Устройство для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением Советский патент 1990 года по МПК B21J1/06 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к средствам нагрева рабочего инструмента, и является дополнительным к основному авт. ев № 997936.

Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением; на фиг. 2 - блок-схема блока защиты от импульсных помех.

Блок-схема устройства (фиг. 1) состоит из датчика напряжения индуктора 1, задат- чика напряжения генератора 2, датчика температуры рабочего инструмента 3, соединенного через фильтр нижних частот с усилителем ограниченного усиления (ФНЧ) 4 с блоком защиты от импульсных помех 5, который соединен с вторым входом блока Сравнения 6, первый вход которого соединен с датчиком напряжения индуктора 1, а третий вход - с задатчиком напряжения генератора 2. Выход блока сравнения 6 подключен к исполнительному элементу 7.

Блок-схема блока защиты от импульсных помех (фиг. 2) состоит из дифференцирующего усилителя 8, соединенного с первым входом первого двухпорогового компаратора 9, второй вход которого соединен с задатчиком максимальной скорости изменения температуры инструмента 10. Первый двухпоро- говый компаратор 9 соединен с первым входом схемы ИЛИ 11, второй вход которой подключен к второму двухпороговому компаратору 12. Схема ИЛИ 11 соединена с первым входом аналогового устройства выборки-хранения (УВХ) 13. Вход дифференцирующего усилителя 8, первый вход второго двухпорогового компаратора 12, второй вход аналогового устройства выборки-хранения 13 объединены и образуют вход блока защиты от импульсных помех. Выход аналогового устройства выборки-хранения

сд

-U

Ю

о

00

со

N)

13 соединен со вторым входом второго двух- порогового компаратора и является выходом блока защиты от импульсных помех.

Устройство для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением работает следующим образом.

С помощью задатчика напряжения генератора 2 (фиг. 1) задается требуемое значение напряжения на индукторе. Электрический сигнал с датчика напряжения индуктора 1 пропорционален напряжению индукто- Ю тает следующим образом (фиг. 2).

3 проходит через ФНЧ 4, блок защиты от импульсных помех 5, воздействуя на сумму сигналов от датчика напряжения индуктора 1 и задатчика напряжения генератора 2, изменяет величину суммарного сигнала от блока сравнения 6 и тем самым вносит коррекцию в величину напряжения индуктора в зависимости от температуры рабочего инструмента.

Блок защиты от импульсных помех рабора и является обратной связью системы регулирования. Датчик температуры рабочего инструмента (термопара) 3 дает электрический сигнал, пропорциональный температуре рабочего инструмента. Электрический сигнал с датчика температуры рабочего инструмента 3, содержащий информацию о температуре рабочего инструмента, наведенные в цепь ЭДС от переменного магнитного поля индуктора и ЭДС от импульсных помех, возникающих при работе исполнительного элемента 7 и коммутации мощных потребителей тока, поступает на вход ФНЧ 4. ФНЧ 4 отфильтровывает сигнал датчика температуры рабочего инструмента 3 от ЭДС переменного магнитного поля индуктора, имеющих спектр частот выше частоты среза (15 Гц), но пропускает сигналы ЭДС импульсных помех, которые складываются или вычитаются (в зависимости от зна/а) с сигналом, содержащим информацию о температуре рабочего инструмента. Электрический сигнал с ФНЧ поступает в блок защиты от импульсных помех 5. В блоке защиты от импульсных помех 5 осуществляется выборка и хранение сигнала, пропорционального температуре рабочего инструмента 3, предшествующего появлению сигналов ЭДС импульсных помех, на время воздействия сигналов ЭДС от импульсных помех. Так как длительность сигналов ЭДС от импульсных помех не превышает постоянной

15

2Б

Входной сигнал поступает на дифференцирующий усилитель 8, второй двухпорого- вый компаратор 12 и второй вход аналогового устройства выборки-хранения 13 В случае отсутствия импульсных помех во входном сигнале блока защиты от импульсных помех, аналоговое устройство выборок- хранения 13 отслеживает его (режим «выборки) и передает на выход блока защиты 20 от импульсных помех. В случае появления импульса помехи во входном сигнале блока защиты от импульсных помех, она дифференцируется дифференцирующим усилителем 8. Выходной сигнал дифференцирующего усилителя 8, пропорциональный скорости изменения входного сигнала блока защиты от импульсных помех (по переднему фронту импульса помехи), поступает на первый вход первого двухпорогового компаратора 9, на второй вход которого поступает сигнал задатчика максимальной скорости изменения температуры инструмента 10. Выходной импульс первого двухпорогового компаратора 9 поступает на первый вход схемы ИЛИ 11 и затем на первый вход аналогового устройства выборки-хранения 13 и переводит его в режим хранения величины входного сигнала блока защиты от импульсных помех, поступавшего на его второй вход и пропорционального величине температуры инструмента. Выходной сигнал аналогового

30

35

времени датчика температуры рабочего ин- 40 устройства выборок-хранения 13 поступает

на второй вход второго двухпорогового компаратора 12 и сравнивается с сигналом импульсной помехи, поступающим на его первый вход. Выходной сигнал второго компаратора 12, равный длительности помехи,

струмента (66,7 мс), то к моменту окончания импульса помехи величина сигнала с датчика температуры инструмента практически не изменяется.

