устройство задержки пневматического сигнала

Формула изобретения

Устройство задержки пневматического сигнала, содержащее междроссельную пневматическую камеру и струйный дискретный элемент, отличающееся тем, что устройство содержит струйный аналоговый элемент и настроечный дроссель, причем один из входов струйного аналогового элемента соединен с выходом междроссельной камеры, второй вход струйного аналогового элемента соединен с выходом настроечного дросселя, выход струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе, подсоединенном к выходу междроссельной камеры, соединен с переключающим входом струйного дискретного элемента, а второй выход струйного аналогового элемента соединен с запрещающим входом струйного дискретного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации и может быть использовано в пневматических системах автоматического управления.

Устройства задержки пневматических сигналов применяются во многих автоматических системах.

Известны устройства задержки, содержащие надувные эластичные оболочки или пневмоемкости переменного объема (см., например, патент РФ №2068683, Кл. А 61 Н 9/00, 23/00, "Массажное устройство", опубликовано 10.11.96). Регулирование времени задержки в данных устройствах осуществляется изменением максимально возможного объема надувной оболочки.

Известны устройства задержки, представляющие собой две камеры, разделенные гибкой мембраной (диафрагмой). Величина прогиба мембраны, определяющая время задержки, регулируется (см., например: 1. Патент РФ №2068683, Кл. А 61 Н 9/00, 23/00, "Массажное устройство"; 2. Струйные логические элементы и устройства программного управления станками и промышленными роботами. Каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина. М.: Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, 1979, с.28).

Во многих устройствах используются пневматические задержки (реле времени), построенные на базе мембранных элементов. Такие задержки включают в себя емкость (камеру) постоянного объема и настроечное пневмосопротивление (см., например, 1. Патент РФ №2043613, Кл. G 01 М 3/26, "Устройство для контроля герметичности изделий", опубликовано 10.09.95; 2. И.А.Ибрагимов, Н.Г.Фарзане, Л.В.Илясов. Элементы и системы пневмоавтоматики. М.: Высшая школа, 1984, с.474). В задержках этого типа величина требуемого интервала времени достигается подбором емкости соответствующего объема и проводимости пневмосопротивления.

Недостатком вышеперечисленных элементов задержки является их невысокая точность.

Достаточно высокую точность обеспечивают реле времени, выполненные на струйной элементной базе (см., например, Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Отраслевой каталог. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.42). Струйные реле времени включают в себя генератор, а также сдвигающий регистр или многоразрядный двоичный счетчик.

Недостатком струйных реле времени является их сложность и большая элементоемкость и, следовательно, большое энергопотребление. Причем увеличение диапазона регулирования времени задержки влечет за собой как увеличение числа струйных элементов, так и энергозатрат.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является струйное устройство задержки, включающее в себя междроссельную пневматическую камеру (емкость, на входе и выходе которой установлены постоянные дроссели) и струйный дискретный элемент (Л.А.Залманзон. Теория аэрогидродинамических систем автоматического управления. М.: Наука, 1977, с.195, рис.2.16в). Требуемое время задержки обеспечивается подбором объема емкости камеры, подбором дросселей с соответствующими пневмосопротивлениями, а также подбором характеристик струйного элемента. Недостатком таких задержек является относительно невысокая точность, ограниченный диапазон регулирования времени задержки и сложность перенастройки величины задержки. Необходимость корректировки величины задержки в процессе эксплуатации устройства может возникнуть, например, из-за погрешности (нестабильности), связанной с изменением температуры и давления окружающей среды.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение точности, упрощение настройки и расширение диапазона регулирования времени задержки.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство задержки пневматического сигнала, содержащее междроссельную пневматическую камеру и струйный дискретный элемент, дополнительно установлены струйный аналоговый элемент и настроечный дроссель, причем один из входов струйного аналогового элемента соединен с выходом междроссельной камеры, второй вход струйного аналогового элемента соединен с выходом настроечного дросселя, выход струйного аналогового элемента, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе, подсоединенном к выходу междроссельной камеры, соединен с переключающим входом струйного дискретного элемента, а второй выход струйного аналогового элемента соединен с запрещающим входом струйного дискретного элемента. Установка струйного аналогового элемента и настроечного дросселя позволяет изменять порог срабатывания струйного дискретного элемента в широких пределах, а само срабатывание струйного дискретного элемента получать при минимальных (за счет коэффициента усиления струйного аналогового элемента) изменениях сигнала на выходе междроссельной камеры. Таким образом, устройство задержки пневматического сигнала при простоте настройки обеспечивает получение точного времени задержки в широком диапазоне регулирования.

