Устройство для контроля концентрации углерода в металле Советский патент 1979 года по МПК G07C11/00 

Г

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в черной металлургии для измерения концентрации углерода в жидком металле но температуре ликвидуса.

Известны устройства, содержащие последовательно соединенные кристаллизатор, датчик температуры, блок регистрации, преобразователь и блок синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик порога и реверсивный счетчик, входы сложения и вычитания которых соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, счетчик времени, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу счетчика порога, вход соединен с соответствующим выходом блока синхронизации, выход счетчика времени соединен с управляющим входом регистра, выход которого через функциональный преобразователь подключен к информационному выходу устройства, а вход - к выходу реверсивного счетчика.

Недостаток известных устройств можно показать, рассмотрев следующие примеры.

Пусть имеется случай, когда наибольщий размах колебаний каретки блока регистрации (наибольщее перемещение) в период кристаллизации равен б и вкладывается в полосу шириной 2е. Переполнение счетчика

порога, приводящее к сбросу счетчика времени, имеет место в точках временной диаграммы, предществующих образованию площадки ликвидуса. В период кристаллизации сброса счетчика времени не происходит, поскольку после переполнения счетчика порога перемещение каретки в одну и другую сторону не превыщает ± е. В результате такая площадка автоматически

обнаруживается устройством.

Пусть имеется случай, когда наибольщий размах колебаний каретки в период кристаллизации также равен 5 и вкладывается в полосу щириной 2г. На участке кристаллизацин счетчик порога проходит через свое нулевое состояние, и в определенной точке на его выходе переполнения возникаем импульс, поскольку перемещение каретки влево становится равным е. При этом происходит сброс счетчика времени, и площадку ликвидуса устройство не обнаруживает несмотря на то, что как и в первом случае, в период кристаллизации наибольщее перемещение каретки также равно .

Третий возможный случай, когда движение каретки в период кристаллизации носит монотонный характер, причем, как и в двух рассмотренных случаях, перемещение каретки в этот период вкладывается в полосу щириной 28. Переполнение счетчика

порога и сброс счетчика времени в период охлаждения пробы 1металла имеет место в ряде точек. В период кристаллизации в определеппой точке происходит иереполпение счетчика порога, так как после предыдущего переиолпения его перемещение каретки влево становится равным е. В результате и в этом случае нлощадку ликвидуса устройство не обнаруживает, в то время как максимальное перемещение каретки в период кристаллизации по-прежнему составляет 2е.

Таким образом, не всякая площадка ликвидуса может быть обнаружена известными устройствами, если счетчик порога настроен на порог zfc 8. Для того чтобы обнаружить любую из нлощадок рассмотренных примеров, счетчик порога следует настроить на порог + 2в. Однако в этом случае появляется опасность ложного срабатывания устройства на других участках кривой охлаждения, где перехождение каретки за время Тс составляет 4е, т. е. превышает величину возможного перемещения на площадке ликвидуса.

Следовательно, недостатком известных устройств является возможность пропуска истинной площадки или ложного срабатывания, что снижает надежность работы устройства.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два дешифратора, триггер знака и второй счетчик порога, входы сложения и вычитания которого соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, первый выход подключен к второму управляющему входу счетчика времени. Единичный и нулевой входы триггера знака соединены с соответствующими выходами преобразователя, первый и второй выходы триггера знака подключены соответственно к первым входам первого и второго дешифраторов, вторые входы которых соединены с вторыми выходами счетчиков порога, а выходы подключены к управляющим входам счетчиков порога.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - участок временной диаграммы, иллюстрирующий работу устройства.

Схема устройства содержит (фиг. 1) кристаллизатор 1, датчик 2 температуры, блок 3 регистрации (автоматический потенциометр), преобразователь 4, триггер 5 знака, блок 6 синхронизации, генератор 7 тактовых импульсов, дешифратор 8, счетчик 9 порога, дешифратор 10, счетчик 11 порога, счетчик 12 времени, реверсивный счетчик 13, регистр 14, функциональный нреобразователь 15, выход 16 устройства.

Каждый счетчик порога выполнен в виде перестраиваемой реверсивной пересчетной схемы, имеющей один выход переполнения.

Счетчик 9 пастраииается так, что на его выходе переполнения возникает импульс, когда в нем должно установиться положительное число, соответствующее порогу 2е. Счетчик 11 настраивается так, что на его выходе переполнения появляется импульс, когда в нем должно установиться отрицательное число, соответствуюпхее порогу - 2Е.

Дешифратор 8 предназначен для блокировкп счета отрицательных чисел в счетчике 9. Дешифратор 10 предусмотрен для блокировки счета положительных чисел в счетчике 11.

