Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к цифровым устройствам исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем повышения информативности анализа химического состава чугуна. Поставленная цель достигается путем организации определения по кривой охлаждения пробы металла не только величины углеродного эквивалента С, но и составляющих этого комплексного показателя - процентнот о содержания углерода С и кремния Si. 2 а.п. ф-лы, 8 ил. § (Л

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4247 А1 (19) (11) (51) 4 G 06 F 15/46 gfPc ;"„Wry - . (:„q

13, . !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3911009/24-24 (22) 17.06.85 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Институт кибернетикиим.В.М.Глушкова, Научно-производственное объединение по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и Московский чугунолитейный saвод "Станколит" (72) Л.С. Файнзильберг, Ю. В. Власенко, Э.Ç.Трайнин, Э.Х.Тухни и Э.А.Шелковый (53). 681. 396 (088. 8). (56) Авторское свидетельство СССР

У 851223, кл. С 01 N 25/06, 1978, Авторское свидетельство СССР

У 1343425, кл. G 01 N 25/06, 1986. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА

ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЧУГУНА м (57) Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к цифровым устройствам исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем повышения информативности анализа химического состава чугуна. Поставленная цель достигается путем организации определения по кривой охлаждения пробы металла не только величины углеродного эквивалента

С, но и составляющих этого комплексC ного показателя — процентного содержания углерода С и кремния Бд. Z B.n. ф-лы, 8 ил.

1374247

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифровым устройствам исследования и анализа материалов путем определения их химических свойств.

Цель изобретения, — расширение функциональных возможностей устройства путем повышения информативности анализа химического состава чугуна.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг ° 2 — пример выполнения аналого-цифрового преобразователя; на фиг.3 — пример 15 выполнения блока синхронизации; на фиг.4 - пример выполнения первого счетчика времени; на фиг.5 — пример выполнения второго счетчика времени; на фиг.6- — пример. выполнения счетчи- 20 ка перегрева; на фиг.7 — схема построения двоичного умножителя; нафиг.8 — временная диаграмма, иллюстрирующая принцип действия предлагаемого устройства.- 25

Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна (фиг. 1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 синхронизации, генератор 3 тактовых импульсов, порого- 30 вый счетчик 4, реверсивный счетчик

5, буферный счетчик 6, дешифратор 7 нуля, первый 8 и второй 9 счетчики времени, с первого по пятый элементы И 10-14, элемент ИЛИ 15, с первого по третий триггеры 16-18, счетчик 19 перегрева, с первого по третий двоичные умножители 20-22, с первого по третий счетчики 23-25 результата, с первого по третий блоки 26 — 40

28 цифровой индикации.

Аналого-цифровой преобразователь

1 строится по принципу преобразования сигнала о текущей температуре ме1 талла В число импульсный (унитарный) 45 код. Аналого-цифровой преобразователь может быть выполнен, например, согласно схеме, приведенной на фиг.2. В этом случае преобразователь содержит два блока — электромеханический и электронный. Электромеханический блок содержит автоматический потенциометр 29, вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, задающую систему 30, расположенную параллельно оси 31 перемещения автоматического потенциометра,и подвижный фотосчитыватель 32, механически связанный с кареткой 31. Задающая система 30 представляет собо11 Основу с двумя дорожками, на которых расположены чередующиеся прозрачные и непрозрачные элементы, причем элементы одной счетной дорожки сдвинуты по оси задающей системы на 1/4 шага относительно элементов другой счетной дорожки (фиг.2).

Фотосчитыватель 32 содержит два фотоприемника 33 и 34 и два излучателя (на фиг.1 не показаны). Фотоприемники и йзлучатели располагаются по разные стороны счетных дорожек на прямой, перпендикулярной направлению перемещения фотосчитывателя.

В качестве автоматического потенциометра 29 может быть использован, например, серийно выпускаемый автоматический потенциометр типа КСП4, в качестве излучателя — инфракрасный светодиод типа АЛ 107Б, а фотоприемника — фотодиод типа ФД ЗА.

