Устройство и принцип работы струйных модулей и схемы управления

Лабораторная работа 1

Исследование модулей и схем управления на струйных элементах системы "Волга"

Цель работы

Изучение устройства и принципа действия элементов функциональных модулей, проверка точности их работы, анализ работы предложенной схемы управления.

Устройство и принцип работы струйных модулей и схемы управления

Реализация логических операций на струйных элементах (логические модули)

 

Логические модули применяются в устройствах дискретного действия. Различные схемы соединения между собой элементов СТ-55 позволяют реализовать различные логические функции.

В данной работе выполняются только 6 логических операций (рис. 1.5.): дизъюнкция, стрелка Пирса, запрет, импликация, конъюнкция, штрих Шеффера. Операции могут быть реализованы на одном или на двух-трех элементах СТ-55. Операции конъюнкция и штрих Шеффера также можно реализовать на элементе СТ-61 (см. рис. 1.4, б).

Дизъюнкция. Логическое сложение выполняется на схеме "ИЛИ". Из полученной логической формулы (1.1) очевидно, что операция сложения сигналов Рвых1=Р1+Р2 осуществима при условии Р3 = Р4 = 0, тогда на структурный блок 3 "&" (см. рис. 1.4, а) будет поступать единичный сигнал "1" от второго блока, следовательно, при наличии высокого уровня сигналов "1" Р1 или Р2 или обоих вместе выходной сигнал также высокого уровня (Рвых = 1). Математическая запись операции , принципиальная схема подключения каналов элемента приведена на рис. 1.5, а. Таблица истинности отражена в табл. 1.1 (наборы N 4, 8, 12).

Стрелка Пирса. Логическую операцию отрицания дизъюнкции при наличии инверсного выхода 4 в элементе СТ-55 несложно реализовать на той же схеме подключения (cм. рис. 1.5, а), но используя выходной канал 4. Математическая запись операции .

Запрет. Логическая функция "запрет" описывается формулой . Это выражение может быть получено из формулы (1.1) при подстановке в нее Р1 = 0 и Р3 = 0. Схема функции приведена на рис. 1.5, б.

 

Импликация. Логическая функция равна 0 при Р1 = 1 и Р2 = 0, во всех остальных случаях Рвых1 = 1. Принципиальная схема (рис. 1.5, в) построена на двух элементах. Выходной сигнал Р1 инвертируется элементом 1, а элемент 2в соответствии с вышеуказанной операцией "ИЛИ" реализует логическое сложение: .

Конъюнкция. Функция логического умножения () равна 1 при Р1 = 1 и Р2 = 1. Схему, реализующую эту функцию, называют схемой "И". Она реализуется на трех элементах СТ-55 (рис. 1.5, г). Элементы 1 и 2 инвертируют Р2 и Р1, тогда согласно формуле (1.2) при условии, что Р3 = 0, Р4 = 0 на выходе 4 третьего элемента реализуется.

.

Операция конъюнкции реализуется на прямых входах 2, 3 элемента СТ-61 (рис. 1.2, б, 1.4, б), а в качестве выходного канала используется канал 5.

Штрих Шеффера. Логическая функция () (И НЕ) является отрицанием конъюнкции. Схема может быть реализована на схеме, приведенной на рис. 1.5, г, но с использованием в качестве выходного канала 5.

Модули памяти

 

В данной работе исследуются триггеры с раздельными входами: триггер, собранный на СТ-55 по схеме, приведенной на рис. 1.6, а; триггер-элемент СТ-55 (рис. 1.6, б), условное обозначение которого на логических схемах приведено на рис.1.2, г, 1.4, в. Триггер с раздельными входами вырабатывает на выходе 5 (Рвых1 = 1) при подаче сигнала Р1 = 1, а при подаче сигнала Р3 = 1 на выходе триггера 5 устанавливается 0, а на входе 4 Pвых2 = 1. Одновременная подача двух входных сигналов запрещена.

 

Рис. 1.5. Реализация логических функций (а – дизъюнкция, стрелка Пирса, б – запрет, в – импликация, г – конъюнкция, штрих Шеффера)

 

Рис. 1.6. Временно-импульсные операции: а, б – триггер, в – генератор

Модуль генератора

 

В работе исследуется генератор ступенчатых колебаний. Схема генератора (рис. 1.6, в) построена на двух элементах СТ-55 и инерционном звене, состоящем из емкости и дросселя. Период колебаний изменяется подбором параметров инерционного звена. В момент подачи Рпит в каналы 1 выходные сигналы каналов 5 элементов 1, 2 равны нулю. Когда через канал 4 и дроссель Др наполнится емкость V, то сформируется Рупр = 1, подаваемый по каналу 3 в первый элемент, и на его выходе 5 появится сигнал "1", который поступает во второй элемент по каналу 2. Второй элемент СТ-55 выполняет практически функцию повторителя, поэтому при наличии управляющего сигнала по входу 2 выходной сигнал канала 5 равен 1. После разрядки емкости V выходные сигналы элементов снова примут минимальные нулевые значениями и цикл повторится.

Модуль усилителя

 

Модуль усилителя мощности ‑ элемент СТ-58, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.2, д, а условное изображение на схемах (см. рис. 1.4, г), имеет линейную характеристику (см. рис. 1.4, е) в области низких значений управляющих сигналов до 0.2 Рвх/Рпит. В этой области он может использоваться как мощный аналоговый усилитель. Более распространено его применение в дискретных схемах в качестве усилителя ‑ коммутатора сигналов.