Таким образом, на выходе блока защиты

от импульсных помех присутствует только 45 поступает на второй вход схемы ИЛИ 11 и

далее на первый вход аналогового устройства выборки-хранения 13, поддерживая его в режиме хранения на время действия помехи. В момент окончания импульса помехи во входном сигнале блока защиты от импуль- 50 сных помех (на первом входе второго двухпорогового компаратора 12) второй двухпо- роговый компаратор 12 возвращается в исходное состояние и его выходной сигнал поступает на второй вход схемы ИЛИ 11, далее на первый вход аналогового устройства выборки-хранения 13, переводя его в режим выборки-слежения за величиной входного сигнала блока защиты от импульсных помех, пропорционального величине

электрический сигнал датчика температуры рабочего инструмента 3, т. е. повышается помехозащищенность устройства в целом и, как следствие, повышается точность регулирования температуры. Электрические сигналы с датчика напряжения индуктора 1, задатчика напряжения генератора 2 и блока защиты от импульсных помех 5 поступают в блок сравнения 6. где складываются с учетом их полярностей. Суммарный сигнал из блока сравнения 6 поступает на исполнительный элемент 7 (ЭМУ, тиристорный возбудитель), который питает обмотку возбуждения генератора. Таким образом, сигнал датчика температуры рабочего инструмента

55

тает следующим образом (фиг. 2).

3 проходит через ФНЧ 4, блок защиты от импульсных помех 5, воздействуя на сумму сигналов от датчика напряжения индуктора 1 и задатчика напряжения генератора 2, изменяет величину суммарного сигнала от блока сравнения 6 и тем самым вносит коррекцию в величину напряжения индуктора в зависимости от температуры рабочего инструмента.

Блок защиты от импульсных помех рабо

Б

Входной сигнал поступает на дифференцирующий усилитель 8, второй двухпорого- вый компаратор 12 и второй вход аналогового устройства выборки-хранения 13 В случае отсутствия импульсных помех во входном сигнале блока защиты от импульсных помех, аналоговое устройство выборок- хранения 13 отслеживает его (режим «выборки) и передает на выход блока защиты 0 от импульсных помех. В случае появления импульса помехи во входном сигнале блока защиты от импульсных помех, она дифференцируется дифференцирующим усилителем 8. Выходной сигнал дифференцирующего усилителя 8, пропорциональный скорости изменения входного сигнала блока защиты от импульсных помех (по переднему фронту импульса помехи), поступает на первый вход первого двухпорогового компаратора 9, на второй вход которого поступает сигнал задатчика максимальной скорости изменения температуры инструмента 10. Выходной импульс первого двухпорогового компаратора 9 поступает на первый вход схемы ИЛИ 11 и затем на первый вход аналогового устройства выборки-хранения 13 и переводит его в режим хранения величины входного сигнала блока защиты от импульсных помех, поступавшего на его второй вход и пропорционального величине температуры инструмента. Выходной сигнал аналогового

0

5

температуры инструмента. Таким образом, исключается влияние импульсных помех на точность измерения температуры инструмента и работоспособность всего устройства для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением.

Устройство для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением позволяет повысить точность регулирования и измерения температуры на 20- 25% за счет исключения влияния импульсных помех на сигнал датчика температуры рабочего инструмента 3 (фиг. 1). Повышается стойкость штампового инструмента на 10% в связи с увеличением точности измерения температуры нагреваемого инструмента.

Устройство позволяет сократить расход электроэнергии на 20% за счет повышения точности поддержания температуры и исключения бросков потребления электроэнергии при появлении импульсных помех в системе регулирования.

Формула изобретения

Устройство для регулирования индукционного нагрева металлов под обработку давлением по авт. св. № 997936, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, оно снабжено блоком защиты от импульсных помех, при этом фильтр нижних частот с усилителем ограниченного усиления соединен с входом блока сравнения посредством блока защиты.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к средствам нагрева рабочего инструмента. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Используют блок защиты от импульсных помех, через который фильтр нижних частот с усилителем ограниченного усиления соединен с входом блока сравнения. В случае отсутствия импульсных помех во входном сигнале блока защиты от импульсных помех аналоговое устройство выбора - хранения отслеживает режим "Выборка" и передает на вход блока защиты от импульсных помех. 2 ил.

фие.1

фиг.2