Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

16.26 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 3536 / 5336 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 > Следующая >>>

350 Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА [ГЛ. V

в период

прямоугольных

колебаний

(рис.

13.16)

или

гиперболическое преобразование

в ч а с т о т у / п ы х

колебаний:

T. +

-tP,вх'о

(13.23)

Рн

(13.23')

Р7

^вх

где

Т0

const <^ Т — длитель

Рвы,

ность открытия

контакта

К,

рав

ная для приведенной схемы полу

Рис. 13.16. Схема линейного

такту сигнала

pt.

При

большой

проводимости

преобразователя

давления в

период

прямоугольных

им

клапана К постоянная

составляю

пульсов.

щая Т0

может

быть довольно

ма

лой.

Полное

устранение

составляющей

Т0

достижимо

при

применении

схем по

рис. 13.17, в которых

каждый

полутакт

выходных колебаний

пропорционален

входно

му давлению:

		/ в ы х = t/kp°					(13.24')
где Д х	и Д 2	— изменения	давления ру за			один	импульс
pt при	увеличении и уменьшении				давления.		для пре
Схема по рис. 13.13 может служить						также	для пре
образования		количества	газа	в	камере	V в количество
импульсов или время:
		п = Nli		(п),			(13.25)
		t	= Nli	{t).			(13.25')
		t	= Nli	{t).

При этом pvx = р0 и повторитель имеет отрицательный сдвиг; по линии, в которой обычно давление равно рн, может вводиться входное количество газа.

*) Схемы по рис. 13.14—13.17 имеют структуру генератора пря моугольных импульсов. Они отличаются от схем, приведенных на рис. 9.14, наличием линейных разверток на пульсирующих сопро тивлениях вместо нелинейных на непрерывных сопротивлениях.

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

351

Схемы по рис. 13.13, 13.14, 13.16 могут работать также при перемене местами входов рн и рвх, если сдвиг отри цателен в повторителе. Если уровень отсчета ра равен

Рис. 13.17. Линейный преобразователь давления в период прямоугольных импульсов, построенный на двухсторонней развертке: а, б) для знакопостоян ного сигнала; в, а) для знакопеременного сигнала.

или превышает максимальное входное давление, то не обходимо либо ря и рвх поменять местами, либо изменить знак сдвига в повторителе.

При рвх = const приведенная на рис. 13.13 схема является преобразователем объема камеры в количество импульсов или время. В соответствии с уравнениями

352	Т И П О В Ы Е П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е					У С Т Р О Й С Т В А		[ГЛ.	V
(13.19) и	(13.16')	при	р и	= р 0	и	7 > F j	7^ =	7 / 7 !	и
		^вых	—		V.			(13.26)
Аналогично преобразователи по рис. 13.13, 13.14,
13.16 могут использоваться для преобразования							количества
газа или объема камеры в период					или скважность			прямо
угольных	импульсов.
Преобразование		знакопеременного				давления	в количество
импульсов,	реальное	время,		период		(частоту)	или	скваж

ность осуществляется с помощью рассмотренных пре образователей знакопостоянных сигналов давления. Вы ход таких преобразователей формируется двумя сигна лами — сигналом, пропорциональным модулю входа, и дискретным сигналом знака; таким образом, эти преобра зователи могут использоваться также в качестве преобра зователей модуля знакопеременного давления во времен ные сигналы.

Остановимся на некоторых схемах.

На рис. 13.18 приведены преобразователи, построенные на односторонних развертках. Преобразователь по рис. 13.18,а работает при sgn " (Apv/n) = const; при этом используется возможность переключения начального и конечного давлений развертки (см. циклограмму на рис.


13.18, б). Работа преобразователя по рис.									13.18, в стро
ится на основе изменения					знака Apv/n			(см.	циклограмму
рис.	13.18, г)		посредством			изменения		знака сдвига			Дс .
F Пример		преобразователя				знакопеременного				сигнала,
содержащего			двухстороннюю			развертку, приведен на рис.
13.17, в. Он		отличается от преобразователя положитель
ного сигнала			по	рис. 13.17, а наличием усилителя, фор
мирующего сигнал pi знака входного								давления p D X ,			и
логического		узла		L , включающего			при		отрицательном
Р в Х	развертку		в противоположном направлении							по срав
нению с Рвх ^> 0. Узел					L	реализует		операцию		«равно
значность»		или		«неравнозначность»			в	зависимости			от

схемы включения усилителей. Эта схема, как и при веденная на рис. 13.17, а, пригодна для линейного пре образования в количество импульсов и период и для ги перболического преобразования в частоту прямоугольных импульсов.

