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: 320

Скачиваний: 1

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

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ Э Л Е М Е Н Т Ы

257

эффективна при сравнительно высокой частоте сброса показаний триггеров, что имеет место, например, при преобразованиях сигналов и счете поступающих с высо­ кой частотой импульсов, когда счетчик быстро перепол­ няется. При длительной работе без сброса целесообразно, как это обычно делают для повышения надежности, охва­ тывать апериодическое звено положительной обратной

t

б)

Рис. 9.26. Схема (а) и циклограмма (б) устройства дли повышения частоты вдвое.

связью по расходу (рис.

9.25, б), что

одновременно дает

второй выходной сигнал

ршх

(отрицание

рвых).

Удвоения частоты можно

достичь

с помощью схемы,

изображенной иа рис. 9.26. Повышение частоты осущест­ вляется за счет «дифференцирования» входного сигнала — формирования двух кратковременных импульсов на каж­ дый входной, соответственно при появлении и исчезно­

вении рах

— 1. Это

достигается за счет применения им-

пульсатора по рис.

9.21, д, сдвигающего

оба

фронта

входного

сигнала,

двух элементов

«запрет»,

которые

выделяют

импульсы

«производных»

рвх,

и

элемента

ИЛИ.

 

 

 

 

 

3. Элементы и узлы запоминания и коммутации. В со­ временной пневмоавтоматике запоминание непрерывных сигналов осуществляется за счет герметизации камеры постоянного объема, заполненной газом под запоминае­ мым давлением. Элемент памяти состоит из контакта (клапана), камеры и повторителя (рис. 9.27, а). Когда контакт замкнут, камера заполняется до давления, близ­ кого к рвх, выходное давление следит за входным; для обеспечения необходимой точности длительность замыка­ ния должна в требуемое число раз превышать постоянную

9 Е. В. Фудим

258

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И

[ГЛ. I I I

времени

апериодического

звена, образованного

каме­

рой V и

сопротивлением

замкнутого контакта.

Когда

контакт разомкнут, давление «запоминается». Поскольку состояние контакта определяется дискретным сигналом ph то запомненное давление сохраняется в течение половины

г)

Рис. 9.27. Элементы памяти: а) структурная схема; б, в) принципиальные схемы задержки на полтакта; г) структурная схема задержки на такт.

такта, при одном из двух дискретных значений сигнала pt, в связи с чем элемент памяти называют также задержкой на полтакта. На рис. 9.27, б, в приведены схемы задержек на полтакта системы УСЭППА [26].

При последовательном соединении двух разных задер­ жек на полтакта таким образом, чтобы ни в какой момент времени их контакты не были замкнуты одновременно, получаем задержку на такт (рис. 9.27, г). Если первой включена задержка на полтакта с нормально разомкну­ тым контактом, то на выходе задержка на такт сохраняет (помнит) в течение такта значения входа^в моменты по­ явления pt = 0, в противном случае — значения p n v в моменты появления pt = 1.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

259

Объем камеры элементов памяти определяется требо­ ваниями к постоянной времени для обеспечения заданных точности и быстродействия. Его увеличение приводит к уменьшению погрешностей от размыкания контакта и утечек.

Поскольку запоминание осуществляется за счет запи­ рания газа в замкнутом объеме, колебания температуры, атмосферного давления *) и утечки газа из камеры за те полтакта, когда объем замкнут, приводят к значительным погрешностям.

Если абсолютная температура газа в камере V изме­ нилась от величины 0 П до 0, то абсолютное давление ста­ нет равным **)

PV (6) = Рвх (Он) -тр =

Рвх (0ц) 4 - +

Ратм 4~ .

и н

и н

и н

что при постоянном атмосферном давлении приведет к по­ грешности избыточного давления на выходе:

0 — 0 _

Атемп = P V (О) — Рвх (бн) = —75

Рвх (0н)-

°п

 

При ратм = 1 кгс/см2, 0 Н = 290 °К и

p B I = 1 кгс/см2

изменение температуры на 1° приводит к погрешности более 5 мм рт. ст., при р В 1 = 0,2 кгс/см2 дАгеып/дТ та ж 3 мм рт. ст./°К.

Изменение атмосферного давления от ра Т м.н ДР Ратм вызывает погрешность избыточного давления на величину изменения р а т м с обратным знаком:

Pv — Рвх Ратм' = (Рвх "Ь Ратм. н) " Ратм = Рвх ДРатм! Аа тм — PV Рвх — ' ' Дратм..

Абсолютная погрешность, обусловленная утечками в некоторое давление р , равна

где i ? y T — сопротивление, определяющее утечки; t3 — длительность запоминания.

*) При отсчете давлений от атмосферного. **) Объем камеры V принят неизменным.

9*

260

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И

[Гл. m

В связи с этим при малых RyT и даже небольших пе­ репадах Др погрешность Д у т растет со временем запоми­ нания, и необходимо предпринимать специальные меры для уменьшения утечек.