Электронный блок аналого-цифрового преобразователя предназначен для определения направления перемещения каретки 31 и формирования соответственно кодовых импульсов К или К

Этот блок построен на двух триггерах 35 и 36 Шмитта, формирователях

37-40 импульсов, элементах И 41-48 и двух элементах ИЛИ 49 и 50. Триггеры 35 и 36 предназначены для преобразования сигналов от фотоприемников 33 и 34 в сигналы прямоугольной формы. Каждый из формирователей

37-40 предназначен для формирования импульсОВ q q, q З, q HR положительном фронте сигналов Q„, QÄ, Q

Q с единичных и нулевых выходов триггеров 35 и 36 соответственно. Выходы триггеров 35 и 36 и формирователей 37-40 подключены к входам элементов И 41-.48. Выходы элементов

41-44 связаны с входами элемента

ИЛИ 49, а выходы элементов 45-48 связаны с входами элемента ИЛИ 50. При этом на выходе элемента ИЛИ 49 осуществляется формирование кодовых импульсов К+ в соответствии с логической функцией

К (q hQ<) ч(q л Я )ч (1 З Л () Ч (q, Qi » а на выходе элемента ИЛИ 50 осуществляется формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией

1374247

К (q nQ )v (q л()ч (2) 5

Выходы аналого-цифрового преобразователя 1 (фиг,1) через блок 2 синхронизации подключены к входам сложения и вычитания порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5, Выход генератора 3 тактовых импульсов через блок 2 синхронизации подключен к входу счетчика 8 времени и первому входу элемента И 10.

Блок 2 синхронизации предназначен для распределения во времени кодовых и тактовых импульсов, поступающих соответственно с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 и генератора 3. Такое распределение необходимо для исключения сбоев в рабоче устройства.

Блок 2 синхронизации содержит (фиг.3) триггеры 51-55, элементы

И 56-61 и,делитель 62 частоты. Счет- 25 ный вход триггера 51 и единичные входы триггеров 52 и 54 образует соответственно первый, второй и третий входы блока синхронизации, выходы элементов И 59 и 61, выход делителя

62 импульсов и выход элемента И 57 образуют соответственно с первого четвертый выходы блока синхронизации. При этом единичный и нулевой выходы триггера 52 подключены к пер35 вым входам элементов И 56 и 57, вторые входы которых объединены между собой и связаны со счетным входом триггера 51. Выход элемента И 56 подключен к входу делителя 62 импульсов. Выход элемента И 57 соединен с первыми входами элементов И

58-61. Вторые входы элементов И 58 и 60 связаны соответственно с единичными выходами триггеров 52 и 54. Тре- 45 тьи входы элементов И 58 и 60 связаны соответственно с нулевыми выходами триггеров 53 и 55. Единичные выходы триггеров 53 и 55 соединены соответственно с вторыми входами элементов И 59 и 61.

Триггеры 51-55 в блоке синхрони- зации могут быть собраны, например, на микросхемах К155 ТМ2, элементы

И 56-61 - на микросхемах К155 ЛИ1, а делитель 62 частоты — на микросхе55 мах К155 ИЕ1.

Пороговый счетчик 4 (фиг.1) представляет собой реверсивный счетчик импульсов, построенный таким образом, что на его соответствующем выходе переполнения образуется импульс, если число импульсов, поступивших на вход сложения или вход вычитания этого счетчика, превысит некоторый порог + Я, Выходы разрядов реверсивного счетчика 5 подключены к информационным входам буферного счетчика 6. Зтот счетчик может быть собран, например, на микросхемах типа К155ИЕ7. В этом случае информационным входом буферного счетчика 6 служат Р-входы указанных микросхем, управляющий вход образуют С-входы, входом является

Т-вход, а выходами служат О-выходы.

Первый счетчик 8 времени представляет собой нереверсивную пересчетную схему с двумя выходами переполнения, настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе переполнения образуется импульс спустя некоторое время "„, а на Bbl ходе переполнения этого же счетчика образуется импульс спустя время О, равное требуемому порог. по продолжительности горизонтальной температурной площадки, появляющейся при температуре солидуса Т,<, причем л 7 л и 7 н где

"р1 о iсi КC — максимально возможная npof должительность температурной площадки, появляющейся при температуре ликвидуса Т, На фиг.4 показан пример построения схемы счетчика 8 времени предлагаемого устройства, раскрытой до уровня стандартных функциональных узлов цифровой вычислительной техники. Счетчик

8 времени содержит счетчик 63 импульсов, блоки 64 и 65 переключателей, элементы И 66 и 67 и элемент

ИЛИ 68. Входы элемента ИЛИ 68 образуют входы начальной установки счетчика

8 времени, а выход элемента 68 связан с входом установки в "0" (R-входом) счетчика 63 импульсов. Зтот счетчик может быть выполнен, например, на микросхемах типа К155 ИЕ5. Счетный вход счетчика 63 импульсов образует вход счетчика 8 времени. Один вход элемента И 66 объединен со счетным входом счетчика 63 импульсов. Остальные входы элемента И 66 через блок 65 переключателей подключены к единичным или нулевым выходам разрядов (3) п 0ÄÄ

1О

Например, если требуемый порог

1,9 с, то при частоте f, 10 Гц число n, = 18 (двоичный код

100 10) . Следовательно, для установки этого порога переключатели второ15 го и пятого разрядов блока 65 переключателей нужно подключить к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 63 импульсов, а остальные— к нулевым.

