DE2202804C3 - Pneumatic pulse generator with adjustable pulse duty factor - Google Patents
Pneumatic pulse generator with adjustable pulse duty factorInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Impulsgeber mit einstellbarem Tastverhältnis in Form eines sich selbst erregenden astabilen Multivibrators, bestehend aus mehreren hintereinandergeschalteten statischen Dreiwegeventilen gleicher Art mit zwei gesteuerten *5 Eingängen, einem Ausgang sowie einem Steuereingang, die in Ruhestellung, das heißt bei Fehlen eines Steuersignals, eine definierte Schaltstellung einnehmen, wobei der Ausgang der einzelnen Dreiwegeventile jeweils mit dem Steuereingang des nachfolgenden so Dreiwegeventils und der Ausgang des letzten Dreiwegeventils über ein pneumatisches RC-GWed, bestehend aus einer Drossel und einem Volumen, mit dem Steuereingang des ersten Dreiwegeventils verbunden ist und wobei jeweils ein gesteuerter Eingang der Dreiwegeventile mit der Atmosphäre verbunden ist, und die anderen gesteuerten Eingänge gemeinsam von Zuluft beaufschlagbar sind.The invention relates to a pneumatic pulse generator with an adjustable pulse duty factor in the form of a self-exciting astable multivibrator, consisting of several static three-way valves of the same type connected in series with two controlled * 5 inputs, one output and one control input, which in the rest position, i.e. in the absence of a control signal, assume a defined switching position, the output of the individual three-way valves being connected to the control input of the following three-way valve and the output of the last three-way valve via a pneumatic RC-GWed, consisting of a throttle and a volume, with the control input of the first three-way valve and where In each case one controlled input of the three-way valves is connected to the atmosphere, and the other controlled inputs can be acted upon by supply air together.
Ein derartiger, aus der US-PS 32 91 153 bekannter Impulsgeber besteht aus einer ungeraden Anzahl — «> mindestens jedoch drei — von Dreiwegeventilen gleicher Art, deren Ein- und Ausgänge jeweils in gleicher Weise geschaltet sind und deren letztes Dreiwegeventil über das RC-GWed auf das erste Dreiwegeventil rückgeführt ist. Da die Zuluft immer den <·■> in der Ruhestellung mit dem Ausgang des Impulsgeber verbundenen gesteuerten Eingängen zurückgeführt wird, während die in der Ruhestellung ohne Verbindung mit dem Ausgang befindlichen weiteren Eingänge der Dreiwegeventile zur Entlüftung dienen, über alle Dreiwegeventile jeweils die gleiche Funktion aus.Such, from US-PS 32 91 153 known pulse generator consists of an odd number - "> but at least three - of three-way valves of the same type, whose inputs and outputs are switched in the same way and the last three-way valve via the RC-GWed is returned to the first three-way valve. Since the supply air is always fed back to the controlled inputs connected to the output of the pulse generator in the rest position, while the other inputs of the three-way valves that are not connected to the output in the rest position are used for venting, all three-way valves each perform the same function .
Darüber hinaus ist die Impulsfrequenz nur in einem sehr engen Bereich einstellbar. Bei kleineren Frequenzen ändert sich das im ersten Dreiwegeventil verzögerte Signal langsam, so daß auch das Umschalten langsam erfolgt Da ein überschneidungsfreies Arbeiten der zusammengeschalteten Dreiwegeventile in üer Regel nicht gewährleistet ist, wird beim Umschalten der Zuluftanschluß kurzzeitig mit Atmosphäre verbunden. Je langsamer nun das verzögerte Signal sich ändert, um so größere Luftmengen entweichen beim Umschalten in die Atmosphäre. Bei Schaltfrequenzen kleiner als 5 Hz wird der Schaltrhythmus, also die Erzeugung von Impulsen unterbrochen.In addition, the pulse frequency can only be set within a very narrow range. At lower frequencies the delayed signal in the first three-way valve changes slowly, so that the switchover is also slow As a rule, the interconnected three-way valves work without overlapping is not guaranteed, the supply air connection is briefly connected to atmosphere when switching. The slower the delayed signal changes, the greater the amount of air that escapes when switching to the atmosphere. At switching frequencies less than 5 Hz, the switching rhythm, i.e. the generation of Pulses interrupted.
