БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРА—ЦИФРА Советский патент 1966 года по МПК F15B5/00 G05B13/02 G05D23/27 

Известны экстремальные регуляторы для поддержания максимальной температуры металла Б вагранке, в которых качество регулирования повышается за счет того, что либо в закон управления вводятся высокие разности от регулируемой величины, либо вводят пропорциональное управление шагом.

Предложенное устройство отличается тем, что оно реализует метод пропорционального управления. Это достигнуто тем, что в нем установлены блок ввода производных и блоки автоматического регулирования частоты и масштаба преобразования, снабженные электромеханическими исполнительными устройствами, причем входы последних двух блоков подключены к экстремальному регулятору, их исполнительные устройства жестко связаны соответственно с подвижной корректируюш,ей. обмоткой и сердечником, а блок ввода производных индуктивно связан с блоком совпадения и корректирующими обмотками мультивибраторов. Это обеспечивает качество регулирования на различных участках экстремальной характеристики объекта в тяжелых температурных условиях.

На фиг. 1 дана блок-схема преобразователя температура-цифра в комплексе с узлами системы автоматического регулирования плавки чугуна в вагранке; на фиг. 2 - принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит блок / фотопреобразователя температура-напряжение; блок 2 преобразователя напряжение-частотно-модулированные импульсы; блок 3 преобразователя частотно-модулированные импульсы-количество импульсов; блок 4 ввода производных; блок 5 автоматической регулировки масН1таба; блок 6 автоматической регулировки частоты повторения; вагранку 7; воздухопровод 8; шиберную заслонку 9; электродвигатель W управляющий движением заслонки; желоб / вагранки; ковш 12; цифровой экстремальный регулятор 13. Входная часть бесконтактного преобразователя температура-цифра представляет собой неполностью уравновешенный измерительный мост, в одно плечо которого включен фотодиод 14 (см. фиг. 2), являющийся приемником лучистой энергии жидкого чугуна. Энергия

излучения чугуна, преобразуемая в электриче-) ский сигнал (в виде нанряжения), пропорциональна температуре чугуна.

С выхода фотопреобразователя сигнал поступает на частотно-импзльсный преобразователь, представляющий собой мультивибратор 15 с магнитной обратной связью. Мультивибратор собран на транзисторах 16 и 17, в коллекторные цепи которых включены обмотки Vi, N , Ла, дросселей 18 и 19 с сердечниМагнитная обратная связь осуществляется за счет обмоток Wg , намотанных на

сердечник 18, ноэтому частота мультивибратора определяется скоростью изменения магнитного нотока в этом сердечнике.

Переключающую день мультивибратора представляют обмотки NI, NZ vi N, N, соединенные последовательно. (Начала обмоток обозначены точками).

Измерительная часть преобразователя имеет высокое входное сопротивление и выполнена по схеме составных транзисторов с общим коллектором на транзисторах 20, 21, 22, 23. Вследствие этого частотно-импульсный преобразователь нагружает выход фотопреобразователя.

Выход частотно-импульсного преобразователя представляет собой две обмотки N/ и N,

соединенные последовательно, намотанные на дросселях 18 и 19 мультивибратора с магнитной обратной связью, что обеспечивает постоянство выходного напрялсения импульсов по всему частотному диапазону.

Температурная стабильность частоты мультивибратора осуществляется отрицательной обратной связью с выхода частотио-импульсного преобразователя (с обмоток N N ), регулируемая датчиком 24; одновременно стабильность мультнвибратора осуществляется диодами 25 и 26 схемы запуска преобразователя, а степень стабильности регулируется количеством диодов.

Температурная компенсация измерительной части преобразователя осуществляется при помощи германиевых диодов 27 и 28, включенных в цепь смещения управляющих транзисторов. Величину компенсации можно регулировать, изменяя число включенных диодов. Потенциометром RQ регулируется смещение в управляющей цепи транзисторов и устанавливается частота повторения мультивибратора при напряжении входного сигнала, равном 0. Сопротивлением регулируется падение напряжения на активном сопротивлении коллекторной цепи, т. е. регулируется наклон характеристики (масщтаб преобразователя) /„--К с}в связи с трудностями регулирования масштаба преобразования при различных угловых коэффициентах наклона зависимости - f(L/), где и - напряжение па обмотке Л при малых коэффициентах невозможно регулировать масщтаб в нужных пределах. При больщих коэффицентах для регулировки масщтаба необходимо включать в управляющую цепь слищком большое сопротивлепие, что приводит к нарушению режима на дросселе 18 дополнительно введена обмотка W,c с датчиком 29 коррекции. При перемещении якоря датчика изменяется дополнительное напряжение, подаваемое на эмиттер-базу триодов 16 и 17, и соответственно дополнительно изменяется скорость перемагничивания дросселя 18,

что приводит к дополнительному изменению частоты мультивибратора.

