Устройство для определения веса расходуемого электрода электротермической установки Советский патент 1984 года по МПК G01G9/00 

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения веаа расходуемого электрода в электротермических установках. Известно устройство для определения веса расходуемого электрода, содержащее тензометрический датчик, установленный на подвижной части электродной установки и подключенный к преобразовательно-усилительному узлу, связанному с регистрирующим Прибором Cl 3Недостатком устройства является сложность конструкции, обусловленная трудоемкостью встраивания специального датчика в подвижную часть установки/ а также трудностью выделения сигнала, пропорцио ального весу элек трода из-за влияния силового тока печи, протекающего по конструктивным элементам датчика, динамических усиЛИЙ, обусловленных работой привода перемещения электрода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для определения веса расходуемо го электрода электротермической установки, содержащее электродвигатель перемещения электрода, связанный через датчик тока с выходом преобразователя, регистрирующий прибор и гене ратор осциллирующих колебаний, подключенный выходом ко входам преобразователя и формирователя импульсов управления, соединенного выходом с управляющим входом ключа С 2J. . Недостатком известного устройства является ограниченная точность измерения веса расходуемого электрода;, что связано с изменением момента сопротивления трения при реверсе двигателя. Кроме того, на точность изме рения оказывает влияние изменяющийся Во времени по случайному закону ток возбуждения двигателя. Цель изобретения - повышение точности за счет обеспечения постоянных условий проведения последователь ных измерительных операций. Поставленная цель достигается тем что устройство для определения веса расходуемого электрода электротермической установки, содержащее электро двигатель перемещения электрода, свя занный через датчик тока с выходом преобразователя, регистрирующий прибор, ключ, формирователь импульсов управления и генератор осциллирующих колебаний/ подключенный выходом к входам преобразователя и формирователя импульсов управления, соединенного первым выходом с управляющим . входом ключа, снабжено счетчиком, соединеншм входом установки нуля с вторым выходом формирователя импульсов управления/ преобразователей напряжение Частота, вход которого соединен с выходом датчика тока, а его выход через ключ соединен со рчетным входом счетчика, поразрядные выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего прибора, при этом формирователь импульсов управления содержит счетчик тактовых импульсов, три дещифратора, первый и второй R-S триггеры, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя импульсов управления, и дополнительный ключ, управляющий вход которого соединен с входом формирователя импульсов управления, генератор тактовых импульсов, выход которого через дополнительный ключ связан со счетным входом счетчика тактовых импульсов, поразрядные выходы которого соединены с, входами трех дешифраторов, выход одного ИЗ, которых соединен с входом S первого триггера, вход R которого соединен с выходом второго дешифратора и входом S второго триггера, вход R которого соединен с выходом третьего дешифратора. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для определения веса расходуемого электрода электротермической установки содержит камеру 1, в которой перемещается расходуемый электрод 2, источник 3 питания, электродвигатель 4 перемещения электрода и преобразователь 5, снабженный датчиком б тока. Генератор 7 осциллирующих колебаний подключен к входам преобразователя 5 и формирователя 8 импульсов. Преобразователь 9 напряжение-частота соединен входом с выходом датчика б тока, а выходом через ключ 10 - со счетным входом счетчика 11, который своими поразрядными выходами связан с регистрирующим прибором (не показан). Формирователь 8 импульсов управления содержит генератор 12 тактовых импульсов, соединенный через дополнительный - ключ 13 со счетным входом второго счетчика 14, выходы которого подключены к входам дешифраторов 15-17, связанных с входами R-S триггеров 18 и 19, выходы которых подключены соответственно к управляющему входу основного ключа 10 и к входам установки нуля первого счетчика 11. .. Обмотка 20 возбуждения электродвигателя 4 подключена к выходу стабилизатора 21 тока. Устройство.работает следующим юбразом. Генератор 7 вырабатывает знакопеременный сигнал Up {фиг. 2), поступающий на вход преобразователя 5, обеспечивающий измерительно-реверсивное перемещение, вала двигателя 4 и механически связанного с ним электрода 2. На фиг. 2 приведены диаграмма тока двигателя i и скорости двигателя UJ прИ выполнении реверсивного измерительнего перемещения (величина измерительного перемещения принимается много меньшей длины межэлектрод ного промежутка, чтобы не вносить возмущений в работу установки). Частота импульсов и на выходе преобразователя 9 напряжение-частрта пропорциональна току якоря двигателя 4 т.