Патент ссср 195219

 

l952l9

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сввв Свввтоки»

Сваивлиотичвскив

Рвопублин

l ", .,(( (!

"!.. -г;;: г

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.VI,1962 (М 784401/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Кл. 42m, 15

МПК G 06с

УДК 681.142-626 (088.8) комитет пп авлатт авобретеиий и отнрытий ори Совете Миииотров

СССР

Опубликовано 121Ч.1967. Бюллетень № 9

Дата опубликования 10.VI I.1967

Автор изобретения

Е. В. Фудим

Заявитель

ЛИНЕЙНОЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

1

Известные линейные пневматические сопротивления работают в диапазоне малых переладов.

Предложенное линейное пневматическое сопротивление позволяет получать расход газа, пропорциональный перепаду давлений на нем, н оперативное изменение величины коэффициента расхода, Это достигается тем, что пневмоем кость соединена посредством пневмоконтактов с входным и выходным кана;.ами, а пиевмоконтакты соединены с коммутирующим устройством.

На фиг. 1 приведена схема предложенного сопротивления; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего непрерывно во времени множительно-делительные и линейные операции; иа фиг. 3 — схема апериодического звена, Линейное пневматическое сопротивление (фиг, 1) состоит иэ емкости 1 и присоединенных к ней нормально замкнутого 2 и нормально разомкнутого 3 контактов, соединяющих указанную емкость с внешними коммутационными линиями 4 и 5, абсолютные давления в которых равны соответ"твенно Р> и Рн, Сигнал Р, управления контактами 2 и Л подается в линию б управления контактами в виде импульсов (например, прямоугольных, амплитуда каждого иэ которых имеет два дискретных уровня).

Прн отсутствии сигнала P емкость 1 соединена через нормально эамйнутый контакт 2 с линией 4 с абсолютным давлением Р, и, в соответствии с законом состояния газа, количество находящегося в ней газа подчйняется выражению

oo — ° (Ц где б, — количество газа, находящегося в, емкости 1 при отсутствии сигнала

Р„

V — величина емкости 1, R — газовая постоянная, 8 — абсолютная температура.

При подаче сигнала Р, емкость 1 разобщается с линией 4 и оказывается соедиценной с линией 5 с абсолютным давлением Рв через . нормально разомкнутый контакт 8. Количест20 во находящегося в емкости газа будет равно

3 (2)

Таким образом, в результате поступления

25 одного импульса P количество газа в емкости 1 изменилось íà Лб, т. е. из одной коммутационной линии в другую прошло количество газа (порция), равное

30 — (Р— Р). (3)

1т9

19б219

Количество G прошедшего через сопротивление газа за л импульсов определяется уравнением

G = (Р! — Рг). (3)

Если частота импульсов Р равна f, то расход газа g за единицу времени составит

= — (Pl — Рг) = a (Р! — Рг) = а (Pl — Рг), (4)

Re где Р! и Р» — избыточные давления, соответствующие Р! и Рг, а= — проводимость пневматического coVf

Re противления. (5)

Таким образом, приведенное на фиг. 1 устройство является линейным пневматическим сопротивлением, расход через которое с точностью закона состояния газа прямо пропорционален перепаду давлений на нем. Передача газа через это сопротивление происходит порциями с частотой f поступления сигнала

Р, в линию управления контактами, При достаточно высокой частоте можно получить через указанное сопротивление с требуемым приближением непрерывный во времени расход газа, Как следует нз уравнении (4) и (5), проводимость сопротивления прямо пропорциональна частоте f сигнала в линии управления контахтамн, т. е. сопротивление может рассматриваться как устройство, осуществляющее операцию умножения перепада давлений на переменную величину, заданную частотой (или преобразованную в частоту). Это дает возможность иметь как сопротивление с постоянной, нерегулируемой в процессе вычисления проводимостью (когда контакты управляются нерегулируемым по частоте сигналом), так и сопротивление с линейно управляемой проводимостью (когда контакты управляются переменным по частоте сигналом).

Количество переданного через сопротивление газа неявно зависит от времени и прямо пропорционал но количеству поданных импульсов в линию управления контактами, что дает возможность иметь апериодическое звенс, управляемое не временем, а количеством импульсов, и позволяет инте "рировать по переменной.

На основе названного пульсирующего сопротивления могут быть построены следующие устройства; если проводимость сопротивления нерегулируема в процессе вычисления — линейные и!!евматиче кне вычислительные устройства, выполняющие операции непрерывно во времени (при высокой частоте) и дискретно во времени (при низкой частоте) алгебраические сумматоры на неограниченное число входов, интеграторы, дифференциаторы и т. д.; если проводимость сопротивления управляется переменным по частоте сигналом — множительно-д лнтель!!ые пневматические вычпслительные устройства, выполняющие операции непрерывно во времени; с помощью пульсирующего сопротивления, контакты которого управляются сигналом в

5 линии управления контактами, модулированным по количеству импульсов, и работающего в схеме апериодического звена — устройства, выполняющие дискретно во времени ряд линейных и нелинейных операций (преобразовано ние импульсов в давление и наоборот, множительно-делительные, показательные, логарифмические и др.), интегрирование по переменной и операции, реализуемые по схемам дифференциальных анализаторов.

