Устройство для регулирования давления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА НИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее источники высокого и низкого давлений, через первый и второй пневмоклапаны подключенные к выходному ресиверу, датчик обратной связи по давлению, выходом соединенный с одними входами блока вьщеления ошибки, другие входы которого поразрядно соединены с выходами вычислителя управляющего сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит переменный объем, размещенный внутри выходного ресивера, связанный своей неподвижной стенкой со стенкой выходного ресивера и соединенный с входом датчика обратной связи по давлению, третий пневмоклапан , установленный на трубопроводе , соединяющем внутренние полости переменного объема и выходного ресивера , пневмоэлектрический нуль-орган , полости которого соединены с полостями выходного ресивера и переменного объема, регистр, цифровой компаратор, первые входы которого соединены с выходами регистра. а вторые входы - поразрядно с выхо-дами датчика обратной связи по давлению , детектор нулевой ошибки, входы которого соединень непосредственно с выходами блока выделения ошибки , коммутатор кодов ошибки, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого через комму- . татор кодов ошибки соединены с выходами блокавыделения ошибки, другой выход которого соединен с входом управления цифроаналоговым преобразователем , последовательно включенные усилитель и механизм перемещения переменного объема, причем выход цифроаналогового преобразовате (Л ля связан с входом усилителя, а также блок управления, состоящий из элементов 2И-НЕ, 2Н, .ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора, причем первый вход .первого элемента 2И-НЕ соединен с другим выходом блока вьщеления ошибки , второй вход первого элемента 2И00 НЕ и первьш вход третьего элемента о 2И-НЕ соединены с инверсным выходом 00 ел цифрового компаратора и управлянщим входом третьего пневмоклапана, персо вые входы второго и четвертого элементов 2И-НЕ соединены с прямым выходом цифрового компаратора и управляющим входом коммутатора кода ошибки , второй вход 2И-НЕ связан с выходом пятого элемента 2И-ИЕ, первый вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента 2И-НЕ и с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами пневмоэлектрического нуль-органа и с шиной питания, второй вход элементаИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (И) (51)4 С 05 D 16/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3725653/24-24 (22) 12.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. Ф 35 (72) В.Е. Лещенко, Д.И.Мельник и В.А.Мудрук (53) 621-327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 265505, кл. G 01 Е 27/00, 1970.

Рекламный листок фирмы "Крузе".

Франция. "Servo pressure Generators

type "24" Doc. Ref. 12215-. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее источники высокого и низкого давлений, через первый и второй пневмоклапаны подключенные к выходному ресиверу, датчик обратной связи по давлению, выходом соединенный с одними входами блока выделения ошибки, другие входы которого поразрядно соединены с выходами вычислителя управляющего сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия устройства, оно содержит переменный объем, размещенный внутри выходного ресивера, связанный своей неподвижной стенкой со стенкой выходного ресивера и соединенный с входом датчика обратной связи по давлению, третий пневмоклапан, установленный на трубопроводе, соединяющем внутренние полости переменного объема и выходного ресивера, пневмоэлектрический нуль-орган, полости которого соединены с полостями выходного ресивера и переменного объема, регистр, цифровой компаратор, первые входы которого соединены с выходами регистра, а вторые входы — поразрядно с выхо-. дами датчика обратной связи по дав-. лению, детектор нулевой ошибки, входы которого соединены непосредственно с выходами блока выделения ошибки, коммутатор кодов ошибки, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого через коммутатор кодов ошибки соединены с выходами блока. выделения ошибки, другой выход которого соединен с входом управления цифроаналоговым преобразователем, последовательно включенные усилитель и механизм перемещеС ния переменного объема, причем вы- м ход цифроаналогового преобразователя связан с входом усилителя, а также блок управления, состоящий С: из элеме нтов 2И-НЕ, 2И,,ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и инвертора, причем первый вход р .первого элемента 2И-HE соединен с другим выходом блока выделения ошибки, второй вход первого элемента 2ИНЕ и первый вход третьего элемента

2И вЂ” НЕ соединены с инверсным выходом цифрового компаратора и управляющим входом третьего пневмоклапана, пер- О вые входы второго и четвертого элементов 2И-НЕ соединены с прямым выходом цифрового компаратора и управляющим входом коммутатора кода ошибки, второй вход 2И-НЕ связан с выходом пятого элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента 2И-НЕ и с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами пневмоэлектрического нуль-органа и с шиной питания, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

11808 соединен с вторым входом пятого элемента 2И-НЕ, второй вход третьего элемента 2И-НЕ соединен с выходом детектора нулевой ошибки, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов 2И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами шестого и седьмого элементов 2И-НЕ, выход шестого элемента 2И-НЕ соеди5 нен с входом инвертора и вторым входом второго элемента 2И, выход инвертора соединен с первым входом первого элемента 2И, второй вход которого и первый вход второго элемента 2И соединены с выходом седьмого элемента

2И-НЕ, а выходы элементов 2И связаны с управляюцими входами первого и второго пневмоклапанов.