Счетчик 12 времени выполнен в виде нереверсивной пересчетной схемы, настраиваемой таким образом, что после начальной установки этого счетчика на его выходе переполнения может оказаться имнульс

только спустя время, равное Тс.

Устройство работает следующим образом.

В кристаллизаторе 1 залитая проба жидкого углеродсодержащего металла с течекием времени охлаждается и при достижении температуры ликвидуса начинает кристаллизоваться. Температура металла контролируется датчиком 2. Перемещение каретки блока 3 регистрации с помощью преобразователя 4 преобразуется в унитарный код. Импульсы с выходов преобразователя 4 в зависимости от паправления движения каретки устанавливают триггер 5 знака в единичное или нулевое состояние. Эти же импульсы через блок 6 синхронизации поступают на соответствующие входы счетчиков 9 и 11 и реверсивного счетчика 13. В последнем образуется текущей температуры металла.

При движении каретки счетчик 9 контролирует перемещение каретки между крайним левым положением, которое занимает каретка после очередного переполнения счетчика, и текущим ее положением, а счетчик 11 контролирует перемещение каретки между крайним правым положением, которое занимает каретка после очередного переполнения счетчика, и текущим ее nOvioжением.

В процессе охлаждепия пробы металла на выходе переполнения одного или другого счетчика порога возникают импульсы, поскольку перемеш,ение между крайним положением каретки, которое она занимает

после предыдущего переполнения счетчика, и текущим ее положением в некоторые моменты времени по абсолютной величине превышает порог 2е. Эти импульсы постоянно устанавливают счетчик 12 времени в

начальное состояние, вследствие чего последний не может переполниться.

В период кристаллизации перемещения между каждым из двух крайних положений, которые может занять каретка в указанный период, и текущим ее положением

по абсолютной величине не превышают порог 2е. Это прнводит к тому, что незавпсимо от характера движения каретки на этом участке импульсы на выходах переполнения счетчиков 9 и 11 не возникают. В результате спустя время, равное Тс после очередной начальной устано; ки счетчика 12 времени, на его выходе переполнения появляется импульс, который заносит код температуры ликвидуса из реверсивного счетчика 13 в регистр 14.

Для определения концентрации углерода в металле по температуре ликвидуса устройство снабжено функциональным нреобразователем 15.

Работа устройства иллюстрируется временной диаграммой на фиг. 2.

Предположим, что при переходе точки 17 импульсом переполнения одного из счетчиков 9, 11 счетчик времени находится в начальном состоянии. При перемещении каретки влево триггер 5 знака устанавливается в одно из своих состояний, например состояние «О. При этом счетчик 11 контролирует перемещение каретки между крайним правым ее положением (точкой 17) и текущим положением каретки, а счетчик 9 блокирован своим нулевым состоянием и состоянием триггера знака «О. В точке 18 происходит изменение направления движения каретки, триггер знака занимает другое положение (состояние «1), в результате чего прекращается блокировка счета импу.пьсов счетчиком 9.

На участке между точками 18 и 19 осуществляется счет числа импульсов обоими счетчиками порога, причем содержимое счетчика 9 пропорционально расстоянию по горизонтали между точкой 18 (крайнее левое положение) и текущей точкой, а содер}KHMoe счетчика 11 пропорционально расстоянию по горизонтали между точкой 17 (крайнее правое положение) и текущей точкой. В точке 19 в связи с изменением направления перемещения триггер знака устанавливается в состояние «О. На участке 19-20 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками порога. При переходе точки 20 в счетчике 9 образуется число «О, свидетельствующее о том, что достигнуто предыдущее крайнее левое положение.

При дальнейшем движении каретки влево в счетчике 9 сохраняется число «О, поскольку этот счетчик блокируется. Каждое текущее положение каретки автоматически становится крайним левым положением. При переходе точки 21 на выходе переполнения счетчика 11 возникает импульс, так как перемещение каретки между правым положением (точкой 17) и текущим положением в этот момент времени превышает порог 2е. Этот ИМПУЛЬС хстанав.ливает счетчик 12 времени в начальное состояние. На участке 21-22 продол ;ается движение каретки влево, и содержимое счетчика 11

пропорционально расстоянию между точкой

21(крайним правым положением, которое занимала каретка с момента последней начальной установки счетчика времени) и текущей точкой, а счетчик 9 блокирован. В точке 22 каретка становится в новое крайнее левое положение. При переходе точки

22триггер 5 знака устанавливается в состояние «1. В результате прекращается

блокировка счета импульсов счетчиком 9. На участке 22-23 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками 9 и 11. При переходе точки 23 в счетчике 11 образуется чпсло «О, свидетельствующее о том,