Выход элемента И 66 образует промежуточный выход переполнения счетчика 8 времени. Выход элемента И 67 образует выход переполнения счетчика 8 времени, один вход элемента

И 67 объединен со счетным входом счетчика 63 импульсов, а остальные входы элемента И 67 через блок 64 переключателей подключены к единичным и нулевым выходам разрядов счетчика 63

30 импульсов. При этом положение переключателей блока 64 должно соответствовать двоичному коду числа n,, связанному с требуемым порогом Я., и частотой f импульсов соотношением

35 (4) "оя о

Например, если требуемый порог — 15 с,то при f = 10 Гц имеем

n = 149 (двоичное число 10010101). 40

Следовательно, для установки такого порога переключатели первого, третьего, пятого и восьмого разрядов блока 64 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих раз45 рядов счетчика 63 импульсов, а остальные — к нулевым, Второй счетчик 9 времени (фиг.1) представляет собой нереверсивную систему, настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе образуется импульс спустя время Я,, а на выходе переполнения этого же счетчика образуется 55 потенциал спустя время,, равное требуемому порогу по продолжительности наклонной температурной площадки, 5 13742 счетчика 63. При этом положение переключателей блока 65 соответствует двоичному коду числа n,„, связанному с требуемым порогом ы„ н частотой f, импульсов серии С соотношением

47 иоз "os f o (5) Например, если требуемый порог

= 5 с, то при частоте f = 10 Гц число n „., = 50 (двоичный код 110010).

Следовательно,для установки .такого порога переключатели второго, пятого и шестого разрядов блока 70 необходимо подключить к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика

69 импульсов, а остальные — к нулевым.

Счетчик 19 перегрева (фиг.1) предсталяет собой нереверсивную пересчетную схему, настраиваемую таким образом, что на первом выходе этого счетчика образуется импульс, как появляющейся при температуре виквидуса Т <. причем, - г„, но при этом „ ( ч и

Схема построения второго счетчика 9 времени приведена на фиг.7, Счетчик 9 времени содержит счетчик 69 импульсов, блоки 70 и 71 переключателей, элементы И 72-76, элемент HE

77 и элемент ИЛИ 78. При этом первые входы элементов 74-76 образуют соответственно вход, первый и второй входы начальной установки второго счетчика 9 времени. Выход элемента И 72 образует промежуточный выход переполнения счетчика 9 времени, а выход элемента И 73 через элемент

НЕ 77 подключен к вторым входам элементов И 74-76 и образует выход переполнения второго счетчика 9 времени.

Выходы элементов И 75 и 76 через элемент ИЛИ 78 подключены к входу начальной установки (R-входу) счетчика 69 импульсов, а выход элемента И 74 подключен к счетному входу счетчика 69 импульсов. Один вход элемента И 72 подключен к выходу элемента И 74, а остальные входы через блок 71 переключателей связаны с выходами разрядов счетчика 69. Посредством переключателей блока 71 устанавливается двоичный код числа и,, связанного с требуемым порогом ".„ и частотой

f соотношением (3).

Входы элемента И 73 через блок

70 переключателей подключены к входам разрядов счетчика 69 импульсов.

Посредством переключателей 70 блока устанавливается двоичный код числа и, связанного с требуемым порогом и частотой f . соотношением

1374247 8 только содержимое счетчика превысит некоторый заданный порог d T по пе— регреву над температурой ликвидуса

Т . а на втором выходе этого счетР; 5 чика образуется потенциал, как только содержимое счетчика 19 станет равным другому порогу УТ по температурному интервалу кристаллизации. !