Изобретение относится к регулированию абсолютных воздушных давлений и может найти применение преимущественно при разработке имитаторов воздушных давлений для исследования 5 и контроля в статике и динамике навигационных приборов (измерителей барометрической высоты и скорости), когда необходимо имитировать изменение высоты или скорости полета в соответ- 10 ствии с эволюциями летательного àïïàрата.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности в широком диапазоне регулирования давле- 15 ний.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пневмоклапаны 1 и 2, соединяюцие источник 3 20 высокого давления, источник 4 низкого давления с выходным ресивером 5.

Внутри выходного ресивера 5 расположен переменный объем 6, например сильфон. Управляюцие входы первого 25 и второго пневмоклапанов 1 и 2 соединены с выходами блока 7 управления.

Неподвижная стенка переменного объема 6 герметично прикреплена

30 к одной стенке выходного ресивера 5.

Внутренняя полость переменного объема (сильфона) 6 пневматически непосредственно соединена с датчиком 8 обратной связи. по давлению и с одной

35 полостью пневмоэлектрического нульоргана 9, а через пневмоклапан 10 с внутренней полостью входного ресивера 5, который пневматически соединен с другой полостью пневмоэлектрического нуль-органа 9, 2

Подвижная стенка переменного объема 6 через противоположную стенку выходного ресивера 5 механически соединена с механизмом 11 перемещения.

Блок 7 управления пневмоклапанами 1 и 2 содержит логические элементы 2И, инвертор, элементы ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два резистора. Выходы элементов 2И 12 и 13 являются первым и вторым выходами блока 7 и соединены соответственно с управляюцими входами первого и второго пневмоклапанов 1 и 2. Выход элемента 2И-НЕ 14 непосредственно соединен с первым входом элемента 13 и через инвертор

15 с первым входом элемента 12. Выход элемента 2И-НЕ 16 соединен с вторыми входами элементов 2И 12 и 13.

Выходы элементов 17 и 18, а также выходы элементов 19 и 20 соединены соответственно с входами элементов

2И-HE 14 и 16. Первый вход элемента

2И-HE 17 является первым входом 21 элемента блока 7 управления и соединен с выходом знакового разряда блока 22 выделения ошибки и с входом управления ЦАП 23, Второй вход элемента 17 соединен с первым входом элемента 19 и является вторым входом 24 блока 7 управления и соединен с управляющим входом третьего пневмоклапана 10 и с инверсным выходом цифрового компаратора 25.

Первый вход элемента 18 соединен с первым входом элемента 20 и является третьим входом 26 блока 7 управления. Он соединен с прямым выходом цифрового компаратора 25 и с входом управления коммутатором 27 кодов ошибки. Второй вход элемента 18

853

3 »80 соединен с выходом элемента 2И-НЕ 28, первый вход которой соединен с вторым входом элемента 20 и с выходом элемента 29 ИСКЛЮЧ)ЧАЮЦЕЕ ИЛИ. Первый и второй входы элемента 29 являются четвертым и пятым входами 30 и

3i блока 7 управления и соединены

- с выходами пневмоэлектрического нуль-органа 9 и через резисторы с шиной питания, а второй вход 31 до- 10 полнительно соединен с вторым входом элемента 28. Второй вход элемента 19 является шестым входом 32 блока 7 управления и соединен с выходом детектора 33 нулевой ошибки. 15

Датчик 8 производит измерение текущих значений выходных давлений в переменном объеме 6 (или в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 при открытом электропневмоклапане 20

10). Выходными шинами он поразрядно соединен с первыми входами блока 22 выделения ошибки и с первыми входами цифрового компаратора 25.

Пневмоэлектрический нуль-орган 9 содержит две герметичные полости, разделенные заземленной мембраной.

В каждой полости на определенном расстоянии от мембраны расположены электрические контакты, соединенные 30 с четвертым и пятым входами 30 и 31 блока 7 управления.

