СТРУЙНЫЙ ДВОИЧНЫЙ МНОГОРАЗРЯДНЫЙ СЧЕТЧИК
JET BINARY MULTI-DIGIT METRE

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть применено в системах управления технологическим оборудованием и построении цифровых автоматических устройств.
Известны пневматические счетчики, сигнализирующие о прохождении заданного количества импульсов, построенные с использованием мембранных элементов, и, в частности, на базе преобразователей давления в количество импульсов. Количество преобразователей определяет число разрядов счетчика. Сброс в начальное состояние осуществляется с помощью клапана, открываемого при наличии соответствующего сигнала сброса (Е.В.Фудим. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов. М.: Наука, 1973, с.415-417).
Известен струйный счетчик, состоящий из ряда последовательно соединенных триггеров со счетным входом, причем каждый триггер со счетным входом включает в себя один активный и один пассивный струйный элемент. Установка счетчика в исходное (нулевое) состояние производится путем подачи в каждый разряд управляющего установочного сигнала (Пневматическая струйная техника. Труды Яблоннской конференции. /Под ред. Л.А.Залманзона, И.В.Лебедева. М.: Мир, 1969, с.120, фиг.5).
Известен также струйный счетчик двоичного кода, представляющий собой цепочку последовательно соединенных триггеров со счетным входом. Исходному состоянию счетчика соответствует нулевое состояние всех его разрядов (Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник. /Под ред. Е.В.Герц. М.: Машиностроение, 1981, с.235, рис.9.26, б).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является струйный счетчик числа импульсов, содержащий набор струйных триггеров со счетным входом, последовательно соединенных между собой, входной канал, выходные каналы и канал для установки счетчика в исходное (нулевое) состояние (Л.А.Залманзон. Теория аэрогидродинамических систем автоматического управления. М.: Наука, 1977, с.118, рис.1.16, а). В счетчике использованы триггеры со счетным входом, построенные на активных струйных дискретных моностабильных элементах ИЛИ-НЕ ИЛИ, причем каждый триггер имеет два установочных канала, по которым он может устанавливаться во взаимоинверсные состояния (см. там же, с.114, рис.1.15, д и е).
Недостатком всех вышеперечисленных счетчиков является то, что их схемы предусматривают установку в исходное (нулевое) состояние всех разрядов, но не позволяют производить установку счетчика в произвольное состояние, что уменьшает функциональные возможности устройства. К тому же в счетчиках, построенных на базе струйных дискретных моностабильных элементов, возможны сбои в процессе установки триггеров в требуемое состояние. Сбои могут происходить, например, из-за того, что уровень давления сигналов установки триггера недостаточно велик по отношению к уровню давления сигналов на выходах струйных дискретных элементов, входящих в схему триггера со счетным входом.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей двоичного счетчика и повышение надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что в струйном двоичном многоразрядном счетчике, содержащем входной канал, канал установки, выходные каналы, а также триггеры со счетным входом, являющиеся разрядами счетчика, причем прямой выход каждого триггера со счетным входом соединен с соответствующим выходным каналом, инверсный выход триггера со счетным входом предыдущего разряда связан с управляющим входом триггера со счетным входом последующего разряда, а управляющий вход триггера со счетным входом первого разряда связан с входным каналом, дополнительно в каждый разряд счетчика установлены два струйных дискретных моностабильных элемента - кодирующий и установочный, причем прямой выход кодирующего элемента связан с входом установки триггера со счетным входом, по которому на выходе разряда устанавливается сигнал единичного уровня, инверсный выход кодирующего элемента связан с входом установки триггера со счетным входом, по которому на выходе разряда устанавливается сигнал нулевого уровня, вход управления кодирующего элемента связан с устройством задания кода, инверсный выход установочного элемента связан с каналом питания кодирующего элемента, прямой выход установочного элемента предыдущего разряда связан с входом управления установочного элемента последующего разряда, а вход управления установочного элемента первого разряда связан с каналом установки; питание струйных элементов триггеров со счетным входом настраивается с помощью регулировочного дросселя.
Установка в каждом разряде счетчика двух дополнительных дискретных моностабильных элементов с соответствующими связями позволяет производить загрузку произвольного двоичного кода в любой момент времени, что увеличивает функциональные возможности счетчика. Регулировочный дроссель позволяет согласовать уровень давления питания струйных элементов триггеров со счетным входом с уровнем давления сигналов, поступающих на входы установки этих триггеров, тем самым, повышая надежность работы счетчика.
На чертеже изображен струйный двоичный многоразрядный счетчик.
Счетчик выполнен на базе струйных дискретных моностабильных элементов, например, типа СТ41 серии «ВОЛГА» (см. «Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием». Отраслевой каталог. /Под ред. Э.И.Чаплыгина. М.: ВНИИТЭМР, 1989, с.10, рис.8).