Auch bei höheren Frequenzen wirkt sich die beim Umschalten entweichende Luft ungünstig auf die Impulserzeugung aus. Leckverluste mindern nämlich die Ausgangsleistung, so daß das Schaltelement nicht vollständig durchschalten kann, sondern nur über seine mittlere Schaltlage schwingt. Am Ausgang erscheinen anstelle von eindeutigen Rechteckimpulsen nur mit verringerter Amplitude und in der Frequenz schwankende Drucksignale, so daß zur Impulsformung und-verstärkung zusätzliche Schwellwertschalter notwendig werden.Even at higher frequencies, the air escaping when switching has an unfavorable effect on the Pulse generation off. Namely, leakage losses reduce the output power, so that the switching element does not can switch through completely, but only swings beyond its middle switch position. Appear at the exit instead of unambiguous square-wave pulses only with a reduced amplitude and fluctuating frequency Pressure signals, so that additional threshold switches are necessary for pulse shaping and amplification will.
Mit dem sich ständig vergrößerenden Ausmaß des Einsatzes pneumatischer Schalt-, Steuer- und Regelsysteme zur Lösung komplexer Aufgaben der sogenannten Automationstechnik werden für die sequentiell arbeitenden Schaltkreise im steigender. Maße Impulsgeber benötigt, die an ihren Ausgängen möglichst rechteckige Impulse einstellbarer aber konstanter Pulsfolgefrequenz abgeben sollen.With the ever increasing extent of the use of pneumatic switching, control and regulation systems to solve complex tasks of the so-called automation technology are for the sequential working circuits in the increasing. Dimensions of the pulse generator required at their outputs if possible should emit rectangular pulses of adjustable but constant pulse repetition frequency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus pneumatischen Schaltelementen bestehenden Impulsgeber der angegebenen Art zu schaffen, der ein definiertes und rückwirkungsfreies S^haltvchalten aufweist, mit dem Rechteck-Impulse mit steilen Impulsflanken erzielbar sind und bei dem durch eine neue Beschallung der Dreiwegeventile untereinander und deren Verbindungen mit der Zuluftversorgung eine geringere Anzahl von Dreiwegeventilen als bisher benötigt wird.The invention is based on the object of a pulse generator consisting of pneumatic switching elements to create the specified type, which has a defined and reaction-free S ^ haltvchalten, with the square-wave pulses with steep pulse edges can be achieved and with the new sound system the three-way valves with each other and their connections with the supply air supply a smaller number of three-way valves than is previously required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Dreiwegeventile vorgesehen sind, wobei der in Ruhestellung mit dem Ausgang verbundene gesteuerte Eingang des ersten Dreiwegeventils und der in Ruhestellung nicht mit dem Ausgang verbundene gesteuerte Eingang des zweiten Dreiwegeventils gemeinsam von Zuluft beaufschlagbar sind und wobei der andere gesteuerte Eingang des ersten Dreiwegeventils über eine einstellbare Entlüftungsdrossel und der Eingang des zweiten Dreiwegeventils direkt mit der Atmosphäre verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that two three-way valves are provided, the in Rest position connected to the output controlled input of the first three-way valve and the in Rest position controlled input of the second three-way valve not connected to the output can be acted upon jointly by supply air and the other controlled input of the first three-way valve via an adjustable venting throttle and the input of the second three-way valve directly to the Atmosphere.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist jedes der Dreiwegeventile einen weiteren Steuereingang zur Zuführung eines Verriegelungssignals auf.According to an expedient embodiment of the invention, each of the three-way valves has a further one Control input for supplying a locking signal.
