Устройство для регулирования давления Советский патент 1985 года по МПК G05D16/20 

соединен с вторым входом пятого элемента 2И-НЕ, второй вход третьего элемента 2И-НЕ соединен с выходом детектора нулевой ошибки, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов 2И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами шестого и седьмого элементов 2И-НЕ, выход шестого элемента 2И-НЕ соединен с входом инвертора и вторым входом второго элемента 2И, выход инвертора соединен с первым входом первого элемента 2И, второй вход которого и первый вход второго элемента 2И соединены с выходом седьмого элемента 2И-НЕ, а выходы элементов 2Н связаны с управляющими входами первого и второго пневмоклапанов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА НИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее источники высокого и низкого давлений, через первый и второй пневмоклапаны подключенные к выходному ресиверу, датчик обратной связи по давлению, выходом соединенный с одними входами блока вьщеления ошибки, другие входы которого поразрядно соединены с выходами вычислителя управляющего сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит переменный объем, размещенный внутри выходного ресивера, связанный своей неподвижной стенкой со стенкой выходного ресивера и соединенный с входом датчика обратной связи по давлению, третий пневмоклапан, установленный на трубопроводе, соединяющем внутренние полости переменного объема и выходного ресивера, пневмоэлектрический нуль-орган, полости которого соединены с полостями выходного ресивера и переменного объема, регистр, цифровой компаратор, первые входы которого соединены с выходами регистра. а вторые входы - поразрядно с выхо-дами датчика обратной связи по давлению, детектор нулевой ошибки, входы которого соединень непосредственно с выходами блока выделения ошибки, коммутатор кодов ошибки, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого через комму- . татор кодов ошибки соединены с выходами блока- выделения ошибки, другой выход которого соединен с входом управления цифроаналоговым преобразователем, последовательно включенные усилитель и механизм перемещения переменного объема, причем выход цифроаналогового преобразовате(Л ля связан с входом усилителя, а также блок управления, состоящий из элементов 2И-НЕ, 2Н, .ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора, причем первый вход .первого элемента 2И-НЕ соединен с другим выходом блока вьщеления ошибки, второй вход первого элемента 2И00 НЕ и первьш вход третьего элемента о 2И-НЕ соединены с инверсным выходом 00 ел цифрового компаратора и управлянщим входом третьего пневмоклапана, персо вые входы второго и четвертого элементов 2И-НЕ соединены с прямым выходом цифрового компаратора и управляющим входом коммутатора кода ошибки, второй вход 2И-НЕ связан с выходом пятого элемента 2И-ИЕ, первый вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента 2И-НЕ и с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами пневмоэлектрического нуль-органа и с шиной питания, второй вход элементаИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ

Изобретение относится к регулированию абсолютных воздушных давлений и может найти применение преимущественно при разработке имитаторов воздушных давлений для исследования и контроля в статике и динамике нави гационных приборов (измерителей баро метрической высоты и скорости), когда необходимо имитировать изменение высоты или скорости полета в соответ ствии с эволюциями летательного аппа рата. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности S ши роком диапазоне регулирования давлеНа чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит пневмоклапаны 1 и 2, соединяющие источник 3 высокого давления, источник 4 низкого давления с выходным ресивером 5. Внутри выходного ресивера 5 расположен переменный объем 6, например сильфон. Управлякщие входы первого и второго пневмоклапанов 1 и 2 соединены с выходами блока 7 управления. Неподвижная стенка переменного объема 6 герметично прикреплена к одной стенке вькодного ресивера 5. Внутренняя полость переменного объема (сильфона) 6 пневматически непосредственно соединена с датчиком 8 обратной связи.по давлению и с одной полостью пневмоэлектрического нульоргана 9, а через пневмоклапан 10 с внутренней полостью входного ресивера 5, которьй пневматически соединен с другой полостью пневмоэлектрического нуль-органа 9. Подвижная стенка переменного объема 6 через противоположную стенку выходного ресивера 5 механически соединена с механизмом 11 перемещения. Блок 7 управления пневмоклапанами 1 и 2 содержит логические элементы 2И, инвертор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два резистора. Выходы элементов 2И 12 и 13 являются первым и вторым выходами блока 7 и соединены соответственно с управляющими входами первого и второго пневмоклапанов 1 и 2. Выход элемента 2И-НЕ 14 непосредственно соединен с первым входом элемента 13 и через инвертор 15, с первым входом элемента 12. Выход элемента 2И-НЕ 16 соединен с вторыми входами элементов 2И 12 и 13. Выходы элементов 17 и 18, а также выходы элементов 19 и 20 соединены соответственно с входами элементов 2И-НЕ 14 и 16. Первый вход элемента 2И-НЕ 17 является первым входом 21 элемента блока 7 управления и соединен с выходом знакового разряда блока 22 вьщеления ошибки и с входом управления ЦАП 23. Второй вход элемента 17 соединен с первым входом элемента 19 и является вторым входом 24 блока 7 управления и соединен с управляющим входом третьего пневмоклапана 10 и с инверсным выходом цифрового компаратора 25. Первый вход элемента 18 соединен с первым входом элемента 20 и является третьим входом 26 блока 7 управления. Он соединен с прямым выходом цифрового компаратора.25 и с входом управления коммутатором 27 кодов ошибки. Второй вход элемента 18

