ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 0
«)
ѵѵ
Рис. 71. Логическим элемент ИЛИ, НЕ — ИЛИ:
а— схема элемента; б — условное обозначение; в — таблица включений; г — условная схема модификации элемента
Рис. 72. Двоичный струйный полусумматор:
п — схема двоичного полусумматора на одном струйном элементе; б — таблица включений
ческпх операций. Наиболее распространенные из них представ лены на рис. 71—73.
На рис. 71 дана схема элемента, выполняющего логические операции ИЛИ, НЕ—ИЛИ. Если хотя бы одни из управляющих сигналов отсутствует, то струя за счет несимметрни (пли в результате подачи подпирающего давления в канал, располо-
Рмс. 73. Струнным триггер со счетным входом:
а. о, в, г, д — схемы различ
ных состоянии триггерного эле мента при его работе; е —
циклограмма работы
женныи напротив управляющих каналов и не показаиным на рис. 71) всегда в начальном состоянии направляется в выход ной канал В2. При подаче управляющих сигналов в каналы Л, пли или же в оба капала одновременно питающая струя от клоняется, прилипает к правой стенке и направляется в выход ной канал В]. Соответствующим подбором геометрии элемента можно устанавливать величину гистерезиса, необходимую для обеспечения требуемой помехоустойчивости '. При снятии уп равляющих сигналов питающая струя переключается к левой стенке. Таким образом, с помощью рассматриваемого элемента
реализуются |
логические |
операции |
ИЛИ (выходной канал В,) |
и НЕ—ИЛИ |
(выходной |
канал Вч) |
(рис. 71, в), т. е. 5, = |
= У, + У2; В = У, + У2.
Один из вариантов струйного элемента рассматриваемого типа может менять режим работы и в зависимости от способа включения выполнять либо логические операции (например, НЕ—ИЛИ, рис. 71,о, б, в), либо операцию запоминания спгпа-
1 Действительно, если флюктуации входного сигнала (помеха) меньше ширины петли гистерезиса, то ложного срабатывания не происходит.
134
лов (рис. 70). Элемент, имеющий несколько режимов работы, обычно имеет две пары управляющих каналов, расположенных симметрично относительно канала питания (рис. 71, г). Подоб ного типа элемент [55] в зависимости от способа включения работает в одном из следующих трех режимов: режиме ИЛИ—НЕ—ИЛИ (используются входы Уь и У2, вход У3 соеди нен с окружающей атмосферой); режиме «запрет — имплика ция» (используются входы У, и У4, вход У2заглушен, вход Уз сое динен с окружающей атмосферой); режиме триггера с раздель ными входами (используются входы У2 и У3, входы Уі и У4 заглушены).
Как уже отмечалось ранее, при сложении чисел, заданных в двоичном коде, применяют двоичный сумматор на определен ное число п разрядов, включающий п -— 1 одноразрядных сум маторов. Схема одноразрядного сумматора может быть собрана
на пяти |
стандартных |
элементах |
ИЛИ—НЕ—ИЛИ. Однако |
|
струйная |
техника, открывающая |
большие возможности |
для |
|
создания |
новых типов |
многофункциональных элементов, |
по |
|
зволила реализовать схему суммирования значительно проще. Схема двоичного полусумматора на одном элементе имеет два входа У, и У2 и два выхода Вj и В2 (рис. 72). На два входа Уі и У2 подается код суммируемых чисел, на выходе Ві получается код суммы, на выходе В2 — код переноса. Последовательность операций показана в таблице на рис. 72, б. Действительно, поданная только на вход У2 струя направляется в выхлопной канал В\. Тоже самое происходит и при подаче сигнала на вход У,, когда струя, обтекая вогнутую криволинейную стенку, направляется в выходной канал В\. И только при наличии обоих входных сигналов р уі и р у2 суммарная струя направляется в канал В2, где появляется сигнал рт- Таким образом реализуютлогические операции:
5, = У2У\ + У|У2, В2= У,У2.
