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

тия пружин винтом. Таким образом, для ,второго повторителя действительно равенство

Р = Р \± Ь ,

где Л — дополнительное постоянное давление, зависящее от уси­ лия, создаваемого пружинами.

Причем знак плюс относится к случаю, когда равнодействую­ щая сила двух пружин направлена вниз, а минус — когда сила направлена вверх.

Низкий уровень выходной мощности двух первых повторите­ лей обусловлен тем, что выходное давление р забирается из междросселыюй камеры пневматического усилителя сопло — за­ слонка, имеющего постоянный дроссель с большим сопротивле­ нием. Эти повторители предназначены для работы на внутри­

(±5%) и большую выходную мощность. При отсутствии расхо­ да на выходе повторитель не потребляет никакой мощности, так как в этом состоянии клапан находится на своем седле, а конец штока закрыт. По принципу работы и схеме этот повторитель аналогичен усилителю мощности, входящему в состав АУС. Зна­ чительная мощность на выходе повторителя обеспечивается при­ менением клапана с большими размерами.

Реализация некоторых алгебраических операций, таких, как суммирование, усиление и т. д., на операционных усилителях с применением пневмосопротивлений может быть выполнена на схемах, приведенных в табл. 4.

Наиболее простым сумматором пневматических сигналов яв­ ляется сумматор, выполненный на дросселях (схема 1, а в табл. 4). Однако погрешность выполнения операций таким сум­ матором достаточно велика, а на выходе не получается сигнала необходимой мощности. Поэтому часто применяют сумматор, со­ стоящий из дроссельного сумматора и повторителя (схема 1, б в табл. 4), подключаемого к его выходу, а также сумматор, вы­ полненный на четырехвходовом усилителе (схема 1, в в табл. 4). На сумматоре, собранном по последней схеме, точность выпол­ нения операций вполне приемлема и составляет величину поряд­ ка ±0,5%. На четырехвходовом усилителе можно реализовать также операцию

Операцию повторения сигнала можно реализовать на одном двухвходовом усилителе. Если в линию отрицательной обратной связи такого усилителя включить усилитель мощности, то полу­ чается усилительное звено с коэффициентом усиления по давле­ нию, равным 1, и с усилением выходного сигнала по расходу и

178

Т а б л и ц а 4

179

мощности (см. табл. 4). Такого типа мощный и точный повтори­ тель осуществляет операцию р = р\ с точностью ±0,5% (схема 2 в табл. 4).

Операцию умножения входной величины или разности вход­ ных величин на постоянный коэффициент осуществляется на двухвходовых пли четырехвходовых усилителях с включением сумматора на дросселях. При этом в зависимости от схемы под­

выходного давления р через дроссель а в камеру осуществляется отрицательная обратная связь, которая обеспечивает баланс сил на штоке. Таким образом, работа усилителя может быть описана двумя уравнениями, одно из которых выражает равенство сил на штоке, а второе — равенство расходов в статике через дрос­ сели а и ß. Приближенно будем считать дроссели и и ß линей­ ными. Тогда

P\F = pxF\ а{р—рх) = $рх,

где F — разность площадей мембран; рх — давление в камере отрицательной обратной связи.

Откуда

Коэффициент усиления k настраивают дросселем ß. Элементы и основные узлы УСЭППА дискретного действия.

Если пневматическая непрерывная вычислительная техника ха­ рактеризуется тем, что входные и выходные давления принимают в процессе работы приборов любые значения в заданных преде­ лах, то релейная техника отличается тем, что сигналы могут при­ нимать лишь два значения: 0 и 1, причем нулю в системе УСЭППА соответствует нулевое давление, а 1 — давление в пре­ делах 0,08 МПа до 0,14 МПа. Эти два уровня сигналов исполь­ зуют в качестве двух значений логических переменных.

