Устройство для передачи и приема пневматических сигналов Советский патент 1980 года по МПК F15C3/04 

Изобретение относится к передаче информации и может быть использовано при автоматизации непрерывных технологических процессов. Известны устройства, препназначенные для ускорения процессов передачи и приема пневматических сигналов. В пневмоэлектрическом устройстве для передачи дискретных сигналов ускорение процессов передачи и приема пневматических сигналов достигается за счет преобразования на передающем пункте пневматических сигналов в электрические, а на приемном пункте - электрических сигнало в пневматические 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для передачи и приема пневматических сигналов, содержащее пневмопьезоэлектрический источник постоянного тока, расположенный на передающем пункте, первый пьезоэлектрический электропневмопреобразователь, расположенный на прием ном пункте и двухпроводную электрическую линию связи, подключенную ко входу первого электропневмопреобразователя. Для повышения быстродействия преобразователя в нем установлен элемент ИЛИ и последовательно включенные дифференциатор и ждущий мультивибратор, к выходу которого подключен управляющий вход клапана сброса и один вход элемента ИЛИ, другой вход которого и вход дифференциатора соединены с входным каналом. Седло клапана питания, подключенного управлякзцим входом к выходу элемента ИЛИ,- выполнено в виде сопла, образукядего эжектор с выходным каналом и каналом сброса З. Недостатком указанных устройств явлйется то, что они могут ускорить передачу и прием только дискретных пневма-тических сигналов и не могут быть использованы для ускорения передачи и приема непрерывньтх пневматических сигналов, что ограничивает область их йри- меиендя. Цель изобретения - рас1иирение области применения устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что на приемном пункте установлен первый импульсный делитель, давления, на передающем пункте установлен одномембранный элемент сравнения и последовательно соединенные второй пьезоэлектрический электропневмопреобразователь и второй импульсный делитель давления, вход первого импульсного делителя давления соединен с выходом электропнев мопреобразователя, а выкод - с выход- ным каналом устройства, выход второго импульсного делителя давления соединен с одной из камер элемента сравнения, вт рая камера которого соединена с вход ным каналом устройства, в камерах элемента сравнения установлены неподвижны электрические контакты, один из которых соединен с первыми выходной и входной клеммами соответственно пневмопьезо- электрического источника постоянно1о ток и второго электропневмопреобразователя и с одним из проводов линии связи, второй контакт соединен со второй выходной клау1мой источника постоянного тока, а подвижный контакт, установленный на мембране элемента сравнения, подключен ко входной клемме второго электропневмо преобразователя и ко второму проводу ли нии связи. На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит пневмопьезоэлектрический источник 1 постоянного тока, расположенный на передающем пунк .те, первый пьезоэлектрический электропневмопраобразователь 2, расположенный на приемном пункте, и двухпроводную электрическую линию 3 связи, подключенную ко входу первого электропневмопреоб разователя, на приемном пункте установлен первый импульсный делитель 4 давления, на передающем пункте установлен одномембранный элемент 5 сравнения и последовательно соединенные второй пьез электрический электропневмопреобразователь 6 и второй импульсный делитель 7 давления, вход первого импульсного делителя 4 давления соединен с выходом электропневмопреобразователя 2, а выход с выходным каналом устройства, выход второго импульсного делителя 7 давления соединен с одной иэ камер элемента 5 сравнения, вторая камера которого сое динена с входным каналом устройства, в камерах элемента сравнения установлены неподвижные электрические контакты, ОДИН из которых. 5.1 соединен с первыми выходной и входной клеммами соответственно пневмоэлектрического источника 1 постоянного тока и второго электропневмопреобразователя бис одним из проводов линии 3 связи, второй контакт 5.2 соединен со второй выходной клеммой источника 1 постоянного тока, а подвижный контакт 5.3, установленный на мембране элемента сравнения, подключен ко второй входной клемме второго пьезоэлектрического электропневмопреобразо-. вателя 6 и ко второму проводу линии связи. Работа устройства при передаче и приеме непрерывных пневматических сигналов происходит следующим образом. Поток питающего воздуха давлением Р вибрирует биморфную пьезокерамическую пластину 1.1. Вырабатываемый при этом переменный ток выпрямляется выпрямителем 1.2. Когда , где Pg входной непрерывный пневмосиг-нал, а Pgjj - сигнал на выходе импульсного делителя 7 давления, входы электропневмо- преобразователей 2 и 6 соединяются с выходом источника 1 тока. При этом ,p,-p;H.,p,rpj-i, где U - сигнал (напряжение) на входах электропневмопреобразователей 2 и 6 р И Р| , р2 и Pg , РЗ И Р - сигналы (давления) на выходах соответственно струйных преобразователей 2.1 и 6.1, усилителей-формирователей 2,2 и 6.2 и ключей 4.1 и 7.1 и сигналы Pg момента выполнения неравенства Рдх РЗ начинают непрерывно нарастать. В некоторый момент времени, когда Р р Бх Б X происходит переключение контактов элемента 5, контакт 5.3 замыкается с контактом 5.1. При этом ,,P,,,-P2-i, сигналы и Pgjji c этого момента непрерывно убывают до наступления неравенства Pgy вх Р котором описанный выше цикл работы устройства повторяется. -При Pg rconei: и установившемся состоянии колебательного процесса, за один цикл переключения эле- мента сравнения. средние значения давле- НИИ Р составляют 1 ВЫА ВО1Лfpl гдеТ,Т и€,С - соответственно периоды и длительности импульсных сигналов Я и РЗ а Р, и PJ - сигналы на входах соответственно ключей 7.1. и 4.1. 