Механизм 11 преобразует аналоговый (положительный или отрицательный) сигнал управления в поступательное 35 движение ходового винта 34, перемещающего свободный конец сильфона.

Вход управления механизмом 11 через усилитель 35 соединен с выходом

ЦАП 23.

Блок 22 выделения ошибки содержит последовательно соединенные инверторы, входы которых являются первыми входами блока 22 выделения ошибки, а выходы соединения первыми входами 45 многоразрядного двухвходового сумматора, вторые входы которого являются вторыми входами блока 22 и соединены с выходами блока 36 вычисления управляющих сигналов. Выход знаково- 50 го разряда сумматора соединен с третьим входом его младшего разряда, с входом управления ЦАП 23, с первым входом 21 блока 7 управления, а также через дополни тельный инвертор с входами управления инверторами блока

22, выполненных на элементах.ИСКЛКРЫОЩЕЕ ИЛИ. Вторые входы управляемых инверторов соединены с выходами сумматора. Выходы управляемых инверторов являются выходами блока 22 и соединены непосредственно.с входами.детектора 33 нулевой ошибки и через коммутатор 27 поразрядно с информационными входами ЦАП 23.

Цифровой компаратор 25 сравнивает коды, соответствующие текущему изменению выходного давления с кодом заставки,.хранящейся в регистре 37, разделяя тем самым весь диапазон регулирования на две зоны: зону регулирования с помощью клапанов 1 и

2 и зону совместного регулирования выходных давлений с помощью переменного объема 6 и давления в выходном ресивере 5 с помощью клапанов 1 и 2 и пневмоэлектрического нуль-органа 9.

Выходы регистра 37 поразрядно соединены с вторыми входами цифрового компаратора 25.

Детектор 33 нулевой ошибки содержит последовательно соединенные инверторы и многовходовую схему

И-НЕ, выход которой является выходом детектора 33 и соединен с шестым входом 32 блока 7 управления. Входы инверторов являются входами детектора 33 нулевой ошибки, I

Таким образом, в отличие от известных предлагаемое устройство для регулирования давления имеет два режима работы: первый, предназначенный для регулирования абсолютных воздушных давлений, соответствующих. малым и средним высотам полета. летательного аппарата и второй., — для регулирования малых абсолютных давлений (больших высот). При этом, в первом режиме, используется известный принцип двухпозиционного регулирования давления в входном ресивере 5, пневматически соединенным с внутренним объемом сильфона 6, а во втором— регулирование давления производится за счет принудительного изменения объема сильфона 6 механизмом 11.

Причем сильфон 6 с помощью клапана

10 по сигналу цифрового компаратора

25 пневматически отделяется от выходного ресивера 5, в котором давление продолжает регулироваться с помощью клапанов 1 и 2 и нуль-органа

9 в соответствии с величиной управляющего сигнала (давления в переменном объеме 6). Это позволяет повысить точность и быстродействие уст1180853 ройства и эффективно разгрузить сильфон.

Устройство работает следующим образом.

В первом диапазоне (режиме) регулирования клапан 10 открыт и датчик

8 обратной связи измеряет давление воздуха в выходном ресивере 5 и переменном объеме 6, которое изменяется 10 по законам, вычисленным в блоке 36, например в ЭВИ. В этом диапазоне регулирования код датчика 8 обратной связи больше кода, храняцегося в регистре 37.

При этом на прямом и инверсных выходах цифрового компаратора 25 присутствуют соответственно уровни

"О" и "1 и на механизм 11 сигнал ошибки не поступает, так как на управ-2О ляющем входе коммутатора 27 присутствует уровень "О", а управление пневмоклапанами 1 и 2 от пневмоэлектрического нуль-органа 9 запрещено тем же уровнем "О прямого выхода циф- 25 рового компаратора 25. Сигналом 1, присутствующим на инверсном выходе цифрового компаратора 25, пневмоклапан 10 открыт, пневматически соединяя выходной ресивер.5 с переменным объемом 6, а управление пневмоклапанами 1 и 2 осуществляется сигналами "О" или "1" знакового разряда блока 22 выделения ошибки и выходом детектора 33 нулевой ошибки. При этом, если код на выходе блока 36 вычисления управляющих сигналов больше кода датчика 8 обратной связи по .давлению, на выходе знакового разряда блока 22 поддерживается сиг- 4О нал уровня "1", что приводит к появлению на одном выходе блока 7 управления (выходе элемента 2И 12) уровня

