Анализатор содержания углерода в металле

 

I. АНАЛИЗАТОР СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛЕ, содержащий последовательно соединенные кристаллизатор и датчик температуры, а также пороговый счетчик, счетчик времени, первый элемент И, блок цифровой индикации и аналого-цифровой Преобразователь , подключенный своим входом к выходу датчика температуры, первым и вторым выходами соответственно к суммирую1Л ему и вычитающему входам порогового счетчика, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены буферный счетчик, дешифратор нуля, пересчетный блок, счетчик результата и блок управления, подключенный потенциальными выходами к потенциальным входам пересчетного блока и импульсным выходом к установочному входу пересчетного блока, выход первого элемента И соединен с информационным входом пересчетного блока и с вычитающим входом буферного счетчика, суммирующий вход коTopoio подключен к третьему выходу аналого-цифрового прёобраг ователя, установочный вход подсоединен к выходу счетчика времени, а выход подсоединен через дешифратор нуля к управляющему входу блока цифровой индикации и к одному входу первого элемента И, другой вход которого подключен к четвертому выходу аналого-цифрового преобразователя, подсоединенного пятым выходом к информационному входу счетчика времени и к импульсному входу блока управления , а выход пересчетного блока подключен к входу счетчика результата, выходы которого соединены с потенi циальными входами блока управления СЛ и с информационными входами блока цифровой индикации. 2. Анализатор по п. I, отличающийся тем,что в нем блок управления содержит счетчик, два дешифратора , элемент ИЛИ, задатчик кодов и мультиплексор, выходы котороtsD го являются соответствуюп1ими потенФ циальными входами блока управления, первый дешифратор, один вход котоN9 рого является импульсным входом блоСО Од ка управления, а другие входы - потенциальными входами блока управления , подключен своим11 выходами к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого, являюпщйся импульсным выходом блока управления, соеди нен с входом счетчика, подсоединенного разрядными выходами к входам .второго дешифратора, подключенного своими выходами к управляющим входам мультиплексора, выходы которого являются потенциальпьп-«и выходами блока управления и информационные входы ко

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

„,80„„1267236 (511 4 С 01 Ы 25/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ!

У с|

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1 .

К А BT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3829096/24-25 (22) 28.12,84 (46) 30.10.86. Бюл., У 40 (71) Ордена Ленина институт кибернетики им, В.M.Ãëóøêoâà (72) Л,С..Файнзильберг и 10.В.Власенко (53) 681.326(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 478236, кл. С 01 И 25/06, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 752162, кл. G 01 N 25/06, 1980. (54)(57) 1. АНАЛИЗАТОР СОДЕРЖАНИЯ

УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛЕ, содержащий последовательно соединенные кристаллизатор и датчик температуры, а также пороговый счетчик, счетчик времени, первый элемент И, блок цифровой ин4 дикации и аналого-цифровой преобразователь, поцключенный своим входом к выходу датчика температуры, первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам порогового счетчика, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены буферный счетчик, дешифратор нуля, пересчетный блок, счетчик результата и блок управления, подключенный потенциальными выходами к потенциальным входам пересчетного блока и импульсным выходом к установочному входу пересчетного блока, выход первого элемента И соединен с информационным входом пересчетного блока и < вычитаюшим входом буферного счетчика, суммирующий вход которого подключен к третьему выходу аналого-цифрового преобразователя, установочный вход подсоединен к выходу счетчика времени, а выход подсоединен через дешифратор нуля к управляюшему входу блока цифровой Индикации и к одному входу первого элемента И, другой вход которого подключен к четвертому выходу аналого-цифрового преобразователя, подсоединенного пятым выходом к информационному входу счетчика времени и к импульсному входу блока управления, а выход пересчетного блока подключен к входу счетчика результата, выходы которого соединены с потен- с циальными входами блока управления и с информационными входами блока цифровой индикации.

2. Анализатор по и. 1, о т л и- С ч а ю шийся тем,что в нем блок управления содержит счетчик, два дешифратора, элемент ИЛИ, задатчик кодов и мультиплексор, выходы которого являются соответствующими потен циальными входами блока управления, первый дешифратор, один вход кото- рого является импульсным входом бло- © ка управления, а другие входы — потенциальными входами блока управле- © ния, подключен своимп выходами к со ответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого, являющийся импульсным выходом блока управления, соединен с входом счетчика, подсоединенного разрядными выходами к входам

Ь .второго дешифратора, подключенного своими выходами к управляющим входам мультиплексора, выходы которого являются потенциальными выходами блока управления и информационные входы ко1267236

25 торого подключены к выходам соответствующих задатчиков кодов.

3. Анализатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что н нем блок управления содержит триггер задатчик кодов и мультиплексор, выходы которого янляются потенциальными выходами блока управления, и многовхо10 доный элемент И, входы которого янИзобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для физико-химического анализа железоуглеродистьтх металлов, и может быть использонано для автоматизации контроля содержания, углерода н жидкой стали по термограмме кристаллизации ее пробы, Цель изобретения — повьппение точности анализа содержания углерода н

10 металле.

На фиг. 1 представлена функциональная схема анализатора содержания углерода н металле, на фиг. 2 и

3 — варианты функциональных схем бло-15 ка управления, на фиг. 4 — пример нелинейной зависимости между температурой ликнидуса Т1, и содержанием .углерода С, аппроксимируемой тремя отрезками прямых.

Анализатор содержания углерода в металле содержит (фиг. 1) последовательно соединенные кристаллизатор

1 и датчик температуры 2, а также аналого-цифровой преобразователь (AIUI) 3, пороговый счетчик 4, счетчик времени 5, блок 6 цифровой индикации, элемент И 7, буферный счетчик 8, дешифратор нуля 9, пересчетный блок 10, счетчик ll результата и блок управления 12.

Аналого-цифровой преобразователь

3 подключен своим входом к выходу датчика температуры 2, первым и вторым выходами — к суммирующему и ны- З читающему входам порогового счетчика 4, выход которого соединен с установочным входом счетчика времени

5. Блок управления 12 подключен потенциальными выходами к потенциаль- 40 ным входам пересчетного блока 10 и импульсным выходом к установочному ляются соответственно импульсным и потенциальными нходами блока управления, подключенныи своим выходом, являющимся импульсным выходом блока управления, к входу триггера, выхо" ды которого соединены с управляющими входами мультиплексора, подключенного информационными входами к выходам соответствующих задатчиков кодов ° входу пересчетного блока 10. Выход элемента И 7 соединен с информационным входом пересчетного блока 10 и с вычитающим входом буферного счетчика 8, суммирующий вход которого подключен к третьему выходу АЦП 3.

Установочный вход буферного счетчика

8 подключен к выходу счетчика времени 5, а выход соединен через дешифратор нуля 9 с управляющим входом блока 6 цифровой индикации и с одним входом элемента И 7, другой вход которого подключен к четвертому выходу

АЦП 3, подсоединенного пятым выходом к информационному входу счетчика времени 5 и к импульсному входу блока управления 12, Выход пересчетного блока 10 подключен к входу счетчика результатов ll, выходы которого соединены с потенциальными входами блока управления 12 и с информационными входами блока 6 цифровой индикации.

Аналого-цифровой преобразователь

3 включает н себя генератор импульсов 13, реверсивный счетчик 14, цифроаналоговый преобразователь 15,элемент сравнения 16 и два элемента

И 17 и 18, Элемент сравнения 16, один вход которого является входом АЦП 3, подключен другим входом к выходу цифроаналогового преобразователя 15 и вы" ходами — к одним входам элемента

И 17 и 1.8, выходы которых, являющиеся первым и вторым выходами АЦП 3, подключены к нычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика

14, выход которого, являющийся третьим выходом АЦП 3, соединен с входом цифроаналогового преобразователя 15. Первый выход генератора им1267236 пульсов 13, являющийся четвертым выходом АЦП 3, подключен к другим входам элементов И !7 и 18, а второй

I выход генератора импульсов 13 является пятым выходом АЦП 3.

- Пересчетный блок 10 представляет собой управляемый делитель частоты с переменным коэффициентом пересчета (двоичный умножитель), При этом число импульсов N, поступивших на выход пересчетного блока 10> определяется соотношением

К

1 1ьь = Nix э (1)

Ко где N „- число импульсов, поступивших на вход пересчетного блока 10;

К, — постоянный коэффициент, определяемый разрядностью N пересчета в соответствии с отношением К,=2" (например, К =5j2,если N =9, т.е. если пересчетный блок 10 девятиразрядный);

К вЂ” переменный коэффициент, изменяющийся в пределах от 1 до К„ и определяющий коэфциент пересчета пересчетно-, го блока 10.

