Устройство для регулирования давления

.85. 35 Д.И.Мельник к 7 (088. 8 кое сви л. С 01 й листо егчо рг ос. Ке 2 етельство СССР 1. 27/00, 1970. Фирмы 11 Крузе 11. ззцге Сепегагог 12215-. Фран Суре 1241 со ст е нои с окл в п соединен с вторым элемента 2 И-НЕ и та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ ховход которого дом четвертог выходом элеме вый и второй ны с выходами с И, пер- дине- ого электрическии нуль-оркоторого соединены с а, пнев полосходы которого ыходного ресивера и объема, регистр, цифроор, первые входы которос выходами регистра,лостя пневмоэлектрическс шиной питания,нта ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ еременного ль-органа ий вход элем т И вои компа о соединен УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее источникивысокого и низкого давлений, через первыи и второи пневмоклапаны подключенные к выходному ре:иверу, датчикобратной связи по давлению, выходом соединенный с одними входамиблока выделения ошибки, другие входы которого поразрядно соединены свыходами вычислителя управляющегосигнала, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии быстродействия устройства, оносодержит переменный объем, размещенный внутри выходного ресивера, связанный своей неподвижной стенкой нкои выходного ресивера и енный с входом датчика обратязи по давлению, третий пневан, установленный на трубопро соединяющем внутренние полост нного объема и выходного реси а вторые входы - поразрядно с выходами датчика обратной связи по дав-. лению, детектор нулевой ошибки, входы которого соединены непосредственно с выходами блока выделения ошибки, коммутатор кодов ошибки, цифроаналоговый преобразователь, информационные входы которого через коммутатор кодов ошибки соединены с выходами блока. выделения ошибки, другой выход которого соединен с входом управления цифроаналоговым преобразователем, последовательно включенные усилитель и механизм перемещения переменного объема, причем выход цифроаналогового преобразователя связан с входом усилителя, а также блок управления, состоящий из элементов 2 И-НЕ, 2 ИИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и инвертора, причем первый вход .первого элемента 2 И-НЕ соединен с другим выходом блока выделения ошибки, второй вход первого элемента 2 ИНЕ и первый вход третьего элемента 2 И-НЕ соединены с инверсным выходом цифрового компаратора и управляющим входом третьего пневмоклапана, первые входы второго и четвертого элементов 2 И-НЕ соединены с прямым выходом цифрового компаратора и управляющим входом коммутатора кода ошибки, второй вход 2 И-НЕ связан с выходом пятого элемента 2 И-НЕ, первый11808соединен с вторым входом пятого элемента 2 И-НЕ, второй вход третьего элемента 2 И-НЕ соединен с выходом детектора нулевой ошибки, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов 2 И-НЕ соединены соответственно с первыми и вторыми входами шестого и седьмого элементов 2 И-НЕ, выход шестого элемента 2 И-НЕ соеди 5нен с входом инвертора и вторым входом второго элемента 2 И, выход инвертора соединен с первым входом первогоэлемента 2 И, второй вход которого ипервый вход второго элемента 2 И соединены с выходом седьмого элемента2 И-НЕ, а выходы элементов 2 И связаныс управляющими входами первого и второго пневмоклапанов.Изобретение относится к регулированию абсолютных воздушных давленийи может найти применение преимущественно при разработке имитаторов воздушных давлений для исследования 5и контроля в статике и динамике навигационных приборов (измерителей барометрической высоты и скорости), когда необходимо имитировать изменениевысоты или скорости полета в соответ Оствии с эволюциями летательного аппарата.Целью изобретения является повышение быстродействия и точности в широком диапазоне регулирования давлений.На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит пневмоклапаны 1 и 2, соединяющие источник 3 20высокого давления, источник 4 низкого давления с выходным ресивером 5.