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 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 3738 / 5338 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 > Следующая >>>

370

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

[ГЛ. V

Для уменьшения максимального отношения объемов применен рассмотренный выше прием формирования «веса» произведением двух параметров: количество газа вводится как произведение давления на объем. В схеме два уровня давления — Ртах и Рта* • 2~п1'1, первое из которых подведено

Рпс. 13.39. Схсма'цпфро-аналогового преобразователя^

суменыпенньгацотношеннем объемов камер.

кп/2 старшим разрядам, а второе — к п/2 младшим раз рядам. Камеры от Уг до F„/ 2 настраиваются по уравнению

Vi = F 0 . - 2 i _ 1 ,	камеры от		по Vn — по закону		Vi =
= V0-2[,-1_п/2.	Очевидно,	что	при этом	количество	газа
в каждой камере при Dt		= 1 превышает		количество	газа
при D{ = 0 на величину,			пропорциональную «весу»
сигнала Dt:
	ДГ9 _ _L»	т,0	. 9 - n/2 . 9i - l

а выходное давление, получаемое при соединении всех ка-

мер между собой, пропорционально	числу	D = 2	A - 2 ' ~ i .
Как следует из приведенных	выше	г'=1	Vi, от
		значений

ношение М максимального объема к минимальному стало

2 П / 2 - 1 вместо	2 " - 1 ,	при п = 12 оно равно 32 вместо 2048,
т. е. в 64	раза	меньше.
Если же применять т давлений *) — р Ш а х ,			Р т а х - 2 ~ п ' ' т ,
Ртах• 2 _ 2 П Т П ,	... , p m a x ^ - ( ' " - D " / " 1 , то максимальное		отношение

) Принято, что п кратно го.

П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И

371


М	объемов сужается в 2"-У2а'т-1			=	2<т-^1ш		раз; так, при
п =	1 2 и 7?1= 3 М уменьшается в 2				3	= 2 5 6 раз и равно
2«лп-1 _		з_ Схема при этом имеет		четыре уровня				объемов:
У\, 2 7 1 ;		4 7 х , 8 7 х и	три уровня давлений: р0тах,					р т а х / 1 6 ,
рГа.х/256.
Цифро-аналоговый			преобразователь			на	рис.	1 3 . 4 0 со

держит меньшее количество контактов, чем преобразова тели на рис. 1 3 . 3 8 , 1 3 . 3 9 , однако каждый период его

Рис. 13.40. Схема цифро-аналогового преобразова теля с уменьшенным количеством контактов за счет усложнения тактпостн его работы.

работы включает три подтакта. Сначала все камеры сообща ются с линией, давление в которой р0, затем камеры Vi, соответствующие каналам с Dt = 1, заполняются газом

Рис. 13.41. Структурная схема аналого-цифрового преобразователя.

под давлением р т а х и, наконец, все камеры соединяются между собой.

4. Аналого-цифровые преобразователи. Аналого-циф ровые преобразователи могут быть построены из преоб разователя давления в количество импульсов 1 и цифро вого счетчика 2, преобразующего поступающее количество импульсов в цифровой код (рис. 13.41). В качестве счет чика с выходом в двоичном коде можно использовать, например, цепочку триггеров со счетным входом, причем, поскольку длительность преобразования невелика и,

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

следовательно, мало время запоминания, допустимо при

менение	упрощенных	схем триггеров, например, по
рис. 9.25,	а. Возможно,	естественно, применение	цифро
вого счетчика с выходом в другом коде.
Рассмотренная схема может быть использована			также
в качестве	преобразователя количества газа или		объема

ППППППЛ

б)

Рис. 13.42. Преобразователь времени в цифровой сиг нал: а) схема; б) циклограмма.

камеры в цифровой код, если преобразователь 1 исполь

зовать в	требуемом	режиме.
Набор параллельно работающих генераторов прямо
угольных	импульсов	со стабилизированными периодами
Т0, Т0-2Ъ,	Г о . 2 п _ 1	и равными полупериодами является

преобразователем реального времени в двоичный цифро вой код. Через время t после начала работы генераторов набор их выходных сигналов Dt (t) представляет собой двоичное число, пропорциональное t (рис. 13.42):

Это же уравнение реализуется по структуре рис. 13.41, если узлом 1 является генератор с периодом Го и выпол няется циклограмма рис. 13.42, б.

Схема преобразователя давления в двоичный код, основанного на преобразователе реального времени в дво ичное число по рис. 13.42, приведена на рис. 13.43. Она состоит из преобразователя давления в реальное время (по рис. 13.21) и преобразователя t в двоичное число.

При подаче сигнала р т по сигналу ру, управляющему, например, питанием генераторов, включаются генераторы

			П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л И			373
Г{.	По истечении		интервала		времени t = рвх	дискретное
давление pY		изменяется		и	останавливает	генераторы.
В	результате	D =	р в х .	Этот же преобразователь при

годен для преобразования количества газа или объема камеры в двоичное число.

Рпе. 13.43. Схема преобразователя давления в двоичный сигнал.

Схема преобразователя давления (количества газа или объема камеры) в унитарно-десятичный код приве дена на рис. 13.44 *). Она представляет собой преобразова тель давления в количество импульсов, в котором объем

Рис. 13.44. Схема преобразователя давления в унитарно-десятичный код.

камеры пульсирующего сопротивления может принимать

значения		7 0 , 107„	или	100У0		(для	трех	десятичных		раз
рядов) в		зависимости		от	состояния		контактов Кг		и	К2.
Pi:	Pai	Рз равны	1,10,		100	единицам.		Если	pBx^>Psi
то pi	• рп ' Рт =		1 и		объем	камеры		пульсирующего

*) Эта структура применима и для других кодов.

374	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
сопротивления		V1	— 100F 0 ; когда устанавливается р 2		<[
< Р в х <	Рз . т о	РгРп = 1 и Vt = 107 0 , а при P i <		р в	х <
< Р 2 V,	= 7 0 .

Когда p D X ^> Рз, давление ру с каждым импульсом р( от генератора, поступающим в это время в линию стар шего разряда D3, падает на 100 единиц, при р 2 <С Р в х <С

<^ Рз давление с каждым импульсом падает иа 10 единиц,

Р и с . 13.45. Схема преобразователя тона (давлении)

вдвоичный код .

апри P i <С Рвх <С Рг «вес» каждого импульса равен одной

единице и эти импульсы направляются в младший разряд. В результате входное давление преобразуется в десятич ный код, каждая цифра которого представлена количест вом импульсов.

Преобразователь тока в двоичный код, схема которого показана на рис. 13.45 * ) , основан на обегании: начиная со старшего разряда поочередно подсоединяются источ ники тока, выполненные на непрерывных сопротивлениях,

до уравновешивания входного тока £	в х .
При давлении р„ в узле токи через	непрерывные со

противления (источники тока) находятся в соотношении 2° : 21 : ... : 2 П - 1 .

В начале цикла обегания от обегающего устройства ОУ на все элементы памяти и переключатель П одновременно

поступают кратковременные сигналы, замыкающие кон такты элементов памяти, в результате чего через пере ключатель П в линии управления всех контактов Kt

поступает сигпал 0, размыкающий все контакты и уста-

*) На рис. 13.45 приведена схема для положительного тока.

ЛИНЕЙНЫЕ		АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ		375
навливающий	D =	0. Давление в узле	на входе	усили
тели при этом	превышает р0 и выход ру		усилителя	равен

единице. После снятия этих сигналов переключатель подсоединяет на входы всех элементов памяти выход ру усилителя; начинается поочередная подача кратковре менных сигналов на элементы памяти, начиная со стар

шего

разряда.

Через

открывшийся клапан

7г-ой памяти

сигнал

ру

поступает

на клапан Кп,

включая

ток

= г 0 ' 2 " - 1

Если

f B X

^> in,

то

давление в узле

выше

р0

остается

ру

запоминаемое в канале

при сня

тии команды от обегающего устройства. Если

г в х <

in,

то устанавливается ру

0, источник тока in

отключается

Аналогично

устанавливаются сигналы в

ос

тальных

разрядах.

