Устройство для дифференцирования сигналов Советский патент 1993 года по МПК G08G5/00 

//

СЛ

С

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано в гидравлических и пневматических установках систем автоматического управления и регулирования в качестве усилительно дифференцирующего звена.

Известно устройство для термической коррекции, содержащее нагреватель, чувствительный элемент и теплопередающий элемент между ними, позволяющий сменять постоянную времени передачи.

Известно также устройство для дифференцирования сигналов, содержащее суммирующий механизм, два сильфона, соединенные друг с другом торцами подвижным фланцем и установленные в направляющей, и узел приема входных сигналов, связанный через дроссель, с первым сильфоном и через подвижный фланец со вторым еильфоном с помощью гибкого шланга, другой конец второго сильфона соединен с другим подвижным фланцем, при этом суммирующий механизм выполнен в виде сильфона, расположенного внутри второго сильфона в направляющей втулке, и соединенного одним торцом с другим подвижным фланцем второго сильфона, а вторым торцом - с общим подвижным фланцем сильфонов.

Однако, недостатком известного устройства являются большие габариты и сложность конструкции, обусловленные наличием дистанционного датчика, выполненного в виде отдельного узла, а также ограниченная область использования из-за невозможного выполнения датчика совме- стно с исполнительным механизмом в ряде систем автоматического регулирования и управления, в которых регулирование расхода среды осуществляется через исполнительный механизм, непосредственно связанный с чувствительным датчиком.

Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение области применения путем дифференцирования сигналов, характеризующих температуру.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве для дифференцирования сигналов, содержащем узел приема входного сигнала, регулируемый дроссель и преобразователь, состоящий из двух соосных сильфонов, смежные торцы которых соединены первым подвижным фланцем, другой торец первого сильфона соединен с неподвижным фланцем и, корпуса - направляющей, в которой размещены .первый и второй сильфоны, а также суммирующий механизм, выполненный в виде .третьего сильфона. размещенного коэкси- ально во втором сильфоне в направляющей

втулке, и соединенного одним торцом со вторым подвижным фланцем второго сильфона, являющегося выходным звеном, а другим торцом - с первым подвижным фланцем, узел приема входного сигнала выполнен в виде дополнительного сильфона, внутри которого соосно расположен первый сильфон преобразователя, при этом один торец дополнительного сильфона жестко

связан с неподвижным фланцем первого сильфона, а второй торец - с первым подвижным фланцем, .в котором установлен регулируемый дроссель, при этом коэффициент теплопроводности среды между первым и дополнительным сильфонами меньше коэффициента теплопроводности материала стенок первого, второго и дополнительного сильфонов.

На чертеже изображен общий вид предложенного устройства.

Устройство для дифференцирования сигналов содержит преобразователь 1, .который состоит из первого 2, второго 3 силь- фонов и регулируемого дросселя 4

игольчатого типа. Сильфоны 2 и 3 одними торцами связаны между собой общим подвижным фланцем 5, в котором установлен дроссель 4, Фланец 5 жестко соединен с фланцем 6 сильфона 7 суммирующего механизма, который другим торцом соединен с подвижным фланцем 8. Фланец 8 связан с тягой 9, перемещение которой является выходным сигналом устройства. Для возврата в исходное положение тяги 9 и уменьшения

влияния механического гистерезиса материала стенок сильфона применена пружина 10. К подвижному фланцу 5 одним торцом соединен дополнительный сильфон 11, другой торец которого связан с неподвижным

фланцем 12. С фланцем 12 также связан другим своим торцом сильфон 2. Полость а, образованная внутренним 2, наружным 11 сильфонами, а также общим подвижным 5 и неподвижным 12 фланцами, заполняется

средой или воздухом, коэффициент теплопроводности которой меньше коэффициента теплопроводности материала стенок первого 2, второго 3 и дополнительного 11 сильфонов.

Рабочая жидкость из первого 2 во второй 3 сильфон и наоборот поступает через регулируемый дроссель 4. Подвижные детали преобразователя, суммирующего механизма и датчика перемещаются по

направляющим 13 и 14, выполненным в виде втулок.

Работу устройства для дифференцирования сигналов, последовательно включенного в систему регулирования, рассмотрим

в двух случаях: при резком (мгновенном) изменении входного воздействия; при плавном (медленном) изменении входного воздействия.

