В основном авторском свидетельстве №42330 описано устройство для измерения температуры раскаленных тел путем сравнения яркости их с яркостью нити накала электрической лампы, в цепь которой включен электроизмерительный прибор. В этом устройстве, с целью автоматической установки яркости нити накала указанной лампы соответственно яркости раскаленного тела, применен фотоэлемент, освещаемый от лампы и от раскаленного тела.
Настоящее изобретение является развитием изобретения по указанному авторскому свидетельству №42330 и заключается в применении особого коммутатора, насаженного на одной оси с вращающимся поглощающим клином, периодически изменяющим яркость нити накала лампы. Этот коммутатор введен в цепь, замыканием которой управляет фотоэлемент, и служит для включения сигнального или регистрирующего прибора при одинаковой яркости нити накала лампы и раскаленного тела.
На чертеже фиг. 1 и 2 изображают предлагаемое устройство в двух вариантах.
Как видно из фиг. 1, горячие болванки 1 продвигаются по направлению, указанному стрелкой. В момент, когда болванка займет положение, при котором лучи света от лампы 2, падающие на фото-реле 3 и 4, окажутся перекрытыми, электромагнитные реле 5 и 6 сработают и процесс измерения начнется.
На схеме по американскому образцу контакты реле, работающие на замыкание, обозначены двумя зачерненными прямоугольниками, работающие на размыкание - одним прямоугольником, пересеченным чертой.
Измерение происходит следующим образом. При уже упомянутом положении болванки свет от нее попадает через объектив 7 и светофильтр 8 на фотоэлемент 9. На этот же фотоэлемент попадает луч света от эталонной электрической лампы 10 через диафрагму 11 и круглый вращающийся оптический клин 12. При этом, вследствие постоянного вращения ста восьмидесятиградусного обтюратора 13, свет на фотоэлемент за полъоборота обтюратора будет попадать от лампы №, а за другие полъоборота - от двигающегося тела 1 (предполагается, что обтюратор вращается настолько с достаточной скоростью, что во все время процесса измерения тело не успевает уйти из поля объектива).
Если силы света от тела 1 и от лампы 10 равны между собой, то фотоэлемент будет оставаться при постоянном освещении. Если же сила света одного из источников больше другого, то фотоэлемент будет давать меняющийся по величине фототок.
Переменная составляющая этого тока отделяется и усиливаемся обычным методом посредством усилителя 14. С изменением знака разницы между силами света источников, очевидно, меняется на 180° фаза усиленного переменного тока. Это позволяет осуществить срабатывание электромагнитного поляризованного реле 15, работающего от усилителя 14 только при определенном знаке разницы сил света. Конкретно это достигается тем, что вращающийся на одной оси с обтюратором коммутатор K1 размыкает цепь, замыкающую накоротко обмотку реле 15 только на небольшую часть оборота.
В описываемом устройстве реле 15 срабатывает, если сила света от тела 1 становится хотя бы несколько большей, чем сила света от лампы 10 после прохода последнего через клин 12.
Скорость вращения обтюратора устанавливается соответственно той частоте переменного тока, какую желательно получить. Скорость вращения оптического клина лимитируется временем прохождения болванки, а именно не менее двух оборотов за это время, чтобы наверняка произошло измерение. Коммутатор К2 служит для того, чтобы реле 16, включаемое через замкнувшиеся контакты 51, 61 реле 5 и 6, срабатывало в определенный момент. До срабатывания реле 16 цепь тока в приборе разомкнута и реле 15 и последующие сработать не могут.
Так как коммутатор К2 вращается вместе с клином 12, то, очевидно, реле 15 сможет осуществить замыкание цепи только после прохода клина через определенное положение. С той целью, чтобы можно было воспользоваться полным диапазоном изменения силы света лампы 10 от максимального до минимального значения, это определенное положение соответствует максимальной прозрачности клина и такой величине силы света от лампы 10, которая заведомо больше, чем сила света от тела с максимальной могущей быть температурой болванки.
