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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

~® 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