Цифроаналоговый электропневматический преобразователь Советский патент 1990 года по МПК G06G5/00 G06D7/00 

15

20

Изобретение относится к приборо- троению и предназначено для испольования в системах управления технолоическими процессами, реализуемыми на базе управляющих вычислительных машин (УВМ) и средств пневмоавтоматики.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.

На чертеже представлена структурная схема цифроаналогового электропневматического преобразователя.

Основой преобразователя является модуль преобразования-МП. Модулей МП может быть любое количество, На чер - теже приведена схема МП1 и показаны линии, идущие на другие МП. Модуль МП содержит два пневматических элемента 1 и 2 памяти, состоящие из клапанов 3 -JQ и 4, емкостей 5 и 6, повторителей 7 и 8, причем повторитель 8 - мощный, так как его выходной сигнал является выходом преобразователя.

Между элементами 1 и 2 расположен пневматический переключатель 9, имеющий два положения А и, Б. В положении А выход элемента 1 подается на вход элемента 2. В положении Б на вход элемента 2 подается внешний аналого- до

25

35

зад

вый сигнал Р

Команду S на переключатель подает триггер 1 б с раздельными входами S IT S у Сигнал S5 поступает с кодового входа преобразователя, а сигнал S - 4 внешний.

Клапаны 3 и 4 управляются от дис - кретного элемента ИЛИ 11. Команда S 4. поступает с элемента И 11, на который поступает команда 8,485 с тригге- ров 10 и 12. Триггер 12 выполнен с раздельными входами, команда S7 поступает с элемента 13 сравнения.

В модуле МП расположен пневмоэлект- рический 14 элемент сравнения, на вход которого поступает сигнал Раш , с выхода повторителя 8 и сигнал Рра поступающий с второго пневматического блока 15 развертки, а выход S19 эле5

0

-JQ

до

мента 14 является измерительным сигналом.

Вход развертки 15 соединен с выходным сигналом Рр первого пневматического блока 16 развертки. Кроме того, сигнал Рр поступает на вход элемента 1. Выходной сигнал Р Рг блока 15 поступает на один из входов элементов 13 и 14, на другой вход элемента 13 подается внешний сигнал ограничения по низу Рн.

Управление блоком 16 осуществляется сигналом S с выхода тригге- 5 ра 1/, на вход которого поступают

сигналы S1 с элемента 13 и В1 с кодового входа преобразователя. Сигнал на переключатель 9 подается с триггера 10.

На другие модули МП поступают сиг Р, РР,

35

45

-

налы S,,S6,STt,S7,P

Э Ь т f, - ггОписанное устройство реализовано в конкретном случае на следующих стандартных элементах: в качестве УВМ использована микроЭБМ Электроника 60, каналы приема и выдачи информации которой выполнены на плате параллельного интерфейса И2.

Для пневматических узлов и элементов использованы элементы системы УС ЭППА. Для электрических элементов взяты микросхемы серии К155. В качестве элементов сравнения и управления использованы элементы ЭУ-1 .

Указанная реализация является единственной. Указанные узлы и элементы могут быть реализованы на ЭВМ другого типа, микросхемах других типов или на транзисторных схемах, вместо элементов УС ЭППА могут быть использованы пневмоэлементы Других ти пов. Выполняемые функции этих стандартных элементов должны соответствовать предлагаемому устройству.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы Р р и Р рг равны максимальному значению,

515

причем ( + л. Сигнал Р, р, немного больше верхнего значения диапазона чизменения например, при изменении РВЫ в диапазоне 0,2 - 1,0 кгс/см2 значение Рр может быть 1,1 кгс/см2, a ),05 кгс/см2 .

Значение РН несколько меньше нижнего значения диапазона изменения РВ , например, при указанном диапазо не Рм-0,15 кгс/см2. При других диапазонах Р66(Х значения Рр , 4, Рн будут другие.

В исходном состоянии ), S10 0,

sr° ) stiB) ) , , . Сигналы Sg и Sfl могут быть получены после инвертирования и преобразования сигналов S1 и S

Клапаны 3 и 4 работают-в противо- фазе. Клапан 3 в исходном состоянии открыт, клапан 4 закрыт. На выходе повторителя 7 давление Р р которое через переключатель 9, находящийся в положении Л, поступает на вход элемента 2,(на вход клапана 4). В емкое- ти 6 запоминается какое-то давление Р.и , полученное в предыдущем цикле работы ЦАП. К началу цикла известны уравнения, по которым изменийются в цикле РРч и РРг .

Цикл начинается подачей кратковременного импульса Sf2 1 (в момент времени t0). По переднему фронту этого импульса срабатывает триггер 17 и запускает блок 16 развертки, выходной сигнал которого Р р1 начинает уменьшаться (см. фиг. 2). Так же начинает изменяться и Р Р . Так как давление Р р через клапан 3 свободно проходит в элемент 1, то на входе элемента 2 изменяется давление синхронно с Р р .

Перед началом цикла по уравнению

изменения Р0 рассчитывается время с

Н1

начала цикла до момента, когда давление Р PI станет равным РмДпэ заданному для ЦАП.

В этот момент времени t1 подается импульсом сигнал , срабатывает триггер Г2. Сигналы SB и S4 становятся равными 1, . Клапан 3 закры- вается, отсекая в емкости 5 давление Р р , равное в этот момент РцдП, клапан 4 открывается и это давление проходит в емкость 6 и на выходе ста- новится Р6Ш . .

