Вычислительное устройство для обработки термограмм Советский патент 1986 года по МПК G06F17/00 

форме результат обработки термограммы, соответствующий температуре, при которой появилась такая температурная площадка. Использование устt

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для физико-химического анализа черных металлов по термограмме кристаллизации, в частности в сталеплавильном производстве для определения химического состава жидкого металла по температуре начала кристаллизации (температуре ликвидуса).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обработки термограммы с несколькими температурными площадками.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия аналого-цифрового преобразователя; на фиг. 4 - схема блока синхронизации; на фиг. 5 - временная диаграмма,поясняющая принцип действия блока синхронизации; на фиг. 6 - термограмма охлаждения металла, иллюстрирующая принцип действия устройства.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 синхронизации, генератор 3 тактовых импульсов, реверсивные счетчики 4 и 5, регистры 6 и 7, счетчики 8 и 9 времени, дешифратор 10 нуля, счетчик 11 цикла, блок 12 переключателей, триггер 13, элементы И 14 - 16, элемент ИЛИ 17 и блок 18 индикации, автоматический потенциометр 19, задающий узел 20, каретка 21 автоматического потенциометра, фотосчитьшатель 22, фотоприемники 23 и 24 триггеры 25 и 26 Шмитта, формирователи 27 - 30 импульсов, элементы И 31 - 38, элементы ИЛИ 39 и 40, триггеры 41 - 45, элементы И 46 - 51, делитель 52 частоты. Задающий узел 20 представляет собой основу с двумя счетными дорожками, на которых расположены чере1223251

ройства позволяет на 6% повысить достоверность результатов контроля основных технологических параметров сталеплавильного производства. 1 з.п.ф-лы,6 ил.

дующиеся прозрачные и непрозрачные элементы, причем элементы одной счетной дорожки сдвинуты по оси задающего узла на 1/4 шага относительно элементов другой счетной дорожки (фиг. 2).

Фотосчитыватель 22 содержит два фотоприемника 23 и 24 и два излучателя (не показаны). Фотоприемники и

излучатели располагаются по разные

стороны счетных дорожек на прямой, перпендикулярной направлению перемещения фотосчитьшателя.

В качестве автоматического потенциометра 19 может быть использован автоматический потенциометр, в качестве излучателя - инфракрасный светодиод, а фотоприемника - фотодиод.

Электронньш блок аналого-цифрового преобразователя предназначен для определения направления перемещения каретки 21 информирования соответственно кодовых импульсов. Триггеры

25 и 26.предназначены для преобразования сигналов от фотоприемников 23 и 24 в сигналы прямоугольной формы. В блоке 12 устанавливается двоичный код числаKU, J связанного с заданным

временем iT цикла обработки термограммы и частотой „ следования импульсов на входе счетчика 11 соотношением

35

,t.

Так, например, если время цикла обработки термограмм принято равным tu 25 с, то при частоте импульсов на входе счетчика 11 Е, 4 Гц число

40 .hu, равно 100 (двоичный код 1100100). Следовательно, переключатели третьего, шестого и седьмого разрядов блока 12 необходимо подключить к единичным выходам соответствующего разряда

4J счетчика 11 цикла, а остальные - к нулевым.

3

Устройство работает следующим образом.

Перед началом цикла обработки термограммы с помощью кнопки начальной установки (не показана) счетчик 11 цикла и триггер 13 устанавливаются в начальное (нулевое) состояние, а в регистр 7 заносится двоичный код величины с„ - порога по продолжительности температурных площадок, под- лежагцих обнаружению. При обнулении счетчика 11 на выходе элемента И 15 образуется сигнал, который открывает элемент И 14 и одновременно выключает индикаторные лампы блока 18 индикации .

Аналоговый сигнал, пропорциональный текущей температуре охлаждающего металла, поступает на вход аналого- цифрового преобразователя 1. С помощью этого преобразователя аналоговый сигнал преобразуется в число-импульсный код - последовательность электрических импульсов, образуемых на том или ином выходе преобразователя (в зависимости от знака приращения аналогового сигнала) при каждом элементарном приращении сигнала.

Принцип формирования кодовых импульсов К и К, с помощью аналого- цифрового преобразователя (фиг. 2) иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 3), где Е, и Ej - соответственно сигналы на выходах фотоприемников 23 и 24; Q ир - соответственно сигналы на единичном и нулевом выходах триггера 25 Шмитта соответственно сигналы на единичном и нулевом выходах триггера 26 Шмитта, q - q - соответственно сигналы на выходах формирователей 27 - 30; К и К - кодовые импульсы, которые образуются соответственно на выходах элементов ИЛИ 39 и 40.

При изменении сигнала, поступающего на вход автоматического потенциометра 19 (фиг. 2), фотосчитыватель 22, механически связанный с кареткой 21, перемещается относительно задающего узла 20, повторяя все движения каретки. В результате световой поток, попадающий от излучателя на фотоприемники 23 и 24, модулируется непрозрачными элементами соответствукщей счетной дорожки. На выходе фотоприемников 23 и 24 образуются переменные электрические сигналы Е и Е, которые вследствие.

5 ,

10

15

20

25

23251,

пространственного сдвига элементов

первой и второй счетных дорожек сдвинуты друг относительно друга по фазе на 1/4 периода. При этом при движении каретки слева направо, соответствующем положительному приращению температуры, сигнал с выхода фотоприемника 23 на 1/4 периода отстает по фазе от сигнала с выхода фотоприемника 24 (фиг. За). В результате при таком направлении движения каретки формируется только кодовые импульсы К,. При движении каретки справа налево, соответствующем отрицательному приращению температуры, сигнал с выхода фотоприемника 23 на 1/4 периода опережает сигнал с выхода фотоприемника 24 (фиг. 35). Поэтому при таком направлении движения формируются только кодовые импульсы К.

Кодовые импульсы К и К с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 через блок 2 поступают на выходы сложения или вычитания и реверсивных счетчиков 4 и 5. В результате в реверсивном счетчике 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущей температуре жидкого металла.

Серия тактовых импульсов с выхода генератора 3 через блок 2 и открытый элемент И 14 поступает на счетные входы счетчиков 8 времени и 11 цикла, вычитающий вход счетчика 9 времени и на вход дешифратора 10 нуля. Поскольку тактовые и кодовые импульсы сдви35 нуты во времени друг относительно друга, то это исключает возможность сбоев в работе устройства. Принцип синхронизации кодовых и тактовых импульсов с помощью блока 2

(фиг. 4) иллюстрируется временной

диаграммой (фиг. 5), на которой обозначено; G - тактовые импульсы от генераторау Т и Т, - соответственно сигналы на единичном и нулевом выхо дах триггера 41 i G и G. - соответственно импульсы на выходах элементов И 46 и 47; кодовый импульс, соот- ветствуюпцй положительному приращению температуры; Т - сигнал на еди50 ничном выходе триггера 42; Y - сигнал на выходе элемента И 48; Т и Tj - соответственно сигналы на единичном и нулевом выходах триггера 43; синхронизированный кодовый

55 импульс, образуемый на выходе элемента И 49.

При поступлении тактовых импуль- сой от генератора на счетный вход

триггер 41 последовательно изменяет свое .состояние. Сигналы с единичног и нулевого выходов триггера 41 пос- тупают соответственно на входы элементов И 46 и 47, на другие входы которых поступают тактовые импульсы от генератора. В результате на выходах указанных элементов образуются две серии импульсов, сдвинутые одна относительно другой на половину периода. Частота f| следования импуль- сов серии G Y равна частоте Гт следе- вания импульсов серии G, пр ичем { f 0,5f, гдеf - частота следования импульсов, поступающих от генератора.

Импульсы серии С поступают чере делитель 52 частоты на выход блока 2, на котором образуется рабочая серия тактовых импульсов GO с частотой следования f , определяемой коэффициентом пересчета делителя.

Импульсы серии С (синхронизирую щие импульсы) поступают на входы . элементов И 48 - 51. В исходном состоянии триггеры 42-45 находятся в нулевом состоянии. При поступлении очередного кодового импульса с выхода аналого-цифрового преобразователя, например кодового импульса, соответствующего положительному приращению аналогового сигнала, этот импульс поступает на единичный вход триггера 42. В результате на единичном выходе этого триггера образуетс управляющий сигнал, который поступает на вход элемента И 48. После изменения состояния триггера 42 в момент поступления на вход элемента И 48 очередного синхронизирующего импульса на выходе этого элемента образуется импульс V , устанавливаю- щий триггер 43 в единичное состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 43 закрьшает элемент И 48, а сигнал с единичного выхода триггера 43 поступает на второй вход элемента И 49.

В момент поступления следующего по счету синхронизирующего импульса на выходе элемента формируется синхронизированный кодовый импульс, который поступает на выход блока 2 и одновременно устанавливает в исходное (нулевое) состояние триггеры 42 и 43, подготавливая их тем самым к приему очередного кодового импульса.

При работе блока 2 синхронизации возможен случай частичного совпадения во времени кодового и синхрони- J зирующего импульсов. Это может привести к возникновению на выходе элемента И 48 неполноценного импульса V (фиг. 5), например к возникновению импульса недостаточной про0 должительности или недостаточной амплитуды. При возникновении такого неполноценного импульса триггер 43, может продолжать оставаться в нулевом состоянии до тех пор, пока

5 на вход элемента И 48 не поступит очередной синхронизирующий импульс.

Поскольку в момент поступления очередного синхронизирующего импульса состояние триггера 42 уже не мо0 жет изменяться, то на выходе элеМен- та И 48 в указанньш момент образуется второй (полноценный) импульсV , который устанавливает триггер 43 в единичное состояние. В моме нт поступ5 ления следующего по счету синхронизирующего импульса на выходе элемента И 49 формируется синхронизированный кодовьй импульс, который поступает на выход блока синхронизации

0 и одновременно устанавливает триггеры 42 и 43 в исходное (нулевое) состояние.

Аналогичным образом на триггерах 44 и 45 и элементах И 50 и 51 осу- щёствляется синхронизация кодовых импульсов, соответствующих отрицательному приращению аналогового сигнала.

Как видно из описания принципа

, действия блока синхронизации, для обеспечения его надежной работы необходимо, чтобы частота следования синхронизирующих импульсов серии была не менее чем в три раза вьше, чем

г максимально возможная частота следования кодовых импульсов от аналого- цифрового преобразователя.

В процессе регистрации термограммы (фиг. 6) каждьй раз, когда локальQ ные изменения температуры превьшают установленньй порог, на соответствующем выходе переполнения счетчика 4 возникает импульс, который, поступая на установочный вход счетчика 8 вре- мени, сбрасывает последний в нуль.

Поскольку на вход сложения счетчика 8 времени постоянно поступают тактовые импульсы, то к моменту очередкого сброса этого счетчика его содержимое пропорционально интервалу времени Д t v (v 1, 2, 3,.. .) от момента предшествующего сброса.

Импульсы переполнения счетчика 4 через элемент ИЛИ 17 поступают на нулевой вход триггера 13, подтверждая его нулевое состояние, и одновременно на управляющий вход записи счетчика 9 времени, при этом в последний из регистра 7 будет заноситься код величины t,, . Поскольку на вход вычитания счетчика 9 постоянно поступают тактовые импульсы серии, то к моменту прихода очередного импульса на управляющий вход счетчика 9 его содержимое пропорционально разности Поэтому до тех пор, пока ввиду большой скорости изменения температуры интервалы времени 4iv/He превышают порог i , содержимое счетчика 9 времени будет отлично от нуля и сигнал на выходе дешиф- ратора 10 нуля не образуется.

В момент времени 1 (фиг. 6) на термограмме появляется температурная площадка, имекицая продолжительность i . Поскольку продолжительность этой площадки меньше порога, то к моменту времени i. i + L, когда происходит очередное переполнение счетчика 4, содержимое счетчика 9 времени еще не достигает нуля, а значит сигнал на выходе дешифратора 10 нуля не образуется.

В момент времени -fc (фиг. 6) на термограмме появляется вторая температурная площадка, имеющая про- должительность 1 1р. Поэтому в момент времени t 1з+1о в счетчике 9 времени образуется число нуль, в результате чего появляется импульс на выходе дешифратора 10 нуля. Этот импульс, поступая на управлякидий вход записи регистра 6, заносит в последний содержимое реверсивного счетчика 5, соответствующее температуре Т в момент времени t . Одновременно импульс с выхода дешифратора 10 нуля устанавливает триггер 13 в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 13 поступает на вход элемента И 16, подготавливая его к прохождению импульса на управляюций вход записи регистра 7.

