Устройство для автоматического управления синтезом высокотвердых материалов кубической структуры Советский патент 1974 года по МПК G05D15/01 

Изобретение относится к системам автоматического з/правления и может быть использовано при производстве, например, искусственных алмазов Известны устройства для автоматического управления синтезом высокотвердых материалов кубической структуры, содержащие магнитный усилитель, связанный с релейной временной логической схемой и с силовым трансформатором, во вторичную цепь которого включены трансформатор тока и камера высокого давления, подключенная к пер вичной обмофке первого измеритель ного трансформатора, к вторичным обмоткам которог.о подсоединены схема запоминания напряжения и пе вый логарифмический преобразова тель, второй измерительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, а вторичные обмотки присоединены к схеме обратной связи по току и второму логарифмическому преобразователю, пороговый усилитель мощности, соединенный с первым реле и подключенный к выходам логарифмических преобразователей, усилитель, выход которого подключен к входу магнитного усилителя, а вход через контакты первого реле подключен к выходам-логарифмичесрх преобразователей, схеьш запоминания напряжения, схе1Ш обратной связи по току и операционного усилителя, и сигнализатор окончания процесса синтеза, связанный с релейной временной логической схемой. Однако для таких устройств характерны низкая производительность процесса синтеза и невысокое качество выпускаешх кристаллов, так как не учитываются, количественные соотношения компонентов шихты, идущих на синтез, и динамика роста кристаллов. Цель изобретения - создание устройства автоматического управления синтезом высокотвердых материалов кубической структуры, обеспечивающего управление динамикой процесса синтеза алмаза и контроль состава шихты и тем самым увеличивающего производительность процесса синтеза и повышающего качест во управления. Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены блок контроля состава шихты, сое. диненный с релейной временной логической схемой и подключенный через ее замыкающий контакт к вхо ду операционного усилителя, пороговый усилитель тока, соединенный с вторым реле и подключенный к выходам логарифмических преобра: зователей, и схема запоминания максимума сигнала по току, вход которой соединен с вторичной оо. моткой второго измерительного : трансформатора, а выход подключен к сигнализатору окончания процесса синтеза, I .На чертеже показана блоксхема устройства, Блок-схема содержит магнитный усилитель I,СИЛОВОЙ трансформатор 2,трансформатор 3 тока,камеру 4 в сокого давления.измерительные тра сформаторы 5 и 6,схему 7 запомина ния напряжения, релейную временную логическую схему 8, схему 9 обратной связи по току; схему 10 запоминания максимума сигнала по току, усилитель II, сигнализатор 12 окончания процесса с.-нтеза, логарифмические преооразователи J3 и l4, блок 15 конхроля состава шихты, дифференциальный усилитель 16 разности максимального и текущего значений токов, операционные усилители 17 и I8j элементы 19 и ZQ обратных связей операционных усилителей, пороговый усилитель ZI мощности, пороговый усилитель 22 по току, блок 23 выпрямления и фильтрации, реле 24, 25 и 26, резисторы 27-32, контакт 33 релей ной временной логической схемы, контакт 34 реле 24, контакты 35-3 реле 25 и контакт 39 реле 26, Устройство работает следующи образом. Релейная временная логическая схема 8 включает магнитный усилитель I и, заьшкая свой контакт 33, подает с выхода блока 15 и схемы 7 pia вход усилителя 18 сигнал, пропорциональный весу шихты и соотношению графит-катали затор, который за счет действия элемента обратной связи 20 растет по экспоненте на резисторе 27, ри ЭТОМ на вход усилителя II поается напряжение, а-на его выхое появляется ток управления, от ействия которого на выходе усиителя I возрастает напряжение, то приводит к повышению напряжеия и тока во вторичной цепи С агрузочного резистора трансфоратора 3 снимается Напряжение, пропорциональное величине тока. Это напряжение подается на трансформатор б, С камеры высокого давления снимается напряжение, которое подается на трансформатор 5 С вторичных обмоток трансформаторов Ь и 6 сигналы подаются на преобразователи 13 и 14, Напряжение и ток после преобразования на преобразователях 13 и 14 складываются не резисторах 28и 29 и вычитаются из напряжения на резисторах 27, 31 и 32, Это происходит до техПбр, пока не входе усилителя II сигнал не достигнет зоны нечувствительности. Непряжение с резисторов 28, 29подается на вход усилителя 21 мощности, нагруженного на реле 25, Возрастание мощности на выходе происходит до тех пор, пока не сработает реле 25, .