Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна Советский патент 1988 года по МПК G06F17/00 

со iNd 1

1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым устройствам исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств.

Цель изобретения. - расширение функциональных возможностей устройства путем повышения информативности анализа химического состава чугуна.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример выполнения аналого-цифрового преобразователя; на фиг.З - пример выполнения блока синхронизации; на фиг.4 - пример выполнения первого счетчика времени; на фиг.5 - пример выполнения второго счетчика времени; на фиг.6-- пример, выполнения счетчика перегрева; на фиг.7 - схема, построения двоичного умножителя; на- фиг.8 - временная диаграмма, иллюстрирующая принцип действия предла- гаемого устройства.

Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 синхронизации, генератор 3 тактовых импульсов, пороговый счетчик 4, реверсивный счетчик 5, буферньй счетчик 6, дешифратор 7 нуля, первый 8 и второй 9 счетчики времени, с первого по пятый элементы И 10-14, элемент ИЛИ 15, с первого по третий триггеры 16-18, счетчик 19 перегрева, с первого по третий двоичные умножители 20-22, с первого по третий счетчики 23-25 результата, с первого по третий блоки 26 -

28 цифровой индикации.

Аналого-цифровой преобразователь 1 строится по принципу преобразования сигнала о текущей температуре металла в число-импульсный (унитарный) код. Аналого-цифровой преобразовател может быть выполнен, например, соглано схеме, приведенной на фиг.2. В этом случае преобразователь содержит два блока - электромеханический и электронный. Электромеханический бло содержит автоматический потенциометр 29, вход которого является входом аналого-цифрового преобразовате1

10

15

.

40

25

jс742472

щая система 30 представляет собо основу с двумя дорожками, на которых расположены чередующиеся прозрачные и непрозрачные элементы, причем элементы одной счетной дорожки сдвинуты по оси задающей системы на 1/4 шага относительно элементов другой счетной дорожки (фиг.2). .

Фотосчитыватель 32 содержит два фотоприемника 33 и 34 и два излучателя (на фиг.1 не показаны). Фотоприемники и излучатели располагаются по разные стороны счетных дорожек на прямой, перпендикулярной направлению перемещения фотосчитывателя.

В качестве автоматического потенциометра 29 может быть использован, например, серийно выпускаемый авто- 20 матический потенциометр типа КСП4, в качестве излучателя - инфракрасный светодиод типа АЛ 107Б, а фотоприемника - фотодиод типа ФД ЗА.

Электронный блок аналого-цифрового преобразователя предназначен для определения направления перемещения каретки 31 и формирования соответственно кодовых импульсов К или К. Этот блок построен на двух триггерах 35 и 36 Шмитта, формирователях 37-40 импульсов, элементах И 41-48 и двух элементах ИЛИ 49 и 50. Триггеры 35 и 36 предназначены для преобразования сигналов от фотоприемников 33 и 34 в сигналы прямоугольной формы. Каждый из формирователей 37-40 предназначен для формирования импульсов q -, q , q-, q на положительном фронте сигналов Q.,, Q, Q, Q с единичных и нулевых выходов триггеров 35 и 36 соответственно. Выходы триггеров 35 и 36 и формирователей 37-40 подключены к входам элементов И 41-48. Выходы элементов 41-44 связаны с входами элемента ИЛИ 49, а выходы элементов 45-48 связаны с входами элемента ИЛИ 50. При этом на выходе элемента ИЛИ 49 осуществляется формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией

30

35

К (q, AQ) V (

(1)

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к цифровым устройствам исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем повышения информативности анализа химического состава чугуна. Поставленная цель достигается путем организации определения по кривой охлаждения пробы металла не только величины углеродного эквивалента С, но и составляющих этого комплексного показателя - процентнот о содержания углерода С и кремния Si. 2 а.п. ф-лы, 8 ил. § (Л

ля, задающую систему 30, расположенную параллельно оси 31 перемещения автоматического потенциометра,и подвижный фотосчитыватель 32, механически связанный с кареткой 31. Задаю

V(q3AQ,)v (,), a на выходе элемента ИЛИ 50 осуществляется формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией

К (q (q,A Qj)v У(ЯЗ AQ,) V (Я4Л Q,).

