Файл: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 227
Скачиваний: 0
~® н Н ' 1
•г
О С Н О В Н Ы Е О Б О З Н А Ч Е Н И Я |
9 |
|
сообщеиие с источником давления р б , рав ного примерно 70% давления питания
сообщение с источником давления р„, рав ного примерно 30% давления питания
непрерывное нерегулируемое сопротивле ние
непрерывное регулируемое вручную со противление
непрерывное переменное сопротивление «сопло-заслонка»
пульсирующее сопротивление, управляе мое автоматически частотным сигналом
пульсирующее сопротивление, управляе мое автоматически аналоговым давле нием р
пневматический конденсатор
камера
камера, объем которой управляется дав лением
усилитель давления
тусилитель в режиме элемента сравнения
усилитель в режиме умножения на по стоянный коэффициент К ^> 1
усилитель в режиме повторителя давле ния
усилитель мощности; при наличии надпи си «Д» — источник разности давлений с низ ким выходным сопротивлением
О С Н О В Н Ы Е : О Б О З Н А Ч Е Н И Я
многоходовой усплитоль в режиме сум-1
Тматора
усилитель, выходным сигналом которого является параметр х
источник разности давлений
источник тока (расхода)
|
|
преобразователь |
сигнала |
р в сигнал х |
|
|
|
элемент памяти, устройство задержки на |
|||
|
|
такт |
|
|
|
|
|
нормально замкнутый контакт, управляе |
|||
|
|
мый сигналом рт |
|
||
|
|
нормально разомкнутый |
контакт, управ |
||
|
|
ляемый сигналом рт |
|
||
|
|
переключатель, управляемый сигналом рт |
|||
|
|
интегратор |
|
|
|
|
|
вычислительное |
устройство |
||
| |
г [•*- |
генератор |
импульсов |
|
|
1 |
Тб [•*- |
тумблер |
|
|
|
-*•] ИМПу*- |
импульсатор |
|
|
||
| ОУ [Ер |
обегающее |
устройство |
|
||
|
— и з м е р и т е л ь |
давления |
|
элемент (узел), выполняющий логическую операцию L
ВВЕДЕНИЕ
КРАТКИЙ ОБЗОР ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
1. Нелинейность непрерывных пневматических сопро тивлений. Известно, что линейное сопротивление является необходимым элементом аналоговых устройств. В пневма тике нормального диапазона давлений, работающей при значительных отклонениях абсолютного давления, сопро тивления нелинейны — коэффициент пропорциональности а между весовым расходом газа и перепадом давлений на сопротивлении не постоянен и является монотонно воз растающей функцией абсолютного давления газа р .
При ламинарном течении газа в соответствии с урав нением Пуазейля для весового расхода а пропорциональ но р, и следовательно, относительные изменения прово
димости равны относительным |
изменениям |
среднего аб- |
||||
. солютного |
давления |
р |
в сопротивлении, |
или |
средней |
|
плотности |
п молекул |
газа * ) . |
|
|
|
|
Таким образом, нелинейность пневматических сопро |
||||||
тивлений |
определяется |
величиной |
|
|
||
|
Р — -Рср |
2Р — (Ртах + Рт\п> |
(В.1) |
|||
|
"ср |
-Рср |
|
2Рср |
|
|
|
|
|
|
|||
где Ртах и |
Pmin —максимальное и минимальное давления |
|||||
рабочего диапазона; р с |
р = |
р а т м + р с р = р а т м - f |
Р т а х |
Р т т ; |
Ратм— абсолютная величина атмосферного давления. Нели нейность, достигающая 25% у ламинарных сопротивлений для принятого в промышленности диапазона давлений, приводит к соответствующим погрешностям узлов, со держащих сопротивления — пассивных сумматоров и апетриодических звеньев (см., например, [65]).
