Пневматический логический элемент Советский патент 1985 года по МПК F15C3/04 

Яхс.

ф

00

to

1С

1 ,

. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а , именно-к пневматическим логическим элементам. .

Целью изобретения является расширение .области применения пневматического логического элемента.

На фиг. 1 изображен пневматичесKijft - логический элемент, разрез; на . - схемы включения пневматического логического элемента для реализации некоторых логических функций.

На чертеже приняты следующие обозначения: Р„иг давление источника питания; Рд -.Давление окружающей среды; р - управляющее, давление во входном канале; Рвыд удлинение в выходном канале; р j, управляющее давление замыкания; Ри. управляющее давление размыкания, Р , PJ. - входные сигналы; О, 1 - дискретное условное. обозначение сигналов. .

Пневматический логический элемент содержит двемембраны 1 я 2 с равновеликими и одну 3 с разновеликой .эффективньми площадями, два сопла 4 и 5 с заслонками, представляющими собой жесткие центры 6 и 7 мембран 1 и 2.. Оба сопла 4 и 5 установлены в камеры 8, расположенной между мембранами 1 и 2. Сопло 4, камера 9, ограниченная мембраной 3 с жестким центром 10, сообщены единой пневмолинией с окружающей средой. Сопло 5 соединено с источником питания. Камера 11 подключена к каналу питания сопла 5, а сопловая камера 8 - к выходному кана.пу пневматического логического.элемента. Камера 12 подключена к источнику управляющего давления.

В исходном состоянии под действием усилия, создаваемого давлением в камере 11 , действующим на разность эффективных площадей мембран 2 и 3, мембранный блок находится в крайнем нижнем положении. Сопло 5 закрыто жестким центром 7. мембраны 2, а камера 8 через сопло соединена с окружающей средой РО.С .

При отсутствии управляющего давления Ру О мембранный блок находится в исходном состоянии. В этом случае закрыт доступ давления Р из сопла 5. Сопло 4 сообщает камеру 8 с окружающей средой Р|щ. - Ро.с.

98272г

При подаче давления Ру .в .камеру 12 на мембранном блоке создается усилие, которое при достижении равенства Ру-Рц jdt преодолевает усилие от давления Р„„7 в камере .11, действующего на разность эффективных площадей мембран 2 и 3..Разность этих усилий поднимает мембранный блок, обеспечивая прохождение давления РП„Т через сопло 5 в камеру 8 и далее на выход пневматического элемента. Одновременно жесткий центр 6 мембраны 1 закрывает сопло 4, что приводит к разобщению каме-

15 ры 8 с давлением РОС. . При незначительном открытии сопла 5 воздух из. глухой камеры 11 благодаря ее подключению к пневмоканалу питания сопла 5 эжектируется в камеру 8

20, далее на выход пневматического логического элемента. При увеличении расстояния между соплом 5 и жестКИМ центром 7 увеличивается скорость воздуха, протекающего по.каналу сопла 5. Это приводит к резкому падению давления в камере 11, вызванному преобразованием в сообщаемом сопло 5 и камеру 11 канала части потенциальной энергии давления в кинетическую.

Усилие, противодействующее усилию от Ру , уменьшается. Мембранный блок быстрее перемещается вверх и еще больше открывает сопло 5. Процесс происходит лавинообразно, и

давление в камере 8 возрастает скачкообразно до давления Р„цг вследствие того, что камера 9 сообщена с окружающей средой, и избыточное давление в ней над Р, с. равно нулю, а так как сопла 4 и 5 установлены в камере 8, ограниченной мембранами 1 и 2 с равновеликими эффективными площадями, то возрастание давления в камере В не изменяет баланс сил на мембранном блоке. Баланс сил на мембранном блоке не изменится, если во время переходного процесса будет изменяться давление питания. При достижении давлением Ру-Ру.лм. . давление на выходе пневматического . логического элемента будет Р(ь х-пмг. Дальнейшее повышение Ру не изменит величины выходного давления.