(2)

Выходы аналого-цифрового преобразователя 1 (фиг.1) через блок 2 синхронизации подключены к входам сложения и вычитания порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5. Выход генератора 3 тактовых импульсов через блок 2 синхронизации подключен к входу счетчика 8 времени и первому входу элемента И 10.

Блок 2 синхронизации предназначен для распределения во времени кодовых и тактовых импульсов, поступающих соответственно с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 и генератора 3. Такое распределение необходимо для исключения сбоев в рабоче устройства.

БЛОК 2 синхронизации содержит (фиг.З) триггеры 51-55, элементы И 56-61 и .делитель 62 частоты.Счетный вход триггера 51 и единичные входы триггеров 52 и 54 образует соответственно первый, второй и третий входы блока синхронизации, выходы элементов И 59 и 61, выход делителя 62 импульсов и выход элемента И 57 образуют соответственно с первого четвертый выходы блока синхронизации. При этом единичный и нулевой выходы триггера 52 подключены к первым входам элементов И 56 и 57, вторые входы которых объединены между собой и связаны со счетным входом триггера 51. Выход элемента И 56 . подключен к входу делителя 62 импульсов. Выход элемента И 57 соеди- . ней с первыми входами элементов И 58-61. Вторые входы элементов И 58 и 60 связаны соответственно с единичными выходами триггеров 52 и 54. Третьи входы элементов И 58 и 60 связаны соответственно с нулевыми выходами триггеров 53 и 55. Единичные выходы триггеров 53 и 55 соединены соотв.етственно с вторыми входами элементов И 59 и 61.

Триггеры 51-55 в блоке синхрони- задии могут быть собраны, например, на микросхемах К155 ТМ2, элементы И 56-61 - на микросхемах К155 ЛИ1, а делитель 62 частоты - на микросхемах К155ИЕ1.

Пороговый счетчик 4 (фиг.1) представляет собой реверсивный счетчик

0

импульсов, построенный таким образом, что на его соответствующем выходе переполнения образуется им- пульс, если число импульсов, посту5 пивших на вход сложения или вход вычитания этого счетчика, превысит некоторый порог t.

Выходы разрядов реверсивного счетчика. 5 подключены к информационным входам буферного сче-Гчика 6. Этот счетчик может быть собран, например, на микросхемах типа К155ИЕ7. В этом случае информационным входом буферного счетчика 6 служат D-входы указанных микросхем, управляющий вход образуют С-входы, входом является Т-вход, а выходами служат 0-выходы.

Первый счетчик 8 времени представляет собой нереверсивную пересчетную схему с двумя выходами переполнения, настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе переполнения образуется импульс спустя некоторое время э на выходе переполнения этого же счетчика образуется импульс спустя время г , равное требуемому порог по продолжительности горизонтальной темпе ратурной площадки, появляющейся при температуре солидуса причем 07 с, и -г,, 7г- , где

С ГГ - максимально возможная про-

эд должительность температурной площадки, появляющейся при температуре ликвидуса Tpi.

На фиг.4 показан пример построения схемы счетчика 8 времени предлагаемо0 го устройства, раскрытой до уровня стандартных функциональных узлов цифровой вычислительной техники. Счетчик 8 времени содержит счетчик 63 импульсов, блоки 64 и 65 переключате- 5 лей, элементы И 66 и 67 и элемент

ИЛИ 68. Входы элемента ИЛИ 68 образуют входы начальной установки счетчика 8 времени, а выход элемента 68 связан с входом установки в О (R-входом)

Q счетчика 63 импульсов. Этот счетчик может быть выполнен, например, на микросхемах типа К155 ИЕ5. Счетный вход счетчика 63 импульсов образует вход счетчика 8 времени. Один вход

г элемента И 66 объединен со счетным входом счетчика 63 импульсов. Остальные входы элемента И 66 через блок 65 переключателей подключены к единич- ньм или нулевым выходам разрядов ,

51374247

четчика 63. При этом положение перелючателей блока 65 сдответствует воичному коду числа Пр , связанному требуемым порогом -И, и частоой fo импульсов серии соотношеием

по

ДУ пр

ка чи им те 77 вы со ро го та пе вы НЕ ме по Вы ме но им кл им по ос кл до ча дв тр fд

п,

«,

,

Например, если требуемый порог 1,9 с, то при частоте f 10 Гц число П(,1 18 (двоичный код 10010). Следовательно, для установки этого порога переключатели второго и пятого разрядов блока 65 переключателей нужно подключить к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевьрч.