Вариант выполнения счетчика 19 перегрева показан на фиг.8. При таком построении счетчик 19 перегрева содержит счетчик 79 импульсов, блоки 80 и 81 переключателей, элементы И 82-85, элемент ИЛИ 86 и элемент 15

НЕ 87 ° Первые входы элементов 84 и

85 образуют соответственно вход и вход начальной установки счетчика

19 перегрева, а вход элемента НЕ 87 образует блокирующий вход счетчика

19 перегрева. Выходы элементов И 83 и 82 образуют соответственно второй и первый выходы счетчика 19 перегрева. Выход элемента И 84 соединен со счетным входом счетчика 79 импульсов и с одним из входов элемента И 82.

Остальные входы элемента И 82 и через переключатели блока 8 1 соединены с единичными или нулевыми выходами разрядов счетчика 79 импульсов. 30

С помощью этих переключателей устанавливается двоичный код числа.п, связанного с порогами йТ и E соотношением дтс 35

n = — — — 1 (6)

Например, если требуемый порог Т = 10 С, а Е, = 2 С,то и = 4 (двоичный код 100). Следовательно, в данном случае переключатель третьего разряда блока 81 импульсов необходимо подключить к единичному выходу, а остальные — к нулевым.

Входы элемента И 83 через блок 80 переключателей соединены с единичными или нулевыми выходами разрядов счетчика 79 импульсов. С помощью переключателей блока 80 устанавливается двоичный код числа п,связанного с порогами /Т и Р соотношением о

/То

n = (7) о

Например, если /Т = 6 С, à E,= 55

2 С, то n - =3 (двоичный код 11).

Следовательно, в данном случае переключатели первого и второго разрядов блока 80 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 79 импульсов, а остальные — к нулевым, Выход элемента НЕ 87 подключен к вторым входам элементов И 84 и 85.

Выход элемента И 85 через элемент

ИЛИ 86 соединен с входом начальной установки (R-входом) счетчика 79 импульсов, Двоичные умножители 20-22 предлагаемого устройства строятся по идентичной схеме, содержащей управляемый делитель 68 частоты, собранный, например, на микросхеме

К155 ИЕ8, элементы 2И-HE 89, задатчики 90 и 91 кодов, элементы И 92 и 93 и элемент HE 94. При этом счетный вход управляемого делителя 88 частоты образует вход двоичного умножителя, а выход управляемого двоичного умножителя соединен с первыми, входами элементов И 92 и 93. Выходы указанных элементов образуют соответственно первый и второй выходы двоичного умножителя. Второй вход элемента И 93, вход элемента НЕ

94 и входы первого зад тчика 90 кодов объединены между собой и образуют управляющий вход двоичного умножителя. Выход элемента HE 94 подключен к входу второго задатчика 91 кода и второму входу элемента И 92. Выходы первого задатчика 90 кода подключены к первым входам элементов

2И-НЕ 89, а выходы второго задатчика 91 кода подключены к вторым входам элементов 2И-HE 89. Выходы последних соединены с управляющими входами управляемого делителя 88 частоты, Посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножителя 21 задаются обратные коды величин, определяющих коэффициенты а„ и аР, посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножителя 22 задаются обратные коды величин, определяющих коэффициенты Ь, и ЬР, посредством saдатчика 90 кода двоичного умножителя 20 задается обратный код величины, определяющей коэффициент d линейного уравнения регрессии (8)

С = c(— Ы ° Т

Е о 1 Р1е. связывающего углеродный эквивалент

С с температурой ликвидуса Т Р; . В

1374247

К„= 2 Ы, 1О частности, для установки коэффйциента Ы, с помощью переключателей задатчика 90 должен быть задан обратный код величины К, связанной с

1 1 коэффициентом o(, и разрядность М управляемого делителя 88 частоты соотношением

Например, если d, = 0,566, а уп- равляемый делитель 88 частоты девятиразрядный (M = 9), то в соответствии с (9) величина К приблизительно равна 290 (двоичный код 100100010; обратный код 011011101). Следовательно, в данном случае переключатели первого, третьего, четвертого, пятого седьмого и восьмого разрядов задатчика 90 необходимо подключить к шине входного сигнала (к шине, соединяющей полюсы переключателей с управляющим входом двоичного умножителя, на который в исходном состоянии поступает сигнал логического нуля).

Аналогичным образом в двоичных умножителях 21 и 22 устанавливаются и коэффициенты а„, а„ Ъ„, Ъг.