Коэффициент К„ задается параллель ным кодом на потенциальных входах пересчетнаго блока 10. Установочный вход этой схемы служит для установки ее в начальное нулевое состояние.

Блок управления 12 служит для формирования на потенциальных входах пересчетного блока 1О параллельного кода, обеспечивающего реализацию требуемой нелинейной зависимости между температурой ликвидации T ., и содержанием углерода С.

В том случае, когда зависимость между Т„; и С аппроксимируется для получения приемлемой точности более чем двумя участками прямых, блок управления 12 строится согласно схе-. мы, приведенной на фиг, 2. Блок управления !2 содержит (фиг. 2) дешифратор 19, элемент ИЛИ 20, счетчик

21, дешифратор 22, задатчики кодов

23 и мультиплексор 24, выходы которого являются соответствующими потен. циальными входами блока управления

12. Дешифратор 19, один вход которого является импульсным входом блока управления 12, а другие входы — его потенциальными входами, подключен выходами к соответствующим входам элемента ИЛИ 20, выход которого являющийся импульсным выходом блока управления 12, соединен с входом счетчика 21, подсоединенного разрядными выходами к входам дешифратора

22, подключенного выходами к управляющим входам мультиплексора 24, выходы которого являются потенциальными выходами блока управления

12. Информационные входы мультиплек-, сора 24 соединены с выходами соответствующих задатчиков кодов 23. Дешифратор 13 имеет число выходов М-l, где М вЂ” число прямых, аппроксимирующих зависимость между Т ., и С (Фиг. 4).

В том случае, когда требуемая нелинейная зависимость между Т ; и С с достаточной точностью может быть аппроксимирована двумя участками прямых, блок управления 12 строится согласно схемы, представленной на фиг. 3. В этом случае блок управления 12 содержит (фиг. 3) мно25 говходовый элемент И 25, триггер

26, эадатчики кодов 27 и мультиплексор 28, выходы которого являются потенциальными выходами блока управления. Многовходовый элемент И 25 входы которого являются импульсным и потенциальными входами блока управления 12 соответственно, подключен выходом, являющимся импульсным выходом блока управления 12, к входу триггера 26, выходы которого соединены с управляющими входами мультиплексора 28, подключенного информационными входами к выходам соответствующих задатчиков кодов 27.

Мультиплексор 24 (фиг. 2) как и

40 мультиплексор 28 (фиг. 3) представляет собой коммутатор N-разрядных м двоичных кодов, задаваемых задатчиками кодов 23 (фиг. 2) или 27 (фиг. 3). При этом в зависимости от .45 того, на какой из М управляющих входов мультиплексора 24 (или 28) поступает разрешающий сигнал, на информационные входы мультиплексора поступает параллельный код от того илп иного задатчпка кодов 23 (или,27).

С помощью задатчиков кодов 23 (или 27) при настройке блока управления 12 задаются М двоичных кодов, определяющих угол наклона соответствующего участка прямой, аппроксимирующей требуемую зависимость между температурой ликнидуса Т,; и содер-, жанием углерода С (фиг. 4) °

1267236

Анализатор содержания углерода в металле работает следующим образом.

Работа рассматривается на примере реализации зависимости между Т, и

С (фиг. 4), которая аппроксимируется тремя отрезками прямых 29, 30 и 31.

В этом случае с помощью задатчиков кодов 17.(фиг, 2) в блоке управления 12 необходимо установить двоичные коды трех чисел (Kl, К2 и КЗ), определяющие углы наклона соответствующих аппроксимирующих отрезков прямой 29, 30 и 31.

Перед началом анализа с помощью кнопки начальной установки (Hp- показана) буферный счетчик 8 устанавливается в нулев ое состояние, а в счетчик результата 11 заносится код величины С., соответствующей содержанию углерода при минимально возможной температуре лцквидуса Т,,; =Т. (фиг. 4). При этом дешифратор нуля

9 закрывает элемент И 7 и .выключает блок 6 цифровой индикации. Кроме того, с помощью этой же кнопки в блоке управления 12 устанавливается в нулевое состояние счетчик 21 (фиг. 2). В результате появляется разрешающий сигнал на первом выходе дешифратора 22, и на потенциальных выходах блока управления 12 через мультиплексор 24 передается двоичный код числа К,, соответствующий углу наклона прямой 29 (фиг. 4).