Выход элемента И 66 образует промежуточный выход переполнения счетчика 8 времени. Выход элемента И 67 образует выход переполнения счетчика 8 времени, один вход элемента И 67 объединен со счетным входом счечика 63 импульсов, а остальные входы элемента И 67 через блок 64 переключателей подключены к единичным и нулевым выходам разрядов счетчика 63 импульсов. При этом положение переключателей блока 64 должно соответствовать двоичному коду числа п, связанному с требуемым порогом 1,о и частотой f- импульсов соотношением

01

f. - 1

(4)

Например, если требуемый порог 15 с,то при f(j 10 Гц имеем 01 (двоичное число 10010101)

Следовательно, для установки такого порога переключатели первого, третьего, пятого и восьмого разрядов блока 64 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих рарядов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевым.

Второй счетчик 9 времени (фиг.1) представляет собой нереверсивную систему, настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе образуется импульс спустя время г,, , а на выходе переполнения этого же счетчика образуется потенциал спустя время . равно требуемому порогу по продолжительности наклонной температурной площадки

появляющейся при температуре лик пи

причем

но

оэ

1

01

10

15

20

25

30

35

Схема построения второго счетчика 9 времени приведена на фиг.7. Счетчик 9 времени содержит счетчик 69 импульсов, блоки 70 и 71 переключателей, элементы И 72-76, элемент НЕ 77 и элемент ИЛИ 78. При этом первые входы элементов 74-76 образуют соответственно вход, первый и второй входы начальной установки второго счетчика 9 времени. Выход элемента И 72 образует промежуточный выход переполнения счетчика 9 времени, а выход элемента И 73 через элемент НЕ 77 подключен к втррым входам элементов И 74-76 и образует вьшод переполнения второго счетчика 9 времени. Выходы элементов И 75 и 76 через элемент ИЛИ 78 подключены к входу начальной установки (R-входу) счетчика 69 импульсов, а выход элемента И 74 подключен к счетному входу счетчика 69 импульсов. Один вход элемента И 72 подключен к выходу элемента И 74, а остальные входы через блок 71 переключателей связаны с выходами разрядов счетчика 69. Посредством переключателей блока 71 устанавливается двоичный код числа п, связанного с требуемым порогом -D, и частотой, fд соотношением (3).

Входы элемента И 73 через блок 70 переключателей подключены к входам разрядов счетчика 69 импульсов. Посредством.переключателей 70 блока устанавливается двоичный код числа

п

03

ог

связанного с требуемым порогом и частотой ., . соотношением

ог

о

(5)

5

5

0

Например, если требуемый порог 5 с, то при частоте f,, 10 Гц

1-03ЧИСЛО п д 50 (двоичный код 110010). Следовательно,для установки такого порога переключатели второго, пятого и шестого разрядов блока 70 необходимо подключить к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 69 импульсов, а остальные - к нулевым.

Счетчик 19 перегрева (фиг.1) пред- сталяет собой нереверсивную пересчетную схему, настраиваемую таким образом, что на первом вькоде этого счетчика образуется импульс, как

только содержимое счетчика превысит некоторый заданный порог йТ° по перегреву над температурой ликвидуса Tg; , а на втором выходе этого счетчика образуется потенциал, как только содержимое счетчика 19 станет равным другому порогу fl° по температурному интервалу кристаллизации.