Струйный триггер со счетным входом. Используя свойства пристеночных течений и эффект Коанда, удалось создать [65] струйный триггер со счетным входом. Оригинальная схема такого триггера на одном элементе показана на рис. 73, где цифрами обозначены каналы: 1, 2 — каналы выхода, 3 — коль цевой канал цепи внутренней обратной связи (реализуется за счет изменения направления циркуляции потока), 4 — канал управления, 5 — канал питания.
Рассмотрим действие триггера со счетным входом.
Питающая струя может находиться в двух устойчивых состояниях (рис. 73,о,б). В одном устойчивом состоянии (рис. 73, о) питающая струя, вытекая из канала питания 5 под давлением р0, направляется в выходной канал 1, где создается давление рв\. При этом питающая струя, прилипая к левой стенке, прикрывает левое сопло кольцевого канала 3. Вслед
135
ствие этого за счет подсоса воздуха через левое сопло из кана ла 3, а также подсоса из окружающей среды через атмосферные
отверстия О) |
и 0 2 и подачи его через |
правое сопло |
в канал 3 |
||
в последнем |
возникает циркуляция потока, направленная по |
||||
часовой стрелке. |
состоянии |
(рис. 73, б) |
питающая |
||
В другом |
устойчивом |
||||
струя, прилипая к правой |
стенке, направляется |
в |
выходной |
||
канал 2, где создается давление рв2 ■ При этом |
правое сопло |
||||
канала 3 прикрыто, вблизи него образуется разрежение, и цир
куляция потока в канале 3 меняет свое направление. |
Пусть |
||||
Работа |
триггера происходит следующим |
образом. |
|||
начальное |
положение |
струн такое, что питающий поток на |
|||
правляется в канал 2 |
(рис. 73,6). Поданный в канал 4 управ |
||||
ляющий |
поток ру |
увлекается |
циркуляционным |
потоком |
|
в канале 3, направляется к правому |
соплу и, |
взаимодействуя |
|||
с питающим потоком (рис. 73, в), отрывает его от правой стенки. Струя питания направляется в выходной канал 1, где создается
давление рві (рис. 73, д). После снятия управляющего |
сигнала |
|
ру питающая струя продолжает оставаться в новом |
положе |
|
нии устойчивого равновесия, а циркуляция |
потока в |
канале 3 |
происходит по часовой стрелке (рис. 73,6). |
Поэтому при подаче |
|
следующего управляющего импульса струя под давлением ру (рис. 73, г) направляется в канале 3 в сторону циркуляции к левому соплу и, взаимодействуя с питающим потоком, направит его в выходной канал 2. Циклограмма работы триг гера приведена на рис. 73, е.
Выбор геометрических параметров элемента, работающего по принципу отрыва пограничного слоя. Рациональный выбор геометрии струйного элемента, работающего по принципу отрыва пограничного слоя, может быть сделан на основании изучения гидродинамических процессов, протекающих в эле менте.
При проектировании струйных элементов рассматриваемого типа необходимо знать связь между основными геометрически ми размерами элемента и его рабочими параметрами — числом Ре питающей струи, величинами давления и расхода переклю чения, внешними характеристиками и т. п. [44, 63].
Влияние кривизны стенки на рабочие характеристики струй ного элемента. Кроме прямолинейной и вогнутой стенок для построения струйных элементов используют и выпуклые стенки, профиль которых подобен профилю крыла самолета (рис. 74). В такого типа релейном элементе при подаче давления питания Ро струя направляется в выходной канал, где появляется дав ление рв\. При подаче управляющего сигнала ру происходит отрыв потока от стенки, и давление в нижнем выходном канале резко падает. На рис. 74, б показана статическая характеристи ка элемента для верхнего выходного канала при отсутствии нагрузки в выходном канале. На основе элемента может быть
136
в ) |
г ) |
Рис. 74. Струпный элемент, имеющий профиль крыла:
а — схема элемента; и — статическая характеристика; в, г — схемы состоянии генератора колебаний
Рис. 75. Влияние формы стенки на характеристики струнного эле мента:
а — элемент с выпуклой стенкой; б — с плоской стенкой; в — с вогнутой стенкой; г — сравнительные характеристики
выполнен генератор колебании, работающий на глухую пневмо камеру [25] (рпс. 74, в, г).
