Устройство для измерения усилий прокатки Советский патент 1991 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к измерительной технике для определения усилий прокатки магнитоупругим методом и может быть использовано для измерения веса и давления.

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для измерения усилий прокатки; на фиг.2 - схема блока линеаризации; на фиг.З - зависимость выходного сигнала от величины измеряемого усилия.

Устройство для измерения усилий прокатки (фиг.1) содержит магнитоупругий датчик 1, соединительный с входом блока 2 выделения постоянной составляющей сигнала, выход которого соединен с входом блока 3 дифференцирования и с информационным входом блока 4 выборки-хранения, а также с вторым входом сумматора 5, первый вход которого соединен с выходом

блока 4 выборки-хранения. Выход блока 3 дифференцирования соединен с входами компараторов 6 и 7. Выход компаратора б соединен с первым входом триггера 8, а выход компаратора 7 соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 9, второй вход которого соединен с источником 10 внешней команды режима работы блока выборки-хранения (не указан), а выход логического элемента ИЛИ 9 соединен с вторым входом триггера 8, выход которого соединен с управляющим входом блока 4 выборки- хранения. Выход сумматора 5 соединен с входом блока 11 линеаризации, выход которого является выходом устройства. Магнитоупругий датчик 1 запитан от блока 12 питания.

Блок 11 линеаризации (фиг.2) содержит сумматор 13, первый вход которого является входом блока линеаризации, второй вход сумматора 13 соединен с первым входом

С

Сл

а

через элемент 14 задержки, а эыход сумматора 13 соединен с входом компаратора 15, выход которого соединен с управляющим входом блока 16 переключения, информационный вход которого соединен с первым входом сумматора 13, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами блоков 17 и 18 нелинейных преобразований, выход блока 17 нелинейных преобразований соединен с выходом блока 18 нелинейных преобразований и одновременно является выходом блока 11 линеаризации,

Устройство работает следующим образом.

Когда в клети нет металла, сигнал переменного тока, присутствующий на выходе магнитоупругого датчика 1, поступает на вход блока 2 выделения постоянной составляющей сигнала. В нем происходит выпрямление, сглаживание пульсации и масштабирование. Сигнал с выхода блока 2 выделения постоянной составляющей поступает на второй вход сумматора 5, на информационный вход блока 4 выборки- хранения, с выхода которого сигнал поступает на первый вход сумматора 5. Сумматор 5 осуществляет алгебраическое суммирование сигналов, поступающих на его входы.

Сигнал с выхода блока 2 выделения постоянной составляющей поступает также и на вход блока 3 дифференцирования, но так как это медленно изменяющийся сигнал, то на выходе блока 3 дифференцирования при этом будет сигнал О, который передается на входы компараторов б и 7. На выходах компараторов 6 и 7 будут при этом также сигналы О, поступающие на входы RS- триггера 8. Но так как состояние RS-тригге- ра 8 может быть при этом неопределенным, то после включения устройства в сеть следует подать сигнал от источника 10 внешней команды. При этом на выходе триггера 8 будет сигнал 1, поступающий на управляющий вход блока 4 выборки-хранения и переводящий его в режим выборки слежения. При этом блок 4 выборки-хранения отслеживает входной сигнал, и на выходе сумматора 5 будет нулевой сигнал, т.е. будут скомпенсированы сигналы, обусловленные весом валковой системы, забоем валков и другими факторами, вызывающими аддитивную погрешность устройства.

В момент входа металла в клеть резко возрастает сигнал на выходе магнитоупругого датчика 1 и, следовательно, на выходе блока 2 выделения постоянной составляющей, на втором входе сумматора 5 и на выходе блока 3 дифференцирования. На выходе блока 3 дифференцирования образуется положительный импульс. При этом компаратор б срабатывает и на его выходе образуется сигнал 1, поступающий на первый вход RS-триггера. Компаратор 7 срабатывает от отрицательного импульса, поэтому в этой ситуации на его выходе будет сигнал О. На выходе логического элемента ИЛИ 9 сигнал О, поступающий на второй вход RS-триггера 8, Триггер 8 перебрасыва0 ется, на его выходе будет сигнал О,, поступающий на управляющий вход блока 4 выборки-хранения и переводящий его в ре- жим хранения. При этом блоком 4 выборки- хранения запоминается значение сигнала,

5 соответствующее моменту вхождения металла в клеть. Сигнал на выходе сумматора 5 образуется как разность между полным сигналом, поступающим на второй вход сумматора 5 и аддитивной погрешностью

0 устройства, отслеженной и запомненной блоком 4 выборки-хранения и поданной на первый вход сумматора 5.

