ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СТРУЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F15C1/12 

Изобретение относится к категории технических устройств, используемых в системах автоматического управления и регулирования. Преобразователь состоит из двух струйных элементов, соединенных между собой коммуникационными каналами разной длины. Он предназначен для формирования последовательностей кратковременных дискретных импульсных сигналов в виде давления (расхода) газа.

Главная цель - повышение точности и надежности управления - достигнута за счет новой конструкции, в которой параметры формируемых импульсов не зависят от скорости изменения и вида входного сигнала. Принцип действия преобразователя основан на том, что сигнал избыточного давления проходит коммуникационный канал за время, которое зависит от длины канала.

Известно устройство "Струйный импульсатор", а.с. СССР 475459, 1975, действие которого связано с использованием пневматической RL-цепи и уровней давлений срабатывания (СР) и отпускания (ОТП) моностабильного дискретного струйного элемента (усилителя) релейного типа. Длительность выходного импульса этого импульсатора "определяется двумя факторами: уровнем срабатывания Р_СР и отпускания Р_ОТП моностабильного усилителя, формой и характером спада вершины остроконечного импульса давления. Чтобы исключить влияние амплитуды и длительности фронтов входного сигнала, к RL-цепи целесообразно подсоединить дискретный ограничитель по максимуму входного сигнала" (см. Пресс Р.И., Плоткин Е.О. Импульсные устройства струйной техники. Мн., "Наука и техника", 1977, с.86). Основные недостатки этого устройства: 1) длительность формируемого импульса практически невозможно регулировать; 2) формирователь неработоспособен при малой скорости изменения значения входного сигнала.

Известно устройство "Усилитель-формирователь на основе линии задержки" (см. Пресс Р.И., Плоткин Е.О. Импульсные устройства струйной техники. Мн., "Наука и техника", 1977, с.82), принятое за прототип, "состоящее из моностабильного элемента ИЛИ-НЕ-ИЛИ, управляющие каналы которого соединены между собой линиями задержки (сигнала} различной длины. ... Отметим, что при сильно заваленном переднем фронте входного сигнала данная схема функционировать не будет..." (см. там же, с.с.82-83). Основной недостаток этого устройства - формирователь неработоспособен при малой скорости изменения значения входного сигнала.

В отличие от известных устройств новый преобразователь лишен указанных недостатков. В его конструкции параметры импульсов выходного сигнала не зависят от скорости изменения и вида входного сигнала, а длительность формируемых импульсов легко регулируется в широких пределах.

Новый преобразователь струйных импульсов состоит из двух струйных элементов - активного и пассивного соответственно, дискретного аэродинамического действия (см. Л.А.Залманзон. Теория элементов пневмоники. "Наука". М., 1969, 8-19). Активный элемент ИЛИ-НЕ-ИЛИ (фиг.1а) обеспечивается извне энергией давления сжатого газа (воздуха, азота, гелия и др.) и работает как двухпозиционное реле за счет эффекта Коанда и дискретного переключения силовой струи под воздействием боковой управляющей струи. Активный элемент содержит канал питания Р с соплом, в котором формируется силовая струя; входной канал 1, на который поступает входной сигнал давления х и в сопле которого формируется управляющая струя; два выхода 2 и 3, на которых при переключении силовой струи формируются два сигнала у и z избыточного давления за счет энергии силовой струи. При исчезновении одного из сигналов возникает другой сигнал и наоборот. Сигналы у и z поступают на входы пассивного элемента U. Элемент U (фиг.1б) выполняет функцию логического сложения двух сигналов, поступающих на его входы. Он содержит два входных канала или два входа 4 и 5, и выход 6, на котором формируется выходной сигнал F преобразователя. На фиг.1 в приведены таблицы, поясняющие смысл логических операций, выполняемых активным ИЛИ-НЕ-ИЛИ и пассивным U дискретными элементами.