Внутри выходного ресивера 5 расположен переменный объем 6, напримерсильфон. Управляющие входы первого 25и второго пневмоклапанов 1 и 2 соединены с выходами блока 7 управления,Неподвижная стенка переменногообъема 6 герметично прикреплена30к одной стенке выходного ресивера 5.Внутренняя полость переменного объема (сильфона) 6 пневматически непосредственно соединена с датчиком 8обратной связи. по давлению и с одной35полостью пневмоэлектрического нульоргана 9, а через пневмоклапан 10с внутренней полостью входного ресивера 5, который пневматически соединен с другой полостью пневмоэлектрического нуль-органа 9,2Подвижная стенка переменного объема 6 через противоположную стенку выходного ресивера 5 механически соединена с механизмом 11 перемещения.Блок 7 управления пневмоклапанами 1 и 2 содержит логические элементы 2 И, инвертор, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два резистора. Выходы элементов 2 И 12 и 13 являются первым и вторым выходами блока 7 и соединены соответственно с управляющими входами первого и второго пневмоклапанов 1 и 2. Выход элемента 2 И-НЕ 14 непосредственно соединен с первым входом элемента 13 и через инвертор 15 с первым входом элемента 12. Вы" ход элемента 2 И-НЕ 16 соединен с вторыми входами элементов 2 И 12 и 13. Выходы элементов 17 и 18, а также выходы элементов 19 и 20 соединены соответственно с входами элементов 2 И-НЕ 14 и 16. Первый вход элемента 2 И-НЕ 17 является первым входом 21 элемента блока 7 управления и соединен с выходом знакового разряда блока 22 выделения ошибки и с входом управления ЦАП 23, Второй вход элемента 17 соединен с первым входом элемента 19 и является вторым входом 24 блока 7 управления и соединен с управляющим входом третьего пневмоклапана 10 и с инверсным выходом цифрового компаратора 25, Первый вход элемента 18 соединен с первым входом элемента 20 и является третьим входом 26 блока 7 управления. Он соединен с прямым выходом цифрового компаратора 25 и с входом управления коммутатором 27 кодов ошибки. Второй вход элемента 183 1180 соединен с выходом элемента 2 И-НЕ 28, первый вход которой соединен с вторым входом элемента 20 и с выходом элемента 29 ИСКЗЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ. Первый и второй входы элемента 29 являются четвертым и пятым входами 30 и 31 блока 7 управления и соединены с выходами пневмоэлектрического нуль-органа 9 и через резисторы с шиной питания, а второй вход 31 до О полнительно соединен с вторым входом элемента 28. Второй вход элемента 19 является шестым входом 32 блока 7 управления и соединен с выходом детектора 33 нулевой ошибки. 15Датчик 8 производит измерение текущих значений выходных давлений в переменном объеме 6 (или в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 при открытом электропневмоклапане 20 10). Выходными шинами он поразрядно соединен с первыми входами блока 22 выделения ошибки и с первыми входами цифрового компаратора 25.Пневмоэлектрический нуль-орган 9 25 содержит две герметичные полости, разделенные заземленной мембраной. В каждой полости на определенном расстоянии от мембраны расположены электрические контакты, соединенные 30 с четвертым и пятым входами 30 и 31 блока 7 управления.Механизм 11 преобразует аналоговый (положительный или отрицательный) сигнал управления в поступательное 35 движение ходового винта 34, перемещающего свободный конец сильфона. Вход управления механизмом 11 через усилитель 35 соединен с выходом ЦАП 23.40Блок 22 выделения ошибки содержит последовательно соединенные инверторы, входы которых являются первыми входами блока 22 выделения ошибки, а выходы соединения первыми входами 45 многоразрядного двухвходового сумматора, вторые входы которого являются вторыми входами блока 22 и соединены с выходами блока 36 вычисления управляющих сигналов. Выход знаково го разряда сумматора соединен с третьим входом его младшего разряда, с входом управления ЦАП 23, с первым входом 21 блока 7 управления, а также через дополнительный инвертор с входами управления инверторами блока 22, выполненных на элементах.ИСКЛКРЫОЩЕЕ ИЛИ. Вторые входы управляемых инверторов соединены с выходами сумматора. Выходы управляемых инверторовявляются выходами блока 22 и соединены непосредственно.с входами.детектора 33 нулевой ошибки и через коммутатор 27 поразрядно с информационными входами ЦАП 23.Цифровой компаратор 25 сравнивает коды, соответствующие текущему изменению выходного давления с кодомзаставкихранящейся в регистре 37,разделяя тем самым весь диапазонрегулирования на две зоны: зону ре-гулирования с помощью клапанов 1 и2 и зону совместного регулированиявыходных давлений с помощью переменного объема Ь и давления в выходномресивере 5 с помощью клапанов 1 и 2и пневмоэлектрического нуль-органа 9,Выходы регистра 37 поразрядно соединены с вторыми входами цифровогокомпаратора 25.Детектор 33 нулевой ошибки содержит последовательно соединенныеинверторы и многовходовую схемуИ-НЕ, выход которой является выходомдетектора 33 и соединен с шестымвходом 32 блока 7 управления. Входыинверторов являются входами детектора 33 нулевой ошибки,Таким образом, в отличие от известных предлагаемое устройство для регулирования давления имеет два режима работы: первый, предназначений для регулирования абсолютных воздушных давлений, соответствующих. малым и средним высотам полета летательного аппарата и второй, - для регулирования малых абсолютных давлений (больших высот). При этом, в первом режиме, используется известный принцип двухпозиционного регулирования давления в входном ресивере 5, пневматически соединенным с внутренним объемом сильфона Ь, а во втором - регулирование давления производится за счет принудительного изменения объема сильфона Ь механизмом 11, Причем сильфон 6 с помощью клапана 10 по сигналу цифрового компаратора 25 пневматически отделяется от выходного ресивера 5, в котором давление продолжает регулироваться с помощью клапанов 1 и 2 и нуль-органа 9 в соответствии с величиной управляющего сигнала (давления в переменном объеме 6). Это позволяет повысить точность и быстродействие уст"ройства и эффективно разгрузить сильфон.Устройство работает следующим образом.В первом диапазоне (режиме) регулирования клапан 10 открыт и датчик 8 обратной связи измеряет давление воздуха в выходном ресивере 5 и переменном объеме 6, которое изменяется 10 по законам, вычисленным в блоке 36, например в ЭВМ. В этом диапазоне регулирования код датчика 8 обратной связи больше кода, храняцегося в регистре 37.15При этом на прямом и инверсных выходах цифрового компаратора 25 присутствуют соответственно уровни "0" и "1 и на механизм 11 сигнал ошибки не поступает, так как на управляющем входе коммутатора 27 присутствует уровень "0", а управление пневмоклапанами 1 и 2 от пневмоэлектрического нуль-органа 9 запрещено тем же уровнем "01 прямого выхода циф рового компаратора 25. Сигналом "1", присутствующим на инверсном выходе цифрового компаратора 25, пневмоклапан 10 открыт, пневматически соединяя выходной ресивер.5 с переменным З 0 объемом 6, а управление пневмоклапанами 1 и 2 осуществляется сигналами "0" или "1" знакового разряда блока 22 выделения ошибки и выходом детектора 33 нулевой ошибки., При этом, если код на выходе блока 36 вычисления управляющих сигналов больше кода датчика 8 обратной связи по .давлению, на выходе знакового разряда блока 22 поддерживается сиг нал уровня 1, что приводит к появлению на одном выходе блока 7 управления (выходе элемента 2 И 12) уровня "1", который открывает пневмоклапан 1. К выходному ресиверу 5 подклю чается источник 3 избыточного давле" ния, Уровень давления в выходном ресивере 5 повышается, пропорционально этому увеличению. возрастает и код обратной связи (ОС) и при 50 достижении последним кода управления (т.