ЦИФРОВОЙ ИМИТАТОР ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ Советский патент 1968 года по МПК G06D1/10 

Известны устройства для обеспечения изменения давления в замкнутом объеме.

Предложенный имитатор отличается от известных тем, что с целью повышения точности и быстродействия в нем два одинаковых канала связаны с обндими источниками вакуума и избыточного давления. Каждый из каналов содержит две группы параллельно включенных электропневматических клапанов, соединяющих соответственно источники вакуума и избыточного давления с баллоном заданного давления, соединенным с датчиком давления, который через преобразователь «частота - код связан с блоком управления. Выходные каналы блока управления соединены с управляющими каналами электропневматических клапанов грубой подачи, а блОК вычисления про изводной через усилители соединен с управляющими -каналами двух групп электропневматических клапанов.

На фиг. 1 приведена блок-схема одного из каналов имитатора; на фиг. 2 - блок-схема одного разряда.

Предложенный имитатор содержит баллон / сжатого воздуха, электропневматический клапан 2, баллон 3 заданного давления, испытуемую систему 4 воздушных сигналов, вакуумный насос 5, баллон 6, в котором создается вакуум, электропневматический клапан 7, дискретный датчик давления 8, преобразователь «частота - код 9, блок управления JO, блок Л вычисления заданного давления, блок }2 вычисления производной от заданного давления, усилители J3, электропневматические клапаны 14, усилители 15 и электропневматические клапаны 16.

Имитатор имеет два одинаковых по структуре канала; полного давления с диапазоном 50-f-1500 мм рт. ст. и статического давления

с диапазоном 10 + 810 мм рт. ст.

Баллон является источником давления, общим для обоих каналов. Единым источником вакуума для двух каналов является насос 5 с баллоном 6.

Давление, заданное управляющим сигналом, формируется в баллоне 3, который непосредственно связан с испытуемой системой 4. Баллон 3 связан с баллоном / магистралью трубопроводов, в которой стоит электропневматический клапан 2, и с блоком, содержащим шесть электропневматических клапанов J4.

Аналогично баллон 3 связан магистралью с баллоном 6 через электропневматический клапан 7 и с блоком, также содержащим шесть

электропневматических клапанов 16.

Электропневматические клапаны 2, 7, 14 и 16 выполнены на одной конструктивной схеме, основные особенности которой заключаются в следующем.

ноид с якорем и регулируемое расходное отверстие.

Перемещением иглы площадь расходного отверстия регулируется в пределах О-2 мж-. Когда соленоид обесточен, его якорь под действием нружины плотно закрывает расходное отверстие. При подаче на соленоид напряжения якорь втягивается и расходное отверстие открывается. Каждый электроиневматический кланан при открывании обеспечивает строго определенный расход воздуха. Поэтому до начала работы имитатора производится настройка каждого электролневматического клапана на расход с помощью расходомера.

Текущее давление в баллоне 3 измеряется дискретным датчиком давления 8, который работает следующим образом. На жестком центре чувствительного элемента (манометрическая коробка - для клапана полного давления; анероидная коробка - для канала статического давления) закреплен ферритовый сердечник, другим концом помещенный внутрь катушки индуктивности колебательного контура, который в совокупности со схемой Франклина образует генератор неременной частоты. Генератор опорной частоты также представляет собой совокупность колебательного контура и схемы Франклина.

Стабильность генераторов о-Юз при частоте около И кгц. Балансный смеситель, фильтр низкой частоты и усилитель выполнены но обычной схеме.

Преобразователь «частота - код построен по обычной схеме измерения и преобразования временного иннтервала в код на стандартных элементах. Точность .преобразователя 0,05%.

Точность датчика давления составляет 0,1%. Блок управления 10 связан с четырьмя младшими разрядами преобразователя «частота - код 9 и блоком 11 вычисления заданного давления.

Каждый разряд содержит схему сравнения, построенную на стандартных ячейках типа ВЛ-3, потенциальных триггерах и стандартных усилителях.

Система управления по производной состоит из блока 12, двух усилителей 5 и 5 и двух блоков электронневматических клапанов 14 и 16. Система управления «меет шесть разрядов, которые связаны с разрядом знака числа и шестью старшими числовыми разрядами блока 12.

