CS274009B1

CS274009B1 - Digital electropneumatical converter

Info

Publication number: CS274009B1
Application number: CS509388A
Authority: CS
Inventors: Juraj Ing Csc Stein
Original assignee: Juraj Ing Csc Stein
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS509388A1

Abstract

Digital electropneumatic converter serves for direct digital control of pressure or gas floe in pneumatic installations, where changing pressure or flow of pressurized medium in time is required. The digital electropneumatic converter consists of at least two, generally parallel branches, each of which is formed by serial arrangement of two-way on-off electromagnetic valve or by three-way electromagnetic valve with one blinded input and by calibrated screen or by bidirectional throttle valve. The calibrated screens are made in the following way, or, respectively, the flow rate ratios of bidirectional throttle valves are set to 2<0> : 2<1> : 2 <2> :.....: 2<k>. The digital electropneumatic converter is controlled by control electric signal that is coded in k-bit binary parallel code.<IMAGE>

Description

Vynález sa týká digitálneho elektropneumatického prevodníka na priame číslicové riadenie prietoku alebo tlaku tlakového média v pneumatických sústavách a mechanizmoch.The present invention relates to a digital electropneumatic transducer for direct digital control of the flow or pressure of a pressure medium in pneumatic assemblies and mechanisms.

Doteraz sa na spojité reguláciu prietoku alebo tlaku plynov pomocou elektrického signále používajú proporcionálně prie tokové alebo tlakové elektromagnetické ventily. Tieto pozostávajé z proporcionálneho elektromagnetu, ktorého kotva vyvodzuje silu alebo dráhu, ktorá je lineárně úměrná prúdu pretekajúcemu cez cievku proporcionálneho elektromagnetu. Kotvou sa přestavuje posúvač alebo tanierový ventil, ktorý riadi prietok plynu cez štrbiny posúvača alebo prostredníctvom vyrovnania pósobiacich sil tlaku na výstupe tanierového ventilu. Prietok alebo tlak plynu je proporcionálně úměrný prúdu pretekajúcemu cez elektromagnet ventilu. Používajú sa tiež regulátory tlaku pracujúsl m principe dýza-klapka, pričom poloha klapky je ovládaná piezoelektrickým členom. Nevýhodou je, že tieto elektropneumatické převodníky sa vyznačujú určitou nelinearitou a hysterézou. Přesnost funkcie je ovplyvnená třením posúvača, resp. tanierového ventilu v uležení, parazitnými prietokmi a nečistotami v plyne. Na priame číslicové riadenie vyžadujú číslicovo-analogový převodník a v případe proporcionálneho elektromagnetu ešte převodník napátia na prúd.Until now, proportional flow or pressure solenoid valves have been used to continuously control the flow or pressure of gases by means of an electrical signal. These consist of a proportional electromagnet, the armature of which exerts a force or path that is linearly proportional to the current flowing through the coil of the proportional electromagnet. The anchor adjusts the slider or plate valve that controls the flow of gas through the slider slots or by equalizing the pressure forces exerted on the plate valve outlet. The gas flow or pressure is proportional to the flow through the valve solenoid. Pressure regulators operating according to the nozzle-flap principle are also used, the position of the flap being controlled by a piezoelectric element. The disadvantage is that these electropneumatic transducers are characterized by some non-linearity and hysteresis. The accuracy of the function is influenced by friction of the slider, respectively. of the valve in the recess, parasitic flow and impurities in the gas. For direct numerical control, a digital-to-analog converter is required, and in the case of a proportional electromagnet, a voltage to current converter is required.

Uvedené nedostatky odstraňuje digitálny elektropneumatický převodník s vstupom tlakového média a výstupom tlakového média a s riadiacim elektrickým vstupom podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že medzi vstup tlakového média a výstup tlakového média sú paralelné zaradené najmenej dve vetve pozostávajúce z dvojcestných dvojpolohových elektromagnetických ventilov alebo z trojcestných dvojpolohových ventilov s jedným vstupom zaslepeným a z kalibrovaných cloniek alebo obojsmerných škrtiacich ventilov, pričom prietokové poměry cez jednotlivé kalibrované clonky, resp. obojsmerné škrtiace ventily v uvedenom poradí sú v pomere 2θ : 2¹ : 2^ : .....: 2^.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a digital electropneumatic transducer with a pressure medium inlet and a pressure medium outlet and with a control electrical input according to the invention, characterized in that at least two branches consisting of two-way two-position solenoid valves or three-way two-position valves with one inlet blinded and from calibrated orifice plates or bidirectional throttle valves; bidirectional throttles in the order shown are 2θ: 2 ¹ : 2 ^: .....: 2 ^.

Vynález digitálneho elektropneumatického prevodníka umožňuje priame číslicové ovládanie logickým signálom bez potřeby dalších prevodníkov.The invention of the digital electropneumatic transducer enables direct digital control by a logic signal without the need for additional transducers.

