Устройство для регулирования давления Советский патент 1988 года по МПК G05D16/20 

Н

(Л

со

00

MS

14)

датчиков давления, а также для измерителей скорости воздушного потока. Целью изобретения является повышение надежности, точности и быстродействия Устройство содержит рабочую камеру 1, камеру 2 сжатого газа, регулирующий вентиль 3, датчик 4 давленкя, элемент 5 сравнения,.блоки 6,7 демпфирования, блок 8 логики, блок 9 управления, блок 10 контроля, исполнительный элемент, например двигатель, датчик 12 положения, выходной узел 13 любого типа, элемент И 14, регистр сдвига 15, элементы 16, 17 запрета, элемент ИЛИ 18, элемент задержки 19, шину индикации неисправности 20 и элемент ИЛИ 21. Кроме того, блок 8 логики содержит четыре элемента ИЛИ, два элемента И, два триггера, инвертор, третий элемент, элемент задержки. Блок контроля 10 содержит два элемента задержки, два элемента И-НЕ, два

элемента И, четыре ключевых элемента два резистора, два диода, мультивибратор, элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ и нуль-орган. Блок демпфирования содержит пороговый элемент, ключевой элемент, последовательную КС-цепь (конденсатор и резистор), три диода и резистор.Элемент 5 сравнения содержит подвижную ламель, ламели Мин и Макс, Новым в устройстве является введение в него элемента И, регистра сдвига, двух элементов запрета, двух элементов ИЛИ, элемента задержки, шины индикации неисправности. Кроме того, в блок логики дополнительно введены третий элемент И и элемент задержки, а элемент сравнения содержит подвижную ламель и ламели Мин, Макс, содержащие электрически изолированные вырезы с перекрытием зон ламелей Мин, Макс, 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к автомаке и предназначено для автоматического регулирования давления газа в устройствах,газодинамики, системах регулирования давления газовых потоков, для проверки моновакуумметров и

1

Изобретение относится к автоматике, предназначено для автоматического регулирования давления газа в устройствах газодинамики, системах регулирования давления и расхода iгазовых потоков, для проверки моно- вакуумметров и датчиков давлений, а также измерителей скорости воздуш- iHoro потока и является дополнительным к авт.св. № 1190370.

Целью изобретения является повышение надежности, точности и быстродействия регулирования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока логики; на фиг. 3 - схема блока контроля; на фиг. 4 - функциональная схема блока демпфирования; на фиг. 5 - пример построения элемента сравнения

Устройство (фиг.1) рабочую камеру 1, камеру 2 сжатого газа, регулирующий вентиль 3, датчик 4 давления, элемент 5 сравления, блоки 6 и 7 демпфирования, блок В логики, блок 9 управления, блок 10 конт

роля, исполнительный элемент 11, например двигатель, датчик 12 положения, выходной узел 13 любого типа, элемент И 14, регистр 15 сдвига, элементы 16 и 17 запрета, элемент ИЛИ .18, элемент 19 задержки, шину И щикaция неисправности 20 и элемент ШШ 21.

Блок логики (фиг.2) содержит четыре элемента ИЛИ 22-25, два элемента И 26 и 27, два триггера 28 и 29, инвертор 30, третий элемент И 31 и элемент 32 задержки.

Блок контроля (фиг.З) содержит

два элемента 33 и 34 задержки, два элемента И-НЕ 35 и 36, два элемента И 37 и 38, четыре ключевых элемента 39-42, два резистора 43 и 44, два диода 45 и 46, мутивибратор 47, эле мент ИЛИ 48, элемент ИЛИ-НЕ 49 и нуль-орган 50.

Блок демпфирования (фиг.4) содержит пороговый элемент 51, ключевой элемент 52, последовательную RC-цепь

(конденсатор 53 и резистор 54),три диода 55-57 и резистор 58.

Элемент сраине. иия (фиг. 5) ccx-u ii- жит подвижную jLciMejib 59, соединенную с одной из шнн питания и ламели Мнн 60 и Макс 61, имеющие фигурные вырезы с перекрытием зон Макс и Мин. Зоны Макс и Мин электрически изолированы между собой.