На схеме одного разряда (фиг. 2) числовой разряд 17 и разряд знака числа 18 связаны логической схемой 19, логической схемой 20 и усилителями 21 и 22.

Входной канал электропневматического клапана 23 соединен трубопроводом с баллоном /, а выходной канал с баллоном 3, где формируется рабочее давление.

Известно, что скорость изменения давления

в определенном объеме равна Р CW, где С - постоянный коэффициент, W - расход воздуха. Этот факт позволяет в основу работы имитатора положить дискретную систему управления по производной от заданного давления. Всей разрядной сетке чисел блока 12 вычисления производной заданного давления ставится в соответствие максимальное значение производной давления для заданного (+-Ртах -А; -РП, В). Из равенства Ртах CWmax определяются значения расхода W, соответствующие каждому разряду значения производной заданного давления (со знаком «-)- и со знаком «-). По найденным значениям расхода с помощью расходоМера производят настройку расходных отверстий электролневматических клапанов.

Работа системы управления но одному разряду проходит следующим образом. Сигналы разряда числа 17 и разряда знака числа 1 (фиг. 2) поступают на схему «И 2() и схему

19.

Если производная имеет знак «+. срабатывает схема 19, сигнал срабатывания которой через усилитель 21 открывает электропневматический клапан 23 и строго определенный расход воздуха поступает из баллона 1 в баллон 3, обеснечивая заданное изменение давления в баллоне 3.

Если производная имеет знак«-, срабатывает схема «И 20. Сигнал через усилитель

22 открывает электропневматический клапан 24 ,и строго определенный расход воздуха вытекает из баллона 3 в баллон 6, обеспечивая заданное изменение давления в баллоне 3. Вследствие утечек в системе, а также логрешностей настройки расходных отверстий для каждого разряда, система управления связана только с шестью старшими разрядами блока вычисления производной из заданного давления, что обеспечивает формирование заданного давления в баллоне 3 с точностью доЗ%.

Чтобы обеспечить заданную точность формирования давления в баллоне 3, применяется дополнительно система управления малыми

расходами воздуха. Текущее значение давления измеряется датчиком давления. Жесткий центр чувствительного элемента перемещается пропорционально текущему давлению, что приводит к соответствующему перемещению ферритового сердечника относительно катушки индуктивности, а следовательно - к перестройке частоты генератора. Частота с генератора и генератора стабильной частоты поступает на вход балансного смесителя. Балансный смеситель, фильтр низкой частоты и усилитель формируют разностную частоту, пропорциональную текущему давлению. Разностная частота преобразуется преобразователем «частота - код 9 в двоичный код и нодругой вход блока управления 10 поступает код из блока 1L

Один разряд блока 10 управления при этом работает следующим образом. Когда сигнал на выходе преобразователя 9 отсутствует и приходит сигнал с блока 11, то данный сигнал проходит через 10 на усилитель и открывает электропневматический клапан 2. Воздух из баллона / поступает в баллон 3, давление в баллоне 3 повышается и рассогласование уменьшается.

Когда отсутствует сигнал с блока У/ и приходит сигнал с преобразователя 9, то он проходит через блок 10 и усилитель, и открывает электропневматический клапан 7. Воздух из баллона 3 поступает в баллон 6. Давление в баллоне 3 и рассогласование уменьшаются.

Когда на вход блока 10 одновременно приходят сигналы с преобразователя 9 и блока 11 или одновременно оба эти сигнала отсутствуют, на выходе блока 10 сигнала нет и электропневматические клапаны 2 и 7 остаются закрытыми.

Предмет изобретения

Цифровой имитатор воздушных сигналов, содержаш,ий источники вакуума и избыточного давления, баллоны, электропневматичес хие клапаны, усилители, блоки управления и вычисления производной, датчик давления и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в нем

два одинаковых канала связаны с общими источниками вакуума и избыточного давления, каждый из каналов содержит две группы параллельно включенных электропневматических клапанов, соединяющих соответственно источНИКИ вакуума и избыточного давления с баллоном заданного давления, соединенным с датчиком давления, который через преобразователь «частота - код связан с блоком управления, выходные каналы которого соединены с управляющими каналами электропневматических клапанов грубой подачи, а блок вычисления производной через усилители соединен с управляющими каналами двух групл электропневматических клапанов.

/5

Фиг. 2

НЮ