что достигнуто предыдущее крайнее правое положение. Во время дальнейшего движения каретки вправо в счетчике 11 сохраняется число «О, так как он заблокирован, а содержимое счетчика 9 по-прежнему пропорционально расстоянию по горизонтали между крайним левым положением (точкой 22) и текущей точкой. В точке 24 каретка занимает новое крайнее положение. При переходе точки 24 триггер 5 знака устанавливается в состояние «О, и блокировка счета импульсов в счетчике 11 прекращается. На участке 24-25 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками 9, 11. При переходе точки 25 в счетчике 9 образуется число «О, свид1 тсльствующее о том, что каретка заняла предыдущее крайнее левое положение. При дальнейшем движении каретки влево счетчик 11 продолжает счет числа импульсов, пропорционального расстоянию по горизонтали между точкой 24 (последним крайним правым положением каретки) и текун1ей точкой, а счетчик 9 блокирован. В точке 25 каретка занимает новое крайнее левое состояние. При

переходе этой точки в связи с изменением направления движения триггер 5 знака станавливается в состояние «1 и блокировка счета импульса в счетчике 9 прекращается. На участке 26-27 происходит счет

числа импульсов обоими счетчиками 9, 11, причем в точке 27, в которой происходит очередное измененне состояния триггера знака, счетчик 11 не блокируется, так как точка 27 не является крайней правой (она

расположена левее точки 24) и в счетчике 11 не образовалось число «О. На участке 27-28 продо,тжается счет числа импул сов обоими счетчиками 9, 11. В точке 28 изменяется состояние триггера знака. Поскольку эта точка не крайняя левая (она расположена по горизонтали правее точки 16), то в точке 28 не происходит блокировки счета импульсов счетчика 9.

На участке 28-29 триггер знака устанавлпвается в состояние «1, в точке 29 в счетчике 11 образуется число «О, свидетел1-.ствуюч1ее о том. что каретка заняла такое же положение, как п в точке 24 (последнее крайнее положение). На учаттке 29-30 счетчик 11 блокирован, а счетчик 9 продолжает контролировать перемещение между последним крайним левым положением (точкой 16) и текущим положением. В точке 30 каретка занимает новое крайнее правое положение. При переходе этой точки триггер знака устанавливается в состояние «О и блокировка счета импульса в счетчике 11 прекращается. На участках 30-31, 31-32, и 32-33 каретка последовательно изменяет направление двинсения. В точках 31 и 32 не происходит блокировки счета импульсов в счетчиках 9, 11, так как точка 31 располагается по горизонтали правее точки 16, а точка 32 - левее точки 30. При переходе точки 33 в счетчике 9 образуется число «О, поскольку каретка заняла такое же положение, как и в точке 16, и счетчик 9 снова блокируется.

Как видно из рассмотрения временной диаграммы, счетчик 9 постоянно контролирует перемещение каретки менаду крайним левым положением, которое занимает каретка после очередной начальной установки счета времени, и текущим положением, а счетчик 11 постоянно контролирует перемещение каретки между ее крайни.м правым положением и текущим положением.

При переходе точки 34 на выходе переполнения счетчика 11 возникает импульс, так как перемещение каретки между ее последним крайним правым положением (точкой 30) и текущим положением превыщает порог 28. Только в этот момент счетчик 12 времени снова устанавливается в начальное состояние. В период же кристаллизации пробы металла, предшествующий переходу кареткой точки 34 и характеризующийся максимальным размахом колебаний 6 в пределах полосы шириной 2е в течение времени Тп, на выходе переполнения счетчиков 9 и 11 импульсы не возникают. В результате площадка ликвидуса обязательно будет обнаружена устройством независимо от характера кривой на участке кристаллизации, если по-прежнему .

Формула изобретения

Устройство для контроля концентрации углерода в металле, содержащее последовательно соединенные кристаллизатор, датчик температ)фы, блок регистрации, преобразователь и блок синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик порога и реверсивный счетчик, входы сложения и вычитания которых соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, счетчик времени, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу счетчика порога, вход соединен с соответствующим выходом блока синхронизации, выход счетчика времени соединен с управляющим входом регистра, выход которого через функциональный преобразователь подключен к информационному выходу устройства, вход соединен с выходом реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены два дешифратора, триггер знака и второй счетчик порога, входы сложения и вычитания которого соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, первый выход подключен к второMV управляющем входу счетчика времени, единичный и нулевой входы триггера знака соединены с соответствующими вьтходами преобразователя, первый и второй выходы триггера знака подключены соответствопно к первым входам первого и второго дешифраторов, вторые входы которых сое,инены соответственно с вторыми выходам:, счетчиков порога, выходы подключены соответственно к управляющим входам счетчиков порога.