Для снижения утечек необходимо уменьшить перепад Др между давлением в камере и окружающей ее средой. С этой целью в [118] используют дополнительный пере­ ключатель, который во время запоминания уменьшает

1Реш

Рис. 9.28. Схема элемента памяти с уменьшенными утечками.

перепад на контакте за счет введения на его вход выхода задержки, и камеру ^помещают в полость с выходным дав­ лением (рис. 9.28).

Уменьшение погрешности от изменения температуры газа в камере и атмосферного давления может быть до­ стигнуто за счет усложнения повторителя и введения до­ полнительного контакта, работающего синхронно с основ­ ным и предназначенного для запоминания атмосферного давления при начальной температуре 6И (рис. 9.29). Для диапазона избыточных давлений 0,2—1 кгс/см2 мини­ мизация абсолютной ошибки от температуры достигается при отношении 1,6 : 1 эффективной площади для давле­ ния Ратм.н к эффективной площади для запоминаемого давления * ) . При этом погрешность равна нулю в середи­ не рабочего диапазона (для давления, в 1,6 раза превы­ шающего атмосферное), а при крайних давлениях рабо­ чего диапазона погрешность снижается примерно в 3 -=- 5 раз и равна при комнатных температурах примерно

*) При этом эффективная площадь средней мембраны в 2,6 раза больше эффективной площади каждой крайней мембраны.

В С П О М О Г А Т Е Л Ь Н Ы Е Э Л Е М Е Н Т Ы

261

1 мм рт. ст./°К. Уравнение, реализуемое таким повтори­ телем элемента памяти, имеет вид:

Рвых — Рпх"т;

1)6ратм.н"рГ \г ^братм-

 

и п

° п

При р~атм =

const

 

 

 

О — 0„

 

Рвых = Pux Н

н (Рвх — 0,6рП ти),

 

о — о„

 

А-атм — fj

(Рвх 0,6ра тм)-

Е С Л И р а

т м = 1 кгс/см2

и 9Ц = 290 °К, максимальная по­

грешность при изменении температуры на 1 °К составляет

 

Рис. 9.29. Схема элемента памяти

с

уменьшенны­

 

ми погрешностями

от изменении

температуры и

 

 

 

атмосферного давления.

 

 

+4000/290 «

+ _ 13 ,6 ли» вод. C T ^

K

^ + I

ММ рт. с т . / ° К .

Это

в ( р в х

Н- Ратм)/(Рвх

— 0, 6 р а т м )

раз

меньше, чем

в обычной

схеме;

для р в х = 1 кгс/см2

температурная

погрешность

снижается в 5 раз. Попутно

снижается на

40%

и изменяет знак на противоположный погрешность

от атмосферного давления. Если 9 =

const, то

 

 

Рвых =

Рвх

1)6ратм.н ~Ь 1>6ра т м)

 

 

Рвых =

Рвх

1,6ра т м.н ~Ь О^Ратм,

 

Аатм — Рвых

Рвх =

0,6 (Ратм

Ратм.н) =

0,6Дра тм.

Достаточно полная компенсация температурной по­ грешности может быть получена за счет применения ем­ кости, объем которой изменяется пропорционально аб­ солютной температуре. На рис. 9.30 показана схема, в которой для изменения объема применена герметизи­ рованная газонаполненная камера 2, расположенная

262

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И

[ГЛ. I I I

между двумя сильфонами. Давление р2 и эффективная площадь s2 в камере 2 выбраны достаточно большими,

Рис. 9.30. Схема элемента памяти с компенсацией температурной погрешности посредством измене­ ния объема камеры запоминания.

так что перемещение h дна сильфонов можно

считать

зависящим только от давления р2 в камере 2:

 

hzzszpjc,

(9.5)

где с — жесткость пары сильфонов.

Перемещение h незначительно влияет на объем V2

камеры 2 * ) , и

поэтому

 

 

Р ъ - ^ в ,

(9.6)

где N — количество молекул газа в камере

2.

Объем камеры 1 элемента памяти выполняется таким

образом, чтобы

он был пропорционален h:

 

где Sx — сечение камеры 1; V10 — •^^/>атм.ор.

При этом, используя уравнения

(9-5) и (9.6) и учиты­

вая, что р2

= рг

+ Ратм. имеем:

 

 

 

 

 

 

„ _

Sisu

/ Ж й

\ S,S2

 

_

 

 

 

 

' 1 —

~

\

D

Ратм I "1

7Q Рати., ср —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SiSzNk

„

1S1S2

, -

 

-

v

 

 

 

 

—

у^с

0

~

(.Ратм

Ратм. cpj-

Ч л е н — ^ ^ - ( ^ " а т м — Р а т м . с р )

указывает

на

возможность

частичной компенсации погрешности от колебаний атмо­ сферного давления. Если же камера 3 соединена с источ-

*) К камере может быть подсоединен сосуд с достаточно боль­ шой емкостью.

Смотрите также файлы