Підсилювальний орган (підсилювач) - це пристрій (рис. 13), в якому здійснюється збільшення потужності керуючого (вхідного) сигналу за рахунок допоміжної енергії Wв стороннього джерела живлення. По виду допоміжної енергії підсилювачі ділять на механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні і комбіновані.
Структура і загальний принцип дії механічних, гідравлічних і пневматичних підсилювачів однакові. Робоче середовище, що є допоміжною енергією Wв подається до пристрою (розподільника), яке по сігнйлу від датчика е = f (Yд) управляє підведенням енергії Wв до виконавчого механізму.
Мал. 13. Структурна схема підсилювального органу
Серед пневматичних підсилювачів широко поширені розподільники
типу сопло-заслінка (рис. 18), що працюють за принципом дросселирования. Керуючий пристрій підсилювача складається з дроселя 1 постійного перетину, до якого підводиться робочий повітря з постійним тиском рр і дроселя змінного перерізу у вигляді сопла 6 инжекционного типу з заслінкою 5. рухомої вимірником через важіль 4. Послідовно з'єднані дроселі утворюють дільник тиску повітря. Вихідний тиск Рвих в трубопроводі 3 і в порожнині виконавчого механізму 2 залежить від зазору між заслінкою 5 і соплом 6. через яке повітря стравливается в атмосферу (зі зменшенням зазору тиск зростає, а зі збільшенням - зменшується).
Мал. 18. Схема дії пневматичного підсилювача з соплом-заслінкою
Зміна тиску в робочій порожнині мембранного ІМ односторонньої дії призводить до пропорційного переміщенню його вихідного штока. Підсилювачі з дросельним УУ є статичними.
В динаміці для них характерна максимальна швидкість переміщення вихідної ланки в момент зсуву керуючого золотника (заслінки) з подальшим зменшенням її до нуля.
Розглянуті гідравлічні і пневматичні підсилювачі прості за конструкцією, однак необхідна спеціальна очищення робочого середовища, яка постійно витрачається як при сталих, так і при перехідних режимах, що вимагає додаткових витрат енергії на роботу компресорів і насосів.
Безрасходние дросельні підсилювачі характеризуються витратою повітря тільки в перехідних режимах, а при сталих витрата повітря практично відсутня.
Пневматичний безрасходний компенсаційний підсилювач ь (рис.19, а) являє собою камеру 3. в якій розташований шток з клапанами. Верхній клапан 2 притискається пружиною 1 до нерухомого сідла штуцера, до якого підводиться стиснене повітря постійного тиску рр. На нижній клапан 7 спирається рухливе сідло 6. закріплене на еластичною мембрані 8. Порожнина камери 3 з'єднується трубопроводом 4 з мембранним
ІМ 5 односторонньої дії.
Робота підсилювача заснована на принципі компенсації (урівноваження) зусиль. Вхідним параметром є зусилля F д. діє від датчика на сідло мембрани.
При сталому режимі обидва клапана закриті, величина вихідного сигналу вих підсилювача пропорційна силі F д т. Е. Зусилля, що розвивається датчиком, врівноважується тиском Р вих чинним на активну площа fа мембрани: Fд = Рвих fа. При збільшенні зусилля F д шток разом з сідлом 6 зміщується вгору, відкриваючи через клапан 2 доступ робочому повітрю в камеру. Зі збільшенням тиску Р вих всередині камери зростає зусилля, що діє на мембрану 8. прогинаючи її вниз. Коли зусилля будуть рівні, шток займе середнє положення і подальше зростання тиску Р вих припиниться. При зменшенні зусилля Fд мембрана під дією тиску повітря прогинається вниз, утворюючи між клапаном 7 і сідлом 6 зазор, через який повітря з порожнини ІМ стравливается в атмосферу. Тиск повітря Рвих в камері знижується і різниця сил, що діють на мембрану, зменшується. Під дією сили F д мембрана прогинається вгору і підбурювання повітря в атмосферу через клапан 7 припиняється.
Розглянутий безрасходний підсилювач є статичним, так як спостерігається однозначна відповідність між силою F д тиском Рвих повітря і положенням s штока ІМ.
У тих випадках, коли підсилювачі повинні мати високу швидкодію при великій вихідної потужності, застосовують Двокаскадні підсилювачі з дросельним УУ в першому каскаді і компенсаційним - у другому.