Устройство работает спедукщим образом.

Перед подачей питания на устройство подается сигнал исходного состояния (Исх) на первый управляющий вход блока 8 логики. После подачи питания данный сигнал . снимается. Время снятия сигнала выбирается таким, чтобы данный сигнап перекрыл |Переходные процессы в устройстве. Триггеры 28 и 29 устанавливаются в состояние разрешают прохождение сигнала через элементы И 26 и 27 блока 8 логики. В случае если регулировочный вентиль 3 находится не в закрытом состоянии, то соответственно отклонен и датчик 12 положения. В этом случае с соответствующего выхода датчика 12 положения через второй 23 или третий 24 элементы ИЛИ поступает сигнал, управляющий при помощи блока 9 управления исполнительным элементом 11 до тех пор, пока не появится сигнал на выходе О датчика 12 положения. Связь датчика 12 положения с исполнительным элементом 11, с регулирующим вентилем 3 осуществляется обычно механически.

При выработке датчиком 12 положения сигнала на выходе О на инверторе 30 блока 8 логики появляется сигнал, запрещающих прохождение информации через элементы И 26 и 27. В этом случае регулирующий вентиль 3 находится в исходном состоянии (закрыт). При любом последующем отклонении регулирующего вентиля 3 за счет любых помех или любых ненормированных процессов он приводится в исходное состояние аналогично изложенному, а вход устройства закрывается сигналом с триггера 28.

При поступлении на второй управляющий вход блока 8 логики сигнала включения (Вкл) триггеры 28 и 29 устанавливаются в состояние 1 и элементы И 26 и 27 закрываются, т.е схема установки в исходное состояни отключается, а через первый элемент ИЛИ .22 с единичного выхода триггера

987

28 на блок 9 управления поступает сигнал принудительного открытия регулирующего пентш1я 3 до тех пор, пос, ка давление в рабочей камере 1 , ий- дицируемое датчиком 4, не достигнет номинального значения, поддерживая величину давления номинальной. Номинальное значение давления определяет0 ся oднoвpe teнlюй вьфаботкой сигналов на выхо дах Макс и Мин элемента 5 сравнения. В этом случае на выходе элемента И 14 вырабатывается сигнал, поступающий на дополнительный вход

5 (Вх 7) блока 8 логики, который закрывает входы второго и третьего элементов ИЛИ 23 и 24, запрещая прохождение сигнала через элементы ИЛИ 23 и 24. Далее этот сигнал через

0 элемент 32 задержки, величина котог рой выбирается таким образом, чтобы окончились переходные процессы в схеме, вырабатывает на выходе третьего элемента И 31 сигнал, уста5 навливаюищй четвертый элемент ИЛИ 25 в состояние О. Сигнал принудительного открытия вентиля 3 снимается, вход устройства открьшается, -и схема готова к обработке сигналов,

0 т.е. в зависимости от сигналов датчика 4 давления изменяется сигнал на выходах Ушке и Мин элемента 5 сравнения. При сигнале Макс вырабатывается cifriian закрытия регулирую35 щего вентиля 3 до тех пор, пока не достигнет номинального значения (сигнала ), при сигнале

Мин -сигнал открытия регулировочного вентиля 3 до достижения номнналь40 ноге значения. При сигнале номинального значения схема никаких сигналов не вырабатывает. Далее процесс повторяется. Заданный предел регулирования определяется выработкой на выхо45 дах Макс и Мин элемента 5 сравнения дoзиpoвaнJiыx сигналов. Датчик 4 давления обычно механически связан через преобразователь с движком, который, подключая ламели Макс и

50 Мин элемента сравнения, осуществляет вьщачу названных дозированных сигналов . Ламели Макс и Мин имеют фигурные вырезы с перекрытием зон Макс и Мин на уровне номинальноgc го давления (фиг.5). В этом случае вьфабатывается дозированный сигнал номинального значения ().