При охлаждении в кристаллизаторе

1 (фиг. 1) пробы жидкой стали производится контроль ее температуры с помощью датчика температуры 2, Аналоговый сигнал U, с выхода датчика температуры 2, гропорциональный текущей температуре T(t) металла, поступает на вход АЦП 3 (на первый вход элемента сравнения 16). На второй вход элемента сравнения 16 с выхода цифроаналогового преобразователя 15 поступает сигнал U, обратной связи, равный U„,=U, +U„, где . — постоянное смещение, эквивалентное значению сигнала с выхода датчика температуры 2 при температуре Т, (минимально возможной температуре ликвидуса), а П„ — переменный сигнал, пропорциональный коду в реверсивном счетчике 14. В зависимости от того, какой из сигналов

U или У„, больше, на одном из выхо дов элемента сравнения 16 образуется управляющий сигнал, который открь

В период же кристаллизации металла (при достижении температуры лик.видуса Т1,; ) изменение температуры

50 металла не превышает порог +с,„По" этому в этот период не происходит сброс счетчика времени 5 импульсами с выхода порогового счетчика 4. В результате по истечении заданного времени ь, от момента последнего сброса на выходе счетчика времени 5 образуется импульс, который поступает на управляющий вход буферного, 15

45 вает элемент И 17 или 18, При этом импульсы с второго выхода генератора импульсов 13 через элементы И 17 или 18 поступают соответственно на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 14. В последнем образуется параллельный код, пропорциональный приращению текущей температуры T(t) металла над температурой

То

В процессе следящего преобразова" ния сигнала о текущей температуре металла в код на вход счетчика времени

5 с первого выхода генератора импульсов 13 поступает серия тактовых импульсов, Серии же кодовых импульсов, образуемых на выходах элементов

И 17 и 18, поступают на вычитающий и суммирующий входы порогового счетчика 4. Как только локальные изменения температуры в ту или иную сторону превышают заданный порог + Е„ на выходе порогового счетчика 4 образуется импульс, устанавливающий счетчик времени 5 в начальное (нулевое) состояние. При этом за счет сдвига по времени серии тактовых импульсов относительно серии кодовых импульсов исключается возможность одно- временного прихода импульсов на информационный вход счетчика времени

5 и его установочный вход, что предотвращает сбои в работе анализатора.

После очередного сброса в нуль счетчика времени 5 импульсом с выхода порогового счетчика 4 счетчик времени S начинает новый отсчет времени л t (=1,2, 3,7... ) путем подсчета числа тактовых импульсов. Поскольку в процессе охлаждения металла интервалы времени htg между очередными сбросами в нуль счетчика времени 5 меньше величины о, то на выходе счетчика 5 импульс не образуется.

К, 1 вью = «с,— 119х

Ко (2) По мере поступления импульсов на вычитающие входы буферного счетчика 8 и счетчика результата 11 со- 35 держимое этих счетчиков изменяется (уменьшается)от величины, пропорциональной приращению T„; над температурой Т, для буферного счетчика 8, и от величины С, для счетчика ре- 40 зультата 11 соответственно. Как только в счетчике результата ll образуется число С, (фиг. 4), на выходе дешифратора 13 (фиг. 2) появляется импульс, который проходя через эле- 45 мент ИЛИ 20, поступает на суммирующий вход счетчика 21. При этом на втором выходе дешифратора 22 появляется сигнал, обеспечивающий переключение мультиплексора 24 таким абра- 50 зом, что на потенциальные выходы блока управления 12 поступает уже вместо кода величины К, код величины К, соответствующий углу наклона аппроксимирующей кривой 30 (фиг. 4). 55

В результате изменяется код на потенциальных входах пересчетного блока 10 (фиг. 1), а значит число Nвы

7 1267 счетчика 8, В последний по шинам параллельной передачи данных из реверсивного счетчика 14 заносится код, пропорциональный приращению температуры ликвидуса Т„; пробы над температурой Т, .

Как только содержимое буферного счетчика 8 станет отличным от нуля, дешифратор нуля 9 открывает элемент

И 7. При этом серия импульсов с вто- 10 рого выхода генератора 13 через открытый элемент И 7 поступает на вычитающии вход буферного счетчика 8, Одновременно импульсы с выхода элемента И 7 поступают через пересчет- 15 ный элемент 10 на вычитающий вход счетчика .результата 11.

