Пневматический логический элемент

 

Союз Советских

Социалистических

Республик к Авторскому свидетельству (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. К. (22) Заявлено 09.1277 (21) 2553506/18 — 24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 050580. Бюллетень М 17

Дата опубликования описания 0 80 580

F 15 С 3/14

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621-525 (088. 8) A Таль и Т.К. Берендс (СССР) Ин ос тран цы

Геренчер Пирошка и Сэп Эндре (ВНР ) (72) Авторы изобретения

Срден а Ленин а институт проблем управления. (71) Заявитель (5 4 ) ПН ЕВМАТИЧЕСКИЙ ЛО ГИЧЕСКИЙ ЭЛ ЕМ УНТ

Изобретение относится к техническим средствам автоматического управления периодическими и циклическими процессами с помощью пневматических, сигналов, т.е. относится к релейной ветви пненмоавтоматики.

Пневматический логический элемент предназначен для выполнения прежде всего операции инвертирования (отрицания) одного входного сигнала по активной схеме включения (с двумя источниками уровней выходного сигнала), а также для выполнения логических операций с днумя и тремя входнымнсигналами соответственно по полуактив-15 ной (с одним источником уровня выходного сигнала) и пассивной (без источников уровней выходного сигнала) схемам включения,. В этом смысле пневматический логический элемент инверс- 20 ного действия.

Известны элементы, которые имеютдва камерных разделителя (две мембраны) и два внутренних пропускных канала (два сопла) (1). 25 ,Они универсальны и том смысле, что каждый из них янляется логическим элементом инверсного и прямого действия, Известны пневматические элементы систем Dreloba, ГЧР, Samsomat1c, 30

CPI и пневмореле для сложных условий эксплуатации, СССР.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является мембранный логический элемент системы Dre1oba, ГДР (2).

Этот элемент имеет сопла, напранленные в противоположные стороны, и мембраны, жестко соединенные штоком в единый блок, обе мембраны которогс являются заслонками, так- как расположены со стороны сопел. Такое расположение сопл и мембран сопровождается симметричностью схемы относительно выхода, Симметрия схемы плохо сказывается на релейности статической характеристики элемента., Статическая характеристйка элемента Dreloba содержит аналоговые участки, и при изменениях состояния выходного сигнала н зависимости от формы входных сигналов на этих участках элемент работает как аналоговое устройство, в результате чего н нем имеют место паразитные расходы возцуха и снижается быстродействие.

Причиной возникновения этих аналоговых участков у элемента Dreloha является внутренняя отрицательная обратная связь, возникающая в момент

732592 переключения элемента в результате принятой схемы, Эффект этот усиливается у других известных элементов при наличии пружины, обеспечивающей, устойчивое состояние элемента.

Улучшают статическую характеристику у известных элементов, в том числе и у элемента Dreloba, разным соотношением размеров каналов сопл, что усложняет конструкцию элемента.

Цель изобретения — увеличениебыстродействия элемента.

Для этого вторая мембрана размещена между соплами, которые направлены наВстречу друг другу, на жестких центрах мембран установлены толка»тели, направленные навстречу друг другу, причем эффективная площадь мембраны меньше суммарной площади каналов сопл, Предлагаемый пневматический логический элемент за счет асимметричности схемы имеет положительную обратную связь, которая повышает его быстродействие за счет улучшения статической характеристики элемента и упрощения его конструкции, так как элемент содержит сопла с каналами одинакового размера.

На фиг,l представлен предлагаемый логический элемент; на фиг.2,3,4— основные схемы его включения.

Предлагаемый элемент, выполненный в едином корпусе 1, содержит мембраны 2 и 3, снабженные толкателями

4, с помощью которых передается по оси усилие сжатия. Мембраны 2 и 3 имеют одинаковые эффективные площади (F =F ). Образующийся таким образом мембранный блок делит элемент на три части. Первая часть, имеющая входной канал 5, является управляющей камерой 6. Вторая и третья части разделены перегородками 7 с соплами 8 и 9. еще иа две части каждая. При этом сопла 8 и 9 направлены навстречу друг другу и имеют общую заслонку lo, совмещенную с мембраной 3. Сопла 8 и 9 имеют одинаковые каналы (F8 F9)

Камеры 11-14, соединенные соответственно с коммутационными каналами 1518, используются различно.

