Устройство для измерения температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/00 

Фиг.1

Изобретение относится к термометрии и предназначено для измерения температуры в электропечах индукционного нагрева в различных отраслях промыт- лености.

Цель изобретения - повышение точности измерения в печах индукционного нагрева за счет исключения влияния помех, наводимых током нагрева печи, и обеспечения непрерывной индикации величины измеряемой температуры.

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы; на фиг, 3 - генера- тор импульсов.

Устройство содержит тигель 1, индуктор 2, датчик 3 температуры, соединительные провода 4, соединяющие датчик 3 с входом цифрового измерите- ля 5, управляемый источник 6 нагрева, устройство 7 индикации, генератор 8 импульсов, формирователь 9 импуль- CJDB, Устройство 7 индикации содержит регистратор 10 памяти, дешифратор 11 и индикаторное табло 12,

Как показано на фиг, 1 , расплавление металла в тигле 1 происходит за счет пропускания высокочастотного тока от источника нагрева через индуктор 2, окружающий тигель 1, в результате чего металл в нем нагревается и расплавляется. При этом в термоэлектродах датчика 3, соединительных проводах 4 и в самом измерителе 5 в случае его незначительного удаления от индуктора 2 наводятся интенсивные электромагнитные помехиs которые существенно усложняют процесс измерения температуры и снижают точность измерения, так как на вход измерительного прибора вместе с полезным сигналом Е поступае и сигнал помехи Un(t) (см, фигв 2а), Для повышения помехозащищенности способа отключают питание индуктора пе- чк на время, достаточное для произведения замера температуры, с исключением воздействия на результат измерения сигнала помехи, вызванного прохождением высокочастотного тока через ИН дуктор. Продолжительность отключения определяется, во-первых, практически полным - на уровне 99% - затуханием переходных процессов в печи, характеризуемых продолжительностью колебательного разряда печи и, в о-вторых, двойным циклом измерения вторичного прибора, необходимым для выдачи на устройство индикации правильного результата измерения,

, с Q

5

не зависящего от действия сигнала помехи, перед повторным включением индукционного нагрева.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 8 импульсов периодически на время Т (см, фиг, 26) отключает управляемый источник 6 тока нагрева. При этом, время Т, должно быть больше - равно (-Ц+2Ј), где tk - время колебательного разряда печи, включающей тигель 1 с загруженным металлом (не показан), индуктор 2 и компенсирующие конденсаторы (не показаны); С - цикл измерения цифрового измерителя 5, В моменты включения индукционного нагре- ва (tg, ) формирователь импульсов 9 формирует короткие импульсы (см, фиг, 2в), которые,поступая на вход устройства индикации 7, разрешают перепись результатов измерения с выхода цифрового измерителя 5 на устройство 7 индикации,

В качестве цифрового измерителя могут быть использованы серийно-выпуска- емые отечественные цифровые приборы типов Ф 266,-А 565 и др., имеющие выход на внешний разъем результата измерений. Последний обновляется каждый раз в конце каждого цикла измерения вторичного прибора, т,е. по истечении времени ё (на фиг, 2г - моменты времени t, t4, t5, t7, tg , t1( , t,, , tl4).

Сигналы помехи Uh(t) в процессе работы индукционной печи может изменяться как по амплитуде, так и по частоте. Поэтому на фиг, 2г момент времени tЈ - конец цикла измерения цифрового измерителя 5, предшествующего моменту времени t. ,относительно времени t взят условно, так как 0 /t3-t2/ b, Как видно из фиг, 2г в момент времени t - конец цикла измерения вторичного прибора - на результате измерения будет сказываться действие сигнала помехи Un(t), поступающего на вход цифрового измерителя 5 за время (t,,- t2). В результате, только в момент времени t результат измерения измерителя 5 не будет зависеть от сигнала помехи Un(t), Этот результат на выходе измерителя 5 сохраняется до момента времени t7, а в момент времени tg по сигналу Перепись он переписывается в регистр 10 памяти устройства индикации 7. Далее, с регистра памяти 10 через дешифратор 1L результат измерения поступает на индикаторное табло 12.

Аналогично при последующем отключении источника 6 нагрева в мокент времени на устройство индикации 7 переписывается, правильный результат измерения, не искаженный действием помехи Uh(t) и предварительно зафиксированный цифровым измерителем напряжения в момент времени ,

Время отключения индукционного наг-- рева должно быть больше или равно tb+2fr.

При продолжительности расплавлен .Q металла посредством серийных печей индукционного нагрева (2) от 16 до 180 мин максимальная скорость нагре металла не превышает 1 К/с, Поэтому если принять Т2«2 С, то динамическа

Генератор импульсов (фиг. 3) может 15 составляющая погрешности измерения

1421

нять ,21 С (для выполнения условия T,itK+2Ј), а С, то средняя мощность нагрева при таких периодических отключениях будет снижена приблизительно на 10%, что является незначительной величиной и не влияет существенно на Эффективность работы печи.