Usporiadanie digitálneho elektropneumatického prevodníka podía vynálezu je schematicky znázorněné na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schematicky znázorněný digitálny elektropneumatický převodník s dvojcestnými dvoupolohovými elektromagnetickými ventilmi a kalibrovanými clonkami a na obr. 2 je schematicky znázorněný digitálny elektropneumatický převodník s trojcestnými dvoupolohovými elektromagnetickými ventilmi s jedným vstupom zaslepeným a s obojsmernými škrtiacimi ventilmi.The arrangement of the digital electropneumatic transducer according to the invention is schematically shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic illustration of a digital electropneumatic transducer with two-way two-position solenoid valves and calibrated orifices, and FIG. 2 is a schematic illustration of a digital electro-pneumatic transducer with three-way two-position solenoid valves with one inlet blinded and bidirectional throttle valves.

Digitálny elektropneumatický převodník pozostáva z dvojcestných dvojpolohových elektromagnetických ventilov 30, 3L. 32,....3k, alebo trojcestných dvojpolohových elektromagnetických ventilov £0, 61, 62......6k s jedným vstupom zaslepeným, ktoré sú zapojené do série s kalibrovanými clonkami 40, 41, 42......4k alebo obojsmernými škrtiacimi ventilmi 70,The digital electro-pneumatic converter consists of two-way two-position solenoid valves 30, 3L. 32, .... 3k, or three-way two-position solenoid valves £ 0, 61, 62 ...... 6k with one input blinded, connected in series with calibrated orifice plates 40, 41, 42 ...... 4k or bidirectional throttles 70

71. 72......7k a vytvára rad najmenej dvoch paralelných vetiev 10, 11. 12......lk. Vetve71. 72 ...... 7k and forms a series of at least two parallel branches 10, 11, 12 ...... lk. branches

10, 11, 12.....lk sú zapojené paralelné medzi vstup 1. tlakového média a výstup 2_ tlakového média. Kalibrované clonky 40, 41, 42......4k resp. obojsmerné škrtiace ventily 70, 71', 72,10, 11, 12 ... 1k are connected in parallel between the pressure medium inlet 1 and the pressure medium outlet 2. Calibrated apertures 40, 41, 42 ...... 4k resp. bidirectional butterfly valves 70, 71 ', 72,

.....7k sú nastavené tak, aby prietoky cez paralelné vetve 10, 11, 12,.....lk v uvedenom..... 7k are set to flow through parallel branches 10, 11, 12, ..... lk in said

12 k poradí boli v pomere 2 : 2 : 2 :...:2, kde k je počet paralelných vetiev. Oigitálny elektropneumatický převodník je ovládaný elektrickým signálom připojeným na riadiací elektrický vstup 2 digitálneho elektropneumatického prevodníka prostredníctvom vstupných svoriek 50, 51, 52,...,5k. Riadiaci elektrický signál je kódovaný v paralelnom k-bitovom binárnom kóde, pričom elektrický signál zodpovedájúci bitu s najváčšou váhou je připojený k vstupnej svorke 50 paralelnej vetve JLO., elektrický signál s najbližšou nižšou váhou je připojený k vstupnej svorke 51 paralelnej vetve 11 prietok ktorou je presne polovičný y porovnaní s prietokom cez predošlú paralelné vetvu 10 atď,, kým sa nevyčerpá všetkých k paralelných větví, t.j. najmenej dve paralelné vetve. Teda signál s najmenšou váhou je připojený na vstupnú svorku 5k paralelnej vetve lk cez ktorú je prietok 2 -krát menší ako prietok cez paralelné vetvu 10.12 to the order were 2: 2: 2: ...: 2, where k is the number of parallel branches. The digital electropneumatic transducer is controlled by an electrical signal connected to the control electrical input 2 of the digital electropneumatic transducer via the input terminals 50, 51, 52, ..., 5k. The control electrical signal is encoded in a parallel k-bit binary code, the electrical signal corresponding to the highest-weight bit is connected to the input terminal 50 of the parallel branch JLO. exactly half y compared to the flow through the previous parallel branch 10, etc., until all k parallel branches are exhausted, ie at least two parallel branches. Thus, the least weighted signal is connected to the input terminal 5k of the parallel branch 1k through which the flow rate is 2 times smaller than the flow through the parallel branch 10.

CS 274 009 BlCS 274 009 Bl

Digitálny elektropneumatioký převodník je vstupom 2 tlakového média připojený k zdrojů tlakovej energie a k výstupu 2 tlakového média je připojené zariadenie, v ktorom sa má regulovat tlak alebo prietok. Riadiaci elektrický vstup 2 j^e připojený k výstupu číslicového zariadenia, napr. k výstupnému portu mikropočítača, v ktorom sa generuje paralelný binárny kód. Hodnotou kódového slova je riadená požadovaná hodnota výstupnej veličiny z digitáleho elektropneumatiokého prevodníka, napr. prietok. Podía hodnoty kódového slova z číslicového zariadenia je na jednotlivých vstupných svorkách 50, 51, 52,.....5k přítomný alebo nepřítomný elektrický signál. Podía toho příslušný dvojcestný dvojpolohový elektromagnetický ventilThe digital electro-pneumatic transducer is connected to a pressure energy source by an inlet 2 of pressure medium and to the outlet 2 of a pressure medium is connected a device in which the pressure or flow is to be controlled. Control electrical input 2 j ^e connected to the output of digital devices, eg. to the output port of the microcomputer in which the parallel binary code is generated. The value of the code word is the controlled setpoint value of the output variable from the digital electro-pneumatic converter, e.g. flow. Depending on the value of the code word from the digital device, an electrical signal is present or absent at the individual input terminals 50, 51, 52, ... 5k. Accordingly, the respective two-way two-position solenoid valve