В Первом случае из-за наличия термического сопротивления среды в положении а нагрев, а следовательно, давление в силь- фонё 2 нарастает медленнее, чем в сильфо- не 3. В результате фланец 5 перемещается вправо, перемещая с собой фланец 6 сильфона 7 и, создавая дополнительное приращение давления рабочей жидкости в сильфоне 3. Фланец 8 сильфона 3, связанный с тягой 9 выходного сигнала, получает при этом дополнительное перемещение. В результате происходит сложение двух перемещений, т.е. выходной сигнал устройства складывается из перемещения, вызванного изменением входного воздействия (нагрев рабочей жидкости в сильфоне 3 и увеличение из-за этого ее давления) и перемещения, вызванного скорым изменением входного воздействия (перемещением фланца 6, обусловленным запаздывающим прогревом рабочей жидкости в сильфоне 2, и дополнительным увеличением из-за этого давления в сильфоне 3).

В случае резкого (мгновенного) охлаждения рабочей среды в сильфоне 3 описанное устройство работает аналогично, с той лишь разницей, что выходные перемещения направлены в противоположную сторону. В этих условиях предложенное устройство работает как усилительно-дифференцирующее звено,

Во втором случае, когда нагрев, а следовательно, давление рабочей жидкости в сильфонах 2 и 3 изменяется медленно, перепад давления в них практически отсутствует; Подвижные фланцы 5, б и 8 перемещаются влево с одинаковой скоростью. В результате тяга 9 перемещается и передает сигнал дальше на орган исполнительного механизма. При плавном охлаждении рабочей жидкости устройство будет

работать аналогично, обеспечивая обратное перемещение тяги 9. В последних двух случаях устройство работает как усилительное звено.

Выходной сигнал устройства формируется путем параллельного соединения двух звеньев - апериодического и усилительного.

Учитывая то, что в предложенном устройстве коэффициент теплопроводности по

каналу нагрева рабочей жидкости в сильфоне 3 больше, чем в сильфоне 2, полученное путем соединения двух типовых динамических звеньев, интегро-дифференцирующее звено по своим динамическим свойствам

является реальным дифференцирующим устройством.

Постоянная времени, характеризующая дифференцирующие свойства предложенного устройства, зависит, в первую очередь, от .коэффициентов теплопередачи, поверхностей теплообмена, а также, гидравлического демпфирования и жесткостей его упругих элементов. Поскольку в конструкции устройства имеется регулирующий дроссель 4, обеспечивающий возможность изменения значения величины гидравлического демпфирования в определенных пределах, то постоянная времени может, в

зависимости от его настройки, также изменяться в определенных пределах, последним в основном могут подбираться требуемые дифференцирующие свойства предложенного устройстве в случае, когда

оно физически реализовано.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение области применения путем дифференцирования сигналов, характеризующих температуру. В связи с этим предлагается устройство, в котором датчиком служит непосредственно преобразователь. Для этого его первый сильфон 2 расположен внутри дополнительно установленного сильфона 11, разделенных между собой средой, коэффициент теплопроводности которой меньше коэффициента теплопроводности материала стенок сильфонов 2, 3, 11. при этом один торец дополнительного сильфона жестко связан с неподвижным фланцем 12, а второй торец - с общим подвижным фланцем 8 первого и второго сильфонов, в котором установлен регулируемый дроссель 4 для прямого и обратного перепуска рабочей жидкости из полости первого сильфона во второй. 1 ил.

Формул а изобретения Устройство для дифференцирования сигналов, содержащее узел приема входного сигнала, регулируемый дроссель и преобразователь, состоящий из двух соосных сильфонов, смежные торцы которых соединены с первым подвижным фланцем, другой торец первого еильфона соединен с неподвижным фланцем и корпусом-направляющей, в которой размещены первый и второй сильфоны. а также суммирующий механизм, выполненный в виде третьего сильфона, размещенного коаксиально во втором сильфоне в направляющей втулке и соединенного одним торцом с вторым подвижным

фланцем второго сильфона, являющимся выходным звеном, а .другим торцем - с первым подвижным фланцем, отличаю щ е е- с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения области применения путем дифференцирования сигналов, характеризующих температуру, узел приема входного сигнала выполнен в виде дополнительного сильфона, внутри которого соосно расположен первый сильфон преобразователя, при этом один торец дополнительного сильфона жестко связан с неподвижным фланцем первого сильфона, а другой торец - с первым подвижным фланцем, в котором установлен регулируемый дроссель, при этом

коэффициент теплопроводности среды ности материала стенок первого, второго и между первым и дополнительным сильфо- дополнительного сильфонов. нами меньше коэффициента теплопровод