Da nunmehr die Eingänge der Dreiwegeventile unterschiedlich beschaltet sind und der ansonsten zur Entlüftung dienende gesteuerte Eingang des zweiten Dreiwegeventils als Versorgungseinlaß und der ansonsten als Versorgungseinlaß dienende Eingang als Entlüftungsöffnung dient, benötigt der erfindungsgemä-De Impulsgeber nur noch zwei gleichartige Dreiwegeventile. Die vielseitig zu verwendenden Dreiwegeventile werden also optimal ausgenutzt, um mit derSince now the inputs of the three-way valves are wired differently and the otherwise for The ventilating controlled input of the second three-way valve as a supply inlet and the otherwise The inlet serving as a supply inlet serves as a ventilation opening, is required by the De-according to the invention Impulse generator only two similar three-way valves. The versatile three-way valves are therefore optimally used to deal with the
geringstmöglicben Anzahl, nämlich mit zwei Dreiwegeventilen, einen Impulsgeber zu schaffen, der ein definiertes Schaltverhalten aufweist und wobei zwischen den Dreiwegeventilen keine Rückwirkungen auftreten. Da ferner der erste gesteuerte Eingang, also die übliche Entlüftungsöffnung, über eine einstellbare Drossel mit der Atmosphäre bzw. einem Referenzdruck verbunden ist, kann die Entlüftungszeit des Impulsgebers exakt auf die gewünschte Frequenz und das gewünschte Tastverhältnis abgestimmt werden, wodurch Rechteck-Impuls mit sehr steilen Flanken erzielbar sind. Der zweite gesteuerte Eingang des zweiten Dreiwegeventils ist direkt an Atmosphäre bzw. einen Referenzdruck gelegt, da hierdurch das Schaltverhalten des Impulsgebers nicht mehr beeinflußt wird.lowest possible number, namely with two three-way valves, to create a pulse generator that has a defined switching behavior and wherein between the three-way valves no repercussions occur. Furthermore, since the first controlled input, that is the usual vent opening, via an adjustable throttle with the atmosphere or a reference pressure connected, the venting time of the pulse generator can be set exactly to the desired frequency and that desired duty cycle can be matched, creating a square-wave pulse with very steep edges are achievable. The second controlled input of the second three-way valve is directly connected to the atmosphere or a reference pressure is applied, as this no longer affects the switching behavior of the pulse generator.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing described. It shows
Fig. I ein Schaltbild eines erfindungsgemäBen pneumatischen Impulsgebers,Fig. I is a circuit diagram of an inventive pneumatic pulse generator,
Fig. 2 einen Pulsplan des Impulsgebers nach Fig. ! mit einem Tastverhältnis τ = 1,FIG. 2 shows a pulse plan of the pulse generator according to FIG. with a duty cycle τ = 1,
Fig.3 einen Pulsplan des Impulsgebers nach Fig. 1 mit einem Tastverhältnis τ > 1,3 shows a pulse plan of the pulse generator according to FIG. 1 with a pulse duty factor τ> 1,
Fig.4 eine Draufsicht auf einen Impulsgeber gemäß F i g. 1 und4 shows a plan view of a pulse generator according to F i g. 1 and
F i g. 5 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht des Impulsgebers nach F i g. 4.F i g. 5 shows a side view of the pulse generator according to FIG. 1, shown partially in section. 4th
Ein pneumatischer Impulsgeber 40 besteht, wie F i g. I zeigt, aus zwei Schaltelementen S\ und S2, in Form sogenannter logischer, je eine Rückstellfeder aufweisender Dreiwegeveniile, wie sie beispielsweise in der DE-OS 19 03 838 im einzelnen dargestellt sind. Beim Schaltelement Si sind die zwei steuernden Eingänge mit I und 2 und die zwei gesteuerten Eingänge mit 4 und 5 und ein Ausgang mit 3 bezeichnet, während beim Schaltelement S2 die entsprechenden Ein- und Ausgänge mit ti und 22,44und55 sowie mit 33 bezeichnet sind. Beim Schaltelement Si ist der Ausgang 3 dem steuernden Eingang 11 des zweiten Schaltelementes S2 zugeführt, dessen Ausgang 33 über ein RC-GWed 7 mit dem steuernden Eingang 1 des Schaltelementes S\ verbunden ist. Der Eingang 44 des zweiten Schaltelementes S2 ist mit dem Eingang 5 des