Основным элементом релейной техники является пневмореле (рис. 104, а), схема которого не отличается от схемы аналогового решающего усилителя. Однако их конструкции различны: пнев­ матическое реле имеет меньшие габаритные размеры, так как чувствительность его не должна быть столь высокой, как у опе­ рационного усилителя. Упомянутые элементы отличаются друг от друга также и способом включения. Для введения положи­ тельной обратной связи в пневмореле нижнюю камеру соединя­ ют с атмосферой, а верхнюю камеру с нижним соплом. Выход-

180

ной сигнал реле может принимать лишь два значения: 0 и /;0. Если давление /?2 больше давления р и то верхнее сопло закрыто,

авыход реле через нижнюю камеру сообщается с атмосферой и

р= 0. Так как давления в верхней и нижней камерах равны между собой, то при увеличении р, шток реле перейдет в нижнее положение при рі = р2. Давления на выходе реле р и в верхней камере станут равными р0.

Внижней камере за счет того, что она сообщается с атмосфе­ рой, избыточное давление всегда равно нулю. Следовательно,

начать уменьшать давление рь то шток реле перейдет в верхнее

Петлеобразная статическая характеристика реле, отвечаю­ щая приведенным выше рассуждениям, показана на рис. 104, б.

При использовании реле в качестве логического элемента дав­ ление на одном из его входов (рі или р2) поддерживают посто­ янным и равным рП| = 0,3ро или рп2 = 0,7р0, т. е. создается по­ стоянное давление подпора. Это обеспечивает требуемое распо­ ложение статической характеристики элемента. Разница в вели­ чинах подпоров объясняется тем, что благодаря действию поло­ жительной обратной связи силы, действующие на шток сверху вниз, могут превосходить силы, действующие в обратном направ­ лении. Условно подпор в 0,3р0 изображается штриховкой, а под­ пор в 0,7ро — двойной штриховкой.

Схемы включения элементов УСЭППА, реализующие про­ стейшие однотактные логические операции, приведены в табл. 5. В зависимости от расположения пневмокамеры реле, в которой

табл. 5). Обе приведенные схемы активны, т. е. при р = 0 их вы­ ход соединяется с окружающей атмосферой, а при р — 1 — с ли­ нией питания.

На одном реле можно выполнять наиболее часто встречаю­ щиеся логические операции с двумя входными переменными. У реле, включенного для выполнения операции конъюнкции И, на выходе будет условная единица только в том случае, если оба

181

Т а б л и ц а 5

Примеры выполнения простейших логических операций на элементах УСЭППА

182

9 Равнозначность

10 Неравнозначностьсложение по модулю два

входных сигнала р\ и рг равны 1 (схема 3 в табл. 5). Во всех остальных случаях на выходе будет 0. При подаче сигнала р\ = = 1, а р2 = 0 шток опустится вниз, нижнее сопло окажется за­

крытым, и на выходе появится сигнал р = 0. Если р\ = 0 и р<і = 0, то сигнал р2 на выход не пройдет, так как шток будет

находиться в верхнем положении и закрывать верхнее сопло и т. д. Схема элемента И пассивная, так как единица на выходе формируется за счет входного сигнала р2.

У реле, предназначенного для выполнения операции дизъюнк­ ции (схема 4 в табл. 5), выходной сигнал будет равен 1 тогда, когда хотя бы один из входных сигналов рі или р2 равен 1. Если рі = 0, а р2 = 1, то шток остается неподвижным, а сигнал р2 = 1

проходит на выход. Если р\ =1, а р2 = 0, то шток опускается вниз, открывается питающее сопло и сжатый воздух питания направляется на выход и т. д.

При выполнении операции импликации (схема 5 в табл. 5) на выходе появляется 0 в том случае, если рі = 1, а р2 = 0. При этом шток реле приподнимается и открывается нижнее сопло, соединяя выход со входом. Во всех остальных случаях на выходе имеется сигнал р = 1 либо за счет поступления питающего дав­ ления, либо за счет прохождения сигнала р2 = 1.

Схема логического элемента запрет также представлена в табл. 5 (см. схему 6). Некоторые логические элементы, схемы которых показаны в табл. 5, полуактивны в том смысле, что один из выходных сигналов (0 или 1) формируется путем непосред­ ственного коммутирования выходной линии с одной из входных линий.

183