При его срабатывании контакты 36 и 37 переключают усилитель II с режима управления по мощности па режим управления по напряжению, С вторичной обмотки трансформетора 5 напряжение поступает на схему запоминания напряжения, содержащую операционный усилитель 17, обратная связь элементов 19 которого выполнена таким образом, что напряжение запош нается. Чтобы не было подпитки напряжения после достижения заданной мощности, входная цепь операционного усилителя размыкается контактом 35 реле 25. При этом текущее зна-. чение напряжения не резисторе 29 сравнивается с напряжением не резисторах 30, 31 и 32 и их резность подается не вход усилителя II, Б этом случае изменение напряжения на резисторе 29 происходит до тех пор, пока сигнал на входе усилителя П не-достигнет зоны нечувствительности, При различиях в состоянии технологической оснастки после достижения заданного значения мощности (реле 25 сработало) при работе в режиме постоянного значения напряжения имеет место увеличение тока в цепи камеры синтеза, В этом случае срабатывает усилитель 22 тока и реле 26, замкнув СБОЙ контакт 39, подает напряжение, пропорциональное величине тока на блок 23 схемы 9, на выходе которой включены резисторы 31 и 32, Напряжение с этих резисторов направлено встречно заданному, что дает возможность удержать токовый режим в допустимых пределах. К вторичной обмотке трансформатора 6 подключена схема 10, позволяющая измерять текущее значение тока и запоминать максималь ное его значение. Разность сигналов подается на усилитель 16, выход которого нагружен на реле 2f, Максимум тока соответствует началу образования алмазов .Далее идет спонтанный рост кристаллов алмаза, сопровождающийся увеличением электросопротивления, С этого момента ток при постоянном подведенном напряжении падает. Разница между максимальным значением тока, соответствующего началу образования алмазов, и текущим значением по мере роста алмазов возрастает, и это происходит до тех пор, пока величина раз ницы не достигнет уровня напряжения, при котором срабатывает реле , 24, отключающее нагрев. После разгрузки камеры высокого давлени цикл работы повторяется. ПРЕРЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для автоматическо го управления синтезом высокотвер дых материалов кубической структу ры, содертащее магнитный усилитель связанный с релейной временной логической схемой и с силовым трансформатором, во вторичную цепь которого включены трансформатор тока и камера высокого давле.ния, подключенная к первичной обмотке первого измерительного трансформатора, к вторичным обмоткам которого подсоединены схема запоминания напряжения и первый логарифмический преобразователь, второй измерительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к трансформатору тока, а вторичные обмотки присоединены к схеме обратной связи по токуи второму логарифмическому преобразователю, пороговый усилитель мощности, соединенный С- первым реле и подключенный к выходам логарифмических преобразователей, усилитель, выход которого подключен к входу магнитного усилителя, а вход через контакты первого реле подключен к выходам логарифмических преобразователей, схемы запоминания напряжения, схемы обратной связи по току и операционного усилителя, и сигнализатор окончания п|)оцесса синтеза, связанный с релейной временной логической схемой, . отличающееся тем, что, с целью увеличения производитель-ности процесса синтеза и повышения качества управления, в устройство введены блок контроля состава шихты, соединенный с релейной временной логической схемой и подключенный через ее замыкающий контакт к входу операционного усилителя, пороговый усилитель тока, соединенный с вторым реле и подключенный к выходам логарифмических преобразователей, и схема запоминания максимума-сигнала по току, вход которой соединен с вторичной обмоткой второго измерительного трансформатора, а выход подключен к сигнализатору окончания процесса синтеза.