Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.X.1968 56232 / KI. 12 i, 1/03 MKP G 05 b /// - o UK Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Jan Jacewicz, mgr inz. Mariusz Olszewski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Automatyki Me¬ chanicznej), Warszawa (Polska) Wielowejsciowy membranowy element logiczny Przedmiotem wynalazku jest wielowejsciowy membranowy element logiczny sluzacy do budowy ukladów regulacji i sterowania znajdujacych za¬ stosowanie w przemysle chemicznym, spozywczym, petrochemicznym, obrabiarkowym i innych. Pod¬ stawowym przeznaczeniem membranowych ele¬ mentów logicznych jest budowa ukladów stero¬ wania, w których dotad stosowane byly glównie przekazniki elektromagnetyczne.W wiekszosci znanych rozwiazan membranowe elementy logiczne posiadaja blok membran, to znaczy okreslona ilosc membran powiazanych ze soba sztywnym trzpieniem.Przestrzen wewnetrzna elementu podzielona jest przez membrany oraz scianki korpusów na szereg komór, do których doprowadzone sa sygnaly wej¬ sciowe badz z których odbierane sa sygnaly wyjs¬ ciowe. Sygnaly wejsciowe i wyjsciowe to okreslo¬ ne wartosci cisnien czynnika roboczego — naj¬ czesciej powietrza.Blok membran moze zajmowac dwa polozenia zaleznie od kierunku wypadkowej sil dzialajacych na poszczególne membrany bloku. Dla zapewnie¬ nia okreslonego polozenia bloku membran przy zerowych sygnalach wejsciowych w niektórych rozwiazaniach stosuje sie cisnienia podporowe to znaczy stale cisnienie podane do odpowiedniej komory, a w innych sprezyne podpierajaca blok membran.W znanych rozwiazaniach elementów logicznych 10 15 25 30 poza blokiem membran jest jeszcze zawór dwupo- lozeniowy, którego zadaniem jest w jednym polo¬ zeniu laczenie kanalu sygnalu wyjsciowego z za¬ silaniem i zamykanie upustu do atmosfery, a w drugim polozeniu laczenie kanalu sygnalu wyjscio¬ wego z atmosfera z jednoczesnym zamknieciem zasilania. Wspomniane powyzej dwa polozenia za¬ woru odpowiadaja dwom polozeniom bloku mem¬ bran. W czesci rozwiazan blok membran spelnia role ruchomych czesci zaworów dwupolozenio- wych.Opisane powyzej rozwiazanie z blokiem mem¬ bran pozwalaja realizowac przy pomocy jednego elementu badz typowe funkcje logiczne dwu zmiennych, badz zlozone ale nietypowe funkcje wielu zmiennych. Biorac pod uwage czestosc wy¬ stepowania w ukladach sterowania typowych funkcji wielu zmiennych jak alternatywa i ko- niunkcja, wada elementów z blokiem membran jest koniecznosc laczenia kilku elementów dla realizacji funkcji alternatywy lub koniunkcji wie¬ cej niz dwu zmiennych.Inna wada elementów membranowych z blo¬ kiem membran jest zlozona technologia wykona¬ nia bloku membran ze wzgledu na potrzebe za¬ chowania szczelnosci i wymiarów konstrukcyj¬ nych oraz technologia montazu takich elementów.Celem wynalazku jest zbudowanie elementu lo¬ gicznego pozwalajacego na realizacje funkcji al¬ ternatywy wielu zmiennych oraz elementu reali- 56232¦¦¦:-* - *r-\ s ';, • '; ¦ zujacego funkcje negacji alternatywy wielu zmiennych.Dla realizacji powyzszego celu nalezy opracowac membranowy element logiczny, który pozwalalby na wprowadzenie wielu sygnalów wejsciowych, z których kazdy z osobna powinien identycznie wplywac na stan zaworu dwupolozeniowego.Membranowy element logiczny wedlug wynalaz¬ ku posiada jeden lub wiecej pierscieni polozonych jeden nad drugim, które wraz z wiotkimi mem¬ branami umieszczonymi miedzy nimi tworza ko¬ mory, do których doprowadza sie kanalami syg¬ naly wejsciowe w postaci okreslonych wartosci cisnienia czynnika roboczego. Miedzy kolejnymi membranami umieszczone sa wewnatrz pierscieni swobodne popychacze. Kazdy z popychaczy sluzy do przekazania sily oraz ruchu, powstalych w wyniku dzialania cisnienia na membrane polozo¬ na nad popychaczem, na popychacz lub popycha¬ cze znajdujace sie ponizej. Nad górnym skrajnym pierscieniem umieszczona jest membrana a nad nia pokrywka z komora i kanalem doprowadzenia sygnalu wejsciowego. Pod dolnym skrajnym pier¬ scieniem znajduje sie membrana oddzielajaca wnetrze