§ 13]

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

353

Преобразователь дифференциалов давления в число импульсов (рис. 13.19) представляет собой устройство, в котором давление в камере интегратора непрерывно

Рь®

	Pt
рг*т
№	РА \Рвх	PfPfo
		PfPfo
а)	I	Plx't!
а)	I
	Pi
		Si
	РЦ	РбхИ>

PlbtXl	ж
Г
О
1\
	8)

Рис. 13.18. Линейные преобразователи знаконерсмешюго давления во времен ные параметры, основанные на переключении начального и конечного давле ний развертки (а, б) и знака производной выходного давления развертки (в, г).

следит за входньш давлением. Он содеряшт реверсивный интегратор с постоянным входом, включающий в себя апериодическое звено, два повторителя, вводящих в

12 Е. В. Фудим

354

Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА

[ГЛ. V

интегратор входы противоположных знаков,переключатель повторителей и усилитель (с зоной нечувствительности).

Преобразователь имеет два выхода — п (абсолют ная величина дифференциала в унитарном коде) и р у

Ре.

о Г

\Рел

Рис. 13.19. Схема преобразователя дифференциалов давления в количество импульсов.

(знак дифференциала).	Из	уравнения (13.19) следует
п = \| Д/)ц х \|: Д.
Уравпенпе усилителя	имеет	вид
ру	= s g n A p D X .

При подаче выходов па реверсивный счетчик получается

цифровой манометр. Его показание равно
и а = 2 ( n S g n A p B 3 C ) « S % = T ^ -	( 1 3 - 2 7 )

Такой цифровой манометр интегрирует ошибку и требует периодического сброса.

Линейные преобразователи временных сигналов в дав ление или количество газа и обратно могут строиться и на других источниках тока (например, на изображенном на рис. 9.11, б, который не содержит пульсирующего сопротивления).

Схема преобразователя времени в давление или коли чество газа приведена на рис. 13.20. Он содержит упомя нутый источник давления, камеру и клапан, предназначен-

§ 13]

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

355

ный для введения начального условия. Согласно уравне нию камеры при токе i и объеме камеры V справедливы гледующие равенства:

			РвыХ — Ро ~1		у~ Г»	(13.28)
			N =	N0 +	it,	(13.29)
где р 0 и	N0	—	начальные	давление и		количество газа
в камере;	i	=	const.
Приведенные			на рис.	13.21—13.23		преобразователи

давления во время, в количество импульсов и скважность

имеют	такую же структуру,					как
и преобразователи по рис. 13.13,
13.14.
Преобразователи			давлений			в
частоту		(период) импульсов			могут
строиться		по структуре V - 1 с глу
бокой	отрицательной		обратной
связью по частоте. Так, схемы по
рис. 16.4, а, б, и, к при / х				=	const		Рис. 13.20. Схема		преобразо
выполняют линейное и гиперболи							вателя	времэнн в	давление
выполняют линейное и гиперболи							пли	количество газа.
ческое	преобразования			положи

тельного давления в соответствии с уравнениями (16.23) и (16.26), (16.34) и (16.35). Схема по рис. 16.4, в стабилиза


тора частоты		не требует, поскольку			построена			с примене
нием непрерывного			сопротивления		[уравнение				(16.27)].
					Схемы по			рис. 16.4,
				&, д,		л,	м прп		постоян
А				ной частоте				/ г	преобра
Рг	I	t	Л	зуют		по линейному					и
			>	гиперболическому						зако
			Ptx	нам отрицательное						дав
				ление,			отсчитанное				от
Рис. 13.21. Схема		преобразователя давле		уровня			р т а х , — уравне
	ния	во время.		ния		(16.28),			(16.29),

				(16.36),			(16.37).		Приве
денная на рис. 16.4, е схема с				непрерывным сопротивле

нием осуществляет гиперболическое преобразование сог ласно уравнению (16.30) без стабилизатора частоты.