Ось сердечника датчика коррекции связана с двигателем системы автоматической регулировки масщтаба, которая управляется экстремальным регулятором.

Система автоматической регулировки масщтаба преобразования содержит блок автоматической регулировки масщтаба, корректирующую обмотку W,, , подвил ную часть датчика коррекции.

Кроме того, при перемещении статора датчика 29 изменяется дополнительно напряжение, подаваемое на эмиттер-базу транзисторов 16 и 17, и соответственно изменяется частота мультивибратора.

Статор датчика 29 связан с двигателем системы автонастройки частоты, которая таким образом автоматически изменяется при переходе работы преобразователя с одного цифрового регулятора на другой, с одной скорости отработки информации на другую.

Система автоматической регулировки частоты, состоящая из блока автоматической регулировки частоты, корректирующей обмотки W, статора датчика 29, управляется сигналом экстремального регулятора.

Для повыщения качества преобразователя дополнительно введена на дросселе 18 обмотка Wр для подачи на эмиттер-базу триодов 16 и 17 напряжения, пропорционального производной от изменения температуры, при этом дополнительно изменяется f „. Величина производной изменения температуры вырабатывается в блоке 20 и регулируется потенциометром 10.

Для повыщения надежности работы преобразователя в темпераурных условиях литейного цеха с выходных обмоток частотноимпульсного преобразователя подана отрицательная обратная связь на эмиттер-базу триодов 16 и 17. Величина отрицательной обратной связи регулируется датчиком 24.

Блок преобразователя частотно-импульсного сигнала в количество импульсов представляет схему совпадения, с выхода которой снимаются импульсы на цифровой экстремальный регулятор в случае одновременного поступления на его два входа импульсов мультивибраторов 15 и 31.

Процесс преобразователя напряжения в определенное количество импульсов происходит следующим образом.

При увеличении температуры металла в вагранке увеличивается напряжение, поступающее с выхода фотопреобразователя на.вход частотно-импульсного преобразователя и растет напряжение на управляющей обмотке N дросселя 19; при этом начинается перемагничивание сердечника из состояния + В в -В..

Ввиду этого сопротивление обмотки NS увеличивается и соответственно увеличивается падение напряжения на ней, а так как напряжение на обмотке равно разности напряжений питания коллектора мультивибратора 15 и падения напряжения на обмотке Л/а, то при этом напряжение на обмотке NI уменьшается и частота повторения импульсов на выходе мультивибратора (обмотки Л и Л/) уменьшается. Следовательно, на выходе частотно-импульсного преобразователя (на обмотках N и N1 мультивибратора 15) при увеличении температуры металла частота повторения импульсов уменьшается и с блока совпадения на вход цифрового регулятора поступает меньшее количество импульсов.

Поиск максимальной температуры металла в вагранке 7 бесконтактным преобразователем температура-цифра с помощью экстремального регулятора происходит следующим образом.

Температура металла фиксируется фотопреобразователем, который подает сигнал на частотно-импульсный преобразователь 2. Последний через преобразователь 3 частотноимпульсного сигнала в количество импульсов подает импульсы на вход экстремального регулятора 13. Экстремальный регулятор, помня знак предыдущей разности импульсов, управляет шиберной заслонкой 9 с помощью электродвигателя 10 так, чтобы увеличить температуру металла путем увеличения пли уменьшения дутья в зависимости от того, происходит работа на левой или на правой ветви тепловой экстремальной характеристики.

Предмет изобретения

Бесконтактный преобразователь температура-цифра для экстремального регулятора, поддерживающего максимальную температуру металла в вагранке, содержащий фотопреобразователь температуры, два мультивибратора с индукционными обратными связями, из которых один снабжен одной подвижной и рядом неподвижных корректирующих обмоток и сердечником с регулируемым положением,

блок совпадения и цифровой экстремальный регулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования на различных участках экстремальной характеристики объекта, в нем установлены блок ввода производных и блоки автоматического регулирования частоты и масштаба преобразования, снабженные электромеханическими исполнительными устройствами, причем входы последних двух блоков подключены к экстремальному регулятору, их исполнительные устройства жестко связаны соответственно с подвижной корректирующей обмоткой и сердечником, а блок ввода производных индуктивно связан с блоком совпадения и корректирующими обмотками мультивибраторов. возд(/х Фие.

К эксппреMa/ bHOMij рее у угятору

От знстремс1 1з ноео регулятора