Исследования, проведенные с магнито- упругими датчиками, показывают, что их ха5 рактеристики нелинейны и представляются двумя ветвями - прямой и обратной. На фиг.З представлена типовая зависимость выходного сигнала магнитоупругого датчика от приложенного усилия. Здесь кривая 1

0 - это прямая ветвь (при возрастании усилия), а кривая 2 - обратная ветвь (при уменьшении усилия). Линеаризация кривой 1 выполняется блоком 17 нелинейных преобразований, а кривой 2 - блоком 18 нелиней5 ных преобразований, Очередность работы с блоками нелинейных преобразований определяется знаком выходного сигнала сумматора 13. Если на выходе сумматора 13 положительный сигнал (работа на прямой

0 ветви), то на выходе компаратора 15 нулевой сигнал, у релейного элемента замкнут нормально замкнутый контакт и линеаризованный сигнал поступает в нагрузку с выхода блока 17 нелинейных преобразований.

5 При разгрузке магнитоупругого датчика 1, т.е. при работе на обратной ветви характеристики, на выходе сумматора сигнал имеет отрицательное значение. При этом срабатывает компаратор 15, на его выходе будет

0 сигнал 1, поступающий на управляющий вход блока 16 переключения.

Релейный блок 16 при этом срабатывает и линеаризованный сигнал, пропорциональный измеряемому усилию, в нагрузку

5 поступает с выхода блока 18 нелинейных преобразований, при этом устраняется вариация.

При выходе металла из клети на выходе блока 3 дифференцирования образуется отрицательный импульс, поступающий на входы компараторов 6 и 7 На выходе компаратора 6 будет сигнал О, на выходе компаратора 7 Сигнал 1. При этом триггер 8 перебрасывается, нашего выходе будет сигнал 1, которым блок 4 выборки-хранения переводится в режим выборки. Далее процессы, связанные с измерением усилия прокатки при входе металла в клеть и выходе из нее, повторяются.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для измерения усилий прокатки, содержащее два компаратора, магнитоупругий датчик, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход - с входом блока выделения постоянной со- ставляющей сигнала, выход которого связан с информационным входом блока выборки-хранения и с входом блока дифференцирования, выход блока выборки-хранения соединен с первым входом сумматора, а выход блока дифференцирования соединен с входом первого компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, в него введены источник внешней команды режи- ма работы блока выборки-хранения, RS- триггер, логический элемент ИЛИ и блок линеаризации, при этом первый вход RSтриггера соединен с выходом первого компаратора, а второй вход соединен с выходом логического элемента ИЛИ, первый вход которого через второй компаратор соединен с выходом блока дифференцирования, а второй вход соединен с источником внешней команды режима работы б-:ока выборки-хранения, причем выход RS-триггера связан с управляющим входом блока выборки-хранения, второй вход сумматора соединен с выходом блока выделения постоянной составляющей сигнала, а выход сумматора соединен с входом блока линеаризации.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок линеаризации содержит сумматор, компаратор, блок задержки, два блока нелинейных преобразований и блок переключения, при этом первый вход сумматора соединен с информационным входом блока переключения и через блок задержки с вторым входом сумматора, выход которого через компаратор связан с управляющим входом блока переключения, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами первого и второго блоков нелинейных преобразований, выходы которых между собой соединены.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении усилий прокатки в клетях прокатных станов. Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности устройства. Для этого в устройство, содержащее магнитоупругий датчик, блок выделения постоянной составляющей сигнала, блок дифференцирования, блок выборки-хранения, первый сумматор, два компаратора, блок питания, введены р-тточ- ник внешней команды режима работы блока выборки-хранения, RS-триггер, логический элемент ИЛИ, блок линеаризации. В состав блока линеаризации входит второй сумматор, элемент задержки, третий компаратор, блок переключения, два блока нелинейных преобразований. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. /

L

&г.2

Фиг. 3

Ufax

fc«we M