30, 31, 32,...3k, resp. trojcestný dvojpolohový elektromagnetický ventil 60, 61, 62....6k s jedným vstupom zaslepeným prepušla alebo neprepúšla cez kalibrované clonku 40. Alt 42,30, 31, 32, ... 3k respectively. Three-way two-position solenoid valve 60, 61, 62 .... 6k with one inlet blinded or not leaked through calibrated orifice 40. Alt 42,

.... 4k resp. obojsmerný škrtiaci ventil 70, 71, 72,...7k tlakové médium. Prietoky cez jednotlivé paralelné vetve 10. 11, 12,...lk sú odstupňované v pomere 2θ : 2^ : 2^ ; ... 2^, » . L· čo umožňuje vytvořit spolu 2 roznych hodnůt, t.j, najmenej štyn různé hodnoty, vrátane stavu keď cez digitálny elektropneumatický převodník tlakové médium neprechádza. Cez digitálny elektropneumatioký převodník prúdi tlakové médium zo vstupu 1Λlakového média na výstup 2 tlakového média s prietokom, ktorého veíkosl je daná hodnotou kódového slova vydaného z číslicového zariadenia. Ak v určitom okamihu vydá číslicové zariadenie nové kódové slovo, zmenia sa hodnoty elektrických signálov na jednotlivých vstupných svorkách 50, li. 52....5k a změní sa otvorenie jednotlivých dvojcestných dvojpolohových elektromagnetických ventilov 30,.... 4k respectively. bidirectional throttle valve 70, 71, 72, ... 7k pressure medium. The flows through the individual parallel branches 10, 11, 12, ... 1k are graduated in the ratio 2θ: 2 ^: 2 ^; ... 2 ^ ». This makes it possible to create a total of 2 different values, i.e., at least four different values, including a state where the pressure medium does not pass through the digital electropneumatic transducer. The pressure medium flows through the digital electro-pneumatic transducer from the inlet 1Λ-pressure medium to the outlet 2 of the pressure medium with a flow rate the size of which is given by the code word issued from the digital device. If, at some point in time, the digital device issues a new code word, the values of the electrical signals at the individual input terminals 50, 11i will change. 52 .... 5k and the opening of the individual two-way two-position solenoid valves 30 is changed,

31, 22,...3k, resp. trojcestných dvojpolohových elektromagnetických ventilov 60, 61. 62.31, 22, ... 3k, respectively. three-way two-position solenoid valves 60, 61. 62.

...,6k s jedným vstupom zaslepeným. Změní sa prietok média cez jednotlivé paralelné vetve 10, 11, 12,...lk. Cez digitálny elektropneumatický převodník prúdi tlakové médium zo vstupu 2 tlakového média na výstup Ϊ tlakového média s hodnotou, ktorá je daná novým kódovým slovom vydaným z číslicového zariadenia...., 6k with one entry blinded. The flow rate of the medium through the individual parallel branches 10, 11, 12, ... is changed. Through the digital electropneumatic transducer, the pressure medium flows from the pressure medium input 2 to the pressure medium output s with the value given by the new code word issued from the digital device.

Digitálny elektropneumatický převodník možno využil při priamom číslicovom riadení tlaku alebo prietoku v pneumatických sústavách, kde sa požaduje v čase spojité menii tlak alebo prietok tlakového média a nie sú kladené veíké nároky na rozlišovaciu schopnosl. Možno ho použil v pneumatických sústavách na riadenie, reguláciu a automatizáciu v různých odvetviach priemyslu a dopravy ako aj v robotike. Osobitne ho možno použil na priame číslicové elektronické riadenie dynamických pneumatických sústav a mechanizmov .The digital electro-pneumatic transducer can be used for direct digital pressure or flow control in pneumatic systems where a continuous change in pressure or flow of the pressure medium is required over time and no great demands are placed on the resolution. It may be used in pneumatic systems for control, regulation and automation in various industries and transport as well as in robotics. In particular, it can be used for direct digital electronic control of dynamic pneumatic systems and mechanisms.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Digital electropneumatic transducer with inlet and outlet of pressure medium and with control electric input, characterized in that at least two branches (10,11,12, ... lk) are parallel connected between the pressure medium input (1) and the pressure medium output (2) , consisting of two-way two-position solenoid valves <v (30,31,32 ..... 3k) or three-way two-position solenoid valves (60,61,62, ..., 6k) with one inlet blank and calibrated orifice plates (40 , 41.42 ..... 4k) or bidirectional throttle valves (70.71.72, ..., 7k), with flow rates through the individual orifice plates (40.41,

42, ..., 4k), respectively. bidirectional throttle valves (70,71,72, ..., 7k) are shown in po2 drawings

CS274 009 Bl