ГЕНЕРАТОР ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2007 года по МПК F15C1/22 F15B21/12 

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления.

Известны пневматические генераторы, построенные на базе мембранных элементов и содержащие мембранные реле, емкости, дроссели (см., например, И.А.Ибрагимов, И.Г.Фарзане, Л.В.Илясов. Элементы и системы пневмоавтоматики. М.: Высшая школа, 1984, с.309). Недостатком таких генераторов является сравнительно невысокая точность и сложность настройки, которая заключается в подборе емкостей соответствующего объема, сопротивления дросселей и давления подпора.

Известны пневматические генераторы, построенные на базе струйных элементов (см., например: 1. Патент РФ №2120066, кл. F 15 С 1/22, «Струйный автогенератор», опубликовано 10.10.98. 2. Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог./Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.42, рис.96). Недостатком таких генераторов является способность формировать импульсы только сравнительно высокой частоты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является струйный генератор колебаний, содержащий струйный триггер с раздельными входами, в каналы обратной связи которого включены междроссельные камеры, каждая из которых представляет собой емкость постоянного объема, на входе и выходе которой установлены постоянные дроссели (Залманзон Л.А. Теория аэрогидродинамических систем автоматического управления. М.: Наука, 1977, с.93-94, рис.1.9а). Недостатком этого генератора является относительно невысокая точность (с уменьшением частоты точность понижается) и сложность перенастройки частоты и скважности, которая осуществляется путем изменения сопротивления дросселей и объемов камер.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение точности и стабильности работы, а также упрощение настройки.

Указанный технический результат достигается тем, что в генераторе пневматических импульсов, содержащем струйный триггер с раздельными входами, в каждом из каналов обратной связи которого установлена междроссельная камера, в каждом из каналов обратной связи установлены струйный аналоговый элемент с настроечным дросселем и струйный дискретный элемент, причем один из входов каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующей междроссельной камеры, второй вход каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующего настроечного дросселя, выход каждого струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе, подсоединенном к выходу междроссельной камеры, соединен с переключающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, второй выход каждого струйного аналогового элемента соединен с запрещающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, а прямой выход каждого дискретного элемента соединен с соответствующим входным каналом триггера с раздельными входами.

Установка в каждой обратной связи струйного аналогового элемента с настроечным дросселем и струйного дискретного элемента позволяет при простоте настройки обеспечить получение точных и стабильных импульсов с возможностью изменения частоты и скважности в широком диапазоне.

На чертеже изображен генератор пневматических импульсов.

Генератор содержит струйный триггер с раздельными входами 1, который имеет канал питания 2, два входных канала 3, 4 и два выходных канала 5, 6. Выходной канал 5 связан с входом междроссельной камеры 7, выход которой связан с одним из входов струйного аналогового элемента 8. Второй вход струйного аналогового элемента 8 связан с выходом настроечного дросселя 9. Выход струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе этого элемента, подсоединенном к выходу междроссельной камеры 7, соединен с переключающим входом 10 струйного дискретного элемента 11. Второй выход струйного аналогового элемента 8 соединен с запрещающим входом 12 струйного дискретного элемента 11. Инверсный выход 13 струйного дискретного элемента 11 сообщается с атмосферой, а прямой выход 14 струйного дискретного элемента связан с входным каналом 3 триггера с раздельными входами 1. Выходной канал 6 связан с входом междроссельной камеры 15, выход которой связан с одним из входов струйного аналогового элемента 16. Второй вход струйного аналогового элемента 16 связан с выходом настроечного дросселя 17. Выход струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе этого элемента, подсоединенном к выходу междроссельной камеры 15, соединен с переключающим входом 18 струйного дискретного элемента 19. Второй выход струйного аналогового элемента 16 соединен с запрещающим входом 20 струйного дискретного элемента 19. Инверсный выход 21 струйного дискретного элемента 19 сообщается с атмосферой, а прямой выход 22 струйного дискретного элемента связан с входным каналом 4 триггера с раздельными входами 1. Каналы 23 и 24, подсоединенные, соответственно, к выходным каналам 5 и 6 триггера с раздельными входами 1, являются взаимоинверсными выходами генератора.

Переключающий вход - это вход струйного дискретного элемента, подача сигнала на который, при отсутствии сигнала на запрещающем входе, вызывает появление сигнала на прямом выходе этого элемента, а запрещающий вход - это вход, подача сигнала на который запрещает прохождение сигнала на прямой выход этого элемента (см., например, описание струйного дискретного элемента типа СТ41 в отраслевом каталоге «Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием./Под ред. Э.И.Чаплыгина. М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.9-10).

Генератор пневматических импульсов работает следующим образом. При подаче питающего воздуха в канал питания 2 триггера с раздельными входами 1 начнется истечение этого воздуха в один из выходных каналов. Допустим, что истечение происходит в выходной канал 6. Тогда на выходе 24 генератора установится сигнал единичного уровня, а на выходе 23 - нулевого. В первоначальный момент избыточное давление на выходе междроссельной камеры 15 и на соответствующем входе струйного аналогового элемента 16 отсутствует, а с выхода настроечного дросселя 17 на другой вход струйного аналогового элемента 16 поступает избыточное давление. Величина избыточного давления предварительно настраивается дросселем 17. В результате на запрещающем входе 20 струйного дискретного элемента 19 давление больше, чем на переключающем входе 18 этого элемента и питающий поток струйного дискретного элемента 19 вытекает по инверсному выходу 21 в атмосферу.

