Пневматическое считывающее устройство
На рис. 258 показана схема пневматического устройства для считывания программы, нанесенной на киноленте в виде сочетания отверстий.
Воздух под давлением 3—4 кГ1смг поступает от сети к каналам а и Ь золотниковой коробки 4, в которой находятся плунжер 13 и приводимый электромагнитом 7 плоский золотник 5. При включении электромагнита 7 золотник 5, сжимая пружину 6, перемещается в левое положение, в котором сжатый воздух поступает через отверстие золотника из канала b под плунжер 13 и перемещает его вверх. При этом резиновая диафрагма 8 растягивается и, сжимая планку 9, прижимает ее и киноленту, протягиваемую храповым механизмом 14, к считывающей головке 12. При подъеме плунжера 13 открывается также канал с, по которому воздух поступает в канал d считывающей головки и в вертикальные каналы е и / (0 = 1,2 мм) и далее направленными струями к ленте. В текущий момент в киноленте имеется отверстие против струи, воздух проходит через него, если же струя перекрыта лентой, то воздух проходит в боковые наклонные каналы и, действуя на контактные пластины, замыкает контакты 10 и 11, в результате появляется электрический сигнал. При помощи этих сигналов происходит считывание записанной на ленте программы.
Одновременно с этим толкатель 2 под действием пружины рычага / перемещается влево и взводит храповой механизм 14 лентопротяжного механизма.
При выключении электромагнита 7 золотник 5 под действием пружины 6 перемещается в правое положение, отсоединяя канал Ь от канала под плунжером 13. В результате плунжер 13 опускается и освобождает киноленту, сжатый же воздух проходит из канала а к поршню 3 толкателя 2 и перемещает его вправо до упора. При этом рычаг 1 через другой рычаг и собачку поворачивает храповой механизм 14, перемещая ленту на величину выбранного шага.
Приборы систем пневмоавтоматики с мембранами переменной эффективной площади
В системах пневмоавтоматики распространены приборы, построенные на базе мембранного узла с переменной эффективной площадью (см. рис. 229). На рис. 259, а представлена схема усилителя давления, применяющегося в различных пневмосистемах контроля
и регулирования производственных процессов. Усилитель позволяет обеспечить операции, описываемые равенством
Усилитель состоит из командной двухмембранной камеры а с переменной эффективной площадью и преобразователя типа сопло—заслонка 2—3, включающего двухмембранный узел b с отрицательной обратной связью. Преобразователь сопло—заслонка включает в себя сопло 2, дроссель постоянного сопротивления 4 и заслонку 3.
Командная камера а образована двумя мембранами с регулируемыми эффективными площадями Sxh sb а камера b отрицательной обратной связи образована мембранами с площадями S 2и s2. Все указанные мембраны объединены в общий жесткий блок (центр) /.
Обычно диаметры корпусов жестких центров и шайб защемления малых (sx и s2) и больших (Sx и S2) мембран соответственно равны друг другу.
Коэффициент усиления (передаточная функция) k регулируется смещением с помощью винта 5 заслонки 3, за которой следит сопло 2, связанное с мембранным блоком 1. При перемещении мембранного блока / происходит одновременное изменение эффективных площадей всех мембран и изменение коэффициента усиления устройства.
Условие равновесия мембранного блока 1 в статическом режиме
откуда управляемое давление р на выходе прибора
где
Поскольку эффективные площади каждой из двух мембранных коробок определяются разностями эффективных площадей соответствующих парных мембран (см. стр. 284), рассматриваемое устройство имеет широкий (практически неограниченный) диапазон усиления (0 ^ k «g со).
Угол конусности жестких центров мембран и шайб защемления обычно около 30°. В устройствах этого типа обычно соблюдается для получения максимального диапазона изменения коэффициента усиления условие равен-
Мембраны изготовляют преимущественно из прорезиненной саржевой ткани толщиной 0,2—0,5 мм.
Опыты показывают, что погрешность усилителя такого типа (диаметры шайб защемления большой и малой мембран испытанных приборов соответственно равны 42 и 30 мм, а диаметры вершин усеченных конусов жестких центров малой и большой мембран — 9 и 19 мм) при изменении входных и выходных сигналов давления в диапазоне 0,2—1 кПсм2 не превышает +0,5%.
На рис. 259, б показана схема пневматического позиционного устройства, предназначенного для преобразования пневматических аналоговых сигналов давления р2 и р3 в перемещение выхода (например, заслонки усилителя типа сопло—заслонка). Это устройство включает в себя две двухмембранные камеры аи Ъ, из которых камера а образована малой и большой мембранами с регулируемыми эффективными площадями sx и Slt а камера Ь — мембранами с площадями s2 и S2.
Жесткие центры всех мембран объединены в общий блок 1, при перемещении которого изменяются эффективные площади всех мембран.
Углы конусности шайб и жестких центров всех мембран обычно одинаковы (приблизительно 30°). Кроме того, площади малых (sx и sa) и больших (5>г и 52) мембран соответственно равны.
Помимо этого, соблюдается условие smax = Smin, при котором будет обеспечиваться максимальное перемещение блока 1 в зависимости от сигналов р2 и р3.
Условие статического равновесия блока 1 под действием давления в камерах а и b
откуда находим
Изменение левой части равенства (отношения сигналов р3/р2) вызывает изменение правой части и изменение положения мембранного блока позиционного устройства.
Опыт показал, что погрешность прибора тех же размеров, что и в выше-рассмотренном случае, при изменении входных сигналов р2 и р3 в диапазоне 0,2—1 кГ/см2 не превышает 2,5%.
На базе описанных мембранных усилителей давления и позиционного устройства может быть построено пневматическое аналоговое вычислительное устройство для умножения и деления двух независимых переменных, а также для возведения в квадрат и извлечения квадратного корня из одной переменной. Усилитель давления с мембранными камерами а и Ъ (рис. 260, см. также рис. 259, а) и позиционное устройство с камерами cud (см. также рис. 259, б) соединены таким образом, что жесткий центр позиционного устройства является заслонкой сопла 2, связанного со штоком 3 усилителя давления. Поскольку торец штока / позиционного устройства служит заслонкой для сопла 2 усилителя давления, то сопло следит за перемещениями штока /, в результате обеспечиваются равные перемещения штоков 3 я 1. Воздух под давлением р подводится в камеру Ъ обратной связи усилителя через дроссель 4 постоянного сопротивления. Сигнал давления р, формируемый в камере Ъ обратной связи, является результатом выполняемой этим устройством математической операции. На вход усилителя в камеру а подается сигнал рх и в камеры с и d позиционного устройства — сигналы р2 и Рз-Камеры а усилителя давления и с — позиционного устройства образованы одинаковыми мембранами с площадями st и Slt а камеры Ь и d — мембранами с одинаковыми площадями s2 и 52-
Из анализа взаимодействия усилителя и позиционного устройства, произведенного с учетом равенства площадей мембран, образующих камеры а и с, а также Ь и d, и следящей связи штоков 3 и 1 (вычислительные операции не приводятся), следует, что работа рассматриваемого вычислительного устройства описывается уравнением