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

Таким образом, вести передачу на очень низкой частоте не­

целесообразно. Необходимо выбирать оптимальный диапазон частот.

В ИАТ для подтверждения возможности многоканального телеуправления приборами струйной техники было создано уст­ ройство, схема которого представлена на рис. 205, а. Система

Рис. 205. Устройство многоканального звукового управления приборами струй-

349

187, а. Давление питания к свисткам подается при нажатии кно­ пок 1. Свистки имеют различные объемы резонирующих полос­ тей и генерируют звуковые сигналы с частотами 2,5; 3 п 5 кГц. Приемник звуковых сигналов может быть расположен на рас­ стоянии до 40 м от передатчика. В фокусе параболоида 5 при­ емника расположены три акустико-пневматических приемных элемента 4, настроенных на те же частоты. Элементы питаются сжатым воздухом с давлением 2000 МПа.

Выходы акустико-пневматических элементов при помощи пневматического переключателя 6 можно попеременно подклю­

чать ко входу струйного реле 7, составленного из двух турбу­ лентных усилителей и предназначенного для усиления выходного сигнала приемного элемента. Сигнал с выхода струйного реле управляет триггером 8 . Последний, в свою очередь, осуществля­ ет переключение мембранных усилителей 9 и 1 1 давления и мощ­

ности, выходы которых соединены с полостями цилиндра испол­ нительного механизма 1 0 .

Приемник реагирует только на ту частоту, на которую он на­ строен переключателем 6 . При нажатии кнопки передатчика,

включающей свисток, генерирующий ту частоту, иа которую на­ строен приемник, срабатывает соответствующий элемент 4. Дав­ ление на выходе этого элемента уменьшается. Небольшое паде­ ние давления на выходе указанного элемента вызывает резкое уменьшение давления на выходе струйного релейного элемента, что изменяет состояние триггера 8 . Триггер переключает усили­

тели 9 и 11, и в камеру поршневого исполнительного механизма 1 0 , которая ранее сообщалась с атмосферой, поступает воздух

высокого давления. Вторая камера сообщается с атмосферой. Поршень исполнительного механизма переходит в противополож­ ное крайнее положение. При прекращении подачи звѵкового сигнала поршень остается в прежнем положении. Для перевода поршня в первоначальное положение следует снова подать зву­ ковой сигнал. На рис. 205, б и в представлены действующие ма­ кеты передатчика и приемника.

Изложенный принцип управления одним исполнительным ме­ ханизмом может быть использован при разработке устройств управления несколькими исполнительными механизмами с раз­ ветвленной логической схемой управления.

Зависимость давления на выходе акустико-пневматического приемного элемента, установленного в фокусе параболоида (f = = 19 мм, і/о = 120 мм), от расстояния L между этим параболои­ дом II параболоидом со свистком, работающим при постоянной

350

частоте и давлении питания и установленном в фокусе, дана на рис. 206. Расстояние между параболоидами L измерялось в мет­ рах, а начальное давление на выходе акустико-пневматических приемных элементов составляло 1000 Па. По осп ординат откладывалось отклонение давления от начального уровня. При­ емные элементы были настроены на частоты, излучаемые свист­ ками соответственно 4125 и 2775 Гц.

Пневмоакустпческое устройство для передачи голоса на рас­ стояние разработала американская фирма Geuge Industries Inc [60]. Перенос голосовой информации от передатчика до приемни­

устройства, принцип действия которого основан на использова­ нии ламинарных потоков. Источником энергии для приемника служит баллон со сжатым воздухом. Передача осуществляется на расстояния порядка 100 м в пределах прямой видимости. Для передачи на большое расстояние необходимо создать острона­ правленный звуковой луч. Такой луч можно сформировать, при­ меняя высокие несущие частоты. Однако колебания высоких час­ тот сильнее поглощаются в атмосфере, так как коэффициент по­ глощения пропорционален квадрату частоты. На направление звукового луча влияют перемещающиеся потоки воздуха. Прин­ цип действия прибора может быть использован также для опре­ деления расстояния или обнаружения предметов, например, во взрывоопасной атмосфере.

Способ передачи звукового или пневматического сигнала по трубке дает возможность увеличить дальность действия до не­ скольких сотен метров, а скорость передачи, как и при первом способе, довести до скорости звука. Для ускорения процессов передачи пневматических дискретных сигналов применяют раз­ личные средства, в том числе промежуточные усилители и блоки предварения. Для передачи нескольких пневматических сигналов

351

по одной линии используют амплитудную модуляцию передавае­ мых сигналов. Однако методы непосредственной передачи пнев­ матических сигналов по трубопроводам обеспечивают лишь при­ ближение скорости передачи к скорости звука.

Проводятся также работы, связанные с передачей пневмати­

обратного преобразования звукового сигнала в пневматический. Однако этот способ встречает затруднения, так как для обеспе­ чения беспрепятственной передачи необходимо, чтобы диаметр трубки значительно превышал длину звуковой волны и т. д.

Часто в пневмоавтоматике возникает проблема быстрой пере­ дачи пневматических сигналов на десятки километров. Разра­ ботка быстродействующих линий связи для передачи пневмати­ ческих сигналов на большие расстояния приобретает особое зна­ чение в связи с развитием систем струйной пневмоавтоматики с малым временем протекания переходных процессов (от тысяч­ ных до десятых долей секунды). В быстродействующих пневма­ тических струйных системах скорости передачи сигналов по длинным линиям связи должны быть больше скорости работы самой системы. Для реализации таких линий связи применяют третий способ со следующей цепочкой преобразования сигна­ лов — пневматический — акустический — электрический — акус­ тический — пневматический.

Недостатком такого способа является необходимость приме­ нения преобразователей. Однако скорость передачи сигналов значительно возрастает. Поэтому применение пассивной элект­ рической проводной линии связи для дальней н быстрой переда­ чи весьма эффективно. Благодаря чрезвычайной надежности и

оказалась очень надежной и удобной. Так как в линии связи по проводам происходит передача электрического сигнала, ее дли­ на может быть во много раз больше обычной пневматической длинной линии, выполненной в виде трубки. Схема длинной ли­ нии связи с пассивным электрическим контуром, созданная в ИАТ, представлена на рис. 207, а. Она состоит из трех блоков: передатчика /, приемника II и блока питания III. Передатчик предназначен для преобразования пневматического входного сигнала р\ в колебания электрического тока и включает в себя свисток Гартмана 1 и дифференциальный электромагнитный микротелефон 2, работающий в режиме микрофона. Приемник II, соединенный электрическими проводами 3 с передатчиком /, предназначен для обратного преобразования колебаний элек­ трического тока в пневматический сигнал. Для осуществления указанного преобразования в приемнике имеется также микро­ телефон 4, работающий в режиме телефона, акустико-пневмати­ ческий приемник звуковых колебаний 5, струйный турбулент­

352

ный усилитель 6 и мембранный усилитель мощности и давле­ ния 7.

Блок питания III необходим для получения низкого давления (2000 МПа) для питания акустико-пневматического приемника звуковых колебаний 5 и турбулентного струйного усилителя б,

Рис. 207. Пневматическая длинная линия для дискретного сигнала с пассивным электрическим промежутком:

а— схема линии; б — внешний вид блоков линии

атакже других струйных устройств, в состав которых входит линия связи. В блок питания входит редуктор 8 для нормального диапазона давлений, редуктор низкого давления 9 и два мано­

метра 10 и И — один для контроля давления питания редуктора 8, а другой для измерения давления на выходе блока III.

353

При подаче входного сигнала давления р\ свисток / начинает излучать акустические колебания определенной частоты, и на выходе микрофона 2 передатчика возникает электрический сиг­ нал, поступающий по проводам 3 на телефон приемника 4, в ко­ тором колебания электрического тока снова преобразуются в акустический сигнал.

Акустический сигнал преобразуется в пневматический сигнал

определяют резонансную частоту узла, состоящего из микрофона 2, телефона 4 и соединительных проводов 3.

Для определения резонансной частоты к микрофону 2 подво­

фоном 4, измеряют устройством, состоящим из акустического зонда, электронного усилителя и катодного вольтметра. Акусти­ ческий сигнал перед микрофоном 2 создавался динамиком, включенным на выход звукового генератора. Сила звука, подво­ димого к микрофону 2, выдерживалась постоянной. Максималь­ ное значение звукового давления на выходе телефона 4 соответ­ ствует резонансной частоте.

На рис. 208 представлен график, показывающий зависимость напряжения, измеряемого катодным вольтметром, от частоты звукового сигнала. Максимальное напряжение 1,2 В соответст­ вует звуковому давлению вблизи телефона 4 в 8,5 Па. Из этого же графика следует, что резонансная частота равна 1600 Гц. На эту частоту должен быть настроен свисток 1 п акустико-пневма­ тический приемник звуковых колебаний 5 (рис. 207, а). Частоты свистка и акустико-пневматического приемника звуковых коле-

354