При продолжительности расплавления .Q металла посредством серийных печей индукционного нагрева (2) от 16 до 180 мин максимальная скорость нагрева металла не превышает 1 К/с, Поэтому если принять Т2«2 С, то динамическая

15 составляющая погрешности измерения

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения в печах индукционного нагрева за счет исключения влияния помех, наводимых током нагрева печи, и обеспечения непрерывной индикации величины измеряемой температуры. Расплавление металла в тигле 1 происходит за счет пропускания тока высокой частоты от управляемого источника 6 тока нагрева через индуктор 2. Генератор 8 импульсов периодически отключает управляемый источник 6 на время T₁. Цифровой измеритель напряжения 5 регистрирует сигнал с размещенного в тигле 1 датчика температуры 3 в циклическом режиме с периодом цикла Τ. В моменты включения индукционного нагрева формирователь 9 импульсов, связанный с выходом генератора 8, формирует разрешающий импульс на перезапись результата измерения с выхода измерителя напряжения 5 в регистр 10 устройства индикации 7, содержащего также дешифратор 11 и индикаторное табло 12. Время отключения тока нагрева T₁ выбирают из условия T₁≤(T_K+2Τ), где T_K - время колебательного разряда печи. 3 ил.

быть выполнен), например, на операционном усилителе, позволяющем независимо регулировать длительность импульсов пауз Т( (фиг, 26). При отрицательном (Uex ) сигнале на выходе генератора импульсов, на его выходе будет положительный сигнал, однако генератор импульсов не будет генерировать. При подаче положительного сигнала +UQv

iОл

или при нулевом уровне положительного сигнала на входе генератора импульсов он начинает работать, так как его вход в последнем случае заперт диодом Это позволяет в любое время, начиная с пускл печи в работу, включать генератор импульсов, Последний может с включаться в работу путем подачи сигнала положительной полярности на его вход, причем как с самого начала работы печи, так и со временем, Это осуществляется автоматически, например ,. от реле времени или вручную от блока управления (не показаны).

В качестве управляемого источника 6 тока нагрева может, например, применяться тиристорный генератор индукционного нагрева типа У 119-3, разработанный СКТБ Львовского ПО Ювелир- пром и др.

Точность измерения температуры по предлагаемому способу зависит от периодичности подачи сигнала Перепись, Чем меньше это время , тем более точным является результат измерения. Иначе точность результата измерения увеличивается с повышением отключения индукционного нагрева.

Время колебательного разряда tK для электропечей индукционного нагрева

практически не превышает 10 мкС и за- ,измерения в печах индукционного нагревисит от параметров R и L печи.ва за счет исключения влияния помех,

Время цикла измерения Ј, напримернаводимых током нагрева печи, и обесдля цифровых приборов типа Ф-266, сое-печения непрерывной индикации величитавляет 0,1 с, В результате, если при-ны измеряемой температуры, в него

температуры посредством описываемого устройства, обусловленная периодичностью переписи результата измерения с выхода измерителя напряжения на

0 устройство индикации, на должна превышать 1 К/с (Т4+Т2)с2,2 К,

Использование предлагаемого устройства для измерения температуры в печах индукционного нагрева позволяет повы5 сить точность измерения температуры с исключением влияния на результат измерения сигнала помехи Uh(t), вызванного прохождением высокочастотного тока через индуктор. Кроме того,

о уменьшение мощности нагрева печи при ее выходе на режим (достижение температуры плавления нагреваемого металла) посредством периодических отключений индукционного нагрева согласно предложенного способа, повышает эффективность работы печи, так как более эффективно выравнивается температура нагреваемого металла по всему его объему, что практически исключает его локальный перегрев, Значительно уменьшается разбрызгивание металла и тем самым его безвозвратные потери, особенно важные при плавке драгметаллов в ювелирной промышленности,

5

5

0

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее управляемый источник тока 0 нагрева, к управляющему входу которого подключен генератор импульсов, и датчик температуры, подключенный к регистратору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности

введены формирователь импульсов и блок индикации, выполненный в виде последовательно соединенных регистра памяти, дешифратора и индикаторного табло, причем выход генератора импульсов под- ключей к входу формирователя импульU(t а

Ј

Un(i) Лз t,

КГ Н

-«J

„ Перепись

tt t3 itt.it

it in tr

2 i3 It sJI° ,

Tililif Ш1

Редактор А.Долинич

Фигз

Составитель Е.Рязанцев Техред М.Дидык

сов, выход которого подключен к тактовому входу регистра памяти блока индикации, информационный вход которого соединен с выходом регистратора, выполненного в виде цифрового измерителя.

it in tr iia

° ,

1

Корректор В.Кабаций