СТРУЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА Российский патент 2004 года по МПК G06G5/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению и, в частности, к пневматическим элементам, предназначенным для систем управления и регулирования.

Известны устройства памяти (Е.В.Фудим. Пневматическая вычислительная техника. - М.: Наука, 1973 г., с. 257, рис. 9.27), в которых использован принцип герметизации камеры постоянного объема, заполняемой газом под запоминаемым давлением.

Для запоминания сигналов на продолжительное время используются устройства, преобразующие давление в перемещение. Функция запоминания сводится к запоминанию положения стержня, связанного с чувствительным элементом - шариком, являющимся составной частью управляемого сопротивления (там же, стр. 264, рис. 9.32).

Недостатками этих устройств являются: значительные погрешности при воспроизведении уровня сигнала по причинам колебания температуры, атмосферного давления и утечек из камеры. К числу недостатков можно отнести также низкое быстродействие и сложность конструкции.

Наиболее близким техническим решением является пороговое устройство (триггер Шмитта с настроечным дросселем в канале смещения), предназначенное для сравнения измеряемого сигнала с заданным (Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина. - М.: ВНИИТЭМР, 1989, с. 27, рис. 67. См. также: Пневматические устройства и системы в машиностроении. Под ред. Е.В.Герц. - М.: Машиностроение, 1981, с. 224, рис. 9.15.б, поз. 3).

Однако данное устройство определяет лишь факт достижения измеряемым сигналом заданного уровня и передает далее в систему управления информацию о наличии дискретного сигнала, что не позволяет использовать полученный сигнал в аналоговых системах, а это, в свою очередь, ограничивает функциональные возможности и точность известного устройства.

Одной из важнейших задач в пневмоавтоматике является запоминание величины измеряемого сигнала после того, как его величина достигнет заданного уровня. Запоминание величины данного сигнала необходимо, например, в случае дальнейшего его использования в аналоговых системах.

Техническим результатом является создание струйного устройства для запоминания величины аналогового сигнала с расширенными функциональными возможностями, с более высокой точностью и быстродействием.

Указанный технический результат достигается тем, что струйное устройство для запоминания величины аналогового сигнала содержит триггер Шмитта с настроечным дросселем в канале смещения и дополнительный триггер с раздельными входами, канал питания которого соединен с выходом настроечного дросселя, а один из входов соединен с выходом триггера Шмитта.

Установка дополнительного триггера с раздельными входами позволяет запомнить требуемый уровень давления, так как канал питания данного триггера и канал смещения триггера Шмитта соединены с выходом настроечного дросселя и в них имеется одинаковая величина давления, которая запоминается в момент срабатывания триггера Шмитта. Полученный сигнал определенной величины может быть использован не только в дискретных, но и в аналоговых системах управления, что существенно расширяет функциональные возможности струйных пороговых устройств типа триггера Шмитта. Кроме того, величина запомненного сигнала сохраняется неизменной независимо от колебаний температуры и давления окружающей среды, что повышает точность запоминающего устройства.

Быстродействие предлагаемого устройства существенно превышает быстродействие существующих устройств для запоминания аналогового сигнала, так как время срабатывания струйного устройства значительно меньше, например, времени заполнения камеры постоянного объема.

На чертеже изображено струйное устройство для запоминания величины аналогового сигнала.

Устройство состоит из триггера Шмитта 1, настроечного дросселя 2, который установлен в канале смещения 3 триггера Шмитта 1. Дроссель 2 служит для установки величины заданного сигнала, которую следует запомнить. Дополнительный триггер с раздельными входами 4 установлен так, что его канал питания 5 соединен с выходом дросселя 2 и одновременно с каналом смещения 3 триггера Шмитта 1, что позволяет иметь одинаковую величину давления питания триггера 4 и давления смещения триггера Шмитта 1. Равенство давлений смещения триггера Шмитта 1 и питания триггера с раздельными входами 4 обеспечивает получение на выходе 6 триггера 4 величины давления, пропорциональной измеряемому давлению, подаваемого в канал управления 7 триггера Шмитта 1. Равенство измеряемого сигнала и сигнала, считываемого с выхода 6 триггера 4, обеспечивается, например, установкой на выходе 6 аналогового усилителя.

Один из управляющих входов 8 триггера 4 соединен с выходом 9 триггера Шмитта 1, что позволяет в момент срабатывания последнего переключить триггер 4 и запомнить на его выходе 6 сигнал, пропорциональный измеряемому сигналу.

Вход 10 триггера с раздельными входами 4, противоположный входу 8, предназначен для подачи установочного сигнала с целью приведения устройства для запоминания в исходное состояние. Выход 11 триггера 4 является инверсным по отношению к выходу 6.

Работа струйного устройства запоминания аналогового сигнала осуществляется следующим образом.

На вход 10 триггера с раздельными входами 4 подается кратковременный сигнал предварительной установки, вследствие чего поток воздуха из канала питания 5 направляется в выходной канал 11 и на выходе 6 триггера 4 устанавливается сигнал нулевого уровня. Настроечным дросселем 2 устанавливается величина давления смещения триггера Шмитта, равная заданному, при котором триггер Шмитта должен сработать. При достижении измеряемого давления в канале управления 7 триггера Шмитта величины заданного, последний срабатывает и на его выходе 9 появляется сигнал единичного уровня, поступающий на вход 8 триггера с раздельными входами 4. В результате этого триггер 4 переключается (то есть поток воздуха из питающего канала 5 направляется в выходной канал 6) и на выходе 6 устанавливается сигнал, пропорциональный измеряемому. Сигнал на выходе 6 будет сохраняться неопределенно долго для дальнейшего использования вплоть до принудительного сброса очередным установочным сигналом, подаваемым на вход 10 триггера 4.

Струйное устройство для запоминания уровня аналогового сигнала обладает более высокой точностью по сравнению с известными, так как в нем отсутствует влияние внешних факторов и запомненный сигнал не искажается в режиме хранения, и быстродействием на несколько порядков превышающим быстродействие элементов памяти, построенных на базе элементов пневмоавтоматики с подвижными частями. Устройство также имеет более широкие функциональные возможности, так как оно может быть использовано как в дискретных, так и в аналоговых системах.

Изобретение относится к пневматическим элементам, предназначенным для систем управления и регулирования. Техническим результатом является создание струйного устройства для запоминания величины аналогового сигнала с расширенными функциональными возможностями, с более высокой точностью и быстродействием. Струйное устройство для запоминания величины аналогового сигнала содержит триггер Шмитта, триггер с раздельными входами, настроечный дроссель и коммутационные каналы. 1 ил.

Струйное устройство для запоминания величины аналогового сигнала, содержащее триггер Шмитта с настроечным дросселем в канале смещения, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный триггер с раздельными входами, канал питания которого соединен с выходом настроечного дросселя, а один из входов соединен с выходом триггера Шмитта.