Файл: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 279

Скачиваний: 1

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

148

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

[ГЛ. ш

F^ii.n

 

 

у у-

^ (Д пер, о "Ь .Р0 /Ап е р)"

_

" • У

-

dh -

« „ ( A n e p i 0 / f f n o C T + A n o C T i 0 / A n e p ) '

I - о и '

ffn.n

_

 

_

*[ASep,o + ( p U ) 3 / 3 ^ p l

g _ 3 1 )

a ° (Д пер, отпоет "T" ^пост, </^nop)

Коэффициент усиления растет с уменьшением a 0 , од­ нако a 0 ограничено точностью изготовления в соответствии

снеравенством (6.13). Подставляя в это неравенство

значение

6 0 +

kh из

уравнения (6.28),

получим

выраже­

ние для

оптимального

а 0 :

 

 

 

 

„

гэ

Д пер, о "Г" ^ т а х ^ п е р

/д оо\

 

<Ч опт =

Pmin

— — . _

о — , к

пост

(Ь.дА)

 

 

 

 

пост, о

-Ртах'

 

При полученном значении а„ средний коэффициент усиле­ ния определяется выражением

р пост

_

* ( А

 

 

 

^ 2 5 . If А -

+

 

 

 

\ П 0 С Т - °

 

 

 

 

 

Щ с р

 

 