При возникновении неисправности в устройстве блок 10 контроля формиjyer сигнал неисправности. Анализ неисправностей производится следующим образом. При поступлении сигна- iia на шину Проверка ключевой эле- Цент 41 закрывается и последовательно с обмоткой двигателя включается депь из S последовательно включен- jbix первого 43 и второго 44 масштабных резисторов, величина.которых :зыбирается таким образом, чтобы па- дение на них при нормальном рабочем токе двигателя не вызьшало сраба тьшание нуль-органа Зф, которьй так- /ке открьшается сигналом Проверка.

При поступлении сигналов реверси- эования с выходов блока демпфирова- тя срабатывает ждущий мультивибратор 47 на время, равное по длительности пусковому току, и второй мйс- итабный резистор 44 будет зашунтиро- кан ключевым элементом 42, т.е. ток протекает только через один резистор 43, величина которого выбрана так, (стобы при номинальном пусковом токе 1(1уль-орган 50 не срабатьшал. По (жончании режима пуска (окончание длительности импульса, формируемого нультивибратором 47) ключевой элемент 42 размыкается и начинается ре- Xсим анализа рабочего тока (включено два масштабных резистора 43 и 44). При выходе любого из названных па- )аметров за пределы допустимых нуль- орган 50 срабатьшает и на выходе кервого элемента ИЛИ 48 и на соответствующем выходе ВН формируется сигнал неисправности исполнительного элемента 11.

I Анализ неисправности датчика 4 даления, блоков 6 и 7 демпфирования и 53ЛОВ блока 8 логики производится при помощи элементов 33 и 34 задержки, причем соответствующий элемент I -НЕ 35 и 36 закрыт сигналом с ра- С отающего входа Вх 5, Вх 7 блока 10 к|йнтроля. При несовпадении сигналов Датчика 12 положения с сигналами 2|лемента сравнения по приходу сигна- jja Опрос Г происходит выработка Сигнала неисправности. Анализ работы е(лока 9 управления производится ана- 4огично путем сравнения полярности с игнапов с выходов данного блока гЬи помощи диодов 45 и 46 и ключевых э|лементов 39 и 40 с сигналами на Е|ходах элементов И 37 и 38. При несовпадении названных сигналов форми- р|уется уровень на выходе второго эле

5

мента ШЩ-НЕ 49 блока 10 контроля, который формирует сигнал неисправно сти. Сигнал неисправности может появиться и в нормально работающей схема из-за сбоя, помехи или любого другого процесса, например, при на- езжании вала исполнительного элемента на упор, когда токи в обмотке двигателя повьпиаются и т.д. В Зтом случае аварийный останов крайне нежелателен. Для устранения этого явления обычно посылается серия сигналов Опрос 2. Период их следования определяется переходными процессами в устройстве, а количество- временем достижения давления от номинального значения до максимального предела допуска, т.е.:

п ut.

где Топ период опроса;

разность между временами достижения процессом максимальной и номинальной величины;

количество посылок сигнала Опрос 2.

оп Л t п

Сигналы неисправности или аварийного за крытия через входной элемент ИЛИ 18 и первый элемент 16 запрета поступают на входы регистра 15 сдвига. Разрядность регистра 15 сдвига определяется соответственно (п+1), так как в первьй разряд регистра ., . сдвига сигналов опроса записьшается сигнал 1. Этот сигнал сдвигается в регистре 15 сдвига при приходе сигнала Опрос 2. Если сигнал неисправности до следующего опроса 2 исчезает, то этим сигналом регистр 15 устанавливается в исходное состояние через элемент 19 задержки, поскольку в этом случае инверсный вход

второго элемента 17 запрета разрешает прохождение сигнала Опрос. Если же сигналы неисправности в течение заданного цикла Опроса 1 присутствуют, то по каждому сигналу Опрос 2

