Документ: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов, страницы 86-90


96	М Е Т О ДЫ Р Е А Л И З А Ц И И Б А З О В Ы Х		ОПЕРАЦИЙ [ГЛ. I I
равномерно		и отличается от реального	только дискретнос
тью. Однако		увеличением частоты оно может быть сделано

сколь угодно близким к нему. При переменной частоте поступления импульсов имеем неравномерное «время».

В зависимости от частоты может быть реализован как дискретный, так и с достаточным приближением непре рывный режим работы, т. е. метод представляет возмож ность без дополнительных устройств выполнять опера ции как дискретно, так и с требуемым приближением непрерывно во времени.

Чтобы остановить «время» (запомнить), достаточно прекратить подачу импульсов, при этом дополнительных устройств не требуется.

Особо важное значение имеет наличие нескольких управляемых величин — давления, объема, количества молекул газа, частоты (количества) прерываний. Это поз воляет:

— создавать и использовать элементы, входами и вы ходами которых может быть любая из переменных или их сочетание;

—выбирать для реализуемой операции координаты, оптимальные по технической реализации (например, ана логично тому, как для выполнения алгебраического сум мирования выбраны расходы, которые суммируются толь ко за счет соединения линиями источников расхода без специального сумматора);

—строить как чисто пневматические, так и некоторые комбинированные вычислительные устройства над пнев матическими, электрическими и др. величинами, реали зуемые благодаря дискретности амплитуды управляющего сигнала без применения непрерывных электропневмати

ческих и других преобразователей.
2. Основные приемы	метода.
П о о ч е р е д н о е	с о о б щ е н и е к а м е р ы		с
р а з н ы м и и с т о ч н и к а м и		д а в л е н и й .	Рас

смотрим устройство типа шагового искателя, в котором ка мера V поочередно соединяется с каждой из п линий.

Когда камера сообщается с £-й линией, количество молекул газа в ней

(4.3)

5 ' i l ПРЕРЫВИСТОЕ В Ы П О Л Н Е Н И Е Б А З О В Ы Х ВЫЧИСЛЕНИЙ 97

При	сообщении с (г + 1)-й			линией	количество мо
лекул газа в ней становится равным
		N{t +	l)~li*f.			(4.4)
Следовательно, в (i -f- 1)-ую				линию поступило		коли
чество	молекул	газа
	AN =	Л' (0 -N(i	+ 1) =	- L - { P i	_	( 4.5)

т. е. за один цикл обегаиия в каждую линию поступит порция газа, пропорциональная разности давлений в дан ной линии и в линии, предшествующей по очередности соединения с камерой.

При частоте / обегаиия осредненный в реальном вре мени расход газа в каждую линию определится выраже нием

		d N	V f I	\		I I R\
В	частном случае,		при наличии только двух			линий,
получается		линейное пневматическое сопротивление (§ 8)
с прерывистым (порционным)				расходом.
К о м м у т и р о в а н и е				к а м е р	м е ж д у	с о
б о й .	При	соединении (рассоединении)			камер	между

собой реализуется суммирование (вычитание) их объемов и количеств газа, причем эта аналоговая операция выпол няется без специальных суммирующих устройств и без погрешности.

В простейшем случае сообщение (разобщение) камер между собой может быть использовано для суммирования дискретных сигналов с учетом «веса» каждого сигнала, применяемого, например, при цифроаналоговых преобра зованиях. При этом преобразователь содержит ряд камер Vi, подсоединенных к общей линии через контакты Kt, состояние которых определяется дискретными сигналами

Dt.	Если		объем,	давление или	количество газа			камеры
Vt	пропорционален «весу» сигнала Dit					то	объем,	давление
или количество газа присоединенной						к общей линии			сум
марной		камеры		определяются	выражениями:
		71		11	•		71
	Vs =	2	ViDu	ps = 4 - S P i A .		=	2 NiDu		(4.7)
		i=l		i = l			i = l

