Исследование модулей и схем управления на струйных элементах системы "Волга"
1.1. Цель работы
Изучение устройства и принципа действия элементов функциональных модулей, проверка точности их работы, анализ работы предложенной схемы управления.
1.2. Устройство и принцип работы струйных модулей и схемы управления
1.2.1. Устройство и принцип действия струйных элементов
Струйные модули собираются на элементах СТ-55, СТ-61, СТ-58, СТ-56 (рис. 1.2.) с использованием панели N 7, № 10 (рис. 1.3.).
Элементы устанавливаются в специальные гнезда, которым соответствуют разъемы. Питание к элементам подводится через штуцера Ш1и Ш2. Входные управляющие сигналы "0", "1" подаются от кнопок Р1, Р2, РЗ, Р4 при соединении их штуцеров с соответствующими разъемами элементов. Питание кнопок осуществляется от штуцеров Ш3 и Ш4, соединяемых с задатчиками лицевой панели.
Входные сигналы элементов фиксируются по положению поршневых индикаторов (блинкер СТ-196) при подключении их к разъемам элементов.
Элемент СТ-55 обозначен в системе как логический элемент "ИЛИ ‑ НЕ ИЛИ", его конструктивная и принципиальная схемы показаны соответственно на рис. 1.2, а, 1.2, б. Элемент представляет собой слабый струйный усилитель, имеющий канал питания 1, четыре управляющих входа 2, 3, 6, 7. прямой выход 5 и инверсный выход 4.
Элемент СТ-61 ‑ логический элемент "И - НЕ И", принципиальная схема которого показана на рис. 1.2, в, конструктивно отличается от СТ-55 расположением управляющих каналов, но имеет аналогичную внешнюю конструкцию, такое же количество управляющих и выходных каналов.
Элемент СТ-56 (рис. 1.2, г) – триггер, состоит из питающего канала 1, четырех управляющих каналов 2, 3, 6, 7. двух выходных каналов 4, 5. Имеет два устойчивых состояния: "1" – в канале 5, "0" – в канале 4 после подачи управляющих сигналов в каналы 2 или 3, либо "0" – в канале 5, "1" – в канале 4 после подачи управляющих сигналов в каналы 6 или 7.
Элемент СТ-58 (рис. 1.2, д) – струйный мощный усилитель, используемый в схемах управления маломощным приводом в качестве распределителя - коммутатора (1 – канал питания; 2, 3, 6, 7 – каналы управления; 4, 5 – каналы выходных сигналов).
Рассмотренные элементы входят в состав модулей, выполняющих логические и временно-импульсные операции в схемах управления (рис. 1.4, а, б, в, г).
Работа элементов построена на использовании принципов: первоначальной ориентации струи питания как выходного сигнала за счет взаимного расположения приемных выходных каналов 4, 5 и канала питания 1, благодаря чему реализуется эффект прилипания струи к стенке определенного канала (эффект Коанда); взаимодействия турбулентных струй, которое обеспечивает изменение направления струи питания под действием управляющих сигналов из каналов 2, 3, 6, 7.
Рис. 1.2. Конструктивная и принципиальная схемы струйных элементов (а, б – СТ-55, в – СТ-61, г – СТ-56, д – СТ-58)
Рис. 1.3. Внешний вид панелей № 7 и № 10
Работа элемента СТ-55 (рис. 1.2, а, б) начинается с подачи воздуха в канал питания 1. При отсутствии управляющих сигналов в каналах 2, 3, 6, 7 (соответственно P1 = 0, Р2 = 0, Р3 = 0, Р4 = 0) струя воздуха из канала 1 поступает в выходной канал 4 (Рвых2 = 1) за счет взаимного расположения приемного канала 4 и канала питания 1, благодаря чему струя питания "прилипает" к стенке канала 4. После подачи управляющих сигналов в каналы 2 или 3 благодаря взаимодействию струй воздуха струя питания перебрасывается в канал 5 (Рвых1 = 1), который условно считается прямым выходным каналом. При подаче управляющих сигналов в каналы 6 или 7 струя воздуха из канала 5, если следовать логической формуле элемента, должна возвращаться в канал 4. Оба выходных канала 4 и 5 могут использоваться в качестве рабочих.
Элемент СТ-55 является базовым в системе "Волга". На рис. 1.4, д приведена статическая характеристика элемента – зависимость Рвых/Рпит = f(Рвх/Рпит), которая носит релейный характер. Очевидно, что для обеспечения четкости переключения элемента необходимо соблюдать определенное соотношение между управляющими сигналами и давлением питания.
Кроме того при использовании всех управляющих каналов для обеспечения переключения воздушной струи рекомендуется соблюдать определенное соотношение между уровнями управляющих сигналов входов 2, 3 и 6, 7. Это наглядно видно из таблицы истинности состояний.
Рис. 1.4. Логические схемы и статические характеристики струйных элементов
В табл. 1.1 приняты следующие обозначения: Р1, Р2, РЗ, Р4 –входные управляющие сигналы (соответствующие каналам 2, 3, 6, 7); Рвых1, Рвых2 – выходные сигналы соответственно пятого и четвертого каналов. В графах 6, 7 приведены значения Рвых1, Рвых2, полученные при равенстве всех управляющих сигналов (Р1 = Р2 = Р3 = Р4), в графах 8, 9 – значения выходных сигналов при Р1, Р2 = 0.7 Р3, Р4. Из сравнения результатов граф 6, 7 и 8, 9 очевидно, что в первом случае имеют место неопределенные состояния элементов, характеризующиеся одинаковыми уровнями сигналов одновременно на прямом и инверсном выходах (Рвых1 = Рвых2 ), что является недопустимым. При соблюдении второго соотношения величины входных сигналов обеспечивается четкость переключения выходных каналов, поэтому рекомендуется поддерживать указанное соотношение входных сигналов.
В табл. 1.1 также приведены значения Рвых1, 2 для элемента СТ-61 "И - НЕ И" (графы 10, 11).
Таблица 1.1.
№ набора |
P1 |
P2 |
P3 |
P4 |
Pвых1 |
Pвых2 |
Pвых1 |
Pвых2 |
Pвых1 |
Pвых2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Д
Таблица 1.2.
Табл. 1.2 отражает соответствующие определенным наборам входных переменных значения выходной функции Рвых1. Сбоку и сверху таблицы указана область истинности каждого входного параметра. Группируя " 1 " по два значения, получим, используя преобразование
де Моргана, следующее выражение:
(1.1)
Для выхода 4 (
)
логическое выражение будет иметь
следующий вид (его можно написать,
группируя "0"):
(1.2)
Таким образом, логическая формула (1.1) СТ-55 более сложная по сравнению со стандартным логическим обозначением как элемента "ИЛИ - НЕ ИЛИ". Формула отражает его действительные возможности реализовывать функции "ИЛИ", "ИЛИ - НЕ" и "И". Развернутая логическая схема элемента показана на рис. 1.4, а.