результате

•

i B X .

и =

- г -

При формировании входного противлением, как показано на зователь входного давления рвх

тока пульсирующим со рисунке, имеем преобра в двоичное число:

Л = Й Й Г Й х -	(13.45)
При plx = const в двоичное число	преобразуется час

тота /, управляющая пульсирующим сопротивлением, а

если и / = const, то		двоичное число	пропорционально
объему камеры,	если	последний — переменный.
Отметим, что	использованный набор		источников тока
с контактами Kt	является преобразователем двоичного

числа в ток, и следовательно, в данной схеме могут быть

применены и другие преобразователи двоичного	числа
в ток.
Для преобразования отрицательных токов и давлений
на входы клапанов K i следует подавать давление р	]> р0.

§ 1 4 . Устройства для линейных алгебраических операций

1. Умножители на коэффициент. Звено умножения знакопеременного или знакопостоянного сигнала на по стоянный коэффициент k<^ 1, построенное по структуре I , содержит делитель из двух пульсирующих сопротивлений и повторитель давления (рис. 1 4 . 1 , а). В соответствии

376

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

с уравнением делителя при подаче на одно из сопротив лений уровня отсчета (р 2 = р0)

где	О <С к = a i / ( a i +		a2 )	<	1, a i	и a 2 — проводимости
сопротивлений на входах				с соответствующими индексами.
	Если	частота управляющего				сигнала — одинаковая
(А	= / 2 ) ,	то к == VJ(VX	+		7 2 ) .

Рис.	14.1.	Схемы звеньев умножения на коэффициент, строящихся		по струк
туре	I : а)	с повторителем; б)	с усилителем, имеющим постоянный коэффици
ент К у >		1; в) с упрощенным	делителем для дискретной во времени	работы.

При использовании усилителя с Ку > 1 (рис. 14.1, б) возможно умножение на коэффициент, больший единицы:

О <^ к <^ К у.		Уровень	отсчета сигналов	определяется
уравнением		усилителя, например, в случав умножения
усилителем	избыточного давления ( р в ы х = Кур^) схемой
выполняется		операция	над избыточными	давлениями:
			Рвых = Ьр1»	(14.1')

Дискретное во времени умножение реализуется при применении делителя по рис. 10.4, б. В такой схеме на один контакт меньше и нет погрешности от емкости узла на выходе делителя, так как она включена в емкость по одному из входов. Однако в узле чередуются выходное и входное давление и получение на выходе только выход ного давления требует установки элемента памяти (рис. 14.1, в). Схема с такими делителями целесообразна в слу чаях, когда не нужно запоминание, например, при дискрет ном во времени считывании результатов умножения.

Умножение знакопеременного сигнала на отрица тельный коэффициент реализуемо по структуре V - l a

	ЛИНЕЙНЫЕ		АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ					ОПЕРАЦИИ			377
(рис.	14.2, а).	В соответствии с					уравнением (12.23)				имеем:
При	PL, = -%;Pl				= -^Pl			= Щ-			< « - 2 )
	л = и	ft =	-vjv2.
При подаче входа рх				непосредственно					на	усилитель
(рис.	14.2, б)	коэффициент к				положителен			(к^>1):
			^вых			п.,	t L
Устройства,		построенные		по		структуре T V ,				позволяют

Рис. 14.2. Схемы звеньев умножения на коэффициент, строящихся по струк туре V с глубокой отрицательной обратной связью.

умножать на положительный коэффициент знакоперемен ные и знакопостоянные сигналы. Уровень отсчета сигна лов определяется уравнением усилителя.

Для схемы по рис. 14.3, а имеем:

•^ВЫХ	=«4 Р\
-zr-Pl	=«4 Р\
		вых
	aiKw
"вых	ai •
где	ai •
где
a i - a 8 ( £ y - l ) '		K i - 7 s ( f l T y - l )
если Д = / 2 .

