Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики, а именно к устройствам формирования пневматических импульсов, и может найти применение при построении систем автоматического контроля и регулирования.

Известен пневматический генератор импульсов, содержащий пневматическое мембранное реле, переменный дроссель и пневматическую емкость, установленные в канале обратной связи (Ибрагимов И.А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И.А. Ибрагимов, Н.Г. Фарзане, В.Л. Илясов. М.: Высшая школа, 1975. - С. 232-235).

Недостатком такого пневматического генератора является невозможность независимой настройки длительности импульсов и периода их следований.

Известен пневматический генератор импульсов (Авт. свид СССР №1721330, МКИ F15C 3/16, Пневматический генератор импульсов / В.Н. Лузенков и др. Бюл. №11, опубл. 23.03.92), содержащий первое пневматическое реле с подпором в положительной камере, выход которого через первый дроссель соединен с его отрицательной камерой, а проточная камера нормально закрытого сопла связана с атмосферой, емкость, второй регулируемый дроссель и второе реле с подпором, выход которого сообщен с выходным каналом, при этом подпор во втором реле выполнен в отрицательной камере, причем канал питания соединен с нормально закрытым соплом второго реле и через второй регулируемый дроссель с нормально открытым соплом первого реле, связанного своим выходом с емкостью и с положительной камерой второго реле, проточная камера нормально открытого сопла которого сообщена с атмосферой.

Недостатком такого пневматического генератора импульсов является узкий диапазон настройки скважности. Скважность последовательности импульсов, которая является отношением периода следования импульсов T_n к их длительности τ_и, в таком генераторе изменяется от 0 до 0,98.

Наиболее близким к предлагаемому пневматическому генератору по технической сущности является пневматический генератор импульсов (Ибрагимов И.А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И.А. Ибрагимов, Н.Г. Фарзане, В.Л. Илясов. М.: Высшая школа, 1975. - С. 237-238), содержащий первое пневматическое реле с подпором в верхней камере, инерционное звено, включенное в цепь отрицательной обратной связи, состоящей из первого переменного дросселя и первой пневматической емкости, подключенной к нижней камере первого пневматического реле, вторым пневматическим реле с подпором в верхней камере и вторым инерционным звеном, состоящим из второго переменного дросселя и второй пневматической емкости, вход которого подключен к выходу первого пневматического реле, а выход соединен с нижней камерой второго пневматического реле. Выход первого пневматического реле подключен в сопло питания второго пневматического реле.

Пневматический генератор импульсов, принятый за прототип, позволяет производить настройку как периода следования импульсов T_n, так и их длительности τ_и. Недостатком такого генератора является зависимость длительности паузы τ_пз от длительности τ_и импульса при постоянном значении периода Т_п следования импульсов, что существенно уменьшает диапазон настройки скважности, которая не может быть меньше 2.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона настройки скважности импульсов.

Для решения данной задачи предложен пневматический генератор импульсов, содержащий первое пневматическое реле с подпором в верхней камере, инерционное звено, состоящее из первого переменного дросселя и пневматической емкости, включенной в цепь отрицательной обратной связи и подключенной к нижней камере первого пневматического реле, второе пневматическое реле с подпором в верхней камере и второй переменный дроссель, выход первого пневматического реле подключен через первый переменный дроссель в первое сопло второго пневматического реле и в нижнюю его камеру, ко второму соплу второго пневматического реле присоединен вход второго переменного дросселя, выход которого соединен с атмосферой, при этом сопловые камеры второго пневматического реле подключены к нижней камере первого пневматического реле.

На фиг.1 приведена пневматическая принципиальная схема генератора импульсов.

Пневматический генератор импульсов содержит первое пневматическое реле 1 с подпором в камере 2, выход которого подключен через первый переменный дроссель 3 в сопло 4 второго пневматического реле 5 и непосредственно в его камеру 6. Сопло 7 через второй переменный дроссель 8 соединено с атмосферой. В камеру 9 подан подпор, а сопловые камеры 10, 11 и пневматическая емкость 12 подключены к камере 13 пневматического реле 1. В сопло 14 подано давление питания.

Пневматический генератор импульсов работает следующим образом.

После подачи давления питания в сопло 14 пневматического реле 1 и давления подпора в камеру 2 на выходе формируется давление P_вых=1. Это давление поступает в камеру 6 пневматического реле 5, перемещает мембранный блок, закрывая сопло 7 и открывая сопло 4. Давление P_вых=1, проходя через первый переменный дроссель 3 и открытое сопло 4, заполняет пневматическую емкость 12. Происходит рост давления в емкости 12. В установившемся режиме работы изменение давления в емкости 12 происходит от нижнего P_а до верхнего P_б уровня срабатывания пневматического реле 1.

Время t_аб заполнения емкости 12 определяется уравнением в виде

где - постоянная времени инерционного звена, составленного из переменного дросселя 3 и емкости 12; V - объем емкости 12; R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура; β₃ - проводимость дросселя 3.

Как только давление в емкости 12, а следовательно, в камере 13 достигнет верхнего уровня P_б, мембранный блок пневматического реле 1 переместится вверх, сопло 14 питания при этом закроется, а сопло сброса в атмосферу откроется. На выходе появится давление P_вых=P_атм=0.

При P_вых=0, поступающем в камеру 6, мембранный блок второго пневматического реле 5 под действием давления подпора перемещается вниз. Сопло 4 закрывается, сопло 7 открывается и емкость 12 с камерой 13 разгружается в атмосферу через второй переменный дроссель 8. Разгрузка происходит от давления P_б до P_а.

Время разгрузки

где - постоянная времени инерционного звена, образованного переменным дросселем 8 и емкостью 12; β₈ - проводимость переменного дросселя 8.

Учитывая, что V, R, T, P_б, P_а, P_пит в процессе генерации можно считать постоянными величинами, то

- длительность импульса (P_вых=1)

- длительность пауз, определяемых временем между моментом окончания импульса P_вых=1 и началом другого, характеризующихся наличием нулевого сигнала на выходе генератора (P_вых=0)

где , - постоянные коэффициенты.

Так как период следования импульсов T_n=τ_и+τ_пз, то его настройка легко осуществляется путем изменения времени паузы τ_пз после установки требуемой величины τ_и длительности импульса изменением проводимости β₃ первого переменного дросселя 8.

В рассмотренном генераторе пневматических импульсов осуществляется раздельное изменение длительности τ_и импульсов и длительности τ_пз пауз в генерируемой последовательности импульсов путем изменения соответствующих проводимостей β₃ и β₈ переменных дросселей 3 и 8.

Изменением проводимостей β₃ и β₈ можно изменять скважность следования импульсов от 1 до ∞. Скважность не может быть меньше 1, так как период всегда больше длительности импульса. Предложенный пневматический генератор импульсов имеет расширенный диапазон изменения скважности импульсов.