е. f П где kj - коэффициент передачи преобразователя аналог-частота Одновременно генератор 7 подает командный сигнал, включающий в работ формирователь 8 импульсов. Этот сигнал поступает на управляющий вход ключа 13, разрешая его работу. При этом генератор 12 тактовых импульсов подключается к счетному входу второго счетчика 14, который заполняется с частотой f. Дешифраторы 15-17 вырабаплвают сигналы соответствующие определенным числам, записанным в счетчике, обеспечивая тем самым включение с соответствующими временными интервалами R-S триггеров 18 и 19. На выходах триггеров 18 и 19 вырабатываются импульсы (фиг. 2) .управляющие работой основного ключа 10 и первого счетчика 11 Сигнал U-J , вырабатываемой на первом выходе формирователя 8 импульсов на выходе триггера 18, осуществляет сброс в нуль измерительного счетчика 11, а сигнал и со второго выхода формирователя 8 (выход триггера 19) открывает ключ 10, на время t, разрешая тем самым поступление импульсо с выхода преобразователя 9 нарряжение-частота на счетный вход счетчик 11. Указанный процесс измерения происходит на первой полуволне напряжения и f-, вырабатываемого генератором осциллирующих колебаний, соо1ветствующей подъему электрода 2 (фиг. 2) Временной сдвиг сигнала U2 отно.сительно сигнала и, вырабатываемого генератором 7, вводится для исключе ния из процесса измерения пускового тока, величина которого не зависит от веса электрода, и выбирается бол ше времени разгона двигателя 4. За время tj const действия сигнала и (выбирается исходя из точности изме рения ) в счетчик 11 записывается число 1Ц ; пропорциональное весу электрода о и равное э м f . п -и Момент, развиваемый двигателем М k.i (-. 4 )d. де k - коэффициент, учитывающий неизменные параметры двигателя } G -- вес неизменяющейся части механизма перемещения (электрододержатель и т.д.) GJ - вес электрода; - коэффициент передачи механизма перемещения; момент сопротивления тре- . При неизменных значениях в процессе -измерения GJ, , et , М р (что всегда выполняется) ток якоря i про- . порционален весу электрода 0. Таким образом, на выходах счетчика -11 в каждом цикле измерения записывается число N,- , пропорциональное текущему значению веса расходуемого электрода, которое поступает на регистрирующий прибор. , . Использование преобразователя 9 напряжение-частота и первого счетчика 11 для;:измерения величины тока i двигателя 4 обеспечивает повышение точности за счет усреднения измеряемой величины, на интервале t . Необ- ходимость этого и обстоятельства условий проведения последовательных измерительных операций вызваны тем, что ток i якоря двигателя 4, вырабатываемый преобразователем 5 (.обычно тиристорным), включает в себя большую переменную составляющую, которая не содержит полезной информации, поскольку измеряемой величиной является среднее значение тока якоря. Формирование импульсов управления ключем 10 и счетчиком 11. прои.зводится R-S триггерами 18 и 19, управляемыми дешифраторами 15-17. Момент времени, соответствующий началу измерения, устанавливается дешифратором 16, сигнал с выхода которого поступает на вход S триггера 18 и на вход R триггера 19. Триггер 18 переключается при этом в состояние, соот- . ветствующее единичному уровню выход-, ного сигнала, разрешающего работу первого счетчика 11. Одновременно триггер 19 переключается в состояние, также соответствующее единичному уровню выходного-- сигнала, что открывает ключ 10. В этом состоянии схемы происходит измерение среднего значения тока i якоря .двигателя 4. Процесс измерения заканчивается через время t 5 когда на выходе дешифратора 17 сформирован сигнал, переключающий триггер 19 в исходное состояние, вызывающее запирание основного ключа 10. На этом процесс измерения заканчивается. Описанный процесс измерения тока якоря периодически повторяется с частотой, определяемой генератором осциллирующих колебаний и устанавливаемой в зависимости от скорости

изменения веса расходуемого электрода (скорости его плавления).

Пропорциональность между моментом нагрузки на валу двигателя и, следователь но, весом электрода достигается -только при постоянства тока возбуждения двигателя, что обеспечивается введением в схему стабилизатора 21 тока. Это устраняет влияние колебания напряжения и температуры на точность измерения.

В предлагаемом устройстве в кг1ждом цикле производится только одна измерительная операция, которая производится при подъеме электрода, что обеспечивает постоянство условий проведения последовательных измерительных операций и повышает точность. Такое выполнение устройства позволяетссократить число измерительных, операций до одной, что повышает точность измерения ие менее, чем в 2 раза.

f/,H i 1 111 I I I I Ml I til I I I 1 I I I Л

Д

u)

Y

фиг.2