Струйная пневмоавтоматика
Для создания элементов дискретного действия широко используют эффект взаимодействия потока со стенкой, получивший название эффекта Коанда по имени румынского ученого Г. Коанда, который установил, что струя жидкости или газа, вытекающая из сопла, стремится отклониться к стенке и в определенных условиях прилипает к ней. Физика этого процесса объясняется образованием зоны пониженного давления у стенки и запирающего вихря с наружной стороны потока (при наличии разделителя), способствующего устойчивому состоянию струи, протекающей вдоль стенки.

Оказалось, что, используя эффект прилипания струи к стенке с прямолинейным или криволинейным профилем, можно реализовать релейные и логические операции, а также операции запоминания и генерирования сигналов. Конструктивно он выполнен в расчете на малый гистерезис и рассчитан так, чтобы струя литания в начальном положении прилипала к одной из стенок той, со стороны которой есть канал управления. Это обеспечивается небольшой не симметрией в расположении выходных каналов - и разделителя потока по отношению к каналу питания E6J.

Работает элемент следующим образом. При подаче давления в канал питания струя жидкости или газа, вытекающего из сопла канала питания, прилипает к стенке и направляется в канал на выходе появляется сигнал. соответственно на другом выходе будет сигнал. Если теперь по каналу подать дискретный управляющий сигнал, основная струя, вытекающая из сопла питания, отрывается от стенки и перебрасывается из канала в канал. На выходах элемента формируются сигналы.

При снятии единичного управляющего сигнала основная струя вновь возвращается в исходное положение и на выходах сформировываются сигналы. Таким образом, на выходе реализуется логическая операция повторения входного сигнала, а на выходе операция отрицания входного сигнала. Ширину петли гистерезиса статической характеристики можно менять, изменяя геометрию элемента. Если в таком моностабильном элементе, имеющем одно устойчивое состояние, выполнить не один, а два канала, по которым будут подаваться дискретные управляющие сигналы, на выходе элемент реализует операцию ИЛИ, а на выходе НЕ ИЛИ.

На этом же элементе можно реализовать операцию запоминания пневматических сигналов, если выход элемента завести по линии обратной связи на один из его входов, например на вход. В этом случае при подаче управляющего сигнала на выходе также формируется единичный сигнал. Будучи заведен на вход, этот сигнал удерживает основную струю в нижнем (по схеме) канале и сигнал сохраняется даже в том случае, если сигнал снят. Таким образом, на выходе реализуется операция запоминания входного сигнала а на выходе его отрицания.

Для возврата основной струи в исходное положение (стирание памяти) необходимо дополнительно подать единичный сигнал в канал, противоположный по отношению к каналу управления. Элемент памяти (триггер с раздельными входами) можно реализовать на бистабильном элементе, имеющем два устойчивых состояния, т. е. выполненном так, что струя прилипает не к одной стенке, как это было в рассмотренных элементах, а к обеим стенкам при поочередном переключении струи.

Это осуществляют, выбирая соответствующую геометрию элемента . При подаче управляющего сигнала руг на выходе формируется выходной сигнал . Этот сигнал сохраняется и после снятия входного сигнала, так как основная струя, вытекающая из сопла питания, вследствие прилипания к верхней (по схеме) стенке остается направленной в верхний канал и выход. При подаче входного сигнала основная струя перебрасывается из верхнего канала в нижний и на выходе формируется сигнал.

Это состояние выхода сохраняется и после снятия управляющего сигнала, так как основная струя вследствие прилипания к нижней стенке остается направленной в нижний канал и на выход. Работу триггера легко проследить по таблице состояний. Используя свойства пристеночных течений и эффект Коанда, можно создать струйный триггер со счетным входом . Триггер имеет канал питания, циркуляционный канал "канал управления (счетный вход) и выходные каналы. При подаче сжатого воздуха или газа под давлением в канал питания струя, вытекающая из канала питания, может находиться в двух устойчивых состояниях.

В одном устойчивом состоянии она прилипает к стенке и направляется на выход в канал, в другом - прилипает к стенке и направляется на выход в канал. Пусть при подаче давления питания р0 начальное положение струи такое, что питающий поток направлен в канал и на выходе триггера формируется дискретный сигнал. Если теперь по каналу подать управляющий сигнал, выходящая из этого канала струя отклонится книзу действием циркуляционного течения и перебросит основную струю по направлению к каналу. На выходе триггера сформируется сигнал.

На базе двух дискретных ячеек памяти создают такие важные устройства многотактных релейных схем, как двоичная задержка дискретного сигнала на такт с запоминанием в глухой камере, а также триггеры со счетным входом. Триггер выполняет операцию деления пополам частоты импульса командного сигнала.

Он имеет два выхода на которых сигналы смещены на половину такта. Выходы различаются тем, что при использовании выхода перекладка триггера происходит по заднему фронту сигнала, а при использовании выхода по переднему фронту. Используя это свойство триггера, легко составлять цепочки из любого числа триггеров (так называемые пересчетные схемы), причем строить их как в нормальном, так и в прогрессивном двоичном коде.

Пересчетная многоразрядная схема в сочетании с дешифратором, представляющим собой однотактную разветвленную схему, выполненную на пневмореле, позволяет создавать принципиально новые устройства управления, такие, например, как различные обегающие устройства, командные аппараты и др. Сам триггер можно применять как счетчик входных и выходных импульсов. Триггеры со счетным входом, построенные на принудительной задержке, являются простейшими узлами с памятью.

Кроме узлов непрерывного и дискретного действия на элементах УСЭППА можно построить узлы непрерывно-дискретного действия, входной и выходной сигналы которых принимают любое значение из рабочего диапазона давлений, но изменение сигнала на выходе происходит по тактовому входному сигналу только в дискретные моменты времени. Математически действия этих узлов описываются дифференциальными и конечно-разностными уравнениями. Узлы непрерывно-дискретного действия осуществляют непрерывно-дискретные преобразования, алгебраические и временные операции с использованием узлов памяти.

На их базе строят непрерывно-дискретные преобразователи, задержки и узлы умножения на постоянный коэффициент, выполняют операции непрерывно-дискретного интегрирования и дифференцирования, деления частоты и генерирования нарастающего и убывающего дискретных сигналов, генерирование симметричных и несимметричных пилообразных сигналов, строят отметчики времени и широтно-импульсные модуляторы, узлы запоминания максимального и минимального значения сигналов, дроссельные сумматоры и линейные инерционные и интегрирующие звенья, интеграторы ДР" С принципиальными схемами и работой этих узлов можно ознакомиться в литературе.


Спонсор публикации: