Устройство для управления процессом электроннолучевого нагрева

 

d-i=

О П И Н ИЙ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 482029

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.02.73(21) 1886774/ 24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.75Бюллетень №31 (45) Дата опубликования описания 27.10.75 (51) М. Кл.

Д 05 Ь 7/00

Н 01 g 37/06

27 Д 1 9/00

Государственный номнтет

Совета Министров СССР оо делам нэабретеннй н открытнй (>) ДК

621. 365. 91.

: 537.583.92 (088.8) Н. С. Берлин, А. Г. Бутковскяй, С. А. Важнов, Э- M. Волин, К. Б. Норкин, В. М. Прут, M. И. Расшивалкин и E. П. Чубаров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ЭЛЕКТРОН НОЛУЧЕВОГО НАГРЕВА, Изобретение относится к устройствам, предназначенным для автоматического управления процессом электроннолучевого нагрева материалов.

Известно устройство, осушествляюшее автоматическое регулирование температурного поля на поверхности металла, нагреваемого в электронно-вакуумной печи, в котором сигнал со сканирующего пирометра сравнивается в блоке сравнения с задан- щ ной температурой и через блок задержки поступает на регулятор мошности луча, причем сканирование поля информационным пятном и пятном воздействия осуществляется от общего генератора отклоняющих напряже- 15 ний с использованием блока задержки.

Однако во многих конструкциях электронно-вакуумных печей (например, в установках ЭМ(200, ПЭЛ-1000) невозможно осуществлять изменение мошности элек- 20 тронного луча с высоким быстродействием

-3 (за 10 сек).

Цель изобретения- повысить точность поддержания эадайного температурного по..! . ля на поверхности нагреваемого материала. 26

Это достигается тем, что выход блока сравнения соединен с первым входом множительного звена, второй вход которого через йлок выделения модули соединен

1 со входом формирующего интегратора, а выход множительного звена через первый набор ключей подключен при одном положении ключей ко входам интеграторов срав- нения непосредственно, а при другом— через первый инвертор, выход каждого интегратора сравнения подключен через второй набор ключей ко входам соответствуюших им блоков памяти, выходы которых через третий и четвертый наборы ключей подключены ко входу формируюшего интегратора при одном положении, ключей непосредственно, а при другом — через второй инвертор, выход формируюшего интегратора соединен со входом блока управления ключами,выходй которого подключены к первому, второму и третьему набору ключей, а выход генератора прямоугольного напряжения соединен дополнительно со входом блока выделения зна-, ка, выход которого подсоединен к ч твер-

482029 .тому набору ключей непосредственно и чфрез логическую схему )iE

На чертеже приведена принпиниальная схема устройства„

На схеме показаны электронно-вакуум- 5 наа печь 1, нагреваемый объект 2, электронный луч 3, управляемый генератор 4отклоняющих напряжений, отклоняющие катушки 5 и 6, сканирующий пирометр 7, блок сравнения 8, множительное звено 9, Ю блок 10 выделения модуля сигнала, генератор 1 1 прямоугольного напряжения, интеграторы 12 сравнения сигналов, инверторы 13, блоки памяти 14, интегратор 16, формирующий отклоняющее напря- 15 жение (формирующий интегратор), инвер-.тор 16, блок 17 управления ключами, ключи 18-21, блок 22 выделения знака и логическая схема HE 23.

Работа устройства заключается в сле- 90 дующем.

В электронно-вакуумной печи 1 по онределенпой траектории перемешается по нагреваемому объекту 2 электронный луч

3. Отклонение этого ключа осуществляет- 5 ся с помо иью напряжения от управляемого генератора 4 отклоняющих напряжений, сигнал с выхода которого подается на отклоняющие катушки 5 печи 1.

Это же напряжение подается и на откло- 30 няюшие катушки 6 сканирующего пнрометра 7, выполненного, например, на базе передаюшей телевизионной трубки типа диссектор и осуществляющего синхронный с воздействием просмотр темпера- 35 туриого поля на поверхиости объекта 2.