Выходы двоичных умножителей 21 и

22 подключены к входам сложения и вычитания счетчиков 24 и 26 результата, а выход двоичного умножителя 20 под1 ключен к входу вычитания счетчика 23 ре- зультата. Счетчики 23-25 результата представляют собой двоично-десятичные реверсивные счетчики импульсов. Выходы разрядов этих счетчиков подключены к входам блоков 26-28 цифровой индикации. Блоки цифровой индикации содержат индикаторные лампы, например лампы типа ИН-18, к катодам которых подключены преобразователи двоично. десятичного кода в десятичный, собранные, например, на микросхемах типа К155 ИД1.

Принцип действия предлагаемого цифрового устройства для анализа химического состава чугуна состоит в следующем. !

Перед началом очередного анализа кнопкой начальной установки (на фиг.1 не показана) триггеры 16-18, 52-55, а также счетчики 63, 69 и 79 устанавливаются в нулевое состояние, а в счетчики 23-25 результата заносятся коды величины c(o 1 G a b соответственно.

Посредством аналого-цифрового преобразователя 1 сигнал, несущий информацию о текущей температуре охлаждающей пробы жидкого чугуна,преобразуется в число-импульсный код— последовательность кодовых импульсов К и K, которые образуются на одном или другом выходе преобразователя (в зависимости от знака приращения сигнала) каждый раз, когда происходит элементарное приращение этого сигнала.

Кодовые импульсы QK и К с выходов аналого-цифрового преобразователя

1 (фиг.1) через блок 2 синхронизации поступают на входы сложения или вычитания порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5. В результате в реверсивном счетчике 65 образуется параллельный код, пропорциональный текущей температуре Т(й) жидкого ме талла.

Серия тактовых импульсов с выхода генератора 3 через блок 2 синхронизацин поступает на вход счетчика 8 времени и первый вход элемента И 10, который закрыт сигналом с единичного выхода триггера 16. Поскольку тактовые и кодовые импульсы сдвинуты во времени друг относительно друга, то это исключает возможность сбоев в работе устройства.

При работе блока синхронизации возможен случай частичного совпадения во времени кодового импульса К и синхронизирующего импульса. Это может привести к возникновению на выходе элемента И 48 "неполноценного" импульса V, например, к возникновению импульса недостаточной продолжительности или недостаточной амплитуды. При возникновении такого

"неполноценного" импульса буферный триггер 43 может оставаться в нулевом состоянии до тех пор, пока на вход элемента И 48 не поступит очередной синхронизирующий импульс. Поскольку в момент поступления очередного синхронизирующего импульса состояние триггера 42 уже не может изменяться, то на выходе элемента И 48 в указанный момент времени образуется второй (" неполноценный" ) импульс, который устанавливает триггер 53 (фиг.3) в единичное состояние. В момент поступления следующего по счету синхронизирующего импульса на выходе элемента И 59 будет сфор1374247

12 мирован синхронизированный кодовый импульс К, который поступит на выход блока синхронизации и одновременно установит триггеры 52 и 53 в исходное (нулевое) состояние.

Аналогичным образом на триггерах

- 54 и 55 и элементах И 60 и 61 осуществляется синхронизация кодовых импульсов К, соответствующих отрицательному приращению аналогового сигнала.

Для обеспечения надежной работы

Г узла синхронизации необходимо, чтобы частота следования синхронизиру- 15 ющих импульсов была не менее чем в три раза выше, чем максимально возможная частота следования кодовых импульсов К или К от аналого-цифрового преобразователя.

В интервале времени между моментами t u t (фиг.8) происходит прогрев датчика (на фиг.1 не показан) до начальной температуры Т о пробы металла. При этом на входы начальной установки счетчика 8 времени (фиг.1) постоянно поступают импульсы с первого выхода переполнения порогового счетчика 4 каждый раз, как только локальное изменение электрического сигнала датчика превышает порог + E причем интервалы времени htg = tg, — tg (4 = 1, 2, 3...) между двумя очередными моментами начальной установки счетчика 8 времени из-за большой скорости изменения сигнала остаются меньшими порога,„, установленного в блоке

65 переключателей (фиг.б). Поэтому на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (выходе элемента И 66) импульсы не образуются.

Начиная с момента времени t, (фиг.8), импульсы переполнения уже будут образовываться на втором вы45 ходе переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1). Эти импульсы будут продолжать устанавливать в начальное состояние счетчик 8 времени. Поскольку интервалы времени at между очередными моментами начальной установ ки счетчика 8 времени из-за большой скорости охлаждения остаются меньше установленного порога В,, то на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени по-прежнему не будут образовываться импульсы.