I

Вариант выполнения счетчика 19

перегрева показан на фиг.8. При таком построении счетчик 19 перегрева содержит счетчик 79 импульсов, блоки 80 и 81 переключателей, элементы И 82-85, элемент ИЛИ 86 и элемент НЕ 87. Первые входы элементов 84 и 85 образуют соответственно вход и вход начальной установки счетчика 19 перегрева, а вход элемента НЕ 87 образует блокирующий вход счетчика 19 перегрева. Выходы элементов И 83 и 82 образуют соответственно второй и первый выходы счетчика 19 перегрева. Выход элемента И 84 соединен со счетньш входом счетчика 79 импульсов и с одним из входов элемента И 82. Остальные входы элемента И 82 и через переключатели блока 81 соединены с единичными или нулевыми выходами разрядов счетчика 79 импульсов. С помощью этих переключателей устанавливается двоичный код числа .п связанного с порогами ЛТ° и ц отношением

и соП д

4Т

Т (6)

Например, если требуемый порог &I 10°С, а „ 2°С,то п 4 (двоичный код 100). Следовательно, в данном случае переключатель третьего, разряда блока 81 импульсов необходимо подключить к единичному выходу, а остальные - к нулевым.

Входы элемента И 83 через блок 80 переключателей соединены с единичными или нулевыми выходами разрядов счетчика 79 импульсов. С помощью переключателей блока 80 устанавливается двоичный код числа п,связанного

с порогами ГТ ° и

JiT°

Например, если (/1° „ „, „ 2°С, то п (1 3 (двоичный код 11).

соотношением

(7) 6°С, а

то п J1 3 Следовательно, в данном случае переключатели первого и второго разряитеаетльрава

амененти 87 а 83 ой ресосов . ееов. а10

со4, в ебхо80овпеетго

ем

15

20

25

3742478

дов блока 80 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 79 импульсов, а остальные - к нулевым.

Выход элемента НЕ 87 подключен к вторым входам элементов И 84 и 85. Выход элемента И 85 через элемент ИЛИ 86 соединен с входом начальной установки (R-входом) счетчика 79 импульсов.

Двоичные умножители 20-22 предлагаемого устройства строятся по идентичной схеме, содержащей управляемый делитель 68 частоты, собранный, например, на микросхеме К155 ИЕ8, элементы 2И-НЕ 89, задат- чики 90 и 91 кодов, элементы И 92 и 93 и элемент НЕ 94. При этом счетный вход управляемого делителя 88 частоты образует вход двоичного умножителя, а выход управляемого двоичного умножителя соединен с первыми, входами элементов И 92 и 93. Выходы указанных элементов образуют соответственно первый и второй выходы двоичного умно5кителя. Второй вход элемента И 93, вход элемента НЕ 94 и входы первого задстчика 90 кодов объединены между собой и образуют управляющий вход двоичного умножителя. Выход элемента НЕ 94 подключен к входу второго задатчика 91 кода и второму входу элемента И 92. Выходы первого задатчика 90 кода подключены к первьм входам элементов 2И-НЕ 89, а выходы второго задатчика 91 кода подключены к вторым входам элементов 2И-НЕ 89. Выходы последних соединены с управляющими входами управляемого делителя 88 частоты.

Посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножителя 21 задаются обратные коды величин, определяющих коэффициенты а ., и а, посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножителя 22 задаются обратные коды величин, определяющих коэффициенты Ь и Ь , посредством задатчика 90 кода двоичного умножителя 20 задается обратный код величи30

35

40

45

50

ны, определяющей коэффициент с. линейного уравнения регрессии

Се

- о(.

e-i

(8)

связывающего углеродный эквивалент Сс с температурой ликвидуса Т в...... В

частности, для установки коэффициента о(, с помощью переключателей задатчика 90 должен быть задан обратный, код величины Kj, связанной с коэффициентом в , и разрядность М управляемого делителя 88 частоты соотношением

К.

2,

(9)

Например, если о(, 0,566, а уп равляемый делитель 88 частоты девятиразрядный (М 9), то в соответствии с (9) величина К приблизительно равна 290 (двоичный код 100100010 обратный код 011011101). Следовательно, в данном случае переключатели первого, третьего, четвертого, пятого, седьмого и восьмого разрядов задатчика 90 необходимо подключить к шине входного сигнала (к шине, соединяющей полюсы переключателей с управляющим входом двоичного умножителя, на который в исходном состоянии поступает сигнал логического нуля). Аналогичным образом в двоичных умножителях 21 и 22 устанавливаются и коэффициенты а, а, Ь,, Ь,.

Выходы двоичных умножителей 21 и 22 подключены к входам сложения и вычитания счетчиков 24 и 26 результата а выход двоичного умножителя 20 под- 1ключен к входу вычитания счетчика 23 ре зультата.Счетчики 23-25 результата представляют собой двоично-десятичные реверсивные счетчики импульсов.Выходы разрядов этих счетчиков подключены к входам блоков 26-28 цифровой индикации. Блоки цифровой индикации содержат индикаторные лампы, например лампы типа ИН-18, к катодам которых подключены преобразователи двоично- десятичного кода в десятичный, собранные, например, на микросхемах типа К155 ИД1.

Принцип действия предлагаемого цифрового устройства для анализа химического состава чугуна состоит

в следующем.

I

Перед началом очередного анализа кнопкой начальной установки (на фиг.1 не показана) триггеры 16-18, 52-55, а также счетчики 63, 69 и 79 устанавливаются в нулевое состояние, а в счетчики 23-25 результата заносятся коды величины соответственно.

о

и Ь,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Посредством аналого-цифрового преобразователя 1 сигнал, несущий информацию о текущей температуре охлаждающей пробы жидкого чугуна,преобразуется в число-импульсный код - последовательность кодовых импульсов К и К, которые образуются на одном или другом в.ыходе преобразователя (в зависимости от знака приращения сигнала) каждьй раз, когда происходит элементарное приращение этого сигнала.

Кодовые импульсы QK и К с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 (фиг.1) через блок 2 синхронизации поступают на входы сложения или вычитания порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5. В результате в реверсивном счетчике 65 образуется параллельный код, пропорциональный текущей температуре T(t) жидкого ме- |.талла.

Серия тактовых импульсов с выхода генератора 3 через блок 2 синхронизации поступает на вход счетчика 8 времени и первьй вход элемента И 10, который закрыт сигналом с единичного выхода триггера 16. Поскольку тактовые и кодовые импульсы сдвинуты во времени друг относительно друга, то это исключает возможность сбоев в работе устройства.

При работе блока синхронизации : возможен случай частичного совпадения во времени кодового импульса . и синхронизирующего импульса. Это может привести к возникновению на выходе элемента И 48 неполноценного импульса V, например, к возникновению импульса недостаточной продолжительности или недостаточной ам- При возникновении такого

импульса буферный триггер 43 может оставаться в нулевом состоянии до тех пор, пока на вход элемента И 48 не поступит очередной синхронизирующий импульс. Поскольку в момент поступления очередного синхронизирующего импульса состояние триггера 42 уже не может И37 меняться, то на выходе элемента И 48 в указанный момент времени образуется второй (неполноценный) импульс, который устанавливает триггер 53 (фиг.З) в единичное состояние. В момент поступления следукицегр по счету синхронизирующего импульса на выходе элемента И 59 будет сфор-

плитуды неполноценного

мирован синхронизированный кодовый импульс К, который поступит на выход блока синхронизации и одновременно установит триггеры 52 и 53 в исходное (нулевое) состояние.

Аналогичньм образом на триггерах 54 и 55 и элементах И 60 и 61 осуществляется синхронизация кодовых ипульсов К, соответствующих отрица- тельному приращению аналогового сигнала .

Для обеспечения надежной работы узла синхронизации необходимо, чтобы частота следования синхронизиру- ющих импульсов была не менее чем в три раза выше, чем максимально возможная частота следования кодовых импульсов К или К от аналого-цифрового преобразователя.

В интервале времени между моментами tg и t (фиг,8) происходит прогрев датчика (на фиг.1 не показан) до начальной температуры Т пробы металла. При этом на входы на чальной установки счетчика 8 времени (фиг.1) постоянно поступают импульсы с первого выхода переполнения порогового счетчика 4 каждый раз, как только локальное изменение электрического сигнала датчика пре- вьшает порог (, причем интервал времени ,-t ( V 1, 2, 3...) между двумя очередными моментами начальной установки счетчика 8 времени из-за большой скорости изменения сигнала остаются меньшими порога Sg , установленного в блоке 65 переключателей (фиг.6). Поэтому промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (выходе элемента И 66) импульсы не образуются.

Начиная с момента времени t (фиг.8), импульсы переполнения уже

будут образовываться на втором вы

ходе переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1). Эти импульсы будут продолжать устанавливать в начально состояние счетчик 8 времени. Посколку интервалы времени &t между очередными моментами начальной установ ки счетчика 8 времени из-за большой скорости охлаждения остаются меньше установленного порога О , то на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени по-прежнему не будут образовьгоаться импульсы. В результате в момент времени t (фиг.8), как только с второго выход

,

переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) на счетный вход счетчика 19 перегрева поступит число импульсов, превышающее порог Т° по перегреву, установленный с помощью блока 82 переключателей (фиг.6), то на промежуточном выходе переполнения счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 82) образуется импульс. Указанный импульс устанавливает триггер 16 (фиг.Т) в единичное состояние. При этом открывается элемент И 10 и импульсы серии Сд начинают поступать на вход второго счетчика 9 времени.

До момента времени t, скорость охлаждения металла по-прежнему остается достаточно большой, а значит,интервалы времени dt по-прежнему будут меньше порога

, и импуль25о а .«

4Ь

55

35

50

сы на промежуточных выходах переполнения счетчиков 11 и 12 не образуются. При этом каждый импульс переполнения с второго выхода переполнения порогового счетчика 7 будет свободно проходить через элемент И 10, открытый сигналом с единичного вькода триггера 12, на вход начапь- ной установки дополнительного счетчика 9 времени и одновременно подтверждать единичное состояние триггера 12.

В момент времени t. (фиг.8) температура металла достигает температуры начала кристаллизации (температуры ликвидуса Т (,. ) и вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации скорость охлаждения металла уменьшается. При этом интервалы времени dt , между двумя очередными установками в начальное состояние счетчика 8 времени импульсами с выхода переполнения порогового счетчика 4 становятся уже больше установ- ленного порога О р,. В .результате в момент времени t tj + fj, на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (выходе элемента И 66, фиг.4) образуется импульс, который устанавливает триггер 17 (фиг.1) в нулевое состояние. Триггер 17 закрывает элемент И 11. Одновременно на промежуточном выходе переполнения второго счетчика 9 времени (выходе элемента И 72, фиг.7) также образуется импульс, который через элемент ИЛИ 15 (фиг.1) поступает на управляющий вход буферного счетчика 6. Б последний из реверсивиого счетчика 5 по шинам параллельной передачи кода заносится код температуры ликвидуса Т(,..

Как только на выходе переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) образуется очередной импульс, последний, устанавливая по своему заднему фронту триггер 17 в единичное состояние, не может пройти через закрытый эле- мент И 11 на вход начальной установки второго счетчика 9 времени. Поэтому счетчик 9 продолжает подсчет числа тактовых импульсов. В этот же момент

времени счетчик 8 времени будет ycTa- j При этом на выходе двоичного умножителя 20 и первых выходах двоичных умножителей 21 и 22 образовываются импульсы, поступающие соответственно на входы вычитания счетчиков 23 - 25 результата, причем число этих импульсов связано с числом импульсов, поступающих на входы двоичных умножителей, соответственно коэффициентами , а .,, Ъ . В результате, как только состояние буферного счетчика изменится от величины Т д. до нуля и дешифратор 7 заблокирует элемент И 13, в счетчике 23 результата будет образован код С й о - о/, Т ,. а в счетчиках 24, 25 результатов - соответственно коды а - а ., T f,--, и

новлен в начальное состояние тем же самым импульсом с выхода переполнения порогового счетчика 4.

Поскольку в течение всего интервала времени между, моментами tj и t 20 (фиг.8) скорость охлаждения металла остается малой, то каждый раз на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (фиг.1) образовывается импульс, прежде чем этот счет- 25 чик установится в начальное состояние импульсом с второго выхода переполнения noporoBo.ro счетчика 4. В результате в моменты прихода очередного Импульса с второго выхода переполнения порогового счетчика 4 триг- гер 17 уже успевает перейти в нуле- вое состояние, тем самым предотвращая очередную установку второго счетчика 9 времени.. Поэтому второй счетчик 9 времени (в отличие от первого счетчика 8 времени) осуществляет контроль продолжительности во времени наклонной температурной площадки, появившейся в момент времени tj (фиг.8).

Если продолжительность наклонной температурной площадки окажется боль- ще порога Djjj , установленного с помощью блока 70 переключателей

30

35

40

45

(фиг.5), то в момент времени t т, он (фиг. 8) на выходе счет45

50

чика. 9 времени (выходе элемента И 73) возникает управляющий сигнал, который через элемент НЕ 77 поступает на вторые входы элементов И 74-76 и тем самым блокирует возможность прохождения импульсов на счетный вход и входы начальной установки счетчика 69 импульсов. Одновременно управляющий сигнал с выхода элемента И 73 по-55 ступает на входы элементов И 13 и 12 (фиг.1). Как только на вход элемен- та И 13 поступает этот управляющий

сигнал, элемент И 13 открывается и синхронизирующие импульсы с четвертого выхода блока 3 синхронизации (выхода элемента И 57) начинают поступать на вход вычитания буферного счетчика 6 и входы двоичных умножителей 20-22. Поскольку на управляющие входы двоичных умножителей 20-22 поступает сигнал логического нуля с выхода элемента И 12, то сигнал логической единицы, образуемый на выходе элемента НЕ 94 (фиг.7), открывает элемент И 92.

При этом на выходе двоичного умножи

теля 20 и первых выходах двоичных умножителей 21 и 22 образовываются импульсы, поступающие соответственно на входы вычитания счетчиков 23 - 25 результата, причем число этих импульсов связано с числом импульсов, поступающих на входы двоичных умножителей, соответственно коэффициентами , а .,, Ъ . В результате, как только состояние буферного счетчика изменится от величины Т д. до нуля и дешифратор 7 заблокирует элемент И 13, в счетчике 23 результата будет образован код С й о - о/, Т ,. , а в счетчиках 24, 25 результатов - соответственно коды а - а ., T f,--, и

ЬО - ,;.

В момент времени t (фиг.8) скорость охлаждения металла снова становится достаточно высокой и интервалы времени ut между очередными моментами начальной установки счетчиков 8 и 9 времени оказываются уже меньшими установленных порогов -Jg, Поэтому на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени импульсы не возникают, а значит, прекращается сброс в начальное состояние счетчика 19 перегрева (счетчика 79 импульсов, фиг.6). В результате в момент времени t (фиг.8), как только на вход счетчика 79 с второго выхода переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) поступит число импульсов,равное порогу оСт, установленному с помощью блока 80 переключателей (фиг.6)., на втором выходе счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 83, фиг.6) возникает управляющий сигнал логической единицы. Указанный сигнал поступает на вход элемента И 12. Поскольку к этому моменту времени на второй вход элемента И 12 также поступает сигнал логической единихда с выхода счетчика

9 времени, то на выходе элемента И 12 образуется сигнал логической единицы, окончательно свидетельствующий о том, что на кривой охлаждения была зафиксирована температура ликвидуса Т я.

Управляющий сигнал с выхода эле- мента И 12 поступает на управляющие входы двоичных умножителей 20-22. При этом посредством элемента НЕ 94 (фиг.7) осуществляется блокировка элемента И 92, а значит, импульсы с выхода управляемого делителя 88 могут теперь поступить лишь на второй выход соответствующего двоичного умножителя. Одновременно изменяются коэффициенты пересчета на управляющих входах управляемого делителя 88 частоты, т.е. начиная с этого момента времени число импульсов, образуемых на выходе двоичных умножителей 21 и 22, будет связано с числом импульсов, поступающих на их входы, соответственно коэффициентами а« и b

2

Кроме того, управляющий сигнал с вы- хода элемента И 12 (фиг.1) поступает на управляющий вход блока 26 цифровой индикации, в котором отображается в цифровой форме величина углеродного эквивалента в соответствии с зависимостью (8). Этот же сигнал поступает на вход элемента И 14 и блокирующий вход счетчика 19 перегрева (вход элемента НЕ 87, фиг.6). При этом потенциал логического нуля, образуемый на выходе элемента И 87, блокирует элементы И 84 и 85, вследствие чего дальнейший счет и начальная установка Счетчика 79 импульсов прекращается до начала следующего цикла анализа.