1
2
n
1
2
n
Каждый разряд счетчика содержит триггер со счетным входом 1, кодирующий элемент 2 и установочный элемент 3. Каждый триггер со счетным входом 1 имеет прямой выход 4, инверсный выход 5, управляющий вход 6, установочный вход 7, по которому на прямом выходе триггера устанавливается сигнал единичного уровня (единичный сигнал), и установочный вход 8, по которому на прямом выходе триггера устанавливается сигнал нулевого уровня (нулевой сигнал). На выходах счетчика формируются выходные сигналы y…y,…y. Прямой выход 4 каждого триггера со счетным входом 1 соединен с соответствующим выходным каналом 9, который является выходом соответствующего разряда счетчика. Инверсный выход 5 каждого триггера со счетным входом 1 предыдущего разряда связан с управляющим входом 6 триггера со счетным входом последующего разряда. Управляющий вход 6 триггера со счетным входом первого разряда связан с входным каналом 10, который является входом счетчика. Инверсный выход 11 кодирующего элемента 2 связан с установочным входом 8 триггера со счетным входом 1, а прямой выход 12 кодирующего элемента 2 связан с установочным входом 7 триггера со счетным входом 1. Управляющий вход 13 каждого кодирующего элемента 2 связан с устройством задания кода 14, в котором формируются сигналы установки x…x,…x. Устройство задания кода 14 может включать в себя, например, набор пневмотумблеров (по одному на каждую позицию), набор регистров и т.п. Инверсный выход 15 установочного элемента 3 связан с каналом питания 16 кодирующего элемента 2, а прямой выход 17 кодирующего элемента 2 предыдущего разряда связан с управляющим входом 18 установочного элемента последующего разряда. Управляющий вход 18 установочного элемента первого разряда связан с каналом установки 19. Подача питающего воздуха к струйным элементам триггеров со счетным входом 1 производится через регулировочный дроссель 20.
Струйный двоичный многоразрядный счетчик работает следующим образом.
В исходном состоянии (до начала установки) по каналу установки 19 на управляющий вход 18 установочного элемента 3 первого разряда поступает единичный сигнал и питающий поток поступает из прямого выхода 17 этого элемента на управляющий вход 18 установочного элемента 2-го разряда и так далее. Таким образом, к кодирующим элементам 2 всех разрядов питающий сжатый воздух не поступает. На установочных входах 7 и 8 триггеров со счетным входом 1 - нулевые сигналы.
i
i
1
1
1
1
Установка счетчика в требуемое состояние происходит после поступления нулевого сигнала в канал установки 19. В этом случае на управляющем входе 18 установочного элемента 3 устанавливается нулевой сигнал, и питающий поток по инверсному выходу 15 этого элемента поступает в канал питания 16 кодирующего элемента 2 (во всех разрядах). В зависимости от сигналов x, которые поступают от устройства задания кода 14, на выходах разрядов счетчика будут устанавливаться соответствующие сигналы y. Например, если во время установки кодирующий сигнал x был сигналом единичного уровня, питающий поток кодирующего элемента 2 по прямому выходу 12 этого элемента поступит на установочный вход 7 триггера со счетным входом 1. На прямом выходе 4 этого триггера установится единичный сигнал, а следовательно, и сигнал y будет единичным. Если же во время установки кодирующий сигнал x был сигналом нулевого уровня, питающий поток кодирующего элемента 2 по инверсному выходу 11 этого элемента поступит на установочный вход 8 триггера со счетным входом 1. На прямом выходе 4 этого триггера установится нулевой сигнал, а следовательно, и сигнал у будет нулевым.
и
1
и
1
2
n
В процессе работы счетчика на его вход поступают импульсы Т. Сигнал y на выходе первого разряда меняет свое значение на противоположное при изменении значения счетного импульса Т с единичного на нулевое. На выходе каждого последующего разряда счетчика значение сигнала изменяется на противоположное при изменении сигнала с единичного на нулевой на инверсном выходе 5 триггера со счетным входом 1 предыдущего разряда. Таким образом, если перед началом отсчета счетчик был установлен в нулевое состояние (y=y=…y=0), то на выходах счетчика будет представлено в двоичном коде число импульсов, поступивших к данному моменту времени на вход счетчика. Если же первоначально на счетчике было установлено какое-либо двоичное число, то в процессе работы на выходах счетчика будет представлено в двоичном коде число, представляющее собой сумму первоначально установленного числа и числа импульсов, поступивших на вход счетчика.
Для увеличения надежности работы струйного двоичного многоразрядного счетчика предусмотрен регулировочный дроссель 20, с помощью которого устанавливается уровень давления питания струйных элементов триггеров со счетным входом 1. Этот уровень давления должен быть таким, чтобы величина давления сигналов на выходах струйных дискретных элементов, входящих в схему триггера со счетным входом, была не больше единичных управляющих сигналов, поступающих с выходов 11 и 12 кодирующих элементов 2 на установочные входы 8 и 7 триггеров со счетным входом 1. Это обеспечит надежную установку требуемого сигнала на выходе каждого разряда, не зависимо от состояния триггера со счетным входом в момент установки.
Струйный двоичный многоразрядный счетчик обладает более широкими функциональными возможностями. Это обусловлено тем, что первоначально счетчик можно устанавливать не только в нулевое состояние, когда на выходах всех разрядов нулевые сигналы, но и устанавливать на его выходах любое двоичное число. Надежность работы счетчика повышается за счет того, что в процессе установки счетчика в требуемое состояние исключаются сбои по причине недостаточного уровня давления сигналов, поступающих на установочные входы триггеров со счетным входом.