Анализатор содержания углерода в металле

 

О П И С А Н И Е п11 6090 8!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.07.74 (21) 2047795/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 05.07.78 (51) М Кл г G 01N 25(04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 658.562,620.1.08 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л, С. Файнзильберг и Л. С. Житецкий

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СОДЕР)КАНИЯ УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛЕ

Изобретение относится к области измерительнои техники, к разделу контроля состава и свойств металлов.

Известно устройство для определения концентрации углерода в жидком металле по температуре ликвидуса, оно состоит из кристаллизатора, датчика температуры, вторичного прибора, преобразователя перемещения в код, узла синхронизации, генератора тактовых импульсов, счетчика времени, порогового счетчика, реверсивного счетчика, регистра и функционального преобразователя.

Данное устройство имеет низкую надежность работы, что связано с ложными срабатываниями устройства при установке каретки в крайних положениях, а также при переохлаждении пробы металла.

С целью повышения надежности измерений в устройство введен дешифратор, имеющий три выхода и подключенный к выходам порогового и реверсивного счетчика, а также к единичным выходам первого и второго триггера, первый выход дешифратора связан со входом запрета счетчика времени, второй— со входом установки в нуль порогового счетчика, третий — со входом запрета порогового счетчика и с управляющим входом функционального преобразователя, причем выход переполнения счетчика времени соединен с единичным входом второго триггера и через ключ со вторым входом установки в нуль порогового счетчика и управляющим входом регистра, управляющий вход ключа связан с нулевым выходом второго триггера, нулевой вход которого соединен с выходом переполнения порогового счетчика, а входы первого триггера соединены с выходами преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.

Устройство состоит из кристаллизатора 1, датчика 2 температуры, вторичного прибора

3, преобразователя 4 перемещение — унитарный код, узла синхронизации 5, генератора 6 тактовых импульсов, счетчика времени 7, порогового счетчика 8, реверсивного счетчика 9, регистра 10, функционального преобразователя 11, первого триггера знака 12, дешифратора 13, второго триггера плошадки 14 и вентиля 15, 16 — 19 — входы дешифратора 13, а 20—

22 — выходы дешифратора 13.

Датчик 2 температуры, установленный в кристаллизаторе 1, связан со вторичным прибором (автоматическим потенциометром) 3.

В последний встроен преобразователь перемещения — унитарный код, механически связаппьш с кареткой вторичного прибора. Преобразователь 4 преобразует перемещение каретки вторичного прибора в унитарный код

30 (последовательность электрических импуль609081 сов, количество которых пропорционально величине линейного перемещения каретки и, следовательно, температуре пробы жидкого металла). При этом в зависимости от перемещения каретки импульсы поступают на один из двух выходов преобразователя 4.

Выходы преобразователя 4 соединены со входами триггера знака 12 и через узел синхронизации 5 с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика 9 и порогового Ið счетчика 8 .

Пороговый счетчик 8 имеет два выхода переполнения (по сложению и вычитанию), соединенные со входом установки в нуль счетчика времени 7. Один из выходов переполнения 15 порогового счетчика 8 соединен также с нулевым входом триггера площадки 14.

Выход генератора 6 через узел синхронизации 5 подключен к счетному входу счетчика времени 7. Выход переполнения последнего связан с единичным входом триггера площадки 14 и через вентиль 15, управляющий вход которого соединен с нулевым выходом триггера площадки 14, связан с одним из входов установки B нуль порогового счетчика 8 и управляющим входом регистра 10.

Дешифратор 13 г1редназначен для формирования управляющих сигналов на его выходах

20 — 22 в зависимости от кодовых комбинаций на его входах 16 — 19. Шинами 16 и 19 он связан соответственно с единичными выходами триггера знака 12 и триггера площадки 14, а шинами 17 и 18 соответственно с выходами разрядов порогового счетчика 8 и реверсивно о счетчика 9.

Выход 20 дешифратора 13 соединен со входом запрета порогового счетчика 8 и с управляющим входом функционального преобразоВателя 11. Выходы 21 и 22 дешифратора 13 сосд11пеНЫ соогвеТСТВенНО СО BTopbIM ВХОДОМ 40 у тановкп в нуль порогового счетчика 8 и входом запрета счетчика времени 7.

Лналпзатор работает следующим образом.

В кристаллизаторе 1 проба жидкого металла охлаждается и при достижении температу- 4ры лпквидуса начинает кристаллизоваться.

Датчик 2 температуры контролирует изменение температуры жидкого металла во времени. Сигнал от датчика 2 поступает во вторичный прибор 3. При этом каретка вторичного прибора будет перемещаться в соответствии с изменением температуры пробы жидкого металла.

Перемещение каретки вторичного прибора с помошью преобразователя 4 преобразуется в последовательность импульсов, которые через узел синхронизации 5 поступают в реверсивпый счетчик 9. При перемещении каретки в одну сторону (например, влево) импульсы поступают па шину сложения счетчика 9, а 5р при перемещении в другую сторону (например, вправо) — на шину Вычитания. В результате в реверсивном счетчике 9 образуется код текущей температуры расплава. Перед началом работы устройства каретка устанавлива- 55

4 ется в одно из крайних положений (например, правое) и реверсивный счетчик устанавливасгся в нуль, Импульсы от преобразователя 4 через узел синхронизации 5 поступают также на шины сложения и вычитания порогового счетчика 8.

1. оследний представляет собой обычный реверсивный счетчик, настраиваемый таким образом, что при поступлении на любой из его входов числа импульсов, соответствующего величине В, на его выходах переполнения по сложению или вычитанию ооразуется импульс. Величина В представляет собой порог нечувствительности к колебаниям температуры жидкого металла в период кристаллизации. Импульс на выходе переполнения порогового счетчика 8 автоматически устанавливает последний в нуль и поступает на вход установки в нуль счетчика времени 7.

На счетный вход счетчика времени 7 поступают импульсы от генератора 6 через узел синхронизации 5. Узел синхронизации предназначен для разделения во времени импульсов от генератора 6 и пр ооразователя 4, что необходимо для надежной работы устройства.

После каждого сброса счетчика времени 7 импульсом с выхода переполнения порогового счетчика 8, счетчик вр мени 7 начинает новый о счет времени — считает импульсы генератора 6. 11о окончании определенного промежутка времени т, с момента очередного сброса на выходе переполнения счетчика времени 7 появится импульс. Это произойдет лишь в том случае, если в течение промежутка времени т, не поступит новый импульс сброса от порогового счетчика 8. г сли в период замены кристаллизатора или в период анализа каретка вторичного прибора

3 занимает любое из крайних положений, то в реверсивном счетчике 9 образуются коды, ОООТВетстВу lощие этим положениям. llpll этОм дешифратор 13, связанный шинами 18 с выходами разрядов реверсивного счетчика 9, формирует сигнал на выходе 22, который поступает на шину запрета счетчика времени 7.

Благодаря этому блокируется возможность образования импульса переполнения на выходе счетчика времени 7 независимо от времени, в течение которого каретка находится в крайних положениях.

При перемещении каретки на начальном участке кривой охлаждения пробы металла (участок А — Б на фиг. 2) импульсы переполнения порогового счетчика 8 устанавливают триггер площадки 14 в нулевое состояние.

11оследний своим нулевым выходом, связанным с управляющим входом вентиля 15, готовит цепь прохо>кдения сигнала с выхода переполнения счетчика времени 7 через вентиль 15 на управляющий вход регистра 10.

Однако на участках кривой, где отсутствуют площадки (участки Л вЂ” Б и Б — Ж кривой фиг, 2а и участки Л вЂ” Б и à — Д кривой фиг.

2б), счетчик времени 7 будет постоянно сбрасываться импульсами переполнения порого609083

2!>

3,>

60 вого счетчика 8, не успев переполниться. При появлении первой площадки внутри шкалы (участок Ж вЂ” И кривой фш., 2а и участок

Д вЂ” E кривой фиг, 2б) импульсы на выходе переполнения порогового счетчика 8 не образуются, так как колебания каретки не превышают величины В. В этих случаях счетчик времени 7 сбрасываться не будет, и по истечении промежутка времени тс на его выходе переполнения образуется импульс, поступающий через вентиль l5 на управляющий вход регистра 10. В последний заносится код, соответствующий площадке. Этот же импульс поступает на вход установки в нуль порогового счетчика 8. Последний сбрасывается в нуль и начинает отсчет перемещения каретки после регистрации площадки. Импульс переполнения счетчика времени 7 устанавливает также триггер площадки 14 в единичное состояние. Пос;1едпий своим единичным Выходом по ши1е 19 выдает сигнал «Площадка»

В дешифратор 13.

Если каре1ка вторичного прибора после выдачи сигнала «Площадка» переместится влево (в сторону уменьшения температуры) на величину +k„то на информационных шинах 17 порогового счетчика 8 образуется соответствующий код, поступающий в дешифратор 13.

При совпадении кода +В и сигнала «Площадка» дешифратор 13 на своем выходе 20 формирует сигнал «Ликвидус», означающий, что код температуры, занесенный в регистр 10 соответствует площадке ликвидуса. Сигнал

«Ликвидус» поступает иа вход запрета счета порогового счетчика 8, в связи с чем при дальнейшем перемещении каретки пороговый счетчик не считает, благодаря чему сигнал «ЛикIrk!a>tc» блокируется. Кроме Toro, CHI Ha T «Ликвидус» посчупает па управляющий вход функционального преобразоватсля 11, который преобразуют по известной зависимости код температуры ликвидуса в код содержания углерода и выдае1 этот код иа вы од устройства.

Если >ке после выдачи сигнала «Площадка» каретка вторичного прибора перемещается вправо (в сторону увеличения температуры), что свидетельствует о том, что была зарегистрирована ложная площадка, соответствующая периоду переохлаждения (см. участок

Д вЂ” E кривой на фиг. 2б), то сигнал па выходе llepelioлнения по вы1итаиию порогового счетчика 8 поступит на нулевой вход триггера площадки. lip!i этом сигнал «Площадка» апулируется и устройство продол>кает поиск новой площадки. Прп паступленш! периода кристаллизации (участок К вЂ” И кривой на фиг. 2б) на выходе переполнения счетчика времени 7 образуется импульс, который заносит в регистр 10 код температуры ликвидуса и снова устанавливает триггер площадки 14

В единичное состояние. Как только каретка

:1еремсстится па величину +В, дешифратор 13

6 формирует на выходе 20 сигнал «Ликвидус», ооеспечива1ощи11 выдачу кода содержания уг.!рода на выход устроиства.

Сигнал «Ликвидус» сохраняется при дальнеишем движении каретки (на участке К вЂ” Л кривых фиг. 2).

Как только каретка начнет движение с краинего левого положения, триггер знака 12 устанавливается В единичное состояние. При совпадении кода, соответствующего крайнему леьому поло>кенйю каретки (код на информационных шинах 18 реверсивного счетчика 9 и единичного состояния триггера знака 12) сигнал на шине lb дешифратора l3 формирует на выходе 21 сигнал, поступающий на второй вход установки в нуль поро îâîãî счетчика 8. последний устанавливае1ся в нуль, благодаря чему сигнал «11иквидус» анулируется и ус1роиство возвращается в исходное состояние.

1аким образом, предложенное устройство позволяет автоматически обнаружить истинную плош,адку ликвидуса на кривой охлаждения пробы металла и отличить ее от ана;1Огичпоk! площадки соотве ству1ощей периоду переохлаждения, что существенно повышает надежность раооты устроиства. Кроме того, в 11редложенном устройстве предотвращается возможность ложного срабатывания в крайних положениях каретки, что повышает надежносгь рабогы как в период анализа, так и 11ри заме1!е использОВанн01 О кристаллизатора.

Формула изобретения

Анализатор содержания углерода в металле, содержащий кристаллизатор, датчик г мпературы, вторичный прибор, преобразова!ель геремещения в код, узел синхронизации, ген pBTop T3KToBbIx импульсоВ, с Iетчик ВрсмеIIII, пороговый и реверсивный счетчики, регистр и функциональный преобразователь, о тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения надежности измерений, в него Введен дешифраТор, имеющий три выхода и подкл1о 1енный к ьыходам порогового и реверсивного счетчика, а также к единичным выходам первого и второго триггера, первый выход дешифратора связан со входом запрета счетчика времени, вчорой — со входом установки в нуль порогоВого счетчика, третий — со входом запрета порогового счетчика и с управляющим входом функционального преобразователя, причем выход переполнения счетчика времени соединен с единичным входом второго триггера, и черсз ключ — со вторым входом установки в нуль порогового счетчика и управля1ощпм Входом регистра, > праВляющиЙ ВхОд ключа связан с нулевым выходом второго триггера, нулевой вход которого соединен с ьыходом переполнения порогового счетчика, а входы первого триггера соединены с выходами прсобразователя перемещения в код.