" у

~~~

7

,

 

!

о

\ /

л

л

пост, о

 

 

 

 

I

 

^тах \ I

пер, n

а

 

 

 

Pmin

й п е

М

т

Т

-

а -

+ — £

 

 

 

 

 

 

 

 

"•пер / \ -"пост

 

J f c uep

 

 

 

k ( Л пост, о ^ п о с т Г "

 

^гаах) Г Д п е Р - 0К 1ер +

 

l/a(PmaJ'

. (6.33)

 

 

 

пер +

/

W

(Д пер, О^пер "^пост . о^п

 

 

Учитывая

условия

 

работоспособности

узла

АП ост,о

^>

> Ртах/^пост

И А п е р ,

о >

Р°тах/^'пер)

Выведенные

ИЗ

уравнений (6.26) и (6.27), находим, что коэффициент уси­

ления растет с увеличением А П О с т , 0 .

А пер, 0 . ^"п^ст н 1 п е р .

Величины ifnep и ^пост ограничены

требованиями к ошиб­

ке и стоимости устройств для поддержания постоянного

перепада. ЛПост,о и A n e P ) 0

с учетом

конечности Япост,

К пер и ошибок для принятого

диапазона

ограничены свер­

ху величиной порядка 0,1 рП ит.

Для применяемых устройств с коэффициентом усиле­

ния в несколько сотен и принятых оптимальных

значений

перепадов

Дпост,п

Ртах / -Кпост> Дпер,о ^ >

Ртах / -^пер

П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСИЛИТЕЛИ

149

выражение для !<.„'."

принимает вид:

 

 

" ? п ' п <

 

^пост, о' ^пер, О

 

 

 

 

 

•»*-и.у •

Pinin

^пост, о

^пер . о

 

 

 

 

 

К,пер

 

 

При i f пер — К пост

200

 

 

 

Л и . у

 

10/срШ 1 Т /(Зт 1 п .

(6.34)

Указанные средства повышения коэффициента усиле­ ния исполнительного узла не позволяют, однако, полу­ чить настолько высокий Кл. у , чтобы снизить требования

Р,

 

Pi

"Н

1

Z1

Рг

 

Рг

Р1ы.

'0

 

 

а)

Рис. G.8. Примеры двухмсмбранных усилителей с одним (а) и обоими (о) управ­

 

ляемыми сопротивлениями

исполнительного узла.

к коэффициенту усиления управляющего узла и тем самым создать однокаскадный усилитель с коэффициентом уси­ ления в несколько десятков тысяч или хотя бы в несколько тысяч при приемлемой ошибке.

Что же касается реализации управляющего узла с ма­ лой погрешностью при требуемом коэффициенте усиления, то она сталкивается с рядом противоречивых требований, основное из которых состоит в построении управляющего узла только из одного упругого чувствительного элемента, в то время как для реализации одним каскадом основной операции

Р° = Ky(Pi — Pz)

необходимы по меньшей мере два чувствительных элемента (рис. 6.8).

Указанные соображения о невозможности создания высококачественного однокаскадного усилителя подтвер­ ждаются характеристиками выпускаемых промышлен­ ностью однокаскадных усилителей.

150

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

Т Е Х Н И К И

[ГЛ . I I I

3. Многокаскадные

усилители.

Создание

пневмати­

ческого

усилителя с

высоким коэффициентом

усиления

и малой

погрешностью

осуществимо, как и в

электриче­

стве, только при последовательном соединении нескольких каскадов усиления по давлению. При этом, поскольку общий коэффициент усиления усилителя в разомкнутом состоянии равен произведению коэффициентов усиления

всех каскадов, необходимая

величина

Ку может дости­

гаться при коэффициентах

усиления

каждого каскада,

на много порядков меньших

Ку.

 

Благодаря наличию нескольких каскадов усиления рабочий диапазон изменения выхода первого каскада сужается по сравнению с однокаскадным усилителем в Ку/Кг раз; аналогично на выходе г-го каскада диапазон изменения выходного давления составляет величину, равную

д _

_

л

/.-=!

_

ЧР\\Ы\, i

—• " / ' ш а х

—7=

 

л" т а х

—р ,

П кк fc=i+l

где Арпшх — диапазон изменения выходного давления усилителя; г — общее число каскадов усилителя; Kt — коэффициент усиления i-ro каскада.

Коэффициент усиления от входа г-го каскада к выходу

г

равен |"[ Кк, т. е. падает с номером каскада, и следо- k=i

вательно, на выходе усилителя наиболее сильно сказы­ вается ошибка первых каскадов.

Таким образом, на первом каскаде ошибка наиболее опасна, но при этом рабочий диапазон выхода максималь­ но сужен; с увеличением номера каскада диапазон выхода расширяется, но зато резко снижаются требования к ошибке.

Вполне очевидно, что такое сочетание требований не является противоречивым и позволяет реализовать уси­ литель с требуемыми коэффициентом усиления и ошибкой. Так, на первом каскаде в целях получения приемлемой ошибки выбирается низкий коэффициент усиления., и следовательно, диапазон изменения выхода и рабочий ход

§ 6] П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСИЛИТЕЛИ 151

достаточно малы (при Ку = 5000 и Кг = 50 максималь­ ный ход в первом каскаде равен да 2 мкм), что способ­ ствует уменьшению ошибки, так как позволяет применять в первом каскаде чувствительные элементы с большой же­ сткостью и, следовательно, прочностью. Кроме того, на малых ходах коэффициент усиления чувствительных эле­ ментов максимален. С другой стороны, малый рабочий диа­

пазон изменения выхода открывает возможность

построе­

ния

первого

каскада на

 

 

 

одном чувствительном эле­

 

 

 

менте, что резко снижает

 

 

 

ошибку,

 

принципиально

 

 

 

устраняя ряд ее составляю­

 

 

 

щих, а также возможность

 

 

 

работы на участке

стати­

 

 

 

ческой характеристики уз­

 

 

 

ла сопло-заслонка с мак­

 

 

 

симальной

крутизной.

 

 

 

П е р в ы й к а с к а д .

 

 

 

На р И С .

6.9 приведена СХе-

Рис. 6.9. Простейший • первый Гкаскад

ма

„ „ „

„ „ „

j i m

„ „ „

„ « „ « „

т л л

усилителя: а) схема;

б) реализация.

простейшего

первого

 

 

 

каскада

усиления

с пере­

 

 

 

менным питающим сопротивлением. Он не требует источни­ ка питания, который вносил бы дополнительный дрейф кас­ када — питанием узла сопло-заслонка служит вход р2. Это тржр2 = var вносит осложнение— уровень отсчета (нуль) выходного давления каскада является функцией р2 и не равен р2, т. е. уровень отсчета выходного давления отли­ чен от уровня отсчета входного давления, которым служит

давление

р2:

= У\Р% +

# i (Pi — Р2 ).

(6-35)

 

 

Ршх,1

где

угрг

— уровень

отсчета

р В ых,1 ; обычно ух близко

к 0,5.

 

 

 

 

 

Внутреннее активное сопротивление по входу рг

Иц-*-

->-

оо, а по входу р2

— Rt2 <

оо. Последнее может

пред­

ставлять неудобство лишь в крайне редких случаях, ког­ да оба входа поступают из цепей, совершенно не допу­ скающих утечек * ) . В большинстве случаев р2— выходное

*) В этом случае требуется дополнительный детектирующий усилитель, повторяющий сигнал ра.

Смотрите также файлы