Первоначально на потенциальные входы пересчетного элемента 10 с потенциальных выходов блока управления 20

12 поступает двоичный код величины

К,, соответствующей углу наклона отрезку прямой 79 (фиг. 4)..Поэтому число И5 импульсов, поступаю щих на вычитающий вход счетчика результата ll, и число N „ импульсов, поступающих на вычитающий вход вычитания буферного счетчика 8, связаны соотношением

К2

11@,1 К 1 ьк °

1 (3) Одновременно с изменением кода на потенциальных входах пересчетного блока 10 на установочный вход пересчетного блока 10 поступает им- . пульс с импульсного выхода блока управления 12 (с выхода элемента

ИЛИ 14, на фиг, 2), который устанавливает пересчетный блок 10 в нулевое состояние. Это необходимо для исключения ошибок при пересчете, вызванных остаточным кодом в пересчетном блоке 10.

Аналогичным образом, как только в результате пересчета в счЕтчике результата 11 образуется число С (фнг, 4), появляется импульс на втором выходе дешифратора 19 (фиг. 2), который поступает через элемент

ИЛИ 20 на установочный вход пересчетного блока 10 (фиг. 1) и одновременно на вход счетчика 21 (фиг. 2).

Последний изменяет свое состояние, что вызывает появление сигнала на третьем выходе дешифратора 22. Прн эт и изменяется код на потенциальных выходах блока управления 12 (код

К, изменяется на код К ). В результате изменения кода на потенциальных входах пересчетного блока 10 количество импульсов N „„è Nq поступающих соответственно па вычитающие входы вычитания счетчиков (счетчика результата 11 и буферного счета 8). теперь будет связано соотношением 1ьы = К 1 ax °

К.1 (4) Ко

Как только содермюмое буферного счетчика 8 станет равным нулю, дешифратор нуля 9 закрывает элемент

И 7. При этом прекращается дальнейшее поступление импульсов на вычитающие входы буферного счетчика 8 и счетчика результата 11, причем содержимое счетчика результата 11 к этому моменту времени станет равным . содержанию углерода, соответствующему температуре ликвидуса анализируемой пробы.

236 8 импульсов, поступающих на вычитающий вход счетчика результата 11, и число N „ импульсов, поступающих на вычитающий вход буферного счетчика 8, теперь уже связаны не соотношением (2), а соотношением вида

1267236

9

Одновременно сигнал с выхода дешифратора нуля 9, поступая на управляющий вход блока б цифровой индикации, осуществляет включение этого блока..На индикаторных лампах последнего отображается в цифровой форме результат анализа в виде десятичного числа в процентах углерода.

Исполь з ов ание и р едла га емого и з обретения позволяет повысить точность анализа содержания углерода в контролируемом металле и в четыре раза по сравнению с известным анализатором за счет обеспечения более высокой адекватности аппроксимации реальной зависимости между содержанием углерода и температурой ликвидусаю

) 267236 с, 8НИИПИ Заказ 5755/38 . ТиРаж 778 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с, Cg

Cg

Ту

Тл Ttiy

Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле Анализатор содержания углерода в металле 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в металлургии для определения содержания углерода в жидкой стали по термограмме кристаллизации пробы

Изобретение относится к физикохимическим способам количественного анализа содержания примесей в веществе путем их криоскопического определения

Изобретение относится к цветной металлургии и используется при электролитическом производстве магния

Изобретение относится к физикохимическому анализу веществ, а именно к определению концентрации плава аммиачной селитры и карбамида

Изобретение относится к устройствам для определения содержания

Изобретение относится к контролю литейных свойств металлов

Изобретение относится к исследованию и контролю материалов с помощью тепловых методов, а именно к устройствам для анализа химического состава сплавов

Изобретение относится к области термографического анализа физико-химических свойств металлов и сплавов и может быть применено в литейном производстве для ускоренного измерения химсостава жидкого чугуна непосредственно у плавильного агрегата

Изобретение относится к исследованию свойств веществ с помощью тепловых средств путем измерения изменения температуры замерзания, а именно к криоскопам

Изобретение относится к черной металлургии, к способу определения содержания углерода в металле, контролю сталеплавильных процессов и может быть использовано для определения основных параметров конвертерной плавки

Анализатор содержания углерода в металле

Наверх