В поисках возможностей создания линейного пневма тического сопротивления были проведены многочисленные
*) Поскольку |
в соответствии с уравнением состояния идеаль- |
Р |
|
пого газа п = |
. |
kQ
12 |
|
В В Е Д Е Н И Е |
|
|
|
|
исследования |
разных |
типов |
сопротивлений и |
разно |
||
образных |
их |
сочетаний |
при |
разных режимах |
течения |
|
газа (см., |
например, обобщающую |
статью [17]). |
|
|||
В этих работах стремились |
для |
компенсации |
сжимае |
мости газа использовать влияние формы каналов сопро тивлений на условия течения газа, а значит и на проводи мость. Результатом их явилось выяснение качественного влияния геометрических соотношений на характерис тики сопротивлений. Однако использовать эти резуль таты достаточно эффективно не удалось, и они не привели к созданию линейного сопротивления или хотя бы делите ля в частном режиме, когда один вход его постоянно сообщен с атмосферой. Причина этому, по-видимому, заключалась в том, что стремясь добиться линеаризации простейшими средствами, пришлось идти косвенным пу тем — вместо устранения нелинейности осуществлять взаимную компенсацию нескольких нелинейностей. В та кой постановке требуется, естественно, стабильность ви да этих нелинейностей. Последнее представляется весьма сомнительным, так как для применяемых расходов газа один из размеров сопротивления (диаметр канала, ши рина щели или зазор между соплом и заслонкой) мал и даже микроскопические отклонения формы каналов за счет шероховатостей и других неидеальностей, находя щиеся в пределах допусков при изготовлении, соизмери мы с этим размером и в значительной мере влияют на расходную характеристику. А поскольку эти отклонения случайны, то, как правило, не удается создать конструк ции сопротивления, в которой от образца к образцу по вторялась бы форма характеристики во всем рабочем диа пазоне, т. е. невозможно получить не только линейное сопротивление, но и сопротивление с любой другой ха рактеристикой, с достаточной точностью воспроизводя щейся разными образцами этой конструкции. Поэтому параллельное соединение многих сопротивлений там, где это приемлемо, дает эффект [107].
Удалось только выяснить, что существенное, но все же недостаточное для вычислительных целей, снижение
погрешности этого узла может быть достигнуто |
в его ча |
стном режиме делителя, когда один его вход |
постоянно |
сообщен с мипимальным давлением, посредством соответ ствующего выбора входящих в делитель сопротивлений.
В В Е Д Е Н И Е |
13 |
При стабилизации одного входа |
на уровне 0 и 150 мм |
рт. ст. избыточного давления и изменении входа от 150 до 700 мм рт. ст. получены следующие погрешности А для трех сочетаний типов сопротивлений [19]: для дели теля УСЭППА, состоящего из капилляра и сопротив
ления типа «конус |
—конус», при коэффициентах деления |
к = 0,195; 0,435 и |
0,897 Д = + 1 0 мм рт. ст.; для де |
лителя из двух сопротивлений типа «конус — цилиндр»
при |
к = |
|
0,08 |
Д - |
|
|
|
= + 1 8 л ш |
|
рт. ст.; для |
^/ |
|
|
||
делителя из двух сопро- |
Pi*-X |
i д |
д |
||||
тивлений типа «конус — |
|
1)—х~ |
|||||
конус» при к = |
0,49 |
Я |
| |
|
|||
Д = |
+ 1 4 |
мм рт. ст. |
^ * |
|
|
||
Приемлемая компен- |
^ |
|
\ \У |
||||
сация достигается толь- |
А»-Х- |
|
П3 |
||||
ко при индивидуальном |
|
|
|
||||
подборе. |
В |
работе |
[16] |
fft |
1 |
^ |
|
говорится о достаточной |
/fy* X |
|
|
||||
линейности |
делителя, |
Рис. В.1. Схема |
сумматора, |
состоящего из подобран ных нерегулируемого капиллярного сопротивления и
переменного типа «цилиндр — конус», если последний постоянно сообщен с атмосферой. Как показано в [94], лишь тщательным индивидуальным подбором удается снизить погрешность делителя с обоими изменяющимися входами. Однако подбор большого количества сопротив лений практически неосуществим, и поэтому пассивный сумматор на три и более входов можно построить только при каскадной схеме параллельно-последовательного сум мирования по два давления. При этом схема содержит большое число сопротивлений и усилителей-повторителей П (из рис. В.1 видно, что для суммирования четырех вхо дов нужны 6 сопротивлений и 3 повторителя), и изме нение одного из коэффициентов требует подбора новой пары сопротивлений.
Несколько более полная компенсация, чем в отдель ном делителе, достигается при наличии в устройстве двух идентичных делителей с одним постоянным общим вхо дом, поскольку нелинейность здесь определяется разли чием нелинейиостей двух делителей. К таким устройствамотносится множительно-делительное устройство [73], в