ersten Schaltelementes Sz verbunden. Den Eingängen 5 und 44 wird die Zuluft zugeführt, während der Eingang 4 über eine einstellbare Drossel R2 mit Atmosphäre verbunden ist. Dem Eingang 22 des Schaltelementes S2 kann ein Verriegelungssignal .»,.zugeführt werden.A pneumatic pulse generator 40 consists, as shown in FIG. I shows, from two switching elements S \ and S 2 , in the form of so-called logical three-way valves, each having a return spring, as shown in detail in DE-OS 19 03 838, for example. In switching element Si, the two controlling inputs are labeled I and 2 and the two controlled inputs are labeled 4 and 5 and one output is labeled 3, while in switching element S 2 the corresponding inputs and outputs are labeled ti and 22, 44 and 55 and 33 . In the case of the switching element Si, the output 3 is fed to the controlling input 11 of the second switching element S2 , the output 33 of which is connected via an RC-GWed 7 to the controlling input 1 of the switching element S \ . The input 44 of the second switching element S 2 is connected to the input 5 of the first switching element Sz. The inlet air is fed to the inlets 5 and 44, while the inlet 4 is connected to the atmosphere via an adjustable throttle R 2. A locking signal. »,. Can be fed to the input 22 of the switching element S 2.
Die Wirkungsweise ^er Schaltanordnung nach F i g. I ist nachfolgend anhand der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Zeitdiagramme erläutert.The mode of operation of the switching arrangement according to FIG. I. is below based on the in FIGS. 2 and 3 illustrated timing diagrams.
Wird dem Impulsgeber 40 die Zuluft zugeführt, so schaltet das Schaltelement S2 um und am Ausgang 33 erscheint ein Drucksignal Yt = L Das Volumen C wird über die Drossel R\ belüftet und der Druck xc steigt exponentiell an. Erreicht der Druck xc den oberen Schaltpunkt xc/des Schaltelementes S., so schaltet dieses um — Punkte 3 in Fig.2. Nun tritt die besondere Wirkung der Drossel R2 auf. Durch die Entlüftungsdrossel R2 erfolgt die Entlüftung nicht sprungartig, sondern mit Verzögerung. Der Ausgang 33 des Schaltelementes 52 bleibt deshalb mit Zuluft verbunden, und der Druck xc steigt weiter so lange, bis der Druck Y\ auf den unteren Schaltpunkt — Punkte /b'in Fig. 2 - absinkt. Erst dann schaltet das Schaltelement Si um, der Ausgang 33 wird mit Atmosphäre verbunden, es entsteht das Signal Yi = O und der Druck xc beginnt verzögert zu sinken. Erreicht der Druck xc den unteren Scheitelpunkt — Punkte c in Fig.2 —, schalten beide Schaltelemente sprungartig um. An den Ausgängen 3 und 33 erscheinen wieder Drucksignale Y\ = L und K3 = L das Volumen C wird von neuem exponentiell belüftet, d. h. der ganze Vorgang wiederholt sich. Durch das wechselweise Auffüllen und Entleeren des Volumens Centstehen am Ausgang 33 rechteckige Impulse.If the supply air is fed to the pulse generator 40, the switching element S 2 switches over and a pressure signal Yt = L appears at the output 33. The volume C is ventilated via the throttle R \ and the pressure x c increases exponentially. If the pressure x c reaches the upper switching point x c / of the switching element S., this switches over - point 3 in Fig. 2. Now the special effect of the throttle R 2 occurs. The venting throttle R 2 does not vent abruptly, but rather with a delay. The output 33 of the switching element 52 therefore remains connected to the supply air, and the pressure x c continues to rise until the pressure Y \ falls to the lower switching point - points / b 'in FIG. 2. Only then does the switching element Si switch over, the output 33 is connected to the atmosphere, the signal Yi = O arises and the pressure x c begins to decrease with a delay. When the pressure x c reaches the lower apex - point c in FIG. 2 - both switching elements switch over abruptly. At the outputs 3 and 33, pressure signals Y \ = L and K 3 = L appear again, the volume C is again exponentially ventilated, ie the whole process is repeated. By alternately filling and emptying the volume cents, there are 33 rectangular pulses at the output.
Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen läßt sich jedoch der obere Schaltwert *J - Schaltpunkte b in Fig. 2 — mit Hilfe der einstellbare Enilüftungsdrosse! Ri beliebig nach oben schieben. Durch eine solche Einstellung läßt sich das Tastverhältnis τ = T1/T2 im Bereich von 0,7 bis 5 einstellen. Je rmhr die Entlüftungsdrossel R2 zugemacht wird, desto langsamer erfolgt die Entlüftung und desto langer wird die Impulsdauer 7Ί gegen die Pause T2. In Fig. 3 ist der seitliche Verlauf der beschriebenen Signale bei einer solchen Einstellung entsprechend der Darstellung inIn contrast to known designs, however, the upper switching value * J - switching points b in Fig. 2 - can be adjusted with the aid of the adjustable ventilation throttle! Slide the Ri up as you like. With such a setting, the pulse duty factor τ = T1 / T2 can be set in the range from 0.7 to 5. The more the venting throttle R 2 is closed, the slower the venting takes place and the longer the pulse duration 7Ί becomes against the pause T 2 . In FIG. 3, the lateral profile of the signals described with such a setting is shown in accordance with the illustration in FIG
jo F i g. 2 darstellt.jo F i g. 2 represents.
Aus dem Vorstehenden ist die große Bedeutung der Entlüftungsdrossel ersichtlich, da sie zusammen mit dem zweiten Schaltelement S2 eine zuverlässige Impulsgabe im breiten Frequenzbereich und ferner eine EinstellungFrom the above, the great importance of the venting throttle can be seen, since, together with the second switching element S 2, it provides reliable impulses in a wide frequency range and also provides a setting
jo des Tastverhältnisses in einem breiten Bereich ermöglicht, ohne daß ein oder mehrere zusätzliche Schwellwertschalter verwendet werden müssen.jo of the duty cycle in a wide range, without having to use one or more additional threshold switches.
Schließlich besteht bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 die Möglichkeit, durch Anlegen des Signals x, den Impulsgeber 40 zu verriegeln. Solange das Signal x, enliegt. wird der Ausgang 33 dauernd mit Atmosphäre verbunden und nimmt den Zustand Y2 = O ein. Erst nach dem Abschalten des Verriegelungssignals wird der Impulsgeber in Betrieb gesetzt.Finally, in the circuit arrangement according to FIG. 1, there is the possibility of locking the pulse generator 40 by applying the signal x. As long as the signal x is present. the output 33 is permanently connected to the atmosphere and assumes the state Y 2 = O. The pulse generator is only put into operation after the locking signal has been switched off.
In den Fig.4 und 5 ist die integrierte Bauweise des Impulsgebers 40 dargestellt. Da die verwendeten Bauelemente und /iC-Elemente ein einheitliches Anschlußraster aufweisen, erfolgt die interne Verschaltung schlauchlos über sogenannte Kanalplatten 80, die von einer Grundplatte 81 gehalten sind. Die Grundplatte 81 trägt auch die Schaltelemente S1 und S2 sowie das pneumatische RC-CWed 7, nämlich die Drossel R] und das Volumen Csowie die Drossel R2. wobei als Volumen für das ftC-Glied auch das Volumen der Kanalverbindung dienen kann. Ferner sind die Anschlußstutzen 83 für die Zuluft Z, für das Verriegelungssignal V und für den Signalausgang A auf der Grundplatte befestigt.The integrated construction of the pulse generator 40 is shown in FIGS. Since the components and / iC elements used have a uniform connection grid, the internal interconnection takes place without tubes via so-called channel plates 80, which are held by a base plate 81. The base plate 81 also carries the switching elements S 1 and S 2 as well as the pneumatic RC-CWed 7, namely the throttle R] and the volume C as well as the throttle R 2 . whereby the volume of the duct connection can also serve as the volume for the ftC element. Furthermore, the connecting pieces 83 for the supply air Z, for the locking signal V and for the signal output A are attached to the base plate.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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