В момент времени t. (фиг.8) температура металла достигает равновесной температуры окончания кристаллизации (температуры Т солидуса). Поскольку, начиная с этого момента времени, изменения сигнала в ту и другую сторону не превышают t , то на выходах переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) импульсы не образуются, а значит, прекращается сброс в начальное состояние счетчика 8 времени (счетчика 63 импульсов, фиг.4). В результате в момент време

ни tj t + Dp на выходе элемента И 67 (фиг.4) образуется импульсный управляющий сигнал, свидетельствующий о том, что достигнута температура Т sol солидуса.

2 , ,

10

15

20

25

Импульс, образуемый на выходе элемента И 67 (выходе переполнения счетчика 8 времени, фиг.1),устанавливает триггер 18:в единичное состояние и одновременно через элемент ИЛИ 15 поступает на управляющий вход буферного счетчика 6. При этом в счетчик 6 заносится код температуры Т . Как только состояние счетчика 6 становится отличным от нуля, дешифратор 7 снимает блокировку с элемента И 13. и импульсы серии Gj снова начинают поступать на вход вычитания счетчика 6 и входы двоичных умножителей 20-22. Импульсы, образуемые на вторых выходах двоичных умножителей 21 и 22, поступают на входы сложения счетчиков 24 и 25 результата соответственно. Вследствие этого в момент времени, когда состояние буферного счетчика 6 снова станет равным нулю, состояние счетчиков 24 и 25 результата окажется равным величинам С и Si в соответствии с зависимостями

а,

iTe,y

bo b,T

e;

bjTgo,(10)

(11)

Сигнал логической единицы с выхода триггера 18, поступая на вход элемента И 14, вызывает появление на выходе этого элемента управляющего сигнала, окончательно свидетельствующего о достижении температуры солидуса. Этот сигнал осуществляет включение блоков 27 и 28 цифровой индикации, в которых осуществляется

отображение в цифровой форме процентных содержаний углерода С и кремния Si в пробе жидкого чугуна.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет по кривой охлаждения пробы жидкого чугуна автоматически определить в цифровой форме сразу три наиболее важных технологических параметра чугуна, а именно - величину углеродного эквивалента С, а также основные его составляющие - содержание углерода С и кремния Si.

Формула изобретения

выход переполнения первого сче-тчика

времени связан с вторым входом второго триггера и входом начальной ус- тановки счет-чика перегрева, .второй выход которого подлючен к первому входу третьего элемента И, выход переполнения первого счетчика времени подключен к входу третьего триггера и второму входу элемента ИЛИ, первьй блок цифровой индикации, выход которого является первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно со- держит три двоичных умножителя, три

Счетчика результата, второй и третий блоки цифровой индикации, выхр.ды которых являются соответственно вторым и третьим выходами устройства, четвертый и пятый элементы И, буферньш счетчик и дешифратор, вход которого подключен к выходу буферного счетчи40

45

50

55

ка, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а управляющий вход - с выходом элемента ИЛИ, выход переполнения втоQ0 5 Q

0

5

0

5

рого счетчика времени подключен к второму входу третьего элемента И и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого связан с четверо тым выходом блока синхронизации, третий вход соединен с выходом дешифратора, а вькод четвертого элемента И соединен со счетным входом буферного счетчика и входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, выход первого двоичного умножителя подключен к входу первого счетчика результата, выход которого связан с входом первого блока цифровой индикации, выходы второго двоичного умножителя соединены с входами сложения и вычитания вт.орого .счетчика результата, выход которого подключен к входу второго блока цифровой индикации, выходы третьего двоичного умножителя подпкючены к входам сложения и вычитания третьего счетчика результата, выход которого связан с входом третьего блока цифровой индикации, выход третьего триггера соединен с первым входом пятого элемента И, выход третьего элемента И связан с вторым входом пятого элемента И, блокирующим входом счетчика перегрева, управляющим входом первого блока цифровой индикации и с: управляющими входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, а выход пятого элемента И подключен к управляющим входам второго и третьего блоков цифровой индикации,

тов 2И-НЕ),единицы, вторые входы подключены к

t/г. /

Jf

Tw}

I f 111111111

rV(4p sl4/

$

-W

t

P3

ф

7

D

/(

fzi

f2l

(

В

r

M

Фи&4

(XI

(fV

Л titttgttktth