15 На фиг. 2 приведена схема, иллюстрирующая возможность построения устройств, реализующих непрерывно во времени множительно-делнтельные и линейные операции.

Схема содержит и сопротивлений 1 с прово20 днмостями а!> на входы которых поступают давления Р (1«(i «(л). Расходы через сопротивления 1 стекаются в общий узел и формиру>ут давление P®. Устройство содержит также т сопротивлений 2.с проводимостями.

25 а ., на входы которых поступают давления (1 «(> «(т), а расходы через сопротивленйя 2 и сопротивление обратной связи 3 с проводимостью а +! и входом P стекаются в общий узел и формируют давление PQ; астатиЗО ческий усилитель 4, выходное давление которого устанавливается т;.иим, чтобы соблюдалось равенство EQ =Р®. Входными импульсами усилителя являются давления ) и FQТак как суммарный расход газа, стекающего35 ся к узлу, равен нулю, то имеют место такие соотношения: л я,(P@ — Р,)=О (6)

=!

, „а1(® — Р ) + а +!(® — P) = О (7)

/=!

Усилитель 4 отрабатывает на выходе давление Р, которое с помощью сопротивления 8 обратной связи обеспечивает отсутствие рассогласования на его входе, т. е. равенство

PQ =Щ.

Определим значение Ря из уравнения (6) и значение Р в уравнении 7)

РЩ = Р P, (8)

f=l

l--! / + mal

Р= PQ — g Pl () "m+! J=l +!

Подставим значение 1® из уравнения (8) 6О вместо РЯ в уравнении (9):

,), у + т л гв ®

И!

65 =!

195219 а + ад+!

Ill а +! ал,+! в+!

V — величина емкости 2, V> — величина емкости пульсирующего сопротивления Х, R — газовая постоянная, 8 — абсолютная температура. а + а +

При a!

J-!

dP где — — изменение

dl давления в емкости 2 за один импульс, dQ — — приток газа в емкость 2 за один

df импульс, ау

-- Y. . а +!

/-!

Подставим значение а иэ уравнения (5) и

l сократим на - —. Тогда ле

V! Vl

Р=1 t P 3 „ lg p

Ф=! 1 т+! Ав+! l=! т+! Ал+! т. е. если fl, f1 — переменные, то реализуется множительно-дел ительная операция, непрерывно во времени.

Если 1! — fy — fm+i, à Vr, У1, К,+! — постоянные настраиваемые коэффициенты, то устройство является алгебраическим сумматором давлений с неограниченным числом входов н настраиваемыми коэффициентами при каждом слагаемом.

Если Р! — — Р. =const и f«,! =const, то устройство является алгебраическим сумматором частот с неограниченным числом входов, настраиваемыми коэффициентами и аналоговым выходом, Схема апериодического звена (см, фиг. 3) состоит из !!ульсирующего сопротивления 1, управляемого импульсами Р, и емкости 2.

Начальное давление в емкости 2 Р„входное давление Р„, давление в емкости Р.

Согласно закону состояния газа: аР ДЕ dO (10)

dl V dl

Используя уравнение (3) при входном давлении Р„и емкости сопротивления V!.

dl R8 — (1 вв Р) Подставляя (11) в (10), получим

Л V

= — (Р, — Р), 15 откуда

l = 1 эа + (1 о -1 aa)1 ()2) Здесь Р,— начальное давление в емкости

20 2 (при =0), V

Т = — — постоянная времени, V, Предмет изобретения

Линейное пневматическое сопротивление, отличающееся тем, что, с целью получения расхода газа через сопротивление, пропорционального перепаду давлений на нем, и воз45 можности оперативного изменения величины коэффициента расхода, пневмоемкость соединена посредством пневмоконтактов с входным и выходным каналами, а пневмоконтакты соединены с коммутирующим устройством.

В,показателе степени в уравнении аперио25 дического звена (12) имеем не время, а количество импульсов Р„поданных в линию управления контактами сопротивления апериодического звена, т. е. контакты сопротивления управляются сигналом, модулнрованЗ0 ным по количеству i импульсов.

Указанное свойство дает возможность создать устройство, интегрирующее по переменной, на базе которого можно реализовать очень широкий класс математических опера55 ций по схемам дифференциальных анализаторов.

I 952 l 9 б

Р, Фиг 3

Редактор Л. А. Утекина Тсхред А. А. Камышнлкова Корректоры: М. Il. Ромашова н Е. Ф. Полионовл

Заказ !740/!! Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам нзоб >етеннй н открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова„д. 4

Типография, ор. Сапунова, 2