После того, кек реле 16 сработало, контакты 162 его остаются замкнутыми, несмотря на дальнейшее проворачивание клина 12, а, следовательно, и коммутатора К2, вследствие того, что последний оказывается замкнутым накоротко в контактах 161 этого реле. Реле 15 получает возможность сработать после того, как при постепенном дальнейшем проворачивании клина 12 свет от лампы 10, попадающий в фото-элемент 9, постепенно уменьшаясь, при определенном угле поворота клина становится немного меньше, чем сила света, попадающего на этот фотоэлемент от тела 1.
По достижении этого момента реле 15 срабатывает и замыкает в контакте 151 цепь одной из ламп 17′, 17′′, 17′′′ … Очевидно, что замыкается цепь той лампы, щетка 18′, 18′′, 18′′′ … которой при этом угловом положении клина будет соединена с сектором 19 коммутатора К3, укрепленного на одной оси с клином.
Легко видеть, что зажиганию каждой из этих ламп соответствует определенный предел температуры тела 1.
Для того, чтобы загоревшаяся лампа оставалась гореть (в противном случае из-за краткого времени включения сек тора 19 будет затруднено наблюдение за температурой тела 1), служат реле 20′, 20′′, 20′′′, каждое из которых в контактах 20′1 и 20′′1, 20′′′ и после включения соответствующей лампы замыкает накоротко коммутатор К3 и, следовательно, после того, как сектор 19 продвинется от щетки цепи загоревшейся лампы, цепь последней не прервется.
Для того же, чтобы не загорелись лампы, щетки которых расположены далее по ходу сектора 19, служит реле 21, которое в контакте 211 разрывает цепь коммутатора К3 тотчас после того, как сработает одно из реле 20′, 20′′, 20′′′.
У каждой из этих сигнальных ламп может быть указан тот предел температуры тела 1, который соответствует ее вспышке и который может быть определен экспериментальным градуированием. Таким образом, получается очень наглядный способ (особенно для цеховых условий) наблюдения за температурой болванок.
Для контроля всей работы проката за смену бригады или другой период времени, параллельно с лампами включаются электромагниты 22′, 22′′, 22′′′… электрических счетчиков или других регистрирующих приборов. Это позволяет оценить, насколько точно поддерживалась нужная температура проката за контролируемый промежуток времени, так как счетчики покажут, сколько за это время прокатано болванок с нормальной температурой и сколько с температурой выше и ниже нормальной.
Из вышесказанного видно, что лампа соответственного предела температуры болванки остается гореть и после того, как болванка уйдет из поля зрения объектива прибора, что сделано для удобства наблюдения. Таким образом, прибор показывает постоянно температуру последней болванки.
Для того, чтобы прибор автоматически пришел в состояние, позволяющее произвести замер температуры следующей вновь подошедшей болванки, служит следующая комбинация действий фото-реле: как только новая болванка начинает приближаться и пересекает свет в фото-реле 3, не успевая еще пересечь свет фото-реле 4, срабатывает реле 5, вследствие чего через контакт 52 этого реле и нормально замкнутый контакт 62 реле 6 замыкается цепь реле 23. Оно срабатывает, чем в контакте 231 размыкает цепь ламп 17 и др. После этого болванка пересекает свет в фото-реле 4, вследствие чего срабатывает реле 6; при этом цепь реле 23 размыкается в контактах 62; его контакты 231 замыкаются и аппарат в целом приходит в состояние, с которого было начато ранее сделанное описание процесса автоматического замера температур.
Легко видеть, что реле 23 срабатывает только от приближения болванки и бездействует при других положениях болванки (удаление и пр.).
Вместо измерения температуры по сравнению силы света в определенном участке спектра от измеряемого тела и эталонно нагретого тела, как это показано на фиг. 1, можно использовать метод цветного измерения температуры, т.е. использовать для измерения зависимость распределения интенсивности по спектру от температуры, как это изображено на фиг. 2.