"1", который открывает пневмоклапан

1. К выходному ресиверу 5 подклю- 45 чается источник 3 избыточного давления. Уровень давления в выходном ресивере 5 повышается, пропорционально этому увеличению. возрастает и код обратной связи (ОС) и при 5О достижении последним кода управления (т.е. когда код ОС станет равным управляющему) на выходе детектора

33 нулевой ошибки появляется сигнал

"О", закрывающий оба пневмоклапана 55

1 и 2, так как при этом на вторых входах элементов 2И 12 и 13 блока

7 появляется "0" и удерживает их в закрытом состоянии до тех пор, пока не изменится код ОС и код управления (т,е. до тех пор, пока на выходе детектора 33 не появляется уровень "1".

Аналогично, если код управления меньше кода ОС, на выходе знакового разряда появляется низкий сигнал

tl tt

О, на выходе элемента 17 высокий

"1" элемента 14 низкий "О", элемента 12 высокий "1" логические уровни.

Сигнал "1", появившийся на выходе элемента 12, открывает теперь уже .второй пневмоклапан 2. К выходному ресиверу 5 подключается источник низкого давления. Уровень давления в выходном ресивере понижается, пропорционально этому уменьшается код

OC и при равенстве кодов управления и OC пневмоклапан 2 закрывается тем же сигналом "О" (как и в предыдуцем случае), появившимся на выходе блока 33. Регулирование выходных давлений, таким образом, производится до тех пор, пока код ОС не станет меньше кода, храняцегося в регистре 37. В этом диапазоне регулирования (в диапазоне абсолютных низких воздушных давлений) код ОС меньше кода, храняцегося в регистре 37, на прямом выходе цифрового компаратора 25 присутствует сигнал "1", а на инверсном "О", закрывающий третий пневмоклапан 10. Внутренние объемы выходного ресивера 5 и переменного объема 6 разделены.

Управление пневмоклапанами 1 и 2 передается к пневмоэлектрическому нуль-органу 9. Через коммутатор 27 коды ошибки блока 22 посредством

ЦАП 23 преобразуются в аналоговые разнополярные (в зависимости от знака ошибки) сигналы, усиливаются по мощности и подаются на вход механизма 11. При этом, в соответствии с уменьшением сигнала управления, величина кода ошибки, а соответственно и величина аналогового сигнала управления механизмом 11 увеличивается, что приводит к пере" мещению свободного конца сильфона, объем которого при этом увеличивается, а давление внутри его соответственно уменьшается. Пропорционально уменьшению давления в переменном объеме 6 уменьшается код обратной связи на выходе датчика 8 и при ра1180853 венстве кода ОС коду управления, код ошибки становится равным нулю.

Перемещение своббдного конца сильфона прекращается. Уровень давления в сильфоне равен заданному.

Одновременно с этим, так как уровень давления в выходном объеме

5 больше, чем в переменном объеме (сильфона) мембрана нуль-органа -9 прогибается вверх, замыкая на "зем- 10 лю первый контакт, в соответствии с чем блок 7 управления открывает второй пневмоклапан 2. Давление в выходном ресивере 5 уменьшается близко к уровню давления в сильфоне 6, облегчая тем самым работу по перемещению свободного конца сильфона 6.

При равенстве давления в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 мембрана нуль-органа 9 выпрямляется, 20 клапан 2 закрывается. Аналогично, если блок 36 вычисления управляющих сигналов подает код на увеличение давления в сильфоне 6, увеличивается сигнал ошибки, но с противоположным знаком. Двигатель электромеханиз- ма поворачивается в противоположном направлении. Свободный конец объема движется, сжимая сильфон 6, давление в котором повышается. При равенстве кода управления коду ОС перемещение свободного конца сильфона 6 прекращается. Одновременно с этим мембрана нуль-органа 9 прогибается вниз, замыкая на землю второй контакт. Блок 7 управления. открывает первый пневмоклапан 1, соединяя источник 3 высокого давления с выходным ресивером 5, давление в котором повышается, что облегчает .работу по перемещению свободного конца сильфона 6. Мембрана нуль-органа 9 выпрямляется и при уровне давления в выходном ресивере 5, близком к уровню давления в сильфоне 6, второй контакт нуль-органа размыкается с заземленной мембраной, первый пневмоклапан 1 закрывается.

1180853

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 5922/45

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О.Гудкова

Редактор Г.Волкова Техред З.Палий Корректор В.Синицкая