соединен с выходом элемента 2И-НЕ 28, первый вход которой соединен с вторым входом элемента 20 и с выходом . элемента 29 НСКЛЫЧАМЩЕЕ ИЛИ. Первый и второй входы элемента 29 являются четвертым и пятым входами 30 и 31 блока 7 управления и соединены е выходами пневмоэлектрического нуль-органа 9 и через резисторы с шиной питания, а второй вход 31 дополнительно соединен с вторым входом элемента 28, Второй вход элемента 19 является шестым, входом 32 блока 7 управления и соединен с выходом детектора 33 нулевой ошибки.

Датчик 8 производит измерение текущих значений выходных давлений в переменном объеме 6 (или в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 при открытом электропневмоклапане 10). Выходными шинами он поразрядно соединен с первыми входами блока 22 вьделения ошибки и с первыми входами цифрового ког-шаратора 25.

Пневмозлектрический нуль-орган 9 содержит две герметичные полости, разделенные заземленной мембраной. Б каждой полости на определенном расстоянии от мембраны расположены электрические контакты, соединенные с четвертым и пятым входами 30 и 31 блока 7 управления.

Механизм 11 преобразует аналоговьй (положительный или отрицательный сигнал управления в поступательное движение ходового винта 34, перемещающего свободный конец сильфона. Вход управления механизмом 11 через усилитель 35 соединен с выходом ЦАП 23.

Блок 22 вьщеления ошибки содержит последовательно соединенные инверторы, входы которых являются первыми входами блока 22 вьщеления ошибки, а выходы соединения первыми входами многоразрядного двухвходового сумматора, вторые входы которого являются вторыми входами блока 22 и соединены с выходами блока 36 вычисления управляющих сигналов. Выход знакового разряда сумматора соединен с третьим входом его мпадшего разряда, с входом управления ЦАП 23, с первым входам 21 блока 7 управления, а также через дополнительный инвертор с входами управления инверторами блока 22, вьтолненных на элементах ИСКЛЮШЩЕЕ ИЛИ. Вторые входы управляемых

инверторов соединены с выходами сумматора. Выходы управляемых инверторо являются выходами блока 22 и соединены непосредственно с входами детектора 33 нулевой ошибки и через коммутатор 27 поразрядно с информационными входами ЦАП 23.

Цифровой компаратор 25 сравнивает коды, соответствующие текущему изменению выходного давления с кодом заставки, .хранящейся .в регистре 37, разделяя тем самым весь диапазон регулирования на две зоны: зону регулирования с помощью клапанов 1 и 2 и зону совместного регулирования выходньпх давлений с помощью переменного объема 6 и давления в выходном ресивере 5 с помощью клапанов 1 и 2 и пневмоэлектрического нуль-органа 9 Выходы регистра 37 поразрядно соединены с вторыми входами цифрового компаратора 25.

Детектор 33 нулевой ошибки содержит последовательно соединенные инверторы и многовходовую схему И-НЕ, выход которой является выходом детектора 33 и соединен с шестым входом 32 блока 7 управления. Входы инверторов являются входами детектора 33 нулевой ошибки. I .