Знакопеременные давления преобразуются в частоту схемами по рис. 16.8 — см. уравнения (16.48) — (16.50).

Знак давления передается дискретным	сигналом р х .
Частота на выходе соответствует модулю	давления.

12*

"Рт

Рис. 13.22. Схема преобразователя давле ния в количество импульсов.

356	Т И П О В Ы Е	П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА	[ГЛ.У
	Преобразование	знакопеременного давления в	знако

переменный частотный сигнал осуществляется схемой по

рис. 12.18, б.	При рг — const	и / х =	const		(рис.	16.10, в)
— преобразование гиперболическое			с	любым		знаком
коэффициента	передачи; при	р 2 =	const		и / х	= const
		(рис. 16.10, а, б) — пре
		образование				линейное
		также		с	любым знаком

>[соответственно урав нения (16.56), (16.54)].

Линейные преобразо вания количества им пульсов и времени в объ ем камеры или количе ство газа могут осуще ствляться с помощью емкости с вялой мембра

ной (рис. 13.24).		Источником тока здесь служит сопротив
ление, на обоих		входах	которого поддерживаются посто
янные	давления	ра и р0.	При преобразованиях п ->- N и
n - > - F	сопротивление В. — пульсирующее, при преобразо
ваниях	t-*- N и	t -»- 7 — непрерывное сопротивление * ) .

Из уравнений сопротивления и емкости с вялой мембра ной получаем уравнения преобразований:

			п,	(13.30)
AN	=	p^t,		(13.30')
7	=	Ро	П,	(13.31)
		Ро
7	= Ро			(13.31')

Рис. 13.23. Схема прео бразователя давления в скважность.

где Vj_ — объем	камеры пульсирующего		сопротивления;
а — проводимость	непрерывного	сопротивления.
3. Цифро-аналоговые преобразователи. Структура циф
ро-аналоговых преобразователей		(ЦАП)	определяется

уравнением цифрового кода. Для применяемых линейных

*) При построении преобразователей времени па пульсирую щем сопротивлении требуется генератор стабильной частоты /.

Рис. 13.24. Схема преобразова теля количества импульсов (или времени) в величину емкости (или количество газа), построен ного на емкости с вялой мем

браной.

				П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И					357
КОДОВ
		i n	11
D	=	21ЬМ	(2 Я * * ' - 1 ) ]		= 2	#л (Ь7 '-1 ^-1 ) =	2	DnWn,	(13.32)
где		J = l	i = l		3. i	счисления,	j , i		пред
где		й — основание		системы		счисления,	в которой		пред
ставляется число D;				а — 2 — основание двоичной системы,
с	помощью которой				выражаются цифры^О -г- (b				— 1);
Dji		— дискретные		сигналы с двумя уровнями; Wjt =
= b'^a1'1			— «вес»	сигнала DjU являющийся				постоянной,
заранее			известной	величиной.

Из приведенного уравнения следует, что цифро-анало говое преобразование сводится к арифметическому сум мированию. Это суммирование может выполняться либо только над некоторыми постоянными

«весами» Wjt, выбираемыми по признаку Dji = 1, либо над все ми произведениями переменно го во времени сигнала Djt, мо гущего иметь два значения, на постоянную величину — «вес»

Wji. В первом, более распространенном, случае D7i — дискретный сигнал, используемый для выбора слагаемых, во втором — Dji трактуется как аналоговая величина, оба значения которой должны быть строго стабилизированы.

Вобоих случаях реализация ЦАП — это многовхо-

довой сумматор, содержащий ряд (по				числу	сигналов
Dji)	идентичных	цепочек, суммируемый		параметр		кото
рых	(параметр	«веса»)	пропорционален	«весу»	Djt.	точ
В	целях упрощения		реализации и	повышения

ности ЦАП в качестве параметра «веса» выбирают такую физическую величину, суммирование которой не требует


специального устройства и осуществляется простым			под
соединением к	общему узлу или в последовательную		цепь.
Такими параметрами могут служить ток,		количество
газа, величина	емкости, проводимость (при	соединении
в узел), перепад давлений, импеданс (при последователь

ном соединении). Следовательно, пневматические ЦАП ос новываются на соединенных в узел источниках тока, ис точниках количества газа, камерах или сопротивлениях и соединенных последовательно источниках перепадов давлений или сопротивлениях.