Осуществляется это почти той же аппаратурой, что и по фиг. 1 с той только разницей, что оптический клин изменяет силу света не от эталонной лампы, а от того же тела. Свет от тела с измеряемой температурой (фиг. 2) попадает на постоянно вращающийся (вместо обтюратора первого варианта) зеркальный полуконус 30. При вращении полуконуса свет, отразившись от него, в течение одной половины оборота проходит через светофильтр 31, в течение другой половины оборота проходит до зеркала 33 и, отразившись от него, проходит через клин 24 и свето-фильтр 32. Свет, пройдя через тот или другой фильтр и отразившись от зеркал 25 или 26, падает на фотоэлемент 27. Фильтр 31 взят пропускающим неширокую полосу относительно длинных световых волн, фильтр же 32 пропускает тоже неширокую полосу волн, но значительно более коротких. Очевидно, что с повышением температуры сила света, проходящего через фильтр 32, будет расти скорее, чем сила света, проходящего через фильтр 31.
Оптические данные могут быть подобраны необходимым образом так, чтобы при определенных температуре и положении клина 24 сила света, попадающего на фотоэлемент 27 за весь оборот конуса 30, не менялась и для получения снова равновесия при повышении температуры тела 1 было необходимо изменить положение клина 24. Таким образом, каждой температуре, при равновесии обоих световых пучков, проходящих через фильтры 31 и 32, соответствует определенное положение клина 24, т.е. имеется то же самое, что и в вышеописанном первом варианте. Для уменьшения зависимости показания прибора от поглощения света, на пути между телом и объективом прибора установлен нейтральный поглотитель 28. Роль его заключается в том, что при добавочном увеличении поглощения в промежуточной среде отношение сил света, попадающего на фото-элемент через оба фильтра, изменяется ничтожно.
1. Форма выполнения устройства по пп. 1-3 авторского свидетельства №42330, отличающаяся тем, что, с целью замыкания цепи соответствующего измеряемой температуре сигнального, регистрирующего или тому подобного прибора при одинаковой яркости нити накала лампы с яркостью раскаленного тела, применен насаженный на одной оси с периодически изменяющим яркость нити накала лампы 10 вращающимся поглощающим клином 12 коммутатор К3 в цепи, замыканием которой управляет фотоэлемент 9.
2 - Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью замыкания цепи коммутатора К3 только после прохода поглощающего клина 12 через определенное положение, применен насаженный на одной с клином 12 оси коммутатор К2, включающий в электрическую цепь реле 16, управляющее замыканием контактов цепи коммутатора К3 и контактов, замыкающих цепь реле 16 накоротко.
3. В устройстве по пп. 1 и 2 применение в цепи каждого сигнального регистрирующего и тому подобного прибора реле 20, замыкающего цепь последнего накоротко, с целью оставления после замыкания коммутатором К3 цепи сигнального, регистрирующего и тому подобного прибора замкнутой и при дальнейшем повороте коммутатора К3.
4. В устройстве по пп. 1-3 применение включенного в замыкаемую реле 20 цепь реле 21, размыкающего цепь коммутатора К3 при срабатывании одного из реле 20.
5. Форма выполнения устройства по пп. 1-4, отличающаяся тем, что, с целью приведения устройства в первоначальное положение перед следующим измерением, например, при измерении температуры движущихся тел, применены два последовательно срабатывающих при пересечении луча света раскаленным телом, фото-реле 5, 6, управляющие размыканием цепи сигнального приспособления и цепи реле 16.
6. Видоизменение устройства по п. 1 авторского свидетельства №42330, отличающееся тем, что, с целью определения температуры раскаленного тела по способу цветного ее измерения, вместо обтюратора применена вращающаяся зеркальная поверхность, направляющая попеременно свет от раскаленного тела 1 на фотоэлемент 27 то через светофильтр 31, то через вращающийся поглощающий клин 24 и светофильтр 32, пропускающий лучи более короткой длины волны, чем светофильтр 31.
7. В устройстве по п. 6 применение в качестве вращающейся зеркальной поверхности полуконуса 30.
8. В устройстве по пп. 6 и 7 применение нейтрального поглотителя 28, установленного между раскаленными телом и вращающейся зеркальной поверхностью.