При уменьшении давления PV в

.55 камере 12 до величины, соответствующей размыканию Ру Ру.рсчзм,. происходит обратный процесс и давление РВм. падает ДоР„.,Р,р

Действие процесса при размыкании вводится к лавинообразному уменьшению давления Рьы в камере 8 благодаря возрастающему открытию сопла 4, сообщающего камеру 8 с окружающей . средой и одновременному закрытию сопла 5, перекрывающего доступ давления РПИТ. на выход пневматического логического элемента. Возрастающее открытие сопла 4 обуславливается тем, что сброс давления из камеры

8вызывает временное увеличение давления относительно РО.С в камере

9благодаря сообщению ее и сопла 4 единой пневмрлинией а окружающей средой. Благодаря этому на. мембранном блоке возникает дополнительное усилие, направленное вниз, и усилие от давления РЯИГ в камере 11, действующего на разность эффективных площадей мембран 2 и 3. Это усилие сопутствует управляющему и еще больше открывает сопло 4. Давление в камере 8 и, следовательно, на выходе пневматического логического элемента резки падает,Р(,щ.Ро«

В случае изменения давления Р„ит последнее передается в камеру 11, благодаря ее подключению к пневмолинии сопла, соединенного с источником питания, вызывает на мембранном блоке пропорциональное изменение только, абсолртного значения суммарного усилия, не нарушая при этом сложившегося баланса сил. Условие срабатывания пневматического логического элемента сохраняется. Тем самьв4 обеспечивает пропорциональность порога срабатывания изменению величины питающего давления. Повышается устойчивость работы пневматического логического элемента при возможных изменения давления Рянг. в широких пределах по форме (например, неп)рерывный в дискретньм)

Кроме того равностороннее отслеживание изменений давления питания в камере 11 мембраны 2 и 3 повьпнает устойчивость работы пневматического логического элемента к вибрационным перегрузкам.

При использовании пневматического логического элемента для реализации, например, функции отрицание (фиг. 2) входным сигналом может служить величина давления Р в камере 12. Давление подается, в сопло 4, сообщенное с камерой 8, а сопло 5 и камера 9 соединены с РО.С. . При отсутствии давления Р;, сопло 4 открыто

и на выходе будет Р8ых Рп%(т ,; 1 При подаче соответствующего давления Р сопло 4 прикрывается, а сопло 5 открывается. Падение давления в камере 8 приводит в временному падению давления в камере 11. Снижается усилие на мембранном блоке, противодействующее усилию от входного сигнала, что содействует дальнейшему прикрытию сопла 4 и открытию сопла 5. На выходе пневматического логического элемента будет

Pfb,x. Со. с. О.

Входные и выходные дискретные

пневкатические сигналы О и 1 соответствуют давлению РО.С. и давлению РЛЛТ. . При реализации, например, функции ИЛИ (фиг. 3) входными сигн алами |служат давление Р., в камере 12, давление Pj в камере 9 и сопле 4. Давление подается в сопло 5, обращенное с камерой 11. При отсутствии давлений Р и Р мембранный блок находится в крайнем нижнем положении. Сопло 5 закрыто, а сопло 4 открыто. На выходе пневматического логического элемента будет

РО.С О.

При реализации, например, функции И (фиг. 4) входными сигналами служат давления Р в сопле 5 и сообщенной с ним камере 11, Pj в .сопле 4 и сообй1енной с ним камере 12. Камера 9 сообщена с окружающей средой

о.с. выход - с камерой 8. При одновременной подаче давлений Р - Р сопло 5 будет открыто вследствие разности эффективных площадей мембран, ограничивающих камеру 11,

Давление на выходе пневматического логического элемента будет РМ. .

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий с занные штоком первую и вторую мембраны, два размещенных в межмембранной камере противоположно направленных сопла с заслонками, представляющими собой жесткие центры мембран, при этом межмембранная камера соединена с выходным каналом, одна из камер, рас-, положенная между одной из мембран и корпусом, соединена с вхо/щьм каналом, а сопла соединены с источником питания и окружающей средой, о тличающийся тем, что, с целью расширения области прЮ4енеиия, в корпусе установлена жестко связанная с упомянутыми мембранами третья мембрана с эффективной площадыо, отличной от эффективных площадей первой и второй мембран, выполненных равновеликими, при этом камера, расположенная между третьей мембраной и корпусом, соединена с соплом, связанным с окружающей средой, а камера, расположен(Л ная между мембранами с разновеликими площадями, соединена с соплО, связанньм с источником питания.

Рл«.«Р/Рг 2 ФцгЛ