Устройство для контроля концентрации углерода в жидком металле Советский патент 1978 года по МПК G01N25/06 G06F17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕРОДА В ЖИДКОМ МЕТАЛЛЕ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исиользовано при физико-химическом анализе металлов и сплавов, например, в черной металлургии для автоматического контроля содержания углерода в жидком металле. Известны устройства, содержащие последовательно соединенные кристаллизатор, датчик температуры, блок регистрации, преобразователь перемешение-код и распределитель сигналов, вход которого подкотючен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик порога и реверсивный счетчик, входы сложения и вычитания которых соединены с tooTBCTCTByromHми выходами распределителя сигналов, выход счетчика порога подключен к входу установки счетчика времени, выход которого, соединен с единичным входом триггера и управляющим входом регистра, выход которого через функциональный преобразователь подключен к информационному выходу устройства, вход соединен с выходом реверсивного счетчика, единичный выход триггера подключен к управляющему выходу устройства. На практике встречаются случаи, когда в связи с нарушением технологии отбора пробы мeтaЛv a (малая порция пробы, недостаточное ее раскисление и пр.) на кривой охлаждения отсутствует площадка ликвидуса, и необходимо производить повторный анализ. Однако в известных устройствах для таких случаев не пред смотрена сигнализация об окончании цикла измерения и необходимости проведения повторного анализа. В качестве такой сигнализации в известных устройствах можно использовать тот факт, что каретка б.юка регистрации вернулась в исходное (крайнее левое) положение. Такой сигнал может быть выдан с помощью, например, микровыключателя, расположенного в крайнем левом положении. Но практически каретка возвращается в крайнее положение по истечению значите,тьпого времени (до 2-2,5 мин с момента начала движения). В связи с этим при использовании такого сигнала будет потеряно значительное время, что в конечном итоге скажется на производительности устройства. Кроме того, в известных устройствах не исключена возможность регистрации ложной площадки, которая может появиться на кривой по истече11ию времени, превышающего реальное время образования площадки ликвидуса, которое практически составляет 25-30 с с момента взятия пробы металла. Указаьнюе обстоятельство снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение ггриизводительности и надежности устройства. Для этого в устройство введены элементы И, сигнализатор повторения анализа, блок переключателей и,счетчик цикла, выход которого через блок переключателей соединен с входами первого элемента И, управляюш,ий вход которого подключен к нулевому выходу триггера, выход соединен с управляюнлим входом второго элемента И и входом сигнализатора повторения анализа, выход которого подключен к выходу устройства, выход распределителя сигналов через второй элемент И подключен к счетным входам счетчика времени и счетчика цикла.

Введение новых компонентов. и связей с одной стороны позволяет осуществить сигнализацию о необходимости повторения анализа при отсутствии площадки ликвидуса на кривой в течение времени цикла измерения, а с другой стороны предотвращает возможность ложного срабатывания устройства на непредставительной площадке, наступившей по истечении реального времени цикла.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство для контроля концентрации углерода в жидком металле содержит кристаллизатор 1, датчик температуры 2, блок регистрации 3, преобразователь 4 перемещения в код, распределитель сигналов 5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик времени 7, счетчик 8 порога, реверсивный счетчик 9, регистр 10, функциональный преобразователь 11, триггер 12, счетчик 13 циклов, блок 14 переключателей, элемент И 15, сигнализатор повторения анализа 16, элемент И 17, выходы 18-20 устройства.

Выхода.ми устройства являются выходы функционального преобразователя 11 (ипформационный выход), выходы триггера 12 и сигнализатора повторения анализа 16 (сигнализирующие и управляющие выходы).

Устройство работает следующим образом.

Вкристаллизаторе 1 проба жидкого металла охлаждается и при достижении температуры ликвидуса начинает кристаллизоваться. Датчик температуры 2 контролирует изменение температуры металла во времени. Сигнал от датчика 2 поступает в блок регистрации 3, на котором фиксируется кривая изменения температуры металла. При этом в зависимости от изменения температуры каретка блока 3 перемещается в ту или иную сторону.

Перемещение .каретки блока 3 с помощью преобразователя 4 преобразуется в унитарный код-последовательность электрических импульсов, количество которых пропорционально перемещению. В зависимости от направления движения каретки импульсы от преобразователя 4 через распределитель сигналов 5 поступают на вход сложения или вход вычитания реверсивного счетчика 9. В результате в последнем образуется код текущей температуры металла.

Импульсы от преобразователя 4 через распределитель 5 поступают также на входы сложения и вычитания счетчика 8. Если на любой из его входов поступит число импульсов, соответствующее величие ,.равной порогу нечувствительности устройства к перемещению каретки на участке кристаллизации, то на одном из его выходов (в зависимости от знака перемещения каретки) образуется импульс переполнения. Этот импульс автоматически устанавливает счетчик 8 в нуль и поступает на вход установки в нуль счетчика времени 7.

Q На счетный вход счетчика времени 7 через элемент И 17 и распределитель 5 поступают импульсы от генератора 6. Распределитель 5 предназначен для разделения во времени сигналов от генератора 6 и преобразователя 4, что необходимо для обеспечения надежности устройства.

После каждого сброса счетчика времени

7импульсом на выходе переполнения счетчика

8счетчик времени 7 начинает новый отсчет времени - считает импульсы генератора 6. Если по истечений промежутка времени, на который настроен счетчик вре.мени 7, он не будет сброщен импульсом переполнения счетчика 8. т. е. колебания каретки в течение этого времени не превысили величины , то на выходе переполнения счетчика времени 7 образуется импульс. Этот импульс поступит на единичный вход триггера 12 и на управляющий вход регистра 10.

Таким образом, при перемещении каретки блока 3 на участках кривой, где отсутствует

Q площадка, счетчик времени 7 будет постоянно сбрасываться импульсами переполнения счетчика 8, не успев переполниться. При наступлении площадки ликвидуса счетчик 8 переполняться не будет, и на выходе переполнения счетчика времени 7 образуется импульс, который перепищет из реверсивного счетчика 9 в регистр 10 код температуры ликвидуса.

Счетчик 13 предназначен для подсчета общего времени цикла измерения с момента начала движения каретки. Как только каретка нао чинает движение с крайнего левого положения, счетчик 13 с помощью встроенного в блок 3 микровыключателя устанавливается в нуль. По мере движения каретки в процессе о.хлаждения пробы металла импульсы от генератора 6 через распределитель 5 и открытый элемент 5 И 17 поступают на вход счетчика 13. На блоке 14 устанавливается код (вручную при настройке прибора), соответствующий максимальному времени до образования площадки ликвидуса и соответствующий времени цикла измерения г,. Этот код Пц может быть определен из следующего соотнЪщения:

где I - частота импульсов на входе счетчика цикла, Гц;

Гц- время цикла, с.

Так, например, если время цикла принято Гц 25 с, то при частоте импульсов на входе {--4 Гц код Пц равен 100 (двоичное число 1100100). Следовательно, переключатели третьего, шестого и седьмого разрядовблока 14 необходимо установить в положение единицы, а остзльные - в положение нуля.