Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

Глава IV

СТРУЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

В Институте Проблем управления (автоматики и телемеха­ ники) была предложена идея построения логических элементов, автоматики с использованием различных гпдрогазодинампческнх эффектов [41]. Идея оказалась весьма плодотворной, и в. настоящее время существует большое число струйных уст­ ройств, в том числе элементы, модули и системы управлении дискретного действия [42].

Как показала практика, одни и те же функциональные элементы можно реализовать, используя разные гидрогазоди­ намические принципы. На первый взгляд кажется не целесооб­ разным известное дублирование элементов. Однако логические струйные элементы разных типов находят каждый свою более рациональную область применения. Кроме того, важное значе­ ние имеют технологические приемы производства элементов и. модулей, определяющие мобильность их изготовления. Поэтому рассмотрим все основные типы струйных логических элементов. По сообщениям зарубежной печати, иностранные фирмы по­ ставляют на рынок струйные логические элементы и модули, тоже построенные на разных принципах. Дальнейшее развитие струйной техники и накопленный опыт покажут, какого типа логические элементы одного и того же функционального назна­ чения окажутся более перспективными.

Любой струйный логический элемент имеет соответствую­ щие его назначению функциональные характеристики [54], основ­ ные из которых следующие:

1. Характеристики давления. С помощью этих характери­ стик определяют выполнение той или иной логической операции

2. Характеристики расхода, которые показывают, как свя­ заны между собой расходы в разных каналах элементов. Такими характеристиками могут быть зависимости расхода в канале питания от давления питания либо расхода в выходном канале от управляющего расхода, т. е. Q 0 = Ыдо). QB =

и т. д.

11L

3. Нагрузочные характеристики, которые являются расход­ ными характеристиками во входных и выходных каналах. Иначе они называются входными и выходными характеристи­ ками. Этого типа характеристики определяются зависимостя­ ми Qy = М ру ), QB = ЫРв)-

1. струйные логические элементы, работа которых

ОСНОВАНА НА ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ТУРБУЛЕНТНЫХ СТРУЙ

Основные функциональные элементы. Использовать взаимо­ действие силовых струй для построения пневматических или гидравлических устройств было предложено впервые В. Ферме­ ром [57]. Исследования показали, что на силовом взаимодей­ ствии потоков целесообразно строить струйные элементы

.логического действия, выполняющие как простые логические

.операции ДА, НЕ, ИЛИ, И, так и более сложные.

Струйные элементы, действие которых основано на силовом отклонении потоков, бывают активными и пассивными. У ак­ тивных элементов имеется специальный питающий канал, по которому подводится давление питания. Пассивные элементы не имеют такого канала, и выходной сигнал в них формируется за счет сигналов управления.

Рассмотрим принципиальные схемы и действие струйных

.активных элементов.

112

питающим, а другой под некоторым углом к нему, то получится струйный логический элемент, выполняющий логические опера­ ции ДА и НЕ. Рабочая жидкость под давлением питания р0 подводится к каналу питания и вытекает из него со скоростью Vo, имея расход Q0. В свою очередь, к каналу управления Уі подается сигнал управления (входной сигнал) под давлением руі , благодаря чему на срезе канала устанавливается скорость Ѵу1 , а через канал протекает расход Qyi . Струя, вытекающая

из канала управления, отклоняет основную питающую струю. С выходных каналов В\ и В2 снимают выходные сигналы рві и рв2 - Часть мощности с выходного канала Во подается по кана­

лу положительной обратной связи ПОС во второй канал управ­ ления У0. Положительная обратная связь позволяет увеличить крутизну характеристики и коэффициент усиления элемента.

Логический элемент рассматриваемого типа реализует логические операции повторения (выходной сигнал рво) и отри­ цания (выходной сигнал рві)- Его работа может быть описана следующими логическими соотношениями

В2 = У]і Ві —УI.

Условное обозначение и таблица включений приведены на рис. 54, 6 и е соответственно. Одновременно с выполнением логической операции элемент осуществляет усиление входного сигнала, т. е. на выходах В\ и В2 значения сигналов рві и рв2

больше, чем р уі. Статическая характеристика (рис. 54, г) пока­ зывает изменение давлений рв\ и рв2 на выходах элемента в

зависимости от управляющего давления руі .

В набор струйных элементов входит также элемент, имею­ щий два входных (управляющих) канала и построенный в соответствии со схемой, показанной на рис. 55, а. Любой из двух

характеристики введена положительная обратная связь, линия

1 Как известно, логические переменные могут принимать лишь два зна­ чения— условные 1 и 0. Абсолютные значения давлении и расходов, соответ­ ствующие условные 1 и 0, выбираются исходя из обеспечения функционально устойчивой работы струйных логических элементов (см. гл. VI). В дальнейшем в таблицах включений приводятся значения двоичных переменных 1 и 0 на выходах, соответствующих определенным состояниям входов.

Ра?

каналу, расположенному ближе к каналу питания, то получает­ ся элемент памяти (рис. 56). Элемент памяти осуществляет запоминание факта подачи управляющего входного сигнала благодаря наличию сильной положительной обратной связи (СПОС).

Кроме управляющего канала Уь в элементе имеется управ­ ляющий канал Сі (сбросовый канал), при подаче сигнала в который элемент переходит в первоначальное состояние. Работа элемента состоит в следующем. При подаче давления питания Ро в канал питания (рис. 56, а) струя направляется в выходной канал В\, где появляется давление рві (расход QBi). Элемент памяти находится в одном устойчивом состоянии. Если подать

канал В2, где появляется сигнал рвгЭтот поток идет полностью на создание сильной положительной обратной связи. В канале

114

ßi при этом рві = 0. Элемент памяти переходит в другое устой­

сигнал будет снят, состояние элемента памяти не меняется. Для перевода элемента памяти в первоначальное устойчивое

состояние необходимо подать сигнал управления рсі в канал Сь

а — принципиальная схема; б — условное обозна­ чение; в — таблица включении

следует, что элемент памяти работает как триггер с раздельны­ ми входами.

Элемент памяти можно сделать более универсальным в функциональном отношении, добавив еще два канала управле­ ния (рис. 57). Элемент реализует не только операцию запоми­