tego pierscienia od komory polaczonej z otoczeniem. Pod najnizsza membrana znajduje sie popychacz podparty bezposrednio lub posrednio sprezyna, którego zadaniem jest przeniesienie sily i ruchu na zawór dwupolozeniowy umieszczony pod opisanym zestawem czesci. Sprezyna sluzy do ustalenia progu przelaczania.Dzieki takiej budowie elementu podanie cis¬ nienia do którejkolwiek z komór powoduje ugie¬ cie dolnej membrany tej komory i poprzez popy¬ chacze nizej polozone przekazanie sily oraz ruchu na element przelaczajacy zaworu dwupolozenio¬ wego. Taki sam efekt otrzymuje sie przy podaniu sygnalów cisnieniowych do wiecej niz jednej ko¬ mory elementu.W elemencie logicznym wedlug wynalazku o ro¬ dzaju funkcji realizowanej przez element decydu¬ je odmiana zastosowanego zaworu dwupolozenio¬ wego.Przy uzyciu zaworu, który w dolnym polozeniu najnizszego popychacza laczy kanal sygnalu wyj¬ sciowego z zasilaniem i odcina upust do otoczenia, a w górnym polozeniu popychacza laczy kanal wyjsciowy z otoczeniem i zamyka zasilanie — to otrzymamy element realizujacy funkcje alterna¬ tywy wielu zmiennych.Przy uzyciu zaworu, który w dolnym polo¬ zeniu popychacza laczy kanal sygnalu wyjsciowe¬ go z otoczeniem i odcina zasilanie, a w górnym polozeniu popychacza laczy wyjscie z zasilaniem i odcina upust do otoczenia to otrzymamy element realizujacy funkcje negacji alternatywy wielu zmiennych.Zastosowanie membranowych elementów logicz¬ nych wedlug wynalazku pozwala na znaczne zmniejszenie ilosci elementów logicznych niezbed¬ nych do budowy ukladów sterowania, jak i na uproszczenie metody syntezy tych ukladów.Przedmiotem wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat budowy trójwejsciowe- '- ;• '¦ ;- 4 .-. v *¦ go elementu alternatywy, fig. 2 przedstawia sche¬ mat budowy trójwejsciowego elementu negacji alternatywy.Oba przykladowe wykonania wynalazku posia¬ daja podstawke 1 i spoczywajace kolejno na sobie segment 2, pierscienie 3 i 4 oraz pokrywke 5* Segment podstawowy, pierscienie i pokrywka sa rozdzielone wiotkimi membranami 9, 10 i 11. We wnetrzu komór utworzonych z membran i piers¬ cieni umieszczone sa swobodne popychacze 6 i 7, a pod membrana 11 popychacz bezposredni 8, pod¬ party sprezyna 12. Pod popychaczem bezposrednim 8 umieszczony jest element przelaczajacy 13. Syg¬ naly wejsciowe xt, x2, x8 doprowadzane, sa do od¬ powiednich komór przez kanaly wykonane w pod¬ stawce 1, segmencie i pierscieniach jak to poka¬ zano na rysunku dla sygnalu xt. Cisnienie zasila¬ nia Pzas podawane jest do kanalu w podstawce.W elemencie alternatywy sygnal wyjsciowy pobie¬ rany "jest z kanalu w segmencie podstawowym 2r a w elemencie negacji alternatywy z kanalu w podstawce 1.Podanie sygnalu cisnieniowego na przyklad do komory x8 powoduje ugiecie membrany 9 do do¬ lu. Ruch ten przez popychacz 6, membrane 10, po¬ pychacz 7, membrane 11 przeniesiony zostaje na popychacz 8. Ten ostatni w swym ruchu w dól: — w elemencie alternatywy opiera sie swa czescia zamykajaca o gniazdo w segmencie 2 zamyka¬ jac polaczenie wyjscia y z atmosfera, oraz -od¬ suwa element przelaczajacy 13 laczac wyjscie y z kanalem cisnienia zasilajacego Pzas. — w elemencie negacji alternatywy popycha ele¬ ment przelaczajacy 13| az do jego oparcia sie " o gniazdo w podstawce % przez co zamyka ka¬ nal cisnienia zasilajacego Pzas i laczy wyjscie y z atmosfera.Popychacz 8 w obu elementach opieraja sie o sprezyne 12, której napiecie wstepne wyznacza wartosc cisnienia sygnalów wejsciowych, przy któ¬ rym zachodzi wyzej opisany proces przelaczenia.Z powyzszego opisu wynika, iz przykladowy ele¬ ment alternatywy realizuje funkcje alternatywy trzech zmiennych, która przyjeto zapisywac rów¬ naniem: y = Xj + x2 + x8. Przykladowy element negacji alternatywy realizuje funkcje zapisywana y = 3q + x£ + x8. Mozliwym jest równiez wyko¬ rzystanie kanalu cisnienia zasilania dla podania dodatkowego sygnalu wejsciowego. Przykladowe elementy moga wtedy realizowac odpowiednio nastepujace funkcje" logiczne y = x0(x1 + x2 +¦ xs i y = x0(x1 + x2 + x8). PL