202959. lajstromszámú szabadalom • Elektronikusan visszacsatolt elektromos-pneumatikus jelátalakító
1 HU 202959 A 2 A jelen találmány tárgya olyan (fúvókás) elektromos-pneumatikus jelátalakító, amelynél a karakterisztika ismert nonlinearitását piezzoelektromos nyomásérzékelóvel ellátott elektronikus kapcsolás útján egyenlítjük ki, amivel jelentős szerkezeti tömeg-, súly-, és térfogatmegtakaritást, vala'mint egyszerűbben beállítható szerkezet érhető el. Irányítástechnikai rendszerekben, ahol villamos jelátalakító által képzett jelet, vagy villamos úton feldolgozott jelet kell pneumatikus szerkezeti elemekhez továbbítani, elektromos-pneumatikus (elterjedt rövidítéssel E/P) jelátalakítókat alkalmaznak. E jelátalakítók jelentősége igen megnövekedett a folyamatirányító számítógépek elterjedése óta; a számítógép kimenőjele mindig elektromos jel, amelyet a pneumatikus végrehajtó szervek vezérléséhez csak ilyen jelátalakítóval lehet közvetíteni. Ilyen jelátalakítók hosszú idő óta széles körben ismertek. Foglalkozik velük részletesen Csordás Zoltán: .Pneumatikus irányítástechnika* ciraű monográfiája (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966), de kimerítő ismertetésük található Bartha Árpád: .Az automatika alapjai* című könyvében (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1971) is. Ez utóbbi mű táblázatos ismertetésüknél közli az egyes műszaki megoldások egyenestől eltérő jelleggörbéjét is, és ismerteti, hogy a karakterisztika linearizálására pneumatikus visszacsatolás alkalmazása terjedt el három kiviteli alakban: helyzetkompenzációs visszacsatolás (285. ábra), - erókompenzációs visszacsatolás (286. ábra), - és nyomatékkompenzációs visszacsatolás (287. ábra) formájában. A műszaki gyakorlatban ismertté vált és alkalmazott megoldások körében a Mechanikai Mérőműszerek Gyára által forgalmazott jelátalakítók között találunk útkompenzációs helyzetérzékelőt és nyomatékkompenzációs megoldású erótávadót is. A lengyel gyármányú MERA-KFAP EPP-4 és EPP-5 típusú- jelátalakítók (gyártó: Krakowska Fabryka' Aparatów Pomiarowych, Krakow) nem alkalmaz visszacsatolást. A SIEMENS M 77739 típusú jelátalakító erókompenzációs visszacsatolást alkalmaz. Kétfúvókás jelátalakítót forgalmaz a HONEYWELL 2250 típusszámon, nyomatékkompenzációs megoldású jelátalakító szerezhető be a FOXBORO cégtől E 69 F típusszámon. Teljesen eltérő elven működő, kettős tűszelepes, szilikonolajjal csillapított működésű jelátalakítót gyárt a MOORE cég GC-77 tipusszám alatt. Mindezeknek a megoldásoknak közös hátránya, hogy a jelleggörbe linearitásának minél jobb megközelítése érdekében nagytömegű permanens mágnest, nagymenetszámú tekercset, és más, terjedelmes alkatrészeket tartalmaznak, a pneumatikus visszacsatolás megoldása tovább növeli a készülék tömegét és terjedelmét. A .0* pont és a végső érték beállításához legalább két, rugóval ellátott beállítócsavarra van szükség, és növeli a költségeket a forgó alkatrészek forgáspontjának szükséges, igen precíz kialakítása. Mindezen hátrányok következtében a felsorolt - ma beszerezhető - E/P jelátalakítók terjedelmes, nagytömegű, és költséges berendezések. Két mágneses erő kölcsönhatása alapján működő E/P jelátalakító két kiviteli alakja ismerhető meg a DE-OS 32 05 576 sz. szabadalmi iratból. Itt az átalakítandó villamos jelet lágyvasmagon elhelyezett (nagyméretű) tekercsbe vezetik, amelynek fegyverzete előtt (Fig. 1.) vagy a fegyverzete között (Fig. 2.) egy kisméretű permanens mágnes mozoghat. E mágnesre erősített kétkarú emelő (Fig. 1.) vagy lemezke (Fig. 2.) képezi a pneumatikus fúvóka előtt elmozduló torlóelemet, és végzi az érkező villamos jelnek pneumatikus jellé (nyomásváltozássá) történő átalakítását. A karakterisztika linearitásának biztosítására a szabadalmi leírás semmiféle intézkedést nem javasol, és beállítási lehetősége is csupán egy van: a villamos tekercs a lágyvasmaggal együtt egy beállítócsavarra) (4) elmozdítható, amivel vagy a .0* pont, vagy a végső érték állítható be, de a kettő egymástól független beállítására nincs lehetőség. A jelen találmány olyan E/P jelátalakítót ismertet, amely a fúvókás jelátalakító ismert nonlineáris karakterisztikáját a pneumatikus kimenőjel nyomásértékének érzékelése útján még a villamos jel körében egyenlíti ki, és egyben az alkalmazott villamos kapcsolási elemek segítségével lehetővé teszi a nullapont, és a végkitérés értékének egymástól függetlenül történő beállítását, - ezzel feleslegessé téve az erre a célra eddig alkalmazott terjedelmes és komplikált finommechanikai szerkezeti elemeket. Az alkalmazott villamos kapcsolás energiaigényét magából az átalakítandó villamos jelből nyerve egyszerű, kistömegű, tápáraraforrást nem igénylő, ezáltal olcsón gyártható és sokoldalúan alkalmazható jelátalakítót hoz létre. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy a jelleggörbe linearizálására (azaz a visszacsatolás megvalósítására) jó lehetőséget nyújt az, hogy az átalakított (immár pneumatikus) jel érzékelésével nyert villamos jellemző értéke alapján magát az eredeti jelet módosíthatjuk úgy, hogy az eredő jelleggörbe ezáltal lineárissá véljék. Ha a villamos jel folyamatos (pl. 4-20 mA nagyságú) áram, akkor a logikai .nulla* szintnél is tartalmaz a jel annyi villamos energiát (a példában 4 mA erősségű áramot a kimenőjel eredeti 24 V egyenfeszültségéből a vonali ellenálláson létrejövő feszültségesés után is fennmaradó minimum 10-14 V feszültség mellett), amelyből az elektronikus kapcsolás energiaigénye megfelelő átalakítás után fedezhető. Társult ehhez az a felismerés, hogy az ismertté (és a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 65 3