В результате в момент времени t< (фиг.8), как только с второго выхода переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) на счетный вход счетчика 19 перегрева поступит число импульсов, превышающее порог dT по перегреву, установленный с помощью блока

82 переключателей (фиг.б), то на промежуточном выходе переполнения счетчика 19 перегрева (выходе элемента

И 82) образуется импульс. Укаэанный импульс устанавливает триггер 16 (фиг.1 ) в единичное состояние ° При этом открывается элемент И 10 и импульсы серии G начинают поступать на вход второго счетчика 9 времени.

До момента времени t скорость ох9 лаждения металла по-прежнему остается достаточно большой, а значит,интервалы времени Llty по-прежнему будут меньше порога,, и импульсы на промежуточных выходах переполнения счетчиков 11 и 12 не образуются. При этом каждый импульс переполнения с второго выхода переполнения порогового счетчика 7 будет свободно проходить через элемент И 10, открытый сигналом с единичного выхода триггера 12, на вход начальной установки дополнительного счетчика 9 времени и одновременно подтверждать единичное состояние триггера 12.

В момент времени t (фиг.8) температура металла достигает температуры начала кристаллизации (температуры ликвидуса Т р,. ) и вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации скорость охлаждения металла уменьшается. При этом интервалы времени dt между двумя очередными установкамй в начальное состояние счетчика 8 времени импульсами с выхода переполнения порогового счетчика 4 становятся уже больше установленного порога „ . В .результате в момент времени t = t> + „ на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (выходе элемента И 66, фиг.4) образуется импульс, который устанавливает триггер 17 (фиг.1) в нулевое состояние. Триггер 17 закрывает элемент И 11. Одновременно на промежуточном выходе переполнения второго счетчика 9 времени (выходе элемента И 72, фиг.7) также образуется импульс, который через элемент ИЛИ 15 (фиг.1) поступает на управляющий вход буферного счетчика б. В последний из реверсив1374247

14

13 ного счетчика 5 по шинам параллельной передачи кода заносится код температуры ликвидуса Т<.

Как только на выходе переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) образуется очередной импульс, последний, устанавливая по своему заднему фронту триггер 17 в единичное состояние, не может пройти через закрытый элемент И 11 на вход начальной установки второго счетчика 9 времени. Поэтому счетчик 9 продолжает подсчет числа тактовых импульсов. В этот же момент времени счетчик 8 времени будет уста-15 новлен в начальное состояние тем же

45 самым импульсом с выхода переполнения порогового счетчика 4.

Поскольку в течение всего интервала времени между, моментами t u t6 20 (фиг.8) скорость охлаждения металла остается малой, то каждый раз на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (фиг.1) образовывается импульс, прежде чем этот счет- 25 чик установится в начальное состояние импульсом с второго выхода переполнения порогового счетчика 4. В результате в моменты прихода очередного импульса с второго выхода переполнения порогового счетчика 4 триг. гер 17 уже успевает перейти в нуле1 вое состояние, тем самым предотвращая очередную установку второго счетчика 9 времени. Поэтому второй счетчик 9 времени (в отличие от первого счетчика 8 времени) осуществляет контроль продолжительности во времени наклонной температурной площадки, появившейся в момент времени (фиг.8) °

Если продолжительность наклонной температурной площадки окажется больше порога ь, установленного с помощью блока 70 переключателей (фиг.5), то в момент времени

= с. + :,. (фиг.8) на выходе счетчика 9 времени (выходе элемента И 73), возникает управляющий сигнал, который через элемент НЕ 77 поступает на вторые входы элементов И 74-76 и тем самым блокирует возможность прохождения импульсов на счетный вход и входы начальной установки счетчика

69 импульсов. Одновременно управляющий сигнал с выхода элемента И 73 по-55 ступает на входы элементов И 13 и 12 (фиг.1). Как только на вход элемента И 13 поступает этот управляющий сигнал, элемент И 13 открывается и синхронизирующие импульсы с четвер:того выхода блока 3 синхронизации (выхода элемента И 57) начинают поступать на вход вычитания буферного счетчика 6 и входы двоичных умножителей 20-22. Поскольку на управляющие входы двоичных умножителей 20-22 поступает сигнал логического нуля с выхода элемента И 12, то сигнал логической единицы, образуемый на выходе элемента НЕ 94 (фиг.7), открывает элемент И 92 °

При этом на выходе двоичного умножителя 20 и первых выходах двоичных умножителей 21 и 22 образовываются импульсы, поступающие соответственно на входы вычитания счетчиков 23

