Измерительное устройство Советский патент 1983 года по МПК B22C19/04 

(Sj) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в лабораториях литейных цехов для экспресс-анализа длительности твердения связующих материалов, стержневых смесей и стержней. Известно устройство для определени длительности твердения связующих материалов за счет регистрации изменения электрической проводимости в процессе затвердевания, состоящее из датчика электропроводности и измерительной схемы 1. Однако измерительная схема обеспечивает только измерение и запись на диаграммной ленте контролируемого параметра для случая тепловой сушки связующего. Использовать это устройство для определения длительность твердения смесей или стержней, отверждаемых газообразными катализаторами не представляется возмок ным, так как оно не может осуществлять логические операции, связанные с управлением процессом затвердевания. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из датчика электрической проводимости, установленного в емкости со стержневой смесью, измерительной схемы и командоаппарата, который осуществляет включение измерительной схемы и управляет подачей газообразного катализатора в межэлектродное пространство датчика. Устройство обеспечивает не только регистрацию элe Ktpичecкoй проводимости стержневой смеси в процессе твердения, но и осуществляет частичную автоматизацию процесса , измерения, управляя электромагнитными клапанами подачи газообразного катализатора f Й-. Недостатками этого устройства являются необходимость переналадки параметров схемы измерительного устройства при изменении исходной электрической проводимости связующего материала, низкий уровень автоматизации процесса измерения и отсутствие возможности введения получаемой информации в систему сбора информации ( ЛСУ для обработки ее на ЭВМ и управления процессом твердения стержней на производ ственных участках. Цель изобретения - автоматизация процесса измерения, повышение точности, надежности и скорости измерения, а также ввода результатов измере ния в систему сбора информации. Поставленная цель достигается тем, что в измерительном устройстве, состояи ем из датчика измерительной схемы и крмандоаппарата в измерительную схему введены элементы контроля работы, ана лого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика первый, второй и третий регистры памя ти, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, элемент сравнения, счетчики времени и длительности цикла, триггеры пуска и цикла, индикаторы с дешифраторами. формирователи, элементы И, ИЛИ, ключи и генератор импульсов, причем с командоаппаратом соединены первый формирователь импульсов, выход которого вместе с выходами элементов контроля работы поступает на вход многовходового элемента И, и самопишущий регист рирующий прибор, вход которого как и вход порогового элемента И соединен : с входом триггера пуска, выход которого через ключ соединен с входом счетчика времени, связанного с индика тором и системой сбора информации, а через второй формирователь импульса соединен с входом 3aпo инaниe первого регистра, через элементы ИЛИ - с входами Сброс второго и третьего регистра, счетчика длительности цикла и элемента сравнения, кроме того, выход второго формирователя через упомя нутый элемент ИЛИ и элемент задержки связан с входом триггера цикла, выход которого через ключ соединен с входом счетчика длительности цикла, выход которого через ключ соединен с входом счетчика длиteльнocти цикла, а через третий формировйтель импульса с входом Запоминание второго регист ра, кроме того, счетчик длительности цикла через дешифратор и еще один формирователь связан с входом Запоминание третьего регистра, входом Сброс триггера цикла и через элемент задержки - с входом элемента срав нения, чьи входы сравнения соединеы с выходами второго и третьего реистров, а выход неравенства соединен другим входом упомянутого элемена ИЛИ, выход равенства соединен с коандоаппаратом и через другой элеент ИЛИ соединен с входом Сброс риггера пуска, кроме того, аналогоифровой преобразователь, первый и ретий регистры соединены со своими лементами индикации и системой сбоа информации, командоаппарат через лементы ИЛИ соединен с шиной Сброс, генератор импульсов через упомянуые ключи соединен с входами счетчиов времени и длительности цикла, Устройство обеспечивает измерение лектрофизических параметров ( электриеской проводимости, ЭДС) связующих атериалов, стержневых смесей и стержней. на чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство состоит из командоаппарата 1, на вход которого поступает сигнал 2 Пуск. Командоаппарат 1 имеет несколько выходов, предназначенных для отработки необходимых действий по включению и выключению исполнительных механизмов, например клапанов продувки, источников питания электровентиляторов, нагревательных элементов и др. Последовательность включения исполнительных механизмов определяется технологическими операциями, сопровождающими затвердевание смесей или стержней. ||ри определении длительности твердения стержней, 9верждаемых в нагреваемой оснастке, необходимо включение нагревательных элементов и поддержание постоянной темтемпературы. В случае отвер)хдения стерх ней и смесей продувкой газообразными катализаторами необходимо управлять открытием и закрытием клапанов подачи катализатора и воздуха для ftp продувки и т.д. Из этих выходов командоаппарата на чертеже изображен один - выход 3 включения измерительного устройства. Этот выход соединен с одним входом эле„ента ИЛИ i, входом формирователя 5 одиночного импульса и входом включения самопишущего регистрирующего прибора 6. Выход формирователя 5 попадает на один из входов многовходового элемента И 7, другие входы которого соединены с элементом 8 контроля температуры, элементами 9 блокировки и выходов

порогового элемента 10 контроля качества стержневой смеси, соединенного с дат чиком 11 измерения параметров смеси. Датчик 11 соединен с самопишущим регистрирующим прибором 6 и аналого- j цифровым преобразователем ( АЦП ) 12, который, в свою очередь, соединен с индикатором 13, отображающим состояние , выхода АЦП 12. Выход элемента И 7 соединен с входом триггера , разре- 10 шающий выход которого соединен с одним из входов элемента И 15 и входом формирователя 16 импульса. Другой вход элемента И 15 соединен с выходом генератора 17, выход элемента И 1515 соединен с входом счетчика 18 времени состояние которого отображает дешифратор-индикатор 19. Выход формирова- , теля 1б соединен с входом Запоминание hepooro регистра 20, вход кото- м рого соединен с выходом АЦП 12, а выход - с элементом 21 дешифрации информации. Кроме того, выход формирователя 16 соединен с одним из входов элемента ИЛИ 22, выход которого соеди- 25 нен с входом элемента 23.задержки и одним из входов элемента ИЛИ 2, выход которого попадает на входы Сброс второго регистра 25, третьего регистра 26, элемента 27 сравне- JQ ния и счетчика 28. Выход элемента 23 задержки соединен с входом триггера 29, разрешающий выход которого соединен с первым входом ключа И,30, второй вход которого соединен с генератором 17, а выход - с входом счетчика 28. Кроме этого, выход 31 триггера 29 соединен с входом формирователя 32 импульса, выход которого соединен с входом Запоминание второго регистра 25, вход которого, также как и вход третьего регистра 2б соединен с выходом АЦП 12. Счетчик 28 соединен с дешифратором 35 и формирователем 3 импульса, выход которого соединен с входом Сброс тригге- ра 29, с входом Запоминание третьего регистра 2Ь, отображается соединенным с ним элементом 36. Элемент 27 имеет два входа, соединен ных с выходами второго регистра 25 и третьего регистра 25, а также два выхода - выход неравенства, соединенный со вторы| в ходом элемента ИЛИ 22, и выход равенсш : сравниваемыхМИ сел 37, паетупаквдий-на элемент ИЛИ 38, выход которого соединен со входом Сброс триггерздм 14, а второй вход элемента ИЛИ 3 -соединен с выходом ИЛИ h, который соединен также с входами Сброс счетчика 18 первого регистра 20 и вторым входом элемента ИЛИ 2k. На второй вход ИЛИ и командоаппарат поступает внешний сигнал Сброс 39. Параллельно индикаторам 13, 1, 21 и 36 может быть подключена система сбора информации {(АСУ)) для съема приказаний и автоматического управления процессами стерневого отделения.

Устройство работает следующим образом.

Датчик электрической проводимости.(любое из указанных устройст«, входящий в измерительное устройство (см. чертеж, поз. 11), погружает командоаппарат, который осуществляет все необходимые для твердения смеси технологические операции и одновременно подает сигнал 3 включения измерительного устройства. По этому сигналу устройство подготавливается, к работе, так как регистры 20, 25 и 2б, элемент 27, сметчики 18 и 28, триггер 4 принимают исходное со,стояние.

По сигналу 3, кроме того, срабатывает формирователь 5 и включается в работу регистрирующий прибор 6. Выхо.ной импульс формирователя 5 вместе %

Сигналами элементов 8-10 поступает 5 на вход И 7. Наличие сигналов 8-Iff свидетельствует о готовности к работе всех блоков устройства.

Это означает, что температура в шахте печи соответствует заданному значению, шахта герметично закрыта, а срабатывание порогового элемента 10 качества смеси свид тельствует, что датчик 11 погружен в стержневую смесь. Таким образом, элементы 8-10 предотвращают возможность ложного срабатывания устройства в случае отсутствия смеси или несоответствия значения температуры заданному, с выхода элемента 7 импульс попадает на триггер Н,который срабатывает, что обеспечивает открытие ключа 15 и срабатывание формирователя 16. Через ключ 15 импульсы генератора 17 начинают поступать на вход счетчика 18, состояние которого преобразуется в удобную для наблюдения форму (секунды, минуты / и отображается элементом 19,. на котором начинается отсчет времени измерения. Этот элемент в течение осуществления всего цикла измерения пока10зывает текущее время от начала из-, мерения длительности твердения. Остановка отсчета времени на элемен.те 19 происходит в момент завершения процессов твердения. Сработавший формирователь 16, в свою очередь, вырабатывает импульс, котбрый обеспечивает запоминание регистром 20 состояние выхода шин АЦП 1 в начальный момент измерения и через элементы ИЛИ 22 и 2 дублирует сигнал сброса, а через элемент 23 задержки вызывает срабатывание три|- гера 29. На элементе 21 индуцируется значение исходной электрической проводимости смеси в момент начала твердения, записанное в регистре 20. Это значение остается на индикаторе 21 в течение всего цикла твердения и сбрасывается только лишь после поступления сигнала Сброс 39 означающего, что все измерения завершены. Срабатывание триггера 29 открывает ключ 30, через который импульсы генератора 17 начинают поступать на вход счетчика 28, одновременно срабатывает формирователь 32, импульс которого обеспечивает запоминание на регистре 25 состояния выхода АЦП 12. Затем счетчик 28 отрабатывает задержку времени, необходимую для того, чтобы электрическая проводимость смеси изменилась в процессе твердения на величину, определяемую нужной точностью измерения. После этого срабатывает дешифратор 33 и формирователь 3. Выходной импульс формирователя 3 срабатывает триггер 29 в исходное состояние, обеспечивает запоминание на третьем регистре 26 значения выхода АЦП 12 и через некоторое время, определяемое параметрами элемента 35 импульс поступает на элемент 27 срав нения. В зависимости от состояния регистров 25 и 2б элемент 27 сравнения вырабатывает импульс неравенст ва или равенства сравниваемых значений. При этом сигнал неравенства поступает на вход ИЛИ 22, вызывая сбро элементов в исходное состояние срабатывание триггера 29 и повторени цикла измерения и сравнения. Сигнал неравенства вырабатывается элементом 27 в том случае, когда про

цесс затвердевания связующего материала еще не завершился до конца. Лри этом величина электрической проводиПредпагаемое устройство позволяет осуществлять контроль дальнейшего измерения электрической проводимости 0 смеси за время, прошедшее между двумя соседними измерениями, уменьшается. Циклы измерения повторяются до тех пор, пока связующее вещество полностью не затвердеет. В этом случае величина электрической пригодности перестает изменяеться за время, прошедшее между двумя соседними измерениями. При этом элемент 27 сравнения выдает сигнал 37 равенства,который через элемент 38 сбрасывает в исходное состояние триггер 1А, что вызывает остановку счетчика 18. Одновременно с этим сигнал 37 поступает на командоаппарат, который прекращает подачу газообразного катализатора в датчик и обеспечивает продувку образца смеси воздухом( в случае затвердевания стержней при продувке газообразным катализатором. При регистрации длительности твердения смеси холодного или горячего твердения командоаппарат 1 включает лишь сигнал о завершении процесса измерения. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает изме рение величины электрической проводимости или ЭДС стержневой системы в течение всего процесса затвердевания. В момент времени, соответствующий полному затвердеванию смеси измерение электрической проводимости прекращается и одновременно с этим автоматически прекращается работа измерительной схе- мы. На индикаторах устройства фиксируется исходная электрическая проводимость смеси на индикаторе 21), время, 8 течение которого смесь затвердела на индикаторе 19) и значение электрической проводимости смеси в момент полного затвердевания (на индикаторе 3). Предлагаемое устройство обеспечивает получение информации на только О длительности затвердевания смеси, но и о необходимой для определения диапазона изменения электрической проводимости. Диапазон изменения элект рической проводимости необходим для оптимизации процесса изготовления стержней и стержневых машин, так как позволяет исключить влияние масштабного фактора (, габаритов стержня) при определении оптимальной длительности твердения. смеси поеле достижения минимума элек ропроводности. Обеспечивается это ре гистрирующим прибором 6, который про должает работать и после прекращения цикла измерения, и индикатором 13. Общая остановка устройства осущес вляется после поступления команды Сброс .39. При этом все- элементы сх мы сбрасываются в исходное состояние и регистрирующий прибор 6 останавливается. Благодаря тому, что информация, поступающая индикаторы 13, 19 21 и 36 может передаваться в систему сб ра информации ( АСУ) предлагаемое уст ройство позволяет обеспечить управле ние стержневыми машинами, изготавливающими стержни, используя средства АСУ. Практически каждый новый замес смеси, прежде чем она поступит в стерж невое отделение может быть испытан с помощью предлагаемого устройства и .полученная информация позволит осуществить коррекцию режима затвердева ния стержня с целью оптимизации процесса его изготовления. Формула изобретения Измерительное устройство, состоящее из датчика, измерительной схемы и командоаппарата, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, повышения точности, надежности и скорости измерения, а также ввода результатов измерения в систему сбора инфор- мации, в измерительную схему введены элементы контроля работы, аналоГ9 цифровой преобразователь, вход ко торого соединен с выходом датчика; первый, вторрй и третий регистры памяти, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, элемент сравнения; счетчики времени и длительности цикла, триггеры пуска и цикла; индикаторы с дешифраторами, формирователи, элементы И, ИЛИ, ключи и генератор импульсов, причем с командоаппаратом соединены первый формирователь импульсов, выход которого вместе с выходами элементов контроля работы поступает на вход многовходового элемента И, и самопишущий регистрирующий прибор, вход которого также кок и вход порогового элемента И соединен с входом триггера пуска, выход которого через ключ соединен с входом счетчика времени,, связанного с индикатором и системой сбора информации, а через второй формирователь импульса соединен с входом Запоминание первого регистра, через элемент-ы ИЛИ с входами Сброс второго,и третьего регистра, счетчика длительности цикла и элемента сравнения, кроме , того, выход второго формирователя мерез упомянутый элемент ИЛИ и элемент задержки связан с входом триггера цикла, выход которого через ключ соединен с входом счетчика длительности цикла, а через третий формирователь импульса - с входом Запоминание второго регистра, кроме того, счетчик длительности цикла через дешифратор и еще один формирователь связан с входом Запоминание третьего регистра, входом Сброс триггера цикла и через элемент задержки с входом элемента сравнения, чьи входы сравнения соединены с выходами второго и третьего регистров, а выход неравенства соединен с другим входом упомянутого элемента ИЛИ, выход равенства соединен с командоаппаратом и через другой элемент ИЛИ соединен с входом Сброс триггера пуска, кроме того, аналого-цифровой преобразователь, первый и третий регистры соединены со своими элементами индикации и системой сбора информации, командоаппарат через элементы ИЛИ соединен с шиной Сброс, а генератор импульсов через упомянутые ключи соединен с входами счетчиков времени и длительности цикла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Определение скорости тверде Литейния связующих материалов. k. ное производство, 1379, N с. 12-13. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2689729/22-02, „ кл. В 22 С 19/0, 1978.