производится продвижение разряда,

и в случае, когда 1 достигает разряда т1 регистра 15 сдвига, на вход (Вх 6) блока 8 логики вырабатьюает-. ся сигнал приведения в исходное блока 8 логики, а также включается сигнал закрытия исходного вентиля 3 на клеммы (Закрытие) Вых 1 приоритетно, В случае, когда сигнал неисправности исчезает при очередном приходе

71409987

сигнала Опрос 2, регистр сдвига приводится в исходное состояние при помощи элемента 19 задержки. При этом процесс заполнения регистра 15 сдвига начинается сначала. После выработки сигнала на последнем разряде регистра 15 происходит закрытие первого элемента 16 запрета. Регистр 15 устанавливается в исходное также си- ю чение при регулировании, гналом Исх. через элемент ИЛИ 21

8

налов + полярность дио на обратную.

Элемент 5 сравнения ( так, что ламели Макс и электрически изолированн бой вырезы на величине н давления. Это обуславлив ность индицировать номин

исходного.

В устройстве имеются две шины Опрос 1 и Опрос 2. Шина Опрос 1 применяется для экспресс-анализа неисправностей при любом сигнале на выходах ВН блока 10 управления, шина Опрос для предохраненид от ложного аварийного отключения.

При работе подвижных частей в условиях вибраций, при соударениях, при избытке кинетической энергии и т.д. на полезный сигнал с выходов элемента 5 сравнения накладывается сигнал вибраций, прерывая его. Такие вибрации обычно ненамного превышают, частоту полезных сигналов, поэтому борьба с ними при помощи фильтров неэффективна, в систему вносятся значительные запаздывания, и она усложняется. Для ликвидации явлений вибрации и дребезга применены блоки 6 и 7 демпфирования. В них сигнал с выходов элементов 5 сравнения передним фронтом заряжает -.п через диод 55 и резистор 54 конденсатор 53. Постоянная времени данной цепи выбирается такой, что конденсатор 53 полностью заряжается во время одного дребезга, а процессы в цепи заряда не влияют на входной сигнал, поскольку они развязаны диодом 55. При прекращении сигнала конденсатор. 53 разряжается через большой входной импеданс порогового элемента 51, под держивая на его выходе сигнал, достаточный для срабатывания элементов ИЛИ устройства. Следукяций импульс дрбезга приводит к подзгряду конденсатора 53. При изменении выхода блока дешифрования с Макс на Мин или наоборот конденсатор из блока, с которого снят сигнал, разряжается путем включения разрядного резистора 58 соответствующим ключевым элементом 52. Поствянная разряда мала и не влияет на быстродействие. На фиг.4 показано включение диодов для обрабо тки сигналов -, при отработке сиг-:

чение при регулировании,

8

налов + полярность диодов меняется на обратную.

Элемент 5 сравнения (фиг.5) выбра так, что ламели Макс и Мин имеют электрически изолированные между собой вырезы на величине номинального давления. Это обуславливает возможность индицировать номинальное зна

Формула изобретения

соединенные первый элемент ИЛИ, первый элемент запрета и второй элемент ИЛИ, а также элемент задержки, второй элемент запрета и регистр сдвига, управляющий вход которого подключей к выходу второго элемента запрета, установочные входы - к выходу .второго элемента ИЛИ, а выход - к первому входу второго элемента запрета, к третьему входу блока управления и к шестому входу блока логики, входы первого элемента ИЛИ связаны соответственно с первым и вторым выходами блока контроля, а выход с вторым входом второго элемента запрета, третий вход которого соединен с шиной опроса и с входом элемента задержки, подключенного выходом к второму входу первого элемента запрета, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с шиной Установка в исходное положение, входы элемента И связаны с соответствующими входами элемента сра&нения, а выход - с седьмым входом блока логики.

блока и с третьими входами второго и третьего элементов ИЛИ.

9140998710

ния, и две ламели Макс и Мин, причем ламели имеют фигурные вырезы, выходы которых подключены к соответ- электрически изолированные и пере- ствующим выходам элемента сравнения, крьшающие друг друга.

(риг2

AfOHC.

фиг. 5

фиг41мин