25 результата, причем число этих импульсов связано с числом импульсов, поступающих на входы двоичных умножителей, соответственно коэффициентами Ы„, а „ bÄ. B результате, как только состояние буферного счетчика изменится от величины T g; до нуля и дешифратор 7 заблокйрует элемент И 13, в счетчике 23 результата будет образован код С = oI, — o(Т о а в счетчиках 24, 25 результатов соответственно коды а о — а, Т ;< и

bo Ь„Т, В момент времени t (фиг.8) скорость охлаждения металла снова становится достаточно высокой и интервалы времени at между очередными моментами начальной установки счетчиков 8 и 9 времени оказываются уже меньшими установленных порогов о

Поэтому на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени импульсы не возникают, а значит, прекращается сброс в начальное состояние счетчика 19 перегрева (счетчика 79 импульсов, фиг.б). В результате в момент времени t (фиг.8), как только на вход счетчика 79 с второго выхода переполнения порогового счетчика 4 (фиг,1) поступит число импульсов,равное порогу /Т, установленному с поо

I мощью блока 80 переключателей (фиг. 6)., на втором выходе счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 83, фиг,б) возникает управляющий сигнал логической единицы. Указанный сигнал поступает на вход элемента И 12. Поскольку к этому моменту времени на второй вход элемента И 12 также поступает сигнал логической единицы с выхода счетчика

1374247

9 времени, то на выходе элемента И 12 образуется сигнал логической единицы, окончательно свидетельствующий о том, что на кривой охлаждения была зафиксирована температура ликвидуса Т <.

8iq

Управляющий сигнал с выхода эле мента И 12 поступает на управляющие, входы двоичных умножителей 20-22.

При этом посредством элемента НЕ 94 (фиг.7) осуществляется блокировка элемента И 92, а значит, импульсы с выхода управляемого делителя 88 могут теперь поступить лишь на второй выход соответствующего двоичного умножителя. Одновременно изменяются коэффициенты пересчета на управляющих входах управляемого делителя 88 частоты, т.е. начиная с этого момента времени число импульсов, образуемых на выходе двоичных умножителей 21 и 22, будет связано с числом импульсов, поступающих на их входы, соответственно коэффициентами ад и Ь 2, Кроме того, управляющий сигнал с выхода элемента И 12 (фиг.1) поступает на управляющий вход блока 26 цифровой индикации, в котором отображается в цифровой форме величина углеродного эквивалента в соответствии с зависимостью (8). Этот же сигнал поступает на вход элемента И 14 и блокирующий вход счетчика 19 перегрева (вход элемента НЕ 87, фиг.6). При этом потенциал логического нуля, образуемый на выходе элемента И 87, блокирует элементы И 84 и 85, вслед- . ствие чего дальнейший счет и начальная установка счетчика 79 импульсов прекращается до начала следующего цикла анализа.

В момент времени t (фиг.8) темпе9 ратура металла достигает равновес ной температуры окончания кристаллизации (температуры T 900 солидуса) ° 45

Поскольку, начиная с этого момента времени, изменения сигнала в ту и другую сторону не превышают +

О то на выходах переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1) импульсы не образуются, а значит, прекращается сброс в начальное состояние счетчика 8 времени (счетчика 63 импульсов, фиг.4). В результате в момент времени сз = t + i на выходе элемента И 67 (фиг.4) образуется импульсный управляющий сигнал, свидетельствующий о том, что достигнута температура Т so< солидуса.

Импульс, образуемый на выходе элемента И 67 (выходе переполнения счетчика 8 времени, фиг.1),устанавливает триггер 18:в единичное состояние и одновременно через элемент ИЛИ 15 поступает на управляющий вход буферного счетчика 6. При этом в счетчик 6 заносится код температуры Т„< . .Как только состояние счетчика 6 становится отличным от нуля, дешифратор 7 снимает блокировку с элемента И 13. и импульсы серии G< снова начинают поступать на вход вычитания счетчика 6 и входы двоичных умножителей

20-22, Импульсы, образуемые на вторых выходах двоичных умножителей 21 и 22, поступают на входы сложения счетчиков 24 и 25 результата соответственно. Вследствие этого в момент времени, когда состояние буферного счетчика 6 снова станет равным нулю, состояние счетчиков 24 и 25 результата окажется равным величинам С и

Si в соответствии с зависимостями

С =а + а,Т,. + а Т,; (10)

