、薄膜式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理及原理式。6、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)流量調(diào)節(jié)原理。,7、電動(dòng)執(zhí)行器的組成，其中伺服放大器、電動(dòng)操作器、位置發(fā)送器、減速器和兩相伺服電機(jī)作用。,第3章運(yùn)算器和執(zhí)行器（習(xí)題、思考題）,8、伺服放大器中前置磁放大器、觸發(fā)器、可控硅交流開(kāi)關(guān)的作用。,9、電氣轉(zhuǎn)換器的功能與工作原理。,10、氣動(dòng)閥門(mén)定位器的功能與工作原理。,