Задатчик

 

Изобретение относится к спедствам автоматизации, приборостроению, химической промышленности и может быть использовано в цифроаналоговых преобразователях, дозаторах, пипетках, многопозиционных приводах при формировании источников питания и в частности в пневматических задатчиках. Изобретение позволит упростить конструкцию с одновременным увеличением количества выходных сигналов. Задатчик содержит цифроаналоговый преобразователь с различными уровнями стабилизированного параметра в выходном канале 4, сумматор 10, один вход которого через первый коммутирующий элемент подключен к выходному каналу цифроаналогового преобразователя 4, а другой вход сумматора через второй коммутирующий элемент 12 и последовательно включенный операционный усилитель подключен к тому же выходу (каналу) 4, а выход 14 сумматора 10 является выходом задатчика. При этом коэффициент усиления операционного усилителя на единицу больше максимального количества уровней сигнала в выходном канале 4. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам автоматизации, приборостроению, химической промышленности и может быть использовано в цифроаналоговых преобразователях, дозаторах, пипетках многопозиционных приводов, при формировании источников питания, и в частности в пневматических задатчиках.

Известны цифроаналоговые преобразователи, преобразователи, например, в пневматических цепях, содержащие камеры (клапаны, дросселя), параметры которых (объемы, проводимости - аналогично уровням срабатывания) выполнены в соответствии с весовым разрядом кода [1].

Недостатком известных цифроаналоговых преобразователей является небольшое количество выходных сигналов.

Известен электропневматический цифроаналоговый преобразователь, содержащий блок преобразования, выполненный в виде элемента сравнения и дросселей, одни концы которых соединены с элементом сравнения, а другие - с атмосферой через электропневматические клапаны, подключенные к (n-1) входным каналам, сумматор, дискретный электропневматический преобразователь, электрический вход которого соединен с n- входным каналом, и задатчик эталонного сигнала n-го разряда, выход которого через дискретный электропневматический преобразователь соединен с плюсовой камерой сумматора, вторая плюсовая камера которого подключена к выходу блока преобразования [2].

Недостатком известного устройства является большой расход энергии питания, сложность конструкции и недостаточное количество выходных сигналов.

Цель изобретения - упрощение конструкции с одновременным увеличением количества выходных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что известный задатчик, содержащий цифроаналоговый преобразователь по меньшей мере с двумя уровнями стабилизированного параметра в выходном канале, дополнительно снабжен сумматором, один вход которого через первый коммутирующий элемент подключен к выходному каналу цифроаналогового преобразователя, а другой вход сумматора через второй коммутирующий элемент и последовательно включенный операционный усилитель подключен к тому же выходу, а выход сумматора является выходом задатчика. Коэффициент усиления операционного усилителя на единицу больше максимального количества уровней сигнала в выходном канале цифроаналогового преобразователя.

На чертеже изображен пневматический задатчик.

Задатчик содержит цифроаналоговый преобразователь с тремя уровнями стабилизированного параметра в виде давления сжатого газа и выполнен, например, в виде клапанов 1,2,3, соединенных последовательно между собой, первый из которых связан с выходным каналом 4 и через дроссель 5 с каналом питания. Клапаны 1,2,3 снабжены коммутирующим устройством, которое выполнено в виде запорных устройств 7,8,9, соединенных между собой последовательно и подключенных параллельно к соответствующему клапану 1,2,3. Задатчик дополнительно снабжен устройством для суммирования 10, один вход которого через первый коммутирующий элемент 11 соединен с выходным каналом 4 цифроаналогового преобразователя. Другой вход сумматора 10 через второй коммутирующий элемент 12 и последовательно включенный операционный усилитель подключен к тому же выходу 4. Операционный усилитель выполнен, например, в виде элемента сравнения 13 и делителя. Выход 14 сумматора 10 является выходом задатчика. Делитель содержит дросселя 15, 16 и вместе с элементом сравнения 13 образуют множительное устройство (операционный усилитель) с выходным каналом 17. Входы сумматора 10 могут содержать клапаны, например, электропневматические и узел памяти (не показано).

Цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом.

С помощью клапанов 1,2,3 настраивают три различных уровня стабилизированного параметра. При открывании одного или нескольких запорных устройств 7,8,9 в канале 4 цифроаналогового преобразования стабилизи- руется давление, равное пределу срабатывания одного или сумме пределов срабатывания нескольких клапанов 1,2,3, формируя таким образом семь уровней стабилизированного параметра в канале 4 в виде давления. Максимальное количество уровней сигнала в канале 4 получают при закрытых запорных устройствах 7,8,9. Максимальное количество уровней сигнала в канале 4 определяют из выражения м = 2ⁿ-1, где 2 - основание степени (двоичный код), n - количество клапанов в данном случае три (1,2,3), тогда м = 2³-1=7. Коэффициент усиления операционного усилителя (множительного устройства) настраивают на единицу больше максимального количества уровней в канале 4, т.е. м+1=7+1=8. Коэффициент усиления операционного усилителя настраивают с помощью дросселей 15, 16.