H a рис. 14.3, б в качестве примера приведена конкрет ная схема умножения знакопостоянного сигнала, отсчи


тываемого	от уровня отсчета р0=			0,2	кгс/см2,		на k ^> 1.
Уравнение	усилителя, содержащего усилитель						мощности
с отрицательным		сдвигом	давления,		имеет	вид:
	= 0 ,	2 + ^S ( ^	- 0 , 2 )	,	K h	К?Р%,

где КУ =

• > 1 .

378	Т И П О В ЫЕ П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Е УСТРОЙСТВА	[ГЛ. V
	Уравнение всего звена:
	Р°	(14.2')

гвь

Схема по рис. 14.3, в осуществляет умножение знако переменного сигнала в соответствии с уравнением (14.2'). Выполнение усилителем операции умножения на Ку с требуемым уровнем отсчета давлений достигается за счет

	-cz>
Pi	я,	Рзш
		Рзш
		S)
Рис. 14.3. Схемы звсньевЦумножспня на коэффициент,			строящихся по
		структуре I V .
введения	сдвига	Д на входе в усилитель,	оперирующий
с избыточными		давлениями; необходимая	при этом ве
личина	сдвига	А = -р0(Ку-1)/Ку.	(14.3)
		А = -р0(Ку-1)/Ку.	(14.3)

Умножение знакопеременного давления с помощью усилителя, оперирующего со знакопостоянными давле ниями, может быть выполнено также посредством введения


дополнительного сопротивления Rn				(рис.	14.3, г). Если
вход сопротивления R12		обозначить		р12,	то
Раых — a n +	К,		Ky, ( t t i i P n +		а и р и ) .
	Ой +	aa(l —
Настроив p 1 2 и « 1 2	так, чтобы		выполнялось равенство

an + ai2 -г a . (1 — Ку) — ощКу

§ I ' l l Л И Н Е Й Н Ы Е А Л Г Е Б Р А И Ч Е С К И Е ОПЕРАЦИИ 379

получим уравнение			для всего звена:
Я «	=	, „ +	а	и + С ( 1 - ^	рп	= кР°п-	С 1 4 - 4 )
Недостатком		этой		схемы является		зависимость	р 1 2
от ап и а 2 , что требует				перенастройки	р12	при изменении
коэффициента	к.

Дискретное во времен]! умножение абсолютного дав ления на постоянный коэффициент может быть выполнено

принудительным изменением объема	камеры	от одного
до другого фиксированного значения.	Если 7 Х	— началь

ный объем, заполненный газом с абсолютным давлением Pi, V2 — конечный объем, то в соответствии с уравнением


состояния	газа,		так	как	количество		газа N		=	const,
давление в	камере после изменения ее						объема		равно:
			р2 =	PxVjJVz =		hp!.				(14.5)
На рис. 14.4 приведены две схемы, реализующие вы
ражение (14.5). Камера н привод для							принудительного
изменения	ее объема выполнены в виде сильфонов С
и Лр (рис.	14.4, а) и обычной камеры п емкости с вялой
мембраной	(рис.		14.4, б)		соответственно.			Значения			Vx
и V2 объема камеры на				рис. 14.4, а настраиваются						огра
ничителями Ох		и 02	хода сильфона С. В схеме по рис. 14.4, б
V2 — объем		обычной		камеры,		который		является			на
страиваемым;		(Vx	— V2)	— объем		емкости		с вялой			мем

браной при рг = 0. Периодичность вычисления задается

генератором Г, выход которого рг			управляет приводом Пр,
задержкой	на такт и контактом		К,	с помощью	которого
осуществляется ввод давления р х			в	камеру.
При р±	= / > а т м и к = 2	из уравнения (14.5)			получим:
откуда	Рч. =	2 р а т м ,
откуда

Рвых — Рг = Ратм!

т. е. осуществляется измерение атмосферного давления. Если допустимо или желательно иметь результат на

выходе только в дискретные моменты времени (рис. 14.4, г), то применима схема без задержки на выходе (рис. 14.4, в).

Для дискретного во времени умножения знакопере менного или знакопостоянного давления на положитель ный или отрицательный коэффициент применима схема,

<<< < Предыдущая 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 3738 / 5338 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