Sz — bbТ(+bТ

Сигнал логической единицы с выхода триггера 18, поступая на вход элемента И 14, вызывает появление на выходе этого элемента управляющего сигнала, окончательно свидетельствующего о достижении температуры Т солидуса. Этот сигнал осуществляет включение блоков 27 и 28 цифровой индикации, в которых осуществляется отображение в цифровой форме процентных содержаний углерода С и кремния

Si в пробе жидкого чугуна.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет по кривой охлаждения пробы жидкого чугуна автоматически определить в цифровой форме сразу три наиболее важных технологических параметра чугуна, а именно— величину углеродного эквивалента С, а также основные его составляющие— содержание углерода С и кремния Si.

Формула изобретения

1. Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна по кривой охлаждения, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройст1374247

18

17 иа, а выходы связаны с первым и вторым входами блока синхронизации,первый и второй выходы которого подключены к входам сложения и вычитания порогового и реверсивного счетчиков, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока синхронизации, третий выход которого связан с входом первого счетчика 10 времени и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика времени, промежуточный выход переполнения которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, счетчик перегрева и первый триггер, вход которого подключен к первому выходу счетчика перегрева, а

15 выход — к второму входу первого элемента И, первый выход переполнения порогового счетчика подключен к первым входам начальной установки первого и второго счетчиков времени, второй выход переполнения порогового счетчика подключен к входу счетчика перегрева, второму входу начальной установки первого счетчика времени, 25 первому входу второго триггера и первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу

30 второго триггера, а выход — к второ му входу начальной установки второго счетчика времени, промежуточный

,выход переполнения первого счетчика

1 времени связан с вторым входом второго триггера и входом начальной установки счетчика перегрева, второй выход которого подлючен к первому входу третьего элемента И, выход переполнения первого счетчика времени подключен к входу третьего триггера

35 и второму входу элемента ИЛИ, первый блок цифровой индикации, выход которого является первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит три двоичных умножителя, три счетчика результата, второй и третий блоки цифровой индикации, выходы которых являются соответственно вторым

50 и третьим выходами устройства, четвертый и пятый элементы И, буферный счетчик и дешифратор, вход которого подключен к выходу буферного счетчика, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а управляющий вход — с выходом элемента ИЛИ, выход переполнения второго счетчика времени подключен к второму входу третьего элемента И и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого связан с четвер= тым выходом блока синхронизации, третий вход соединен с выходом дешифратора, а выход четвертого элемента И соединен со счетным входом буферного счетчика и входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, выход первого двоичного умножителя подключен к входу первого счетчика результата,выход которого связан с входом первого блока цифровой индикации, выходы второго двоичного умножителя соединены с входами сложения и вычитания второго .счетчика результата, выход которого подключен к входу второго блока цифровой индикации, выходы третьего двоичного умножителя подлкючены к входам сложения и вычитания третьего счетчика результата, выход которого связан с входом третьего блока цифровой индикации, выход третьего триггера соединен с первым входом пятого элемента И, выход третьего элемента И связан с вторым входом пятого элемента И, блокирующим входом счетчика перегрева, управляющим входом первого блока цифровой индикации и с управляющими входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, а выход пятого элемента И подключен к управляющим входам второго и третьего блоков цифровой индикации, 2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каждый из двоичных умножителей содержит управляемый делитель частоты, счетный вход которого образует вход двоичного умножителя, группу элементов

2И-НЕ, выходы которых подключены к управляющим входам управляемого делителя частоты, шестой и седьмой элементы И, первые входы которых подключены к выходу управляемого делителя частоты, а выходы образуют первый и второй выходы двоичного умножителя, два задатчика кодов и элемент HE причем управляющий вход двоичного умножителя подключен к входу первого задатчика кода, входу элемента HE и второму входу шестого элемента И, выход элемента НЕ подключен к входу второго задатчика кода и второму входу седьмого элемента И, выходы первого и второго задат1374247

19

20 чиков кодов подключены соответственно к первым и вторым входам элементов 2И-НЕ °

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый из задатчиков кодов выполнен s виде группы переключателей, одни полюсы которых подключены к шине логической единицы, вторые входы подключены к входу задатчика кода, а средние точки переключателей подключены к выходам задатчика кода.

1374247

1374247

1374247 (л/.Составитель Ю,Бельских

Техред Л.Сердюкова

Редактор Е.Копча

Корректор Н.Король

Заказ 604/46 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4