202959. lajstromszámú szabadalom • Elektronikusan visszacsatolt elektromos-pneumatikus jelátalakító
3 HU 202959 A 4 kereskedelmi forgalomban beszerezhetóvé) vált piezzokristélyos nyomásérzékeló erre az érzékelésre előnyösen alkalmazható, és így rendkívül kis tömegű és terjedelmű, lineáris kurakterisztikéjú és pontos működésű jelátalakitó hozható létre. A találmány szerinti jelátalakitó tehát pneumatikus energiaforrásra fojtáson keresztül kapcsolt fúvókéból, ugyanezen energiaforrásra kapcsolt pneumatikus erősítőből, és a fúvókéval szemben elhelyezett, permanens mágnesen mozgó lengótekerccsel ellátott emelőből álló jelátalakitó lengőtekercsével párhuzamosan kapcsolt, egy, a pneumatikus erősítő kimenetére csatolt piezzokristélyos nyomásérzékeló kimenőjelével vezérelt különbségképzó és integráló műveleti erősítő által vezérelt tranzisztorból áll, és a vezérlő áram áramkörébe szabályozó ellenállás kapcsolódik. A találmány szerinti jelátalakító egy lehetséges kiviteli alakját az ábra tünteti fel, ahol is az 1. ábra a jelátalakító elektromos és pneumatikus kapcsolását ábrázolja vázlatban. Az 1 kapocspérra a 2 áramgenerátor, és a 3 stabilizált feszültségforrás van kapcsolva. A 2 áramgenerátor és a 3 stabilizált feszültségforrás megvalósítható egy olyan önmagában ismert kapcsolási elrendezéssel, amelynél egy Zenerdiódás hidkapcsolásról vezérelt integrált áramkörös műveleti erősitó kimenetére kapcsolt Darlington-kapcsolásban lévő két tranzisztort működtetünk, ahol a híd kiemenetéról stabilizált erősségű áramot, míg a Darlington-kapcsolásban lévő (második) tranzisztor kollektoréról stabil feszültséget vezethetünk el. A 2 áramgenerátorra van kapcsolva a 4 piezzokristélyos nyomésérzékeló (méróhidja), míg a 3 stabilizált feszültségforrásra van kapcsolva a 6 különbségképző és a 7 erősítő. A 6 különbségképzó önmagában ismert kapcsolás, a 7 erősítő integráló jellegű, célszerűen integrált áramkörrel megvalósított, ugyancsak önmagában ismert műveleti erősítő. A 6 különbségképzó áramkörébe van kapcsolva a változtatható értékű 5 ellenállás, míg annak kimenetére a 7 erősítő van kapcsolva. A 7 erősítő kimenőkörére kapcsolva a 8 tranzisztor, ennek emitterkörében a változtatható értékű 9 ellenállás található. A 8 tranzisztorral párhuzamosan van kapcsolva a 10 dióda, valamint a 11 ellenállásból és a 12 kondenzátorból álló ág. A kapcsolás kimenete a 13 kapocspár, amelyre hajlékony vezetékkel a 14 lengőtekercs van kapcsolva. A 14 lengótekercs a 17 fúvókéból és a 15 emelőből álló önmagában ismert fúvókas jelátalakító szerkezeti elemét képezi, és a permanens 16 mágnest veszi körül. A pneumatikus kapcsolás a következő: a 19 pneumatikus energiaforrásra van kapcsolva a 18 pneumatikus erősítő, és a 23 fojtáson keresztül a 17 fúvóka. A 18 pneumatikus erősítő kimenetére van kapcsolva egyrészt a jelátalakító 20 (pneumatikus) kimenete, másrészt a 21 vezeték útján a 4 piezzokristélyos nyomásérzékeló 22 csatlakozója. A fentiek szerint szerkesztett jelátalakitó működtetése sorén - az 1 kapocspárra érkező jelként minimum 10-14 V feszültség mellett 4-20 mA között váltakozó analóg jelet feltételezve - a jelből a 2 áramgenerátor és a 3 stabilizált feszültségforrás, illetve az ezeket reprezentáló kapcsolás a 4 piezzokristályos nyomásérzékelő mérőhidjára kapcsolt stabilizált erősségű áramot, a 6 különbségképző és a 7 erősítő működtetésére stabilizált tápfeszültséget, míg a változtatható értékű 5 ellenállás a 6 különbségképző részére egy referenciafeszültséget állít elő. A logikai .nulla' szintet jelentő 4 mA erősségű áramból is 3 mA elegendő a kapcsolás tápenergiájának biztosításéra, és 1 mA átfolyik a 14 lengótekercsen. Megfelelő beállítás esetén a 20 kimeneten példaszerűen 0,2 bar kimenőnyomás jelenik meg, ami a pneumatikus .nulla' szint értékéül alkalmazható. Ha az 1 kapocspárra érkező bemeneti áram növekszik, arányosan növekszik az 5 ellenállás sarkain eső feszültség, és a 14 lengőtekercsen átfolyó áram. A 14 lengőtekercsen átfolyó áram mágneses hatására a 15 emelő elmozdul, és a pneumatikus 20 kimeneten megnő a nyomás. E megnövekedett nyomás a 21 vezetéken át eljut a 4 piezzokristélyos nyomésérzékelóbe, amelyből ennek hatására a nyomásemelkedéssel arányos feszültség jut a 6 különbségképzóbe, majd ennek kimenőjeleként a 7 erősítő bemenetére. Mivel a 7 erősítő integráló jellegű műveleti erősítő, annak kimenőjele a bemenójel arányában növekvő jellegű, így az nyitja a 8 tranzisztort, ami viszont söntöli a 14 lengötekercset. Ennek hatására a 14 lengótekercs mágneses hatása csökken, csökken a 15 emelő elmozdulása, így csökken a pneumatikus 20 kimeneten a nyomás. Az egyensúly ott fog beállni, ahol a 7 erősítő nem növeli tovább a 8 tranzisztor áramát. Az elektronikus kapcsolás ennek megfelelően proportionélis-integráló (az elfogadott rövidítés szerint Pl rendszerű) szabályozóként működve maradó szabályozási eltérés nélkül szabályoz, és biztosítja, hogy a pneumatikus 20 kimeneten jelentkező nyomás értéke egyenes (lineáris) karakterisztika szerint legyen az 1 kapocspérra érkező jel (áramerősség) függvénye. Az 1 kapocspérra érkező vezérlőjel áramerősségének csökkenése esetén a változási folyamat a leírtak ellenkezőjeként zajlik le. A változtatható értékű 5 és 9 ellenállás segítségével lehet a jelátalakitó .nulla'-pontját, valamint a végkitéréshez tartozó nyomósértéket beállítani, az erre a célra eddig alkalmazott mechanikus elemek (legtöbbször állitócsavarok) helyett. A 10 dióda az ellentétes polaritósú feszültség hatása ellen védi a ! kapcsolást, mig a 11 ellenállásból és a 12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