При операции инвертирования, т.е. отрицания (2=Х1) входного сигнала Х4, поступающего с помощью канала 5 в управляющую камеру 6, камеры 12 и 14 обьединяются с помощью соединения каналов 16 и 18 общим выходом Z, а в камеру 11 с помощью канала 15 подается константа 1, образующая верх ний уровень выходного сигнала Е, и в камеру 13 с помощью канала 17константа 0, образующая нижний уровень выходного сигнала Е (фиг.2).

При реализации логической операции Е:=X< > Х»Х камеры 12 и 14 обьединяются с помощью соединения каналов

16 и 18 общим выходом Z, а в камеры

6, 11, 13 с помощью каналов 5, 15, 17 подаются соответственно входные сигна лы Х„,Х, Х (фиг. 3), При выполнении операции инвертирования управляющего сигнала Х (Фиг.2) толкатели 4 мембранного блока, не

5 соприкасающиегя в первоначальном положении, при котором выходной сигнал

Z соответствовал условно единице, при. ходят в соприкосновение, и мембранный блок перемещается в другое крайнее положение, при котором выходной (О сигнал Z соответствует условно нулю.

Значение управляющего сигнала Х1, нарастая, достигает значения,. равногО давлению верхнего уровня, умноженного на разность площадей F -F

2 В ° 5 а возвращается в исходное положение при убывании управляющего сигнала Х i, до значения, равного произведению давления верхнего уровня ча F Из такого расположения точек граб тываЩ ния элемента вытекает, что размеры эффективных площадей выбраны из соот— ношения: Fà> FЬ и РЭ< F +F

Предлагаемое соотношение площадей обеспечивает начальное состояние

75 и правильное функционирование злемен— та не только при выполнении операции отрицания, но и других.

При достаточно больших размерах каналов сопл, коммутационных каналов и расстояний между заслонкой и сопламн элемент может использоваться как усилитель мощности с одновременным инвертированием сигнала.

Д ва предлагае»ых элемента, выполненных в едином корпусе и не имевших жесткой разделительчой стенки

{фиг.4), позволяют одновременчо реализовать операции отрицания Е =X н л повторения Е =Х„входчого сигнала Х .

При этом камеры 12 и 14 у обоих элементов обьединяются с помощья соединения каналов 1б и )8 у обоих элел»ентов соответственно общими выходами Е(и Z, а в камеры 11 у обоих элементов с помощью каналов 15 подаются константы О,образующие нижние уровни выходных сигналов Е

» и Z>, а.в камеры 13 у обоих элемен— тов с помощью качалов 17 подаются константы 1,образующие верхние уровни выходных сигналов Z è Е

Входной сигнал Х„ поступает через канал 5 в управляющую камеру б только одного элемента — реализующего выходной сигнал Е =Х< а камера 14 этого элемента совмещается с управляющей камерой 6 элемента реализующего выходной сигнал Z =-Х . Такая

2 Л камера не нуждается еще в одном канале 5, Соотношение площадей Г y F u

Г (Р + FQ обеспечивает правильное

2 функционирование каждого элемента, реализующего операцию инвертировачия.

Аналогично в едином кори;.,е предлагаемый элемент может стыкоза»ь и без толкателя и с другими п»»евиати »».ски»»и узлами.

732592

Формула изобретения фиг. 4

ЦНИИПИ Заказ 1б97/27 Тираж 798 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, повышенное быстродействие предлагаемого элемента расширяет область его применения. Возможности элемента еще больше расширяются, так как оН допускает увели— ченное число управляющих камер, разделеннь х мембранами, от которых воздействия передаются с помощью толкателей, входящих в контакт с мембраной каждой другой нижестоящей управляющей камеры, Это дает возможность реализовать многовходовую логическую операцию штрих ШефФера, Е=Х4 Х;ч у... Кроме того, предлагаемый элемент допускает сопряжение управляющей камеры через толкатель и с более сложными узл ами, Пневматический логический элемент, содержащий установленные в кбрпусе две мембраны с жесткими центраы, эффективные площади которых равны

11 1

Г 7

У

/ у, r фмг 1 между собой, два сопла с одинаковой площадью каналов, выполненные в перегородках, расположенных во внутренней полости корпуса, между торцом которого и,одной перегородкой размещена первая мембрана, причем площадь канала сопла меньше эффективной площади мембраны, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия элемента, втомембрана ра меще à между с илами которые направлены навстречу друг другу, на жестких центрах мембран установлены толкатели, направленные навстречу друг другу, при чем эффективная площадь мембраны меньше суммарной площади каналов сопл.

Ис: очники информации, принятые во внимание при экспер;гизе

1. Топфер Г. и др. Система пневматических элементов релейной техники, М,, Энергия, 1972, с.28, рис.22 (прототип),