Порядок выполнения работы

Исследование модулей памяти

 

1.3.3.1. Собрать схемы, используя элементы СТ-55 (СТ-56) в соответствии с рис. 1.5, а, б. Подключение питания, источников входных сигналов, устройств контроля выходным сигналов аналогично п. "Логические модули".

1.3.3.2. Проверить работу модулей.

1.3.3.3. Построить взаимоувязанные графики Р1 = f (t), Р2 = f (t), Рвых= f (t).

Содержание отчета по работе

1.4.1. Цель и краткое содержание работы.

1.4.2. Схема модулей.

1.4.3. Таблицы записи наблюдений.

1.4.4. Графики работы модулей.

1.4.5. Выводы.

1.5. Контрольные вопросы

 

1.5.1. Устройство и принцип действия струйных элементов. Логическая, формула и структура.

1.5.2. Какие логические операции выполняют струйные элементы, на каких схемах?

1.5.3. Из каких элементов состоит пневматическое инерционное звено, как изменить его постоянную времени?

1.5.4. Настройкой каких элементов определяется периодичность колебаний генератора?

1.5.5. Как изменятся функциональные свойства привода при включении в схему управления генератора?

1.5.6. Какую функциональную роль выполняет в схеме управления приводом усилитель СТ-58?

Лабораторная работа 2
Исследование модулей и схем управления на одномембранных элементах НЭМП-30

Цель работы

Изучение устройства и принципа действия элементов НЭМП-30, функциональных модулей, собранием на этих элементах, исследование их характеристик, анализ работы схемы управления исполнительными механизмами, разработка других вариантов схем управления по заданной циклограмме.

Аналоговый повторитель

Аналоговый повторитель (рис. 2.4.) построен на одномембранном элементе без пружины 2СК - б/п, сопло (каналы 2, 5) соединено с атмосферой. При правильно подобранном дросселе в канале питания (вход в проточную камеру) должно реализоваться условие Рвых = Рвх.

Модуль памяти

Модуль триггера с раздельными входами (рис. 2.5, а) реализован на одномембранном элементе 2СК-0,32 и дросселях 0,2 и 0,4. При подаче включающего сигнала Р1 = 1 открывается сопло питания 2 за счет подъема мембраны и Рвых = 1. На выходе триггера поддерживается Рвых = 1 и после снятия включающего сигнала (Р1 = 0), за счет того, что мембрана удерживается в верхнем положении силой Ф1 = РвыхFэ. При подаче выключающего сигнала Р2 = 1 сила, действующая на мембрану сверху, равна , т. е. превышает силу Ф1 на силу сжатия пружины, вследствие этого жесткий центр мембраны опускается вниз и закрывает сопло питания. Выходной сигнал становится равным нулю (Рвых = 0).

Модуль генератора

Генератор предназначен для создания импульсов давления регулируемой частоты. Он собран на одномембранных элементах 2СО-0,32, 2СК-0,32 и инерционном звене, состоящем из емкости и дросселя (рис. 2.5, б). При подаче давления питания сигнал на выходе генератора максимальный (Рвых = 1), поскольку сопла элементов Э1 и Э2 открыты. Давление питания, подаваемое через вход 1 элемента Э2, поступает по каналу 5 на выход, одновременно начинает наполняться через дроссель емкость и глухая камера элемента Э1. Когда давление в глухой камере создаст силу, действующую на мембрану, превышающую силу сжатия пружины с другой стороны мембраны, сопло 2 закроется, воздух питания перестанет стравливаться в атмосферу через выход 1, а давление, подаваемое по каналу 3 в глухую камеру Э2, создаст усилие, необходимое для перемещения мембраны вниз и закрытия сопла 2 (Рвых = 0). Одновременно прекратится поступление давления питания в инерционное звено, остаток воздуха стравится в атмосферу, сопла в элементах Э1 и Э2 снова откроются, а выходной сигнал достигнет максимума. Цикл повторяется. Подбором α можно изменять период колебаний. График зависимости Рвых= f (t) приведен на рис. 2.5, в.

Порядок выполнения работы

Исследование модуля памяти

2.3.3.1. Собрать схему модуля памяти (см. рис. 2.5, а) на одно мембранном элементе 2СК-0,32 и дросселях 0,4; 0,2. Входные сигналы Р1 (включающий) и Р2 (выключающий) подать от штуцеров Ш1‑Ш5 лицевой панели. Подключение питания, приборов контроля сигналов аналогично предыдущим пунктам работы.

2.3.3.2. Проверить работу модулей.

2.3.3.3. Построить взаимосвязанные графики Р1 = f (t), Р2 = f (t), Р3 = f (t).

Содержание отчета по работе

2.4.1. Цель работы и краткое ее содержание.

2.4.2. Схемы модулей.

2.4.3. Таблицы записи наблюдений.

2.4.4. Графики функций, полученные в процессе работы.

2.4.5. Выводы.

2.5. Контрольные вопросы

2.5.1 Как связываются конструктивные особенности элементов НЭМП-30 с логическими операциями?

2.5.2. Как можно изменить частоту пульсации выходного сигнала генератора?

2.5.3. Можно ли построить схему управления поршневым приводом с использованием генератора? Какова будет временная диаграмма привода при этом?

2.5.4. Можно ли построить схему управления приводом без повторителей?

2.5.5. Какую роль играют дроссели, устанавливаемые в каналах питания концевых выключателей исполнительных механизмов?

2.5.6. Как можно регулировать скорость перемещения поршней исполнительных механизмов?

Лабораторная работа 1

Исследование модулей и схем управления на струйных элементах системы "Волга"

Цель работы

Изучение устройства и принципа действия элементов функциональных модулей, проверка точности их работы, анализ работы предложенной схемы управления.

Устройство и принцип работы струйных модулей и схемы управления