е. когда код ОС станет равным управляющему) на выходе детектора 33 нулевой ошибки появляется сигнал "0", закрывающий оба пневмоклапана 55 1 и 2, так как при этом на вторых входах элементов 2 И 12 и 13 блока 7 появляется "0" и удерживает их в закрытом состоянии до тех пор, покане изменится код ОС и код управления (т,е. до тех пор, пока на выходе детектора 33 не появляетсяуровень "1",Аналогично, если код управленияменьше кода ОС, на выходе знаковогоразряда появляется низкий сигнал1 31О, на выходе элемента 17 высокий"1" элемента 14 низкий "0", элемента 12 высокий "1" логические уровни.Сигнал "1", появившийся на выходеэлемента 12, открывает теперь уже;второй пневмоклапан 2. К выходномуресиверу 5 подключается источникнизкого давления. Уровень давленияв выходном ресивере понижается, пропорционально этому уменьшается кодОС и при равенстве кодов управленияи ОС пневмоклапан 2 закрывается темже сигналом "0" (как и в предыдуцемслучае), появившимся на выходе блока 33. Регулирование выходных давлений, таким образом, производитсядо тех пор, пока код ОС не станетменьше кода, храняцегося в регистре 37. В этом диапазоне регулирования (в диапазоне абсолютных низкихвоздушных давлений) код ОС меньшекода, храняцегося в регистре 37,на прямом выходе цифрового компаратора 25 присутствует сигнал "1",а на инверсном "0", закрывающийтретий пневмоклапан 10. Внутренниеобъемы выходного ресивера 5 и переменного объема 6 разделены,Управление пневмоклапанами 1 и 2передается к пневмоэлектрическомунуль-органу 9. Через коммутатор 27коды ошибки блока 22 посредствомЦАП 23 преобразуются в аналоговыеразнополярные (в зависимости отзнака ошибки) сигналы, усиливаютсяпо мощности и подаются на вход механизма 11. При этом, в соответствии с уменьшением сигнала управления, величина кода ошибки, а соответственно и величина аналоговогосигнала управления механизмом 11увеличивается, что приводит к пере"мещению свободного конца сильфона,объем которого при этом увеличивается, а давление внутри его соответственно уменьшается. Пропорциональноуменьшению давления в переменномобъеме 6 уменьшается код обратнойсвязи на выходе датчика 8 и при равенстве кода ОС коду управления, код ошибки становится равным нулю. Перемещение свободного конца силь- фона прекращается. Уровень давления в сильфоне равен заданному.5Одновременно с этим, так как уровень давления в выходном объеме 5 больше, чем в переменном объеме (сильфона) мембрана нуль-органа 9 прогибается вверх, замыкая на "зем О лю первый контакт, в соответствии с чем блок 7 управления открывает второй пневмоклапан 2, Давление в выходном ресивере 5 уменьшается близко к уровню давления в сильфоне 6, облегчая тем самым работу по перемещению свободного конца сильфона 6. При равенстве давления в переменном объеме 6 и выходном ресивере 5 мембрана нуль-органа 9 выпрямляется, 20 клапан 2 закрывается. Аналогично, если блок 36 вычисления управляющих сигналов подает код на увеличение давления в сильфоне 6, увеличивается сигнал ошибки, но с противоположным знаком. Двигатель электромеханиз-ма поворачивается в противоположномнаправлении. Свободный конец объемадвижется, сжимая сильфон 6, давление в котором повышается. При равенстве кода управления коду ОС перемещение свободного конца сильфона 6прекращается. Одновременно с этиммембрана нуль-органа 9 прогибаетсявниз, замыкая на землювторойконтакт. Блок 7 управления открываетпервый пневмоклапан 1, соединяя источник 3 высокого давления с выходным ресивером 5, давление в которомповышается, что облегчает .работу поперемещению свободного конца сильфона 6. Мембрана нуль-органа 9 выпрямляется и при уровне давления в выходном ресивере 5, близком к уровню давления в сильфоне 6, второй контактнуль-органа размыкается с заземленноймембраной, первый пневмоклапан 1закрывается./45 ака 1130 лиал П 11 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 862 ВНИИПИ Государст по делам изобр 5, Иосква, Ж, нного кений иаушская Подписноемитета СССткрытийнаб д, 4