358

Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА

[ГЛ. V

В соответствии с вариантом решения зависимости (13.32) каждая цепочка представляет собой_либо узел формирования параметра «веса» с отключающим элемен том (клапаном), лпбо узел умножения. Узел умножения оказывается проще в том случае, когда узел формирова ния параметра «веса» может достаточно точно умножать «вес» на входное давление и уровни сигналов Djt стабильны. Тогда при подаче вместо этого давления си гнала Dji реализуется умножение без дополнительного элемента, в результате чего каждая цепочка состоит только из узла формирования Wji (в режиме умножения). Если же уровни Dji нестабильны, то требуется установка в каж дой цепочке переключателя, питаемого стабилизирован ными давлениями.

Отметим попутно, что причина погрешности от отклю ченных цепочек у рассмотренных вариантов — разная: в схемах с переключателями она может появляться в слу чае их негерметичности, в схемах с умножением — вслед ствие неточности поддержания нулевого давления.

Некоторые	характеристики	преобразователя зависят
от отношения	М — Wjit ш а х	: IVц, т-1П	максимального

«веса» к минимальному. Это отношение обычно довольно

велико (например,	при	12-разрядном двоичном коде
М = 21 1 :2° ] > 2000),	что	почти всегда ведет к определен

ным нежелательным последствиям, таким, как снижение точности или увеличение габаритов и т. п. По этой причи не параметр «веса» целесообразно формировать в виде произведения двух или более параметров, что резко сни жает отношение предельных значений параметров эле ментов. Если, к примеру, М = 2п реализуется с помощью произведения pV двух параметров при двух фиксирован ных уровнях р, отличающихся в 2, г '2 раз * ) , то получаем две одинаковые группы цепочек с максимальным отно шением V 2"/2 <^ 2". При т значениях р имеем т одина ковых групп V с максимальным отношением в каждой группе 2п-'т.

Простейший линейный преобразователь двоичного цифрового сигнала в аналоговый показан на рис. 13.25. Он содержит по одной камере и одному нормально разом кнутому контакту на каждый разряд. Объем камеры про-

) Принято, что га — четное число.

§ 13]

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

359

порциопалеи «весу» разряда, управляющего контактом, который присоединяет камеру к выходной линии А. Вы ходом преобразователя является объем камеры, подсо единенной к линии А:

п п п

VA = 2 v i ° i = 2 G V 2 м ) А = П 2 2 - - х А = F 0 D , ( 1 3 . 3 3 )

	i = l	i = l		i = l
где	F 0 — коэффициент			пропорциональности,		равный
«весу» младшего			разряда;	VT =	VQ-21-1 — объем	камеры
i-го	разряда;	D — число на входе, заданное в двоичном
коде	сигналами		DT.
В данном и во всех других цифро-аналоговых						преобра
зователях при соответствующем					выполнении контактов,

7Г^

Рис. 13.25. Схема преобразователя цифрового сигнала в объем.

воспринимающих цифровой сигнал, последний может быть как пневматическим, так и электрическим или гидравли ческим. Все цифро-аналоговые преобразователи позволяют без каких-либо дополнительных устройств, только за счет замены нормально разомкнутых контактов нормаль

но замкнутыми, преобразовывать в аналоговую	величину
дополнение DMAX — D входного цифрового	сигнала —
в схеме рис. 1 3 . 2 5 :
7 = F 0 ( A n a x - # ) .	(13 . 34 )

Преобразование числа, заданного в двоично-десятич ном коде, в аналоговый сигнал осуществляется аналогич ной схемой, отличающейся только соотношениями «весов» дискретных сигпалов кода. Поскольку для записи одной десятичной цифры требуется четыре двоичных разряда, то для двоично-десятичного числа с т десятичными раз

рядами необходимо Am камер со следующим соотношением i-\

<<< < Предыдущая 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 3536 / 5336 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