СТРУЙНОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к техническим средствам автоматизации и может быть использована при построении пневматических регулирующих и вычислительных устройств.
В пневмоавтоматике широко используются регуляторы различных физических величин (давления, расхода и т.д.), в состав которых включены различные дифференцирующие устройства (см., например, описание ПД-регулятора. Л.А.Залманзон. Теория аэрогидродинамических систем автоматического управления. М.: Наука, 1977, с.132-135, рис.2.3, в).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков является аналоговый дифференцирующий элемент (дифференцирующая цепочка), содержащий входной и выходной струйные элементы, входной канал, связанный с каналом питания входного струйного элемента, и звено запаздывания, состоящее из последовательно соединенных пневмосопротивления и пневмокамеры (Струйная пневмогидроавтоматика. Под ред. В.И.Чернышева. М.: Мир, 1966, с.339, фиг.6).
Недостатком этого устройства является небольшой диапазон регулирования выходной величины.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение диапазона регулирования величины выходного сигнала устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в струйном дифференцирующем устройстве, содержащем входной и выходной струйные элементы, входной канал, связанный с каналом питания входного струйного элемента, звено запаздывания, состоящее из последовательно соединенных пневмосопротивления и пневмокамеры, причем вход пневмосопротивления связан с входным каналом, а выход пневмокамеры связан с одним из входов входного струйного элемента, в качестве входного и выходного струйных элементов используются струйные пропорциональные усилители, каждый из выходов входного струйного пропорционального усилителя соединен с одним из входов выходного струйного пропорционального усилителя, второй вход входного струйного пропорционального усилителя связан с выходом настроечного дросселя, канал питания выходного струйного пропорционального усилителя связан с входом регулировочного дросселя, а вход настроечного дросселя и вход регулировочного дросселя связаны с источником сжатого воздуха.
Использование в качестве струйных элементов пропорциональных усилителей, а также введение в схему регулировочного дросселя и настроечного дросселя, связанного с одним из входов входного струйного элемента, позволяет расширить диапазон регулирования величины выходного сигнала.
с
у
с
у
На фиг.1 изображено струйное дифференцирующее устройство, на фиг.2 показана диаграмма рабочего процесса струйного дифференцирующего устройства при p>p, а на фиг.3 - диаграмма рабочего процесса струйного дифференцирующего устройства при p<p.
Устройство включает в себя входной струйный элемент 1 и выходной струйный элемент 2, представляющие собой струйные пропорциональные усилители. В качестве струйных пропорциональных усилителей могут быть использованы, например, струйные усилители типа СТ46 серии «ВОЛГА» (см. «Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием». Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, с.11, рис.13). Каждый из выходов входного струйного пропорционального усилителя 1 соединен с одним из входов выходного струйного пропорционального усилителя 2. Канал питания входного струйного пропорционального усилителя 1 связан с входным каналом 3, а канал питания выходного струйного пропорционального усилителя 2 связан с выходом регулировочного дросселя 4. Звено запаздывания 5, состоящее из последовательно соединенных пневмосопротивления 6 и пневмоемкости 7, связано с входным каналом 3 и одним из входов входного струйного пропорционального усилителя 1. Второй вход входного струйного пропорционального усилителя 1 связан с выходом настроечного дросселя 8. Входы регулировочного дросселя 4 и настроечного дросселя 8 сообщаются с источником сжатого воздуха. Выходным сигналом струйного дифференцирующего звена является разность давлений на выходах 9 и 10 выходного струйного пропорционального усилителя 2.
Струйное дифференцирующее устройство работает следующим образом.
вх
вых
вых1
вых2
При отсутствии входного сигнала (р=0), на выходах 9 и 10 выходного струйного пропорционального усилителя 2 присутствуют сигналы равной величины, так как на входах этого усилителя - сигналы нулевого уровня. Таким образом, на выходе дифференцирующего устройства - сигнал нулевого уровня (Δр=p-p=0).
вх
вых
вх
c
у
вых
с
y
вых
c
у
c
у
В момент поступления входного сигнала p во входной канал 3, давление в выходном канале 9 становится больше давления в выходном канале 10, то есть на выходе устройства появляется сигнал положительной величины (Δр>0). Величина этого сигнала определяется величиной входного сигнала p, величиной давления смещения p, установленного предварительно настроечным дросселем 8, и величиной давления на выходе регулировочного дросселя 4. По прошествии времени Δt, которое определяется параметрами звена запаздывания 5, в частности, величиной проходного сечения пневмосопротивления 6 и объемом пневмокамеры 7, на выходе звена запаздывания (выход пневмокамеры) сформируется давление управления p. Это давление поступает на вход входного струйного пропорционального усилителя 1. В результате давление на выходе 9 уменьшится, а на выходе 10 увеличится. Величина выходного сигнала Δр также уменьшится. В зависимости от соотношения величины давления смещения p и давления управления p, определяемого параметрами звена запаздывания 5, на выходе струйного дифференцирующего устройства можно получать различный по уровню и знаку выходной сигнал Δр. Так, если p>p, значение выходного сигнала будет положительным (см. фиг.2), а если p<p - отрицательным (см. фиг. 3).
вых
вх
Таким образом, величина выходного сигнала Δр струйного дифференцирующего устройства в момент появления входного сигнала скачкообразно возрастает, а через некоторое время (время задержки Δt) становится пропорциональной величине входного сигнала p. Это соответствует закону регулирования ПД-регулятора.
c
Струйное дифференцирующее устройство позволяет получать на выходе устройства как положительные, так и отрицательные выходные сигналы в широком диапазоне давления. Величина этого диапазона может регулироваться настроечным дросселем (установкой соответствующей величины давления смещения p) и регулировочным дросселем (установкой соответствующей величины давления питания выходного струйного пропорционального усилителя).