книги из ГПНТБ / Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

уровне отсчета, не зависящем от входных давлений:

Рвыхл — Рвыхд =• K-i (pi — р2).

Постоянство уровня отсчета является серьезным пре­ имуществом при р 2 = var, однако эта схема вследствие наличия протока (утечек) через обе камеры может приме­ няться лишь в случаях, когда допускаются утечки (про­ ток) газа из обеих входных линий.

Многокаскадные усилители в принципе могут содер­ жать первый каскад с большим числом чувствительных элементов, что позволяет без пассивных цепей реали­ зовать определенные операции. При этом, как указы­ валось выше, появляется ряд дополнительных погрешно­ стей, снижение которых требует повышения точности из­ готовления. По этой причине при жестких чувствительных элементах представляется реальной из мембранных устройств с суммированием усилий только двухмембранная схема. В этом случае отклонение соотношения эффек­ тивных площадей от заданного изменяет только величину коэффициента усиления и по сравнению с одномембранной схемой вносится погрешность только от неравенства вы­ сот жесткого центра и средней шайбы.

Показанный на рис. 6.11, г двухмембранный первый каскад с незакрепленными между собой мембранами дает возможность умножить на постоянный коэффициент зна­

рацию и для знакопеременных давлений (рис. 6.11, д). Возможен вариант с большой верхней мембраной.

С помощью двух таких усилителей реализуется без сопротивлений операция типа необходимой для регуля­ торов. При S = 2s выходы усилителей ра и р в ы х равны:

ход первого каскада, отсчитанный от его уровня УхРъ,

формировать этот переменный уровень отсчета.

162 ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И [ГЛ. I I I

каскада. Второй каскад I I при этом содержит две равные мембраны. Он может быть реализован также на трехмем-

~Риых,г

Рпс. 6.13. Схема усилителя с формирователем уровня отсчета первого каскада, идентичным конструктивно первому каскаду.

Эти схемы второго каскада позволяют инвертировать знак коэффициента усиления посредством простой пере­ становки входов местами, что допустимо благодаря нали­ чию двух равных или достаточно близких по эффективной площади мембран. Одиак о они заметно сложнее простейшей схемы (рис. 6.11) вследствие наличия специальных форми­ рователей уровня отсчета выхода первого каскада, к ко­ торым предъявляются требования идентичности с харак­ теристиками первого каскада.

В схемах, содержащих ряд усилителей с близкими ха­ рактеристиками первых каскадов и одинаковыми р\, например, р2 = ро, это усложнение несущественно, по­ скольку может быть применен одни общий формирователь ур2, что уменьшает избыточность аппаратуры.

Рассмотренная на рис. 6.13 схема второго каскада может быть применена также с первыми каскадами с по­ стоянным питающим сопротивлением (рис. 6.14).

164 ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ Т Е Х Н И К И [ГЛ. I l l

Уравнение каскада усиления мощности без «корот­ кого замыкания» имеет вид:

а = £n (pJLi — A p J U ) ,

где а — проводимость сопротивления исполнительного узла, питающего пли сбрасывающего в зависимости от знака 'pn-i, Ки — коэффициент усиления по проводи­ мости; p°_i — выход предыдущего, (п — 1)-го каскада;

Рис. 6.15. Схема усилителя с одномембранпым вторым каскадом.

Apn-i — половина) ^отклонения давления р п 1 на входе, вызывающего .изменение выхода рп в полном диапазоне при отсутствии расхода^из выходной линии.

Коэффициент усиления по давлению Кп определяется как отношение диапазона изменения выходного давления к 2 A p n _ x , или отношение максимального давления на вы­ ходе усилителя Ртах к давлению на входе Ар"-Х .

При работе усилителя в режиме элемента сравнения (с дискретным выходом), особенно при низкой частоте переключений или в других режимах при малой требуе­ мой мощности выходного сигнала, в выходном каскаде нет необходимости применять управляющие узлы без «ко­ роткого замыкания».

ствующих одиом-двух каскадах усиления по давлению, нецелесообразно.

Схема конструктивно простого выходного каскада с од­ ной мембраной и управляющим узлом без короткого за­ мыкания приведена иа рис. 6.16. Уровень отсчета выход­ ного давления предыдущего каскада формируется за счет воздействия давления питания па заслонку управляющего узла. Если эффективная площадь sa заслонки вдвое мень­ ше эффективной площади Sa мембраны, то взаимное из­ менение мест ввода питания и сброса позволяет изменять

Рис. 6.16, Пример одномембранного выходного каскада без короткого замыкания.

знак коэффициента усиления усилителя. Сильное влияние дрейфа давления питания является серьезным недостат­ ком рассмотренного выходного каскада, особенно при ма­ лом коэффициенте усиления предыдущих каскадов. Кро­ ме того,'при недостаточно низком сопротивлении канала питания и больших возмущениях по расходу газа в дина­ мике имеет место значительный местный дрейф давления питания, что вносит сильные помехи.

В этих случаях для снижения влияния давления пи­ тания необходимо формировать уровень отсчета с помощью другого, стабильного, источника давления и уменьшать воздействие давления питания на управляющий узел. Некоторые возможные реализации рассмотрены ниже.

Золотниковый исполнительный узел (рис. 6.17, а) поз­ воляет выполнить каскад на одной мембране. Уровень отсчета отрабатывается с помощью источника давления ру с малым выходным сопротивлением. Знак коэффициен­ та усиления может изменяться за счет переключения под­ водов питания и сброса.

кадном усилителе приходится поэтому применять три чувствительных элемента, два крайних из которых имеют равные эффективные площади и нейтрализуют воздей­

к последнему каскаду, и поэтому иногда можно применять двухмембрэнные узлы.

Рассмотренный выше усилитель с выходом в виде прово­ димости — один из простейших, поскольку он является частью усилителя давления. Проводимость а сопла-за­ слонки R равна

a = а 0 + Ка (рх — р 2 ) ,

где Ка— коэффициент усиления по проводимости. Вклю­ чение этого усилителя вместо сопротивления апериоди­ ческого звена в генераторе (рис. 9.14) позволяет получить усилитель с выходом в виде частоты.

Если р а (или ре) — постоянное давление, превышаю­ щее максимальное или меньшее минимального давления рабочего диапазона, то получаем усилитель с постоянным по направлению расходом на выходе. Величина коэффи­ циента усиления по расходу переменна, так как расход газа изменяется с давлением в выходной линии. Введение повторителя со сдвигом выравнивает коэффициент уси­ ления, оставляя только разницу от нелинейности сопро­ тивлений (рис 6-18, б). Направление расхода определяет­ ся знаком сдвига А в повторителе.

Усилитель с током на выходе по рис. 6.18, в построен на основе источника тока, в котором в качестве сопротивле­ ния использован усилитель с выходом «сопротивление». Этот усилитель проще приведенного на рис. 6.18, б, по­ скольку не содержит постоянного сопротивления, вхо­ дящего в повторитель со сдвигом, и устраняет влияние нелинейности сопротивлений на коэффициент усиления-

Усилитель с выходом «знакопеременный расход» при­ веден на рис. 6.18, г. Здесь р а ирб — стабилизированные давления, находящиеся с разных сторон рабочего диапа­ зона и устанавливающиеся по величине такими, чтобы при р х = р 2 и среднем значении выходного давления суммар­ ный расход i в выходную линию равнялся нулю. Коэф­ фициент усиления и «нуль» усилителя изменяются с дав­ лением в выходной линии. Установка двух повторителей