В момент времениt tj +1„ про- исходит очередное переполнение счетчика 4. Импульс с выхода переполнения порогового счетчика через эле12232518

мент ИЛИ 17 и открытый элемент И 16 поступает на управляющий вход записи регистра 7. Поскольку в момент

времени t содержимое счетчика 8 аре-

6л.

мени равно величине L , то при поступлении импульса на управляющий вход записи регистра 7 в него из счетчика 8 времени заносится код величины продолжительности об0 наруженной температурной площадки, превысившей порог L . Кроме того, импульс переполнения счетчика 4 сво- им задним фронтом возвращает триггер 13 в нулевое состояние.

5 В процессе дальнейшего охлаждения металла импульсы переполнения счетчика 4 через элемент ИЛИ 17 поступают на управляющий вход записи счетчика 9 и заносят в последний

0 из регистра 7 код величины t. . Поскольку на вход вычитания счетчика 9 времени по-прежнему постоянно поступают тактовые импульсы, то к моменту прихода очередного импульса .

5 на управляющий вход счетчика 9 времени его содержимое будет пропорциол.

0

5

0

2-At.

нально разности

В момент времени t (фиг. 6) на термограмме появляется третья температурная площадка, имеющая продолжительность , . Поэтому в момент

О /Х

времени t tj+L в счетчике 9 времени образуется число нуль. В результате на выходе дешифратора 10 нуля образуется импульс, который заносит в регистр 6 из реверсивного счетчика 5 код температуры Т (фиг. 6) и одновременно устанавливает триггер 13 в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера 13 подготавливает элемент И 16 к прохождению импульса на упр авляющий вход регистра 7.

В момент времени t

I

происходит очередное переполнение счетчика 4, так как приращение температуры относительно температуры в момент tg превышает порог. Импульс переполнения счетчика 4 через элемент ИПИ 17 и открытый элемент И 16 и заносит в регистр 7 из счетчика 8 времени код величины i - продолжительности третьей температурной площадки. Этот же импульс своим задним фронтом возвращает триггер 13 в нулевое состояние.

Начиная с момента времени g (фиг. 6), импульсы переполнения счетчика 4,

образуемые через интервалы времени ., когда изменения температуры достигают величины порога, будут проходить через элемент ИЛИ 17 на управляющий вход счетчика 9 времени и заносить в последний из регистра 7 код величины 1 . Поэтому, начиная с момента tg , содержимое счетчика 9 времени к моментам переполнения счетчика 4 оказывается уже равным разности Lj-A-kj, которая отлична от нуля В момент времени а на термограмме появляется четвертая температурная площадка, продолжительность t которой превьшает порог. Однако,поскольку продолжительностьLц этой температурной площадки меньше, чем продолжительность Lj предшествующей температурной площадки, то к моменту времени tj+tj содержимое счетчика 9 времени еще не достигает нуля, а значит не возникает импульс на выходе дешифратора 10 нуля. Поэтому в регистре 6 по-прежнему будет сохраняться код температуры Т, соответствующей температурной площадке, которая имеет наибольшую продолжительность во времени:

1,

L,

л. л- л о.

,Ч

4

в момент времени t (фиг.6) в счетчике 11 цикла образуется код числа Пу,. В результате на выходе элемента И 15 образуется управляющий сигнал, которьм блокирует элемент И 14. Тем самым прекращается поступление импульсов на входы счетчиков 8, 9 и 11, вследствие чего предотвращается возможность обнаружения какой-либо температурной площадки, появившейся на термограмме по истечении заданного времени обработки. Одновременно сигнал с выхода элемента И 15, поступая на управляющий вход блока 18 индикации, осуществляет включение индикаторных ламп этого блока. На последних в цифровой форме отображается результат обработки термограммы, соответствующий температуре тД при которой появилась температурная площадка,имеющая наибольшую продолясительность во времени.