Задатчик работает следующим образом.

Включают задатчик в работу путем подключения давления питания на группу клапанов 1,2,3, операционный усилитель и сумматор 10. Обнуление схемы осуществляют, например, открыванием запорных устройств 7,8,9,11,12. В этом случае давление в канале 4 будет атмосферное и в выходном канале 14 сумматора 10 сигнал будет соответствовать нулю или началу отсчета. Сумматор 10 может содержать дополнительные запорные устройства на своих входах для связи входных каналов с атмосферой для формирования нулевого входного сигнала.

Если клапана 1,2,3 настроены на пределы срабатывания 0,1; 0,2; 0,4 кг/см², то с помощью цифроаналогового преобразователя в канале 4 можно получить семь уровней сигналов, равных 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 кг/см². В этом случае запорное устройство 11 открыто, запорное устройство 12 закрыто. На входе сумматора 10 после запорного устройства формируют атмосферное давление. Это достигается либо предварительным обнулением схемы, либо с помощью дополнительного запорного устройства (не показано).

Открывая и закрывая в различных комбинациях запорные устройства 7,8,9 в выходном канале 14 получаем семь различных уровней сигналов от 0,1 до 0,7 кг с/см². Если необходимо получить выходной сигнал в канале 14, равный 0,8 кг с/см², то для этого необходимо обнулить вход сумматора после запорного устройства 11. Для этого, например, открывают запорные устройства 7,8,9,11, а затем закрывают запорное устройство 11, и связь канала 4 со входом сумматора 10 прекращается. Затем формируют давление в канале 4, равное 0,1 кг с/см². Для этого достаточно открыть запорные устройства 7,8 и закрыть запорное устройство 9. Давление питания через дроссель 5, запорные устройства 7,8 поступит на клапан 3, а затем в атмосферу. Так как клапан 3 настроен на предел срабатывания, равный 0,1 кг с/см², то в канале 4 сформируется давление 0,1 кг с/см². При открытом запорном устройстве 12 сигнал с канала 4 поступит через операционный усилитель, усилится в восемь раз и на выходе сумматора 10 в канале 14 появится сигнал, равный 0,8 кг с/см². Закрывая запорное устройство 12 этот сигнал запомнится на входе сумматора 10. Это позволит при открытом запорном устройстве 11 получить еще семь выходных сигналов, где максимальный сигнал будет 0,8+0,7=1,5 кг с/см².

Таким образом можно получить семь уровней выходного сигнала не усиленного, затем семь уровней усиленного сигнала, и наконец каждый из семи усиленных сигналов можно просуммировать с семью неусиленными сигналами, в результате получим 7+7+(7х7)=63, т.е. м=63, что можно определить из выражения м = 2ⁿ(к+1)-1, где к - количество операционных усилителей (один), тогда м = 2³⁽¹⁺¹⁾-1=2^3х2-1=2⁶-1=63.

Количество операционных усилителей может быть увеличено.

По предложению авторов могут быть построены пневматические, электрические задатчики, а также на других видах энергии, на которых работают операционные усилители (множительно-делительные устройства) и сумматор.

Из анализа известного выражения М = =2^n-1 - 1 и предложенного м = 2^n(к+1) - 1 видно, что при добавлении одного элемента операционного усилителя количество выходных сигналов увеличивается на большую величину, чем в известном.

Таким образом предложение авторов путем введения дополнительного операционного усилителя и сумматора позволит получить больше выходных сигналов, что как следствие позволит упростить конструкцию.

Формула изобретения

1. ЗАДАТЧИК, содержащий цифроаналоговый преобразователь по меньшей мере с двумя уровнями стабилизированного параметра в выходном канале, отличающийся тем, что он снабжен сумматором, один вход которого через первый коммутирующий элемент подключен к выходному каналу цифроаналогового преобразователя, а другой вход через второй коммутирующий элемент и последовательно включенный операционный усилитель - к тому же выходному каналу, а выход сумматора является выходом задатчика.

2. Задатчик по п.1, отличающийся тем, что коэффициент усиления операционного усилителя на единицу больше максимального количества уровней сигнала в выходном канале цифроаналогового преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1