Таким образом, в отличие от известных предлагаемое устройство для регулирования давления имеет два режима работы: первый, предназначенный для регулирования абсолютных воздушных давлений, соответствующих.малым и средним высотам полета летательног аппарата и второй;.- для регулирования малых абсолютных давлений (больших высот). При этом, в первом режиме, используется известный принцип двухпозиционного регулирования давления в входном ресивере 5, пневматически соединенным с внутренним объемом сильфона 6, а во втором регулирование давления производится за счет принудительного изменения объема сильфона 6 механизмом 11, Причем сильфон 6 с помощью клапана 10 по сигналу цифрового компаратора 25 пневматически отделяется от выходного ресивера 5, в котором давление продолжает регулироваться с помощью клапанов 1 и 2 и нуль-органа 9 в соответствии с величиной управляющего сигнала (давления в переменном объеме 6), Это позволяет повысить точность и быстродействие устройства и 3(ixJ)eKTHBHo разгрузить силь фон. Устройство работает следующим образом, В первом диапазоне (режиме) регулирования клапан 10 открыт и датчик 8 обратной связи измеряет давление воздуха в выкодном ресивере 5 и пере менном объеме 6, которое изменяется по законам, вычисленным в блоке 36, например в ЭВМ. В этом диапазоне регулирования код датчика 8 обратной связи больше кода, хранящегося в регистре 37. При этом на прямом и инверсных вы ходах цифрового компаратора 25 присутствуют соответственно уровни О и 1 и на механизм 11 сигнал ошибки не поступает, так как на упра ляющем входе коммутатора 27 присутствует уровень О, а управление пне моклапанами 1 и 2 от пневмоэлектрического нуль-органа: 9 запрещено тем же уровнем О прямого выхода цифрового компаратора 25. Сигналом 1 присутствующим на инверсном выходе цифрового компаратора 25, пневмоклапан 10 открыт, пневматически соединяя выходной ресивер 5 с переменным объемом 6, а управление пневмоклапанами 1 и 2 осуществляется сигналами О или 1 знакового разряда блока 22 вьщеления ошибки и выходом детектора 33 нулевой ошибки.. При этом, если код на выходе блока 36 вычисления управляклцих сигналов боль ше кода датчика 8 обратной связи по .давлению, на выходе знакового разряда блока 22 поддерживается сигнал уровня 1, что приводит к появлению на одном выходе блока 7 управ ления (выходе элемента 2И 12) уровня 1, который открьшает пневмоклапан 1. К выходному ресиверу 5 подключается источник 3 избыточного давле .ния. Уровень давления в выходном ресивере 5 повышается, пропорциоHahbHo этому увеличению.возрастает и код обратной связи (ОС) и при достижении последним кода управления (т.е. когда код ОС станет равны управляющему) на выходе детектора 33 нулевой ошибки появляется сигнал О, закрывающий оба пневмоклапана 1 и 2, при этом на вторых входах элементов 2И 12 и 13 блока 7 появляется О и удерживает их в закрытом состоянии до тех пор, пока не изменится кqд ОС и код управления (т.е. до тех пор, пока на выходе детектора 33 не появляется уровень 1. Аналогично, если код управления меньше кода ОС, на выходе знакового разряда появляется низкий сигнал О, на выходе элемента 17 высокий 1 элемента 14 низкий О, элемента 12 высокий 1 логические уровни. Сигнал 1, появившийся на выходе элемента 12, открывает теперь уже второй пневмоклапан 2. К выходному ресиверу 5 подключается источник низкого давления. Уровень давления в выходном ресивере понижается, пропорционально этому уменьшается код ОС и при равенстве кодов управления и ОС пневмоклапан 2 закрьгоается тем же сигналом О (как и в предьщущем случае), появившимся на выходе блока 33. Регулирование выходных давлений, таким образом, производится до тех пор, пока код ОС не станет меньше кода, хранящегося в регистре 37. В этом диапазоне регулирования (в диапазоне абсолютных низких воздушных давлений) код ОС меньше кода, хранящегося в регистре 37, на прямом выходе цифрового компаратора 25 присутствует сигнал 1, а на инверсном О, закрывающий третий пневмоклапан 10. Внутренние объемы вЬкодного ресивера 5 и переменного объема 6 разделены. Управление пневмоклапанами 1 и 2 передается к пневмозлектрическому нуль-органу 9. Через коммутатор 27 коды ошибки блока 22 посредством ЦАП 23 преобразуются в аналоговые разнополярные (в зависимости от знака ошибки) сигналы, усиливаются по мощности и подаются на вход механизма 11, При этом, в соответствии с уменьшением сигнала управления, величина кода ошибки, а соответственно и величина аналогового сигнала управления механизмом 11 увеличивается, что приводит к перемещению свободного конца сильфона, объем которого при этом увеличивается, а давление внутр и его соответственно уменьшается. Пропорционально уменьшению давления в переменном объеме 6 уменьшается код обратной 1:вязи на выходе датчика 8 и при ра7

венстве кода ОС коду управления, код ошибки становится равным нулю. Перемещение свободного конца сильфона прекращается. Уровень давления в сильфоне равен заданному.

Одновременно с этим, как уровень давления в выходном объеме 5 больше, чем в переменном объеме (сильфона) мембрана нуль-органа 9 прогибается вверх, замыкая на землю первый контакт, в соответствии с чем блок 7 управления открывает второй пневмоклапан 2. Давление в в ходном ресивере 5 уменьшается близко к уровнюдавления в сильфоне 6, облегчая тем самым работу по перемещению свободного конца сильфона 6. При равенстве давления в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 мембрана нуль-органа 9 выпрямляется, клапан 2 закрьгоается. Аналогично, если блок 36 вычисления управляющих сигналов подает код на увеличение давления в сильфоне 6, увеличивает08538

ся сигнал ошибки, но с противоположным знаком. Двигатель электромеханизма поворачивается в противоположном направлении. Свободный конец объема 5 движется, сжимая сильфон 6, давление в котором повышается. При равенстве кода управления коду ОС перемещение свободного конца сильфона 6 прекращается. Одновременно с этим

10 мембрана нуль-оргала 9 прогибается вниз, замыкая на земпю второй контакт. Блок 7 управления открывает первый пневмоклапан 1, соединяя источник 3 высокого давления с выходным ресивером 5, давление в котором повышается, что облегчает .работу по перемещению свободного конца сильфона 6. Мембрана нуль-органа 9 вьшрямляется и при уровне давления в выходном ресивере 5, близком к уровню давления в сильфоне 6, второй контакт нуль-органа раэмлкается с заземленной мембраной, первый пневмоклапан 1 закрывается.