При проектировании струйных элементов, работа которых основана на использовании явления отрыва потока от стенки, существенным является правильный выбор формы стенки, с которой взаимодействует поток. В результате проведенных исследований [63] было установлено, что наилучшую выходную характеристику (кривая 1 на рпс. 75, г) при равных прочих условиях имеет элемент с выпуклой стенкой, наихудшую харак теристику— элемент с вогнутой стенкой (рис. 75, г, кривая 3). Элемент с прямолинейной стенкой имеет удовлетворительную характеристику (рис. 75, г, кривая 2). Элемент с выпуклой стен
кой обеспечивает наибольшее давление в приемном |
канале и |
|
наименьшее падение давления на начальном участке |
выходной |
|
характеристики. |
равным |
|
Радиус |
кривизны стенки обычно принимают |
|
R = (18 ч- |
20)а0 и выбирают из условия того, чтобы внутренняя |
|
граничная линия тока совпадала с границей стенки. Однако не большие технологические отклонения в кривизне выпуклой стенки могут нарушать характер переключения элемента, что повышает требования к технологии. Поэтому наибольшее рас пространение получили струйные элементы с прямолинейной стенкой. Для обеспечения удовлетворительных характеристик
рекомендуется принимать следующие соотношения |
линейных |
||
размеров, отнесенные к ширине питающего канала: |
|
||
а/а0= 1,2; |
ау/а0= 0,6 -г- 0.5; |
|
|
IICQ—10 —I—11; |
/і/ап = &\ |
|
|
а = 22 -г- 2 |
4 |
йв/я,= 1,5. |
|
Влияние срормы рассекателя |
на характеристики |
струйного |
|
элемента. Форма рассекателя влияет на характеристику пере ключения II главным образом на ее крутизну. Рассекатели могут иметь разную конфигурацию (рис. 76). В рассекателе, имею щем вогнутую форму, образуется вихрь и небольшой обратный поток (рис. 76, а). Вихрь разделяет поток, направляющийся в один из выходных каналов, и предотвращает его проникнове ние в другой канал. Наилучшей формой рассекателя считается такая, которая обеспечивает наибольшую крутизну характери стики и наименьшее остаточное давление. Остроугольные рассе катели (рис. 76, е) применяют главным образом в аналоговых струйных элементах.
Как показали экспериментальные исследования [64], наилуч шей можно считать форму рассекателей, показанных на рис. 76, б, е, ж. Сравнительные статические характеристики, по лученные для рассекателей различной формы, показаны на рис. 76, з. Номера кривых на рис. 76, з соответствуют номерам, указанным на рис. 76, б — ж. Элемент с рассекателем, показан
ие
пым на рис. 76, в, имеет панхудшне характеристики. Экспери менты проводились на несжимаемой жидкости (воде) в струп ном элементе без атмосферных отверстии. Расстояние между
Рис. 76. Влияние формы рассекателя па характеристики переклю чения:
а — схема образования вихря в рассекателе; б, в, г, д, е, ж — различные формы рассекателей; з — сравнительные характеристики переключения
торцом питающего канала до рассекателя / = (10-г- 11)о0. При изменении расстояния / от / = 8а0 до I = Пао вид характеристи ки практически не менялся.
3. СТРУЙНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ТУРБУЛИЗАЦИЕЙ ТЕЧЕНИЯ (ТУРБУЛЕНТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ)
При построении устройств пневмоавтоматики широко исполь зуют усилители типа трубка— трубка с ламинарным питающим капилляром (турбулентные усилители). По сравнению с рас смотренными ранее элементами турбулентные усилители имеют ряд существенных преимуществ, главными из которых являют-
139