Сигнал Рр блока 16 развертки продолжает изменяться, при этом изменяется и сигнал PPl блока 15. Так как Pj отстает от Рр, на величину 4, то

-.

5

0 5 0

Q

5

,-

Q

элемент 14 сравнения срабатывает в момент времени t при равенстве Р$11К и Рр в этом же цикле, 519 становится равным 1, и момент его появления t зафиксирует ЭВМ с помощью канала 2.

При дальнейшем уменьшении сигналов Рр и Рр ив момент времени t сигнала Рр становится равным Р«, на выходе элемента 13 сигнал S7 становится равным 1. Срабатывают триггеры 17 и 12, сигналы SftS4tS становятся опять равными 0. Блок 16 выключается и Рр , Рр становятся равными максимальному значению. S, становится равным 1, клапан 4 закрывается, в емкости 6 запоминается сигнал клапан 3 открывается и давление Рр проходит в емкость 5.

Теперь по уравнению изменения Рр и времени срабатывания элемента 14 рассчитывается замеренное давление Pgtrx . На этом заканчивается цикл длительностью Т4, в котором произошло преобразование кода в памяти ЭВМ, соответствующего заданию Рцдп в сигнал Р 6ЬОС, и измерение этого сигнала. В этом же цикле срабатывают все модули Ш., если на них с УВМ поступает команда управления S 6.

Если по какой-то причине необходимо на выход одного из МП подать сигнал извне, то подается кратковременно сигнал 5г, триггер 10 переходит в состояние , клапан 3 закрывается, клапан 4 открывается, переключатель 9 переходит в положение Б и сигнал РЭс(Д проходит на выход элемента 2.

Точность преобразования устройства составляет 1,5% по сравнению с точностью прототипа 3,6%.

Эффект достигается за счет сокращения количества устройств связи УВМ с объектом, исключения индивидуальных преобразователей, введения дополнительных режимов работы. Формула изобретения

Цифроаналоговый электропневматический преобразователь, содержащий первый пневматический элемент сравнения, первый блок пневматической развертки, первый пневматический элемент памяти, состоящий из последовательно соединенных клапана, емкости и повторителя, и первый триггер, причем первый пневмоэлектрический элемент сравнения связан одним из своих входов с выходом преобразователя, а вы-; ходом - с выходом окончания цикла преобразования- преобразователя, о т - личающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродейст- вия, преобразователь дополнительно содержит второй пневматический блок развертки, второй пневмоэлектрический элемент сравнения, второй пневмати- . ческий элемент памяти, идентичный первому пневматическому элементу памяти, пневматический переключатель, второй и третий триггеры и элемент ИЛИ, причем выход первого пневматического блока развертки связан с входом клапана второго пневматического элемента памяти, выход повторителя которого связан с первым информационным входом переключателя, второй информационный JQ вход которого связан с аналогичным пневматическим каналом задания, а выход переключателя связан с входом клапана первого пневматического элемента памяти, выход повторителя кото- 25 рого связан с выходом преобразователя,

выхрд элемента ИЛИ связан с управляющим входом клапана второго пневматического элемента памяти, включенного в противофазе с клапаном первого пневматического элемента памяти, и его входы связаны с выходами второго и третьего триггеррв, выход третьего триггера связан с управляющим входом пневматического переключателя, при этом второй пневматический элемент сравнения одним входом связан с выходом второго пневматического блока развертки, вход которого связан с выходом первого пневматического блока развертки, вторым входом второй пневмоэлектрический элемент сравнения связан с каналом задания нижнего уровня выходного сигнала и выход этого элемента соединен с первыми входами первого и второго триггеров, первый вход третьего триггера связан с каналом переключенияч преобразователя, а вторые входы всех указанных триггеров соединены с соответствующими группами входов преобразователя.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия преобразования. В преобразователе дополнительно установлены второй пневматический блок развертки 15, второй пневмоэлектрический эл-т сравнения 13, второй пневматический элемент памяти 1, состоящий из клапана 3, емкости 5 и повторителя 7, пневматический переключатель 9, второй и третий триггеры 10 и 12, элемент ИЛИ 11, выход первого блока развертки 16 связан со входом клапана 3, выход повторителя 7 связан с информационным входом переключателя 9, другой информационный вход которого связан с каналом задания, а выход - со входом клапана 4 элемента памяти 2, выход элемента памяти 2 связан с преобразователем. Выход элемента ИЛИ 11 связан с управляющим входом клапана 4 элемента памяти 2 и его вход связан с выходами второго и третьего триггеров 14 и 17. Вход элемента сравнения 13 связан с выходом триггера 10, а его выход - с управляющим входом переключателя 9. Элемент сравнения 13 одним входом связан с блоком развертки 15, вход которого связан с выходом блока 16. Вторым входом элемент 13 связан с P и C каналами задания нижнего уровня, а выход соединен с первыми входами триггеров 17 и 10, вход триггера 10 связан с первым каналом переключения преобразователя, а вторые входы триггера 12 связаны с соответствующими группами кодовых входов преобразователя. Точность преобразования составляет 1,5% по сравнению с точностью прототипа 3,5%. 1 ил.