Пневматический фильтр Советский патент 1993 года по МПК G06G5/00 

Щиг.1

0

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено в системах пневмоавтоматики, где распространено представление информации в виде скважности импульсных сигналов.

Целью изобретения является повышение точности пневматического фильтра при одновременном расширении функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого пневматического фильтра: на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Фильтр содержит емкость 1, подключенную к входу 2 фильтра через входной резистор 3, инвертор 4, вход которого соединён с входом 2 фильтра, и дополнительный резистор 5, связанный одним выводом с входом емкости 1 и выходным каналом 6, первый 7 и второй 8 последовательно соединенные переключатели, управляющие входы которых соответственно соединены с входом и выходом инвертора 4. коммутируемые входы соответственно - с входом 2 фильтра и с вторым выводом дополнительного резистора 5, а выход второго переключателя 8 связан с атмосферой 9.

Пневматический фильтр работает следующим образом.

На вход 2 фильтра поступает периодическая (с периодом Т) последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой РВх и относительной длительностью у. Пусть в начальный момент времени переключатель 7 разомкнут, а переключатель 8 замкнут. Выход переключателя 8 соединен с атмосферой. Давление в выходном канале 6 определяется коэффициентом пневматического делителя, реализованного на резисторах 3

и 5. .. . .; ; ; : ...

При замыканий переключателя 7 и размыкании переключателя 8 на время т под воздействием импульсного сигнала РВХ образуется поток газа в цепи резисторов Зи 5. При этом количество газа в емкости 1 увеличивается. После размыкания переключателя 7 и замыкания переключателя 8 на время т одновременно происходит заполнение емкости через резистор 3 и ее опустошение через резистор 5

В следующий период Т на время т вновь замыкается переключатель 7 и размыкается переключатель 8 и процесс повторяется.

В установившемся режиме при доста- точнр большой емкости 1 постоянные составляющие потоков в цепи емкости становятся равными нулю. Давление в емкости 1 от периода к периоду при одном и том же значении у практически не меняется и определяет функциональную характеристику пневматического фильтра.

Все элементы предлагаемого фильтра являются хорошо известными. В качестве емкости 1 можно использовать, например, постоянную пневмоемкость, работа которой известна. Резисторы 3 и 5 и их расходные характеристики известны. Инвертор 4 может быть выполнен, например, на базе трехмембранного пневматического реле по известной схеме. Для реализации переключателей 7 и 8 применяются, например, различные пневмоклапаны.

В основу построения пневматического 5 фильтра положен принцип преобразования входного импульсного сигнала в количество газа по линейному закону, суммирования полученных количеств газа для выработки результирующего давления при одновременном аналогичном преобразовании, параллельно выполняемом в моменты действия импульсов прямой относительной длительности, и сбрасывания результирующего давления в атмосферу по линейному закону в моменты действия импульсов инверсной относительной длительности, причем функциональная характеристика фильтра в виде полинома первой степени формируется как результат осреднения в установившемся режиме, когда количество газа, подаваемое за период по входному каналу, равно количеству газа, удаляемому в атмосферу.

Расход таза в цепи резистора 3 при входном давлении РВх и выходном Рвых определяется как

Gate(Pex-Рвых) «к

Расход газа в цепи переключателя 7 при входном давлении РВХ и выходном Рвых определяется в зависимости от относительной

длительности у т входного сигнала следующим образом: .

GCU (Рвх-Рвых) оцу

Расход газа в цепи переключателя 8 при выходном давлении определяется в зависимости от (1-y)-ro входного сигнала как

) В установившемся состоянии изменение массы воздуха в емкости 1 за период Т равно нулкк .

(Рвх - Рвых) 01 Т + (Рвх - Рвых} СИ УТ - -Рвых оа-(1-у)Т 5 или

Рвх()г „

ai-r-oi РвхХ

0

5

0

5

0

5

0

где Рвых - сглаженное значение выходного давления.

Таким образом, функциональная характеристика пневматического фильтра представляется в виде полинома первой степени:

Y - k (а0 + atx), где у - выходная функция, соответствующая

РВЫХ

х - аргумент, соответствующий у; k -зависимый коэффициент, который задается в процессе преобразования, соответствующий Рвх,

Эо и 81 - независимые коэффици- енты, устанавливаемые до процесса преобразования, соответствующие

«т и % ai +an ал + а&

Приведенные материалы доказывают, что заявляемый пневматический фильтр ха- рактеризуется более высокой точностью, так как отсутствует нелинейность преобразования, обусловленная точностью задания равенства номиналов резисторов.

Кроме того, заявляемое устройство об- ладает расширенными функциональными возможностями, так как реализует полином первой степени, что позволяет использовать устройство в качестве базового для создания кусочно-линейных аппроксимато- ров. При этом не требуется существенных аппаратурных затрат, сохраняется та же однородность элементной базы, что и у прототипа,позволяющая получить технологичность и реализуемость устройства на известных элементах пневмоавтома- тики.

Формула изобретения Пневматический фильтр, содержащий емкость, подключенную к входному каналу фильтра через первый резистор, инвертор, вход которого соединен с входным каналом, и второй резистор, связанный одним выводом с входом емкости и выходным каналом, отличаю |ц и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения путем реализации полинома 1 степени, в нем установлены первый и второй последовательно соединенные переключатели, управляющие входы которых соответственно соединены с входом и выходом инвертора, коммутируемые входы соответственно с входным каналом и вторым выводом второго резистора, а выход второго переключателя связан с атмосферой.

Изобретение относится к пневматической технике и решает задачу повышения точности при одновременном расширении области применения путем реализации полинома первой степени. Фильтр содержит емкость 1, первый и второй резисторы 3 и 5, инвертор 4 и два последовательно соединенных переключателя 7, 8. Сущность изобретения состоит в точной реализации оператора фильтрации входного импульсного сигнала по полиномиальной функции первого порядка в независимости от соотношения проводимостей резисторов за счет дросселирования входного потока газа, поочередного заполнения и опустошения емкости в атмосферу с заданной интенсивностью. Пневматический фильтр обладает расширенными функциональными возможностями, так как реализует полином первой степени, что позволяет использовать его в качестве базового для создания кусочно-линейных аппроксиматоров при простой технической реализации, 2 ил. ел с 00 кэ о СлЭ ю ел

А