По мере заполнения емкости междроссельной камеры 15 на выходе междроссельной камеры, а следовательно, и на соответствующем входе струйного аналогового элемента 16 будет наблюдаться увеличение давления. Одновременно на переключающем входе 18 струйного дискретного элемента 19 будет происходить увеличение давления, а на запрещающем входе 20 этого элемента - уменьшение давления. При определенном соотношении этих давлений, соответствующему режиму переключения струйного дискретного элемента 19, произойдет релейная переброска питающего потока струйного дискретного элемента 19 из инверсного выхода 21 в прямой выход 22 этого элемента. Во входном канале 4 триггера с раздельными входами 1 появится сигнал единичного уровня, который перебросит питающий поток триггера с раздельными входами 1 из выходного канала 6 в выходной канал 5. На выходе 24 генератора установится сигнал нулевого уровня, а на выходе 23 - сигнал единичного уровня.

Начнется опорожнение емкости междроссельной камеры 15 и заполнение емкости междроссельной камеры 7. По мере заполнения емкости междроссельной камеры 7 на выходе междроссельной камеры, а следовательно, и на соответствующем входе струйного аналогового элемента 8 будет наблюдаться увеличение давления. Одновременно на переключающем входе 10 струйного дискретного элемента 11 будет происходить увеличение давления, а на запрещающем входе 12 этого элемента - уменьшение давления. При определенном соотношении этих давлений, соответствующему режиму переключения струйного дискретного элемента 11, произойдет релейная переброска питающего потока струйного дискретного элемента 11 из инверсного выхода 13 в прямой выход 14 этого элемента. Во входном канале 3 триггера с раздельными входами 1 появится сигнал единичного уровня, который перебросит питающий поток триггера с раздельными входами 1 из выходного канала 5 в выходной канал 6. На выходе 23 генератора установится сигнал нулевого уровня, а на выходе 24 - сигнал единичного уровня. Далее цикл повторяется.

Таким образом, частота и скважность генератора являются функцией времени задержки в каждой из линий обратной связи. Время задержки для каждой линии обратной связи определяется объемом емкости и сопротивлением дросселей соответствующей междроссельной камеры, а также величиной давления на выходе соответствующего настроечного дросселя.

Повышение точности и стабильности предлагаемого генератора пневматических импульсов связано с тем, что сигнал единичного уровня на переключение триггера с раздельными входами формируется струйным дискретным элементом, который за счет коэффициента усиления соответствующего струйного аналогового элемента, срабатывает при минимальном изменении давления на выходе соответствующей междроссельной камеры. Таким образом, у струйного дискретного элемента практически отсутствует разброс по давлению срабатывания. В существующих генераторах, построенных на базе струйного триггера с раздельными входами, формирование сигнала на переключение происходит непосредственно во входном канале этого триггера. Поэтому возможны искажения как частоты, так и скважности генератора за счет некоторого разброса по давлению срабатывания триггера с раздельными входами.

Настройка и корректировка частоты и скважности генератора производятся настроечными дросселями без изменения параметров междроссельной камеры.

Предлагаемый генератор пневматических импульсов обладает более высокой точностью и стабильностью, простотой настройки и корректировки частоты и скважности в широком диапазоне при его эксплуатации.

Генератор предназначен для использования в пневматических системах автоматического управления. Генератор содержит струйный триггер с раздельными входами, в каждом из каналов обратной связи которого установлена междроссельная камера. В каждом из каналов обратной связи установлены струйный аналоговый элемент с настроечным дросселем и струйный дискретный элемент, причем один из входов каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующей междроссельной камеры, второй вход каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующего настроечного дросселя, выход каждого струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе, подсоединенном к выходу междроссельной камеры, соединен с переключающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, второй выход каждого струйного аналогового элемента соединен с запрещающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, а прямой выход каждого дискретного элемента соединен с соответствующим входным каналом триггера с раздельными входами. Технический результат - повышение точности и стабильности работы, а также упрощение настройки. 1 ил.

Генератор пневматических импульсов, содержащий струйный триггер с раздельными входами, в каждом из каналов обратной связи которого установлена междроссельная камера, отличающийся тем, что в каждом из каналов обратной связи установлены струйный аналоговый элемент с настроечным дросселем и струйный дискретный элемент, причем один из входов каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующей междроссельной камеры, второй вход каждого струйного аналогового элемента соединен с выходом соответствующего настроечного дросселя, выход каждого струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе, подсоединенном к выходу междроссельной камеры, соединен с переключающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, второй выход каждого струйного аналогового элемента соединен с запрещающим входом соответствующего струйного дискретного элемента, а прямой выход каждого дискретного элемента соединен с соответствующим входным каналом триггера с раздельными входами.