На чертеже изображено устройство задержки пневматического сигнала.

Устройство содержит междроссельную пневматическую камеру 1, вход которой является входом устройства задержки пневматического сигнала. Выход междроссельной пневматической камеры 1 соединен со входом струйного аналогового элемента 2. Второй вход струйного аналогового элемента 2 соединен с выходом настроечного дросселя 3. Выход струйного аналогового элемента 2, давление на котором возрастает при увеличении давления на входе этого элемента, подсоединенном к выходу междроссельной камеры 1, соединен с переключающим входом 4 струйного дискретного элемента 5. Второй выход струйного аналогового элемента 2 соединен с запрещающим входом 6 струйного дискретного элемента 5. Инверсный выход 7 струйного дискретного элемента 5 сообщается с атмосферой, а прямой выход 8 струйного дискретного элемента 5 является выходом устройства задержки пневматического сигнала.

Переключающий вход - это вход струйного дискретного элемента, подача сигнала на который, при отсутствии сигнала на запрещающем входе, вызывает появление сигнала на прямом выходе этого элемента, а запрещающий вход - это вход, подача сигнала на который запрещает прохождение сигнала на прямой выход этого элемента (см., например, описание струйного дискретного элемента типа СТ41 в отраслевом каталоге "Струйные логические элементы и устройства автоматического управления технологическим оборудованием. Под ред. Э.И.Чаплыгина, М.: ВНИИТЭМР, 1989, стр.9-10).

Устройство задержки пневматического сигнала работает следующим образом.

В исходном состоянии избыточное давление на выходе междроссельной камеры 1 и на соответствующем входе струйного аналогового элемента 2 отсутствует, а с выхода настроечного дросселя 3 на другой вход струйного аналогового элемента 2 поступает избыточное давление. Величина избыточного давления предварительно настраивается дросселем 3. В результате на запрещающем входе 6 струйного дискретного элемента 5 давление больше, чем на переключающем входе 4 этого элемента, и питающий поток струйного дискретного элемента 5 вытекает по инверсному выходу 7 в атмосферу.

При подаче пневматического сигнала р_вх на вход междроссельной пневматической камеры 1 начнет заполняться пневмоемкость V этой камеры и на выходе междроссельной камеры, а следовательно, и на соответствующем входе струйного аналогового элемента 2 будет наблюдаться увеличение давления. Одновременно на переключающем входе 4 струйного дискретного элемента 5 будет происходить увеличение давления, а на запрещающем входе 6 этого элемента - уменьшение давления. При определенном соотношении этих давлений, соответствующем режиму переключения струйного дискретного элемента 5, произойдет релейная переброска питающего потока струйного дискретного элемента 5 в прямой выход 8 этого элемента и на выходе устройства появится выходной сигнал р_вых.

Величина интервала времени между поступлением входного сигнала р_вх и появлением выходного сигнала р_вых (время задержки) зависит от объема пневмоемкости V и сопротивления дросселей междроссельной пневматической камеры 1, а также от величины избыточного давления, поступающего с выхода настроечного дросселя 3 на соответствующий вход струйного аналогового элемента 2. Следовательно, до начала работы устройства необходимо произвести настройку требуемого времени задержки сигнала путем подбора объема емкости и сопротивления дросселей междроссельной пневматической камеры и установки избыточного давления на выходе настроечного дросселя, которое обеспечит требуемый порог срабатывания струйного дискретного элемента.

Устройство задержки пневматического сигнала обладает более высокой точностью и простотой корректировки в широком диапазоне времени задержки при эксплуатации устройства.