На фиг.2 приведены принципиальная схема преобразователя, а также графики, которые поясняют его работу. Один из выходов (2) активного элемента соединен посредством длинного коммуникационного канала длиной L (длинная линия) с входом 4 пассивного элемента. Другой выход (3) активного элемента соединен посредством короткого коммуникационного канала длиной l (короткая линия, l<L) с входом 5 пассивного элемента.

Преобразователь работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала (х=о) или при входном сигнале со значением х>о, но не достигшем уровня срабатывания (СР) реле ИЛИ-НЕ-ИЛИ, сигнал питания активного элемента передается посредством силовой струи через полость элемента в выходной канал 2, в котором формируется единичный сигнал давления у=1. Единичный сигнал, пройдя длинную линию L, поступает на вход 4 пассивного элемента. При этом на выходе 6 пассивного элемента сформирован сигнал давления со значением F=0. Если величина х давления входного сигнала при его возрастании достигает уровня срабатывания СР активного элемента, то происходит скачкообразное изменение направления течения силовой струи. При этом единичный сигнал у переносится скачком с выхода 2 на выход 3, где, формируется единичный сигнал z=1, а сигнал у на выходе 2 принимает нулевое значение. Единичный сигнал z, быстро пройдя короткий коммуникационный канал (l), поступает на вход 5 пассивного элемента U. На другом входе (4) элемента и подключенном к выходу длинной линии, в это время еще присутствует единичный сигнал у', соответствующий единичному сигналу у, смещенному по времени (см. фиг. 3) вследствие прохождения сигнала у по длинному коммуникационному каналу. Время τ существования единичного сигнала у' после переключения силовой струи с выхода 2 на выход 3 приближенно определяется отношением разности длин L-l коммуникационных каналов к среднему арифметическому численных значений средней скорости υ силовой струи и скорости звука а в воздухе (газе): τ≃2(L-l)/(υ+а). В элементе U единичные сигналы у' и z логически суммируются. В результате на выходе 6 формируется осесимметричный импульс давления F с четко выраженными передней и задней границами (фронтами). Длительность τ импульса выходного сигнала F прямо пропорциональна разности длин L-l коммуникационных каналов, τ легко регулируется выбором соотношения длин L и l. На фиг.3 приведена диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь предназначен для систем автоматического управления и регулирования. Преобразователь состоит из двух струйных элементов дискретного действия, соединенных между собой коммуникационными каналами разной длины, активного элемента, питаемого энергией давления сжатого газа, с двумя выходами, на которых в процессе переключения силовой струи формируется за счет энергии силовой струи два сигнала избыточного давления таким образом, что исчезновение избыточного давления на одном из выходов приводит к возникновению избыточного давления на другом выходе, один из выходов активного элемента подключен посредством длинного коммуникационного канала к одному из двух входов пассивного элемента, осуществляющего операцию логического сложения сигналов, поступающих на его входы, а второй выход активного элемента подключен посредством короткого коммуникационного канала к другому входу пассивного элемента, при этом импульсный выходной сигнал преобразователя формируется в результате взаимодействия двух сигналов избыточного давления, формируемых таким образом, что при исчезновении одного из сигналов возникает дугой сигнал. Технический результат - повышение точности и надежности управления. 3 ил.

Преобразователь струйных импульсов, состоящий из двух струйных элементов дискретного действия, соединенных между собой коммуникационными каналами разной длины, содержащий активный элемент, питаемый энергией давления сжатого газа, с двумя выходами, на которых в процессе переключения силовой струи формируются за счет энергии силовой струи два сигнала избыточного давления таким образом, что исчезновение избыточного давления на одном из выходов приводит к возникновению избыточного давления на другом выходе, один из выходов активного элемента подключен посредством длинного коммуникационного канала к одному из двух входов пассивного элемента, осуществляющего операцию логического сложения сигналов, поступающих на его входы, а второй выход активного элемента подключен посредством короткого коммуникационного канала к другому входу пассивного элемента, отличающийся тем, что импульсный выходной сигнал преобразователя формируется в результате взаимодействия двух сигналов избыточного давления, формируемых таким образом, что при исчезновении одного из сигналов возникает другой сигнал.