4 E . В. Фудим

98 М Е Т О Д Ы Р Е А Л И З А Ц И И Б А З О В Ы Х О П Е Р А Ц И Й [ Г Л . I I

т. е. У Е ,	ps, / V B являются	аналоговыми эквивалентами чис
ла, заданного набором двоичных сигналов Г>г.
Если	имеется п камер	каждая из которых заполне

на газом с абсолютным давлением р г , то после сообщения /

камер	между		собой	установится			давление
psi =	/сВ ^	=	&6		= 2 -	А	- р { = р 0 + 2	(4.8)
			2 * 1		FEL	2п
					FEL
			i = i			i = i
При / = п выполняется операция пассивного сумми
рования		(kt <	1):		71
					71
				p°s = 2		k,pl		(4.8')

Если давления p t могут принимать только одно из двух значений (минимальное рт\п или максимальное pm ax)» то в зависимости от величин Vt можно реализовать любую ступенчатую функцию рв (t). Объем камеры V;, которая присоединяется в j-я момент времени для обеспечения давления ps;-, определяется из уравнения (4.8):

ГДе

Pj = Р т а х При

Pzj

Psj-l',

Pj = Pmln При Pzj

<

<Р Е . - 1 -

И з м е н е н и е к о л и ч е с т в а г а з а в к а м е - р е. При впрыскивании в камеру газа осуществляется суммирование находящегося в камере и впрыскиваемого количеств газа. Эта операция дает возможность суммиро

вать количества			газа	с	преобразованием в			давление.
Результатом		суммирования				является	давление	в камере
V0,	равное	в соответствии				с уравнением состояния:
						71
			р =	р 0 +		^-^Ми		(4,10)
						i = i
где N{ — передаваемые количества газа (с учетом знака);
р 0	— начальное		давление		в	камере	V0.

§ 4] ПРЕРЫВИСТОЕ В Ы П О Л Н Е Н И Е Б А З О В Ы Х ВЫЧИСЛЕНИЙ 99

И з м е н е н и е

о б ъ е м а

к а м е р ы .

Данная

опе

рация приводит к передаче количества газа. В общем

случае, когда сначала камера сообщается с линией с дав

лением рх

при объеме

Vt

и затем cj

линией

с давлением

р2 при объеме V2, во вторую

линию

(при условии

изо-

термичности процесса) передается количество газа, рав

ное

W

=

A - iptVt

-

plVl)

=

i

|

-

( р , -

^

P l

j

=

(р2-

KPl).

(4.11)

В

частном

случае, для

замкнутой

камеры

(AN

= 0)

Р»

=

KPt*

(4.12)

т. е.

абсолютное

давление

умножается

на

постоянный

коэффициент

К

— VJV2

(0 <С К <

оо).

Если начальная или конечная величина

объема

(Vx

или V2) равна нулю, то согласно уравнению (4.11)

выпол

няются соответственно операции введения в линию коли

чества

газа, не

зависящего

от

давления

в

этой

линии,

и операция отведения количества газа, пропорциональ

ного

абсолютному

давлению

в

данной

линии:

И з м е н е н и е

д а в л е н и я

в

з а м к н у т о й

к а м е р е .

Скачкообразное

изменение давления осущест

вляется в пневматических камерах со стенкой с нулевой

жесткостью. Реализуемая при этом зависимость имеет

вид:

Уа

=

У ! - § - ,

(4.13)

т. е. осуществляется преобразование в объем камеры част

ного двух

абсолютных давлений. Здесь F x

и V2,

ргя

р2 —

начальная

и конечная

величины соответственно

объема

и

абсолютного

давления

в камере.

Х р а н е н и е к о л и ч е с т в а

г а з а

п р и з а

п о м и н а н и и .

Запоминание

количества

газа

вместо

давления позволяет улучшить элемент памяти аналого вого сигнала, поскольку возможно хранение при любом удобном давлении, и следовательно, резкое уменьшение возможных утечек газа. Существенным преимуществом

А*

Материал: Фудим Е.В. Пневматическая вычислительная техника. Теория устройств и элементов

Смотрите также: