д) Схемы на пневмореле

Схема пневмореле представлена на рис. 2.20, а; на рис. даны принятые для такого реле условные обозначения. В пневмореле имеются четыре камеры: , между камерами расположены три мембраны , объединенные общим штоком Ш в мембранный блок. К камерам по каналам подводятся управляющие давления , камера осевым каналом сообщается с питающей магистралью, а камера каналом сообщается с атмосферой. Осевой канал , ведущий в камеру , и канал камеры объединяются внешней коммуникацией (линией обратной связи ОС), в которой устанавливается выходное давление .

Рис. 2.20.

Мембранный блок, если он находится в крайнем верхнем положении, верхним торцом штока перекрывает канал и одновременно нижним торцом штока открывает канал при этом на выходе элемента в линии ОС нет избыточного давления. Если же мембранный блок занимает крайнее нижнее положение, то он перекрывает канал и открывает канал , а это приводит к установлению на выходе давления, равного давлению в линии питания.

Положение мембранного блока зависит от направления усилия, действующего на его шток, а величина и направление этого усилия определяются значениями давлений в камерах , т. е. давлениями и . Обратное воздействие выходного давления на положение мембранного блока обусловливает положительную обратную связь.

Характеристика пневмореле, отражающая отмеченные его свойства, изображена на рис. 2.21.

Рис. 2.21.

Рассмотрим работу этого реле в условиях, когда к камере подводится некоторое постоянное давление (так называемый подпор, или смещение). При этом характеристика реле и координатах остается, естественно, той же, но в координатах (рис. 2.22) она, сохраняя свой вид, оказывается тем более смещенной вправо, чем больше величина подпора (смещения).

Рис. 2.22.

Устройство с такой характеристикой можно применять для реализации логической операции «повторение». Для этого нужно привести в соответствие давлению, большему чем символ 1, а давлению, меньшему чем , — символ 0. Давление должно превышать . Применяя введенные на рис. 2.20 условные обозначения, реле, реализующее операцию «повторение», изображено на рис. 2.23; на этой схеме двойной штриховкой отмечена камера, в которой поддерживается давление (первый подпор).

Рис. 2.23.

Пневмореле может быть использовано также и для реализации операции «отрицание». В этом случае подводится некоторое постоянное давление к камере Характеристика, соответствующая этой схеме включения пневмореле, приведена на рис. 2.24. Условное изображение схемы дано на рис. 2.25; на этой схеме камера, в которой поддерживается неизменное давление , отличное от , отмечена одинарной штриховкой. Величины подпора отличаются друг от друга из-за того, что определяет положение правой, а — соответственно левой вертикальных линий гистерезисной петли.

Рис. 2.24.

Рис. 2.25.

В схеме, изображенной на рис. 2.25, действительно реализуется отрицание, так как при , когда мы будем считать, что независимая логическая переменная , выходной сигнал принимает значение 0, а при , когда давление на выходе , и значит, выходной сигнал равен 1.

Мы показали реализацию логических функций одной независимой переменной. Покажем теперь, как с помощью этого же реле реализуются логические функции двух и более независимых переменных.

На схеме рис. 2.26 канал, ранее сообщавшийся с линией питания (рис. 2.23), теперь включен в линию второй независимой переменной . Элемент, включенный по такой схеме, реализует конъюнкцию двух независимых переменных. Действительно, здесь в выходной линии будет избыточное давление тогда и только тогда, когда оба входных сигнала имеют значения 1.

Рис. 2.26.

Цепочка из элемента, собранная по схеме рис. 2.27, реализует конъюнкцию независимых переменных.

Рис. 2.27.

На рис. 2.28 дана схема реализации дизъюнкции двух независимых переменных, а схема на рис. 2.29, содержащая цепочку из пневмореле, реализует дизъюнкцию независимых переменных.

Рис. 2.28.

Рис. 2.29.

Итак, имея пневматические средства для реализации логических операций отрицания, конъюнкции и дизъюнкции, мы можем строить схемы, реализующие любые логические функции. Здесь также можно применить канонический способ реализации заданной логической функции; как уже неоднократно отмечалось, этот способ основан на представлении заданной функции в совершенной нормальной дизъюнктивной форме. Но так же, как и ранее, этот универсальный способ дает схемы не экономные по числу элементов. В этом можно убедиться хотя бы потому, что рассмотренное пневмореле можно применить не только как элемент отрицания, повторения, конъюнкции и дизъюнкции двух независимых переменных, но еще и как элемент импликации (рис. 2.30) или как элемент запрета (рис. 2.31).

Рис. 2.30.

Рис. 2.31.

Указанный способ включения реле позволяет получить импликацию с помощью одного элемента, между тем канонический способ в соответствии с которым импликацию нужно представлять через отрицание, конъюнкцию и дизъюнкцию, потребовал бы применения двух элементов. Это следует из формулы

Схема, реализующая импликацию каноническим способом, показана на рис. 2.32. Эта схема эквивалентна элементу, изображенному на рис. 2.30.

Рис. 2.32.