книги из ГПНТБ / Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики

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

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. М., «Наука», 1969,

824с.

2.Айзерман М. А. и др. Логика, автоматы, алгоритмы. М,, Физматгиз, 1963, 556 с.

3.Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. М., Машгнз, 1962, 456 с.

4.Беляев М. М., Мезин И. С., Шубин А. Н. Разработка аппаратуры для наблюдения с помощью электронного осциллографа статических и динамиче­ ских характеристик устройств струйной техники. В кн.: Пневматические сред­ ства и системы управления. М„ «Наука», 1970, с. 278—281.

5.Берендс Т. К., Ефремова Т. К., Тагаевская А. А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., «/Машиностроение», 1968, 312 с.

6.Берендс Т. К., Таль А. А. О струйно-мембранной технике.— «Автома­ тика и телемеханика», 1969, № 7, с. 179—183.

7.Березовец Г. Т., Малый А. Я., Наджаров Э. М. Приборы пневматичес­ кой агрегатной унифицированной системы и их использование для автоматиза­

ции производственных процессов. М„ Гостоптехиздат, 1962, 212 с.

8.Богачева А. В. Пневматические элементы систем автоматического уп­ равления. М., «Машиностроение», 1966, 238 с.

9.'Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика. М., Изд-во литературы по строительству. 1972, 97 с.

10.Борисов Ю. Я. Газоструйные излучатели звука гартмаиовского типа.—

Вкн.: Физика п техника мощного ультразвука, М., «Наука», 1967, с. 9—63.

11.Вайсер И. В., Касимов А. М. Система модулей струйной техники СМСТ-2.— «Приборы и системы управления», 1970, № 5, с. 10—13.

12.Васильева Н. П., Петрухин Б. П. Проектирование логических элемен­ тов автоматики. М., «Энергия», 1970, 336 с.

13.Высоцкий А. В. и др. Пневматические измерения линейных размеров. М., Машгиз, 1963, 168 с.

14.Гарбер Е. Д., Стегаличев Ю. Г., Усачев Ю. А. Автоматическое уп­

равление судовыми дизельными установками с ВРШ. Л., «Судостроение», 1967, 168 с.

15.Гензель Г. С., Заездный А. М. Основы акустики. М.—Л., «Морской транспорт», 1952, 388 с.

16.Герц Е. В., Крейнин Г. В. Динамика пневматических приводов машинавтоматов. М., «Машиностроение», 1964, 229 с.

17.Герц Е. В. Пневматические приводы. М., «Машиностроение», 1969,

356с.

18.Герц Е. В., Крейнин Г. В. Теория и расчет силовых пневматических

устройств, М., Изд-во АН СССР, 1960, 172 с.

19. Градецкий В. Г., Дмитриев В. Н. Исследование элемента типа труб­ ка — трубка с ламинарным питающим капилляром.— «Приборы и системы уп­

35б

21. Гребер А. Давление в зоне завихрений под прилипающими ламинар­ ными потоками и пограничным слоем. В кн.: Струнная пнеЕмогндроавтоматика. М., «Мир», 1966, с. 130—145.

22. Дмитриев В. Н., Шашков А. Г. Силовое действие струи на заслонку в пневматических и гидравлических управляющих органа хтипа сопло — заслонка.— «Автоматика и телемеханика», 1956, т. XVII, № 6, с. 559—569.

23.Дмитриев В. Н. Элементы пневматических устройств. В кп.: Справоч­ ник по приборостроению и средствам автоматики. Т. 2, кн. 1, М., «Машино­ строение», 1964, с. 373—401.

24.Залманзон Л. А. Проточные элементы пневматических приборов кон­ троля и управления. М., Изд-во АН СССР, 1961, 248 с.

25.Залманзон Л. А. Теория элементов пневмоники. М., «Наука», 1969,

570 с.

26. Залманзон Л. А., Луцук Ю. В. Струйный измеритель температуры.

Вкн.: Новое в пневмоннке. М., «Наука», 1969, с. 117—121.

27.Крассов И. М. Гидравлические элементы в системах управления. М., «Машиностроение», 1967, 256 с.

28.Лебедев И. В. Исследование аэродинамики вихревых элементов пневмоннкп. В кн.: Пневматические средства и системы управления,- М., «Наука», 1970, с. 238—241.

29.Лебедев И. В. О применении вихревых элементов струйной техники.

Вкн.: Приборы и устройства струйной техники (пневмоники). Ч. 2, Л., ЛДНТП, 1968, с. 30—35.

30.Львов С. В. и др. Бесконтактный пневмоэлектрический преобразова­ тель. В кн.: Новое в пневмоннке. М., «Наука», 1969, 168—170 с.

31. Мезин И. С. и др. Струйные турбулентные элементы.— «Приборы и системы управления», 1970, № 5, с. 14—17.

32.Мезин И. С. и др. Электропневматические и пневмоэлектрические преобразователи для струйной техники (пневмоники). В кн.: Новое в пневмонике. М., «Наука», 1969, с. 150—165.

33.Островский Ю. И. Пневматический экстремум-регулятор.— «Автома­

тика и телемеханика», 1957, № 11, с. 1046—1051.

34.Островский Ю. И., Трескунов С. М. Многофункциональный пневми- •сториый модуль. В кн.: Приборы и устройства струйной техники. Л., ЛДНТП, 1968, с. 12—22.

35.Пневматические средства и системы управления. М., «Наука», 1970,

400с.

36.Поспелов Д. А. Арифметические и логические основы вычислительных машин дискретного действия. Ч. 2, М., Изд. МЭИ, 1961, 108 с.

37.Прусенко В. С. Пневматические регуляторы. М.— Л., «Энергия», 1966,

270с.

38. Прусенко В. С. Пневматические датчики и вторичные приборы. М.— Л., «Энергия», 1965, 186 с.

39.Рыжнев В. Ю., Перловский Р. Ш., Залкинд Л. А. Экспериментальное исследование некоторых вихревых элементов пневмоники. В кн.: Новое в пневмоиике. A4., «Наука», 1969, 110—117 с.

40.Сажин С. Г. Автоматическое устройство для измерения малых давле­

ний.— «Химическое и нефтяное машиностроение», 1970, № 2, с. 43—45.

41. Струйные приборы контроля и управления и техника пневматических печатных схем.— «Автоматика и телемеханика». Т. XXIV, 1963, № 8, 1155—1157 с.

42.Струйная пневмоавтоматика. М., «Мир», 1966, 382 с.

43.Сотсков Б. С. Государственная система приборов и средств автома­ тизации. М., ЦНИИТЭИприборостроення, 1969, 29 с.

44.Трескунов С. Л., Особенности соударения струй в камерах струйных элементов. В кн.: Новое в пневмоннке. М., «Наука», 1969, с. 93—98.

45.Тикеджи Б. А. и др. Струйные элементы системы «Волга» и их при­

менение.— «Приборы и системы управления», 1970, № 5, с. 19—21.

46. Фернер В. Пневматические приборы низкого давления. М., «Мир»,

1964,316 с.

357

359