Формула изобретения

1. Вычислительное устройство для обработки термограмм, содержащее триггер, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является вхо22325110

дом устройства, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам задания режима блока синхронизации, выходы которого подключе5 ны.к входам сложения и вычитания первого и второго реверсивных счетчиков и к первому входу первого элемента И, тактовый вход блока синхронизации соединен с выходом генерато10 ра тактовых импульсов, выход первого реверсивного счетчика подключен к информационному входу первого регистра, выход первого элемента И соединен со счетными входами первого счетt5 чика времени и счетчика цикла,выходы разрядов которого через блок переключателей соединены соответственно с входами второго элемента И, выход которого подключен к второму входу

20 первого элемента И, выходы переполнения второго реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму установочным входам первого счетчика времени, о т л и ч а ю25 Щ е е с я тем, чТо, с целью расширения функциональных возможностей за счет обработки термограммы с несколькими температурными площадками, в него введены второй счетчик вре

мени, второй регистр, дешифратор нуля, элемент ИЛИ, третий элемент И и блок индикации, информационный вход которого соединен с выходом первого регистра, а выход является выходом устройства, выход третьего элемента И подключен к входу записи второго регистра, информационный вход которого соединен с выходом первого счетчика времени, выход второго регистра соединен с информационным входом второго счетчика времени,выход первого элемента И подключен к вычи- такицему входу второго счетчика времени и к стробирукщему входу дешифратора нуля, информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика времени, выход дешифратора нуля подключен к входу записи первого регистра и к единичному входу триггера, единичный выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выходы переполнения второго реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом триггера, с вторым входом третьего элемента И и с входом записи второго счетчика времени, выход второго элемента И

11

подключен к управляющему входу блока индикации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит элементы И, триггеры и делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого элемента И, счетньй вход первого триггера и первые входы первого и второго элементов И соединены с тактовым входом блока, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с нулевым и единичным выходами первого триггера, единичные входы второго и третьего триггеров являются соответственно первым и вторым входами задания режима блока, единичные выходы подключены соответственно к первым входам третьего и

23251

четвертого элементов И, вторые входы которых и первые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходом второго элемента И, единичные входы

5 четвертого и пятого триггеров соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены соответственно с нулевьми входами четвертого

10 и пятого триггеров, единичные выходы которых подключены соответственно к вторым входам пятого и шестого элементов И, выходы которых и выход делителя частоты являются выходами

15 блока, нулевые входы второго и четвертого триггеров соединены с выходом пятого элемента И, нулевые входы третьего и пятого триггеров соединены с выходом шестого элемента И.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для определения химического состава жидкого металла по температуре начала кристаллизации (температура ликвидуса). Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обработки термограмм с несколькими температурными площадками. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, выходы которого через блок синхронизации подключены к входам сложения и вычитания двух реверсивных счетчиков, выход первого реверсивного счетчика подключен к входу первого регистра, выход генератора тактовых импульсов через блок синхронизации подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входами сложения первого счетчика времени и счетчика цикла, выходы разрядов которого через блок переключателей соединены с входами второго элемента И, подключенного выходом к второму входу первого элемента И, выходы переполнения второго реверсивного счетчика подключены к I установочным входам первого счетчика времени.Информационный вход блока индикации соединен с выходом перрого регистра, а выход является выходом устройства, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу записи второго регистра, вход которого подключен к выходу первого счетчика времени,выход второго регистра соединен с входом второго счетчика времени и к одному из входов дешифратора нуля, другие входы которого подключены к выходам второго счетчика времени, выход дешифратора нуля подсоединен к управляющему входу записи первого регистра и к единичному входу триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, выходы переполнения второго реверсивного счетчика соединены через элемент ИЛИ с нулевым входом триггера, вторым входом третьего элемента И и с управляющим входом записи второго счетчика времени, выход второго элемента И подключен к управлякицеиу входу блока индикации. Устройство позволяет вести обработку не только термограмм, на которых зарегистрирована одна температурная площадка, но и термограмм, на которых зарегистрировано несколько температурных площадок. При этом в последнем случае устройство автоматически осуществля- .ет обнаружение той из температурных .площадок, которая имеет наибольшую продолжительность во времени в тече кие заданного времени цикла обработки термограмм и выдает в цифровой (Л

«.

т

Фиг

Фаг.г

Фиг.

. ° Составитель Редактор В.Петраш Техред.Н.Бонкало Корректор Г.Решетник

Заказ 1716/53 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного кo штeтa СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4