575 Учитывая, что конструкции электропневмопреобраэователей 2,6 и импульсных делителей 4 и 7 давления идентичны. можно допустить что и -С Тогда Pg(j, Pg Pi /Pi . Если на передающем и на приемном пунктах установить равные значения Р, и Р например Р, Р ,10 Па , то получим Р. , РГ. , т. е. давление выходного ЬЫХох 7 сигнала на приемном пункте будет равно давлению входного сигнала на передаю- щем пункте. При передаче дискретных пневматическик сигналов, когда Рц принимает значения О либо 1, происходит следующее. Пусть Рвх МРвх Рпит 1, тогда контакты 5.3 и 5.2 замкнуты. При этом U-l,P, Pl i-, РЗ РЗ- и lP&x)max-Pi i,l05na,a(Psbix1mo,x-Pl. npHpg.O,T. е. когда ,P, P P.j p2 1, Р -О И через некоторый промежуток времени на выходе импульсного делителя 4 давления навливается сигнал РВЬИС 0Устройство может осуществлять передачу и прием не только дискретных сигналов, но и передачу и прием непрерывны пневматических сигналов. Величина напряжения U при постоянном значении сопротивления утечки линий связи 3 и би морфных пластинок электропневмопреобра зователей 2 и 6 зависит от величины давления питания Р и от величины коэффициента умножения выпрямителя-умножителя 1.2. Меняя эти переменные, можно менять U в широких пределах, например от 25 В до 150 В. В разработанном макете устройства передачи и приема пневматических сигналов номинальные значения давлений питания составляют Р, j i,4 10 По ,Р„ O.Z-IO na Время передачи и приемавхо ного сигнала Р g на расстояние ЮООм и при скачкообразном возмущении Pgx минимума до максимума и от максимума до минимума на 63% диапазона изменени выходного сигнала (Pgjjj -От ) не превышает 5 с. При этом погрешность устройства ,-Рду не превышает ± 500 Па. Мощность пневмопьезоэлектрического источника 1 тока не превышает ЮОмкБг что значительно меньше искроопасного предела. Поэтому устройство может быть использовано в искроопасных условиях эксплуатации. Повышение быстродействия процесса передачи и приема непрерывных сигналов достигается аа счет того, что передаваемые на расстояние модулированные дискретные сигналы но своей физической природе являются электрическими сигналами. Отсутствие внешнего электрического источника питания является поло- жительным фактором, повышающим искро- безопасность устройства. Дискретный же характер передаваемых на расстояние сигналов способствует повышению помехоустойчивости устройства. Расширение области применения пред- , ложенного устройства открывает перспективу использования его в пневматических системах управления непрерывными технологическими процессами. Замена в этих системах существующих инерционных устройств, включающих повторители - усилители мощности и трубопроводную линию связи, предложенным устройством, приводит к замене трубопроводных линий связи электрическими линиями, повышает дальность и быстродействие передачи rt приема сигналов, что, в конечном счете, сказывается на улучшении технико-экономических показателей систем. Формула изобретения Устройство для передачи и приема пневматических сигналов, содержащее пневмопьезоэлектрический источник постоянного тока, расположенный на передающем пункте, первый пьезоэлектрический электропневмопреобразователь, расположенный на приемном пункте и двухпроводную электрическую линию связи, подключенную ко входу первого электропневмопреобразователя, отличающе е- с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, на приемном пункте установлен первый импульсный делитель давлешш, на передающем пункте установлен одномембранный элемент срав- нения и последовательно соединенные второй пьезоэлектрический электропневмопреобрааователь и второй импульсный делитель давления, вход первого им- тyльcнoгo целителя давления соединен с выходом электропневмопреобразоватвля, а выход - с выходным каналом устройства, в ьк од второго импульсного делителя давлеНИН соединен с одной из камер элемента сравнения, вггорая камера которого соединена с входным каналом устройства, в камерйх элемента сравнения установлены неподвиж- йые электрические контакты, один из которых соединен с первыми выходной и входной клеммами соответственно пнев- мопьезЬэлектрического источника постоянного тока и второго электропневмопреобразователя и с одним из проводов линии связи, второй контакт соединен со второй выходной клеммой источника постоянного тока, а подвижный контакт, установленный на мембране элемента сравнения. 75 6 ..8 подключен ко входной клемме второго электропневмопреобразователя и ко второму проводу линии связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 39159О, кл. q О8 С 23/ОО, J.971. 2,Авторское свидетельство СССР № 553367, кл. Q 08 С 23/ОО, 1976 (прототип).

-/ S

-/.-1

5 6.г 5.3

J