В блоке 8 сравниваются сигналы, пронорииональные измеряемой (Т) и задан° М ной Т температуре иосяедовательно про ю см:tòðèâàå ëûõ точек поля, и в зависимос-, 40 ти от сигнала рассогласования д Т происходит изменение скорости сканирования электронно о луча.

Поскольку сканирующий иирометр 7 преобразует пространственное распреде- 45 ление температуры во временное и поскольку все блоки устройства, и в первую очередь интеграторы, работают в реальном масштабе времени, переход от пространственной координаты Х к вре- 50 меииой досгигаетса следующей заменой:

J дТ()ld = j ХЬТ(1,)Д (вке 63 ft;x(s}eq) где Q - множество точек регули- 55 руемого поля.

Реализация этого перехода осуществляется в предлагаемом устройстве с помощью множительного звена 9, на одни вход которого через блок 10 вы- 80 деления модуля подается сигнал х (сумма j сигналов генератора прямоугольных импуль сов и схемы формирования унравляюшего сигнала), на другой — сигнал Q Т с выхо-. да. блока сравнения 8.

С выхода множительного звена сигнал, знак которого всегда положителен при перьгреве (Q Т ) О) и отрицателен при не- догреве (D Т(О), поступает на вход соответствующих просматриваемой в данный момент точке интеграторов 12 со своим знаком — непосредственно или с обратным знаком — проходя через инвертор

13.

Выбор этого знака, а также номеров интеграторов, на которые проходит сигнал от анализируемой точки, происходит следующим образом. Вся поверхность материала разбивается сначала пополам (участки А и В ). Интегральные по пространстТ ву распределения температуры. на каждой половине сравниваются между собой, поступая от множительного звена на интеграгрр 12 со своим знаком при анализе . участка А и с противоположным знаком (через инвертор 13 ) при анализе участка

В. Эта разность запоминается в блоке 14 памяти и в зависимости от ее величиныи знака во время следующего поочередного прохода электронного луча по этим участ-! кам его скорость увеличивается на одном: из участков и на ту же величину уменьшает- ся на другом. Так работает старший, первый разряд. Во втором разряде каждый из участков А и В в свою очередь также раз7 бивается пополам: А разбивается на участT ки А. и В „, В иа участки А и B . В канаР fj I y ле 11 сравииваюг и в интеграторе 12 рас11 н1 еделения температуры на А и В (сигlI 11 нал с учас гка А проходит к интегратору

il непосредственно, а с В - через инвертор

13, их разность запоминается в блоке памяти 14 . Ha участках A и В работает

ll канал 111 с интегратором 12 и блоком памяти 14

Процесс разбивания продолжается дальше от старшего разряда к младшему до по-: лучения желаемой пространственной разрешающей способности. При разбиении на разрядов необходимо Щ 2 — 1 каналов.

tl

На выходе каждого канала, т. е. на вы.— ходе блока памяти 14, формируется корректирующий сигнал дх„, пропорциональный разности интегрального распределения тем пературы на участках А;, и В . Этот сиг482О29

45 нал поступает при следующем проходе электронного луча ко входу интегратора 15, фор-. мирующего отклоняющее напряжение, либо со своим знаком, либо с противоположным

I через инвертор 16, в зависимости от при- >

I надлежности конкретной точки х участку А или В в данном разряде. Это позволяет изменять скорость сканирования пуча по участ-r

l кам А и В; каждого канала на одну и ту же вел у но с разйим знаком Т им Ьб-10 разом величина суммарного корректирующего сигнала,» hx.. для конкретной точки поверхносi.=4 ти зависйт как от величины и знака сигнала д х в каждом канале, куда входит дан ная точка, так и от принадлежности данной

I точки участку А или В также в каждом канале.

Елок 17 уйравления ключами в зависи« мости от поступа1ошей на его вход величи-" ны координаты, х производит в каждом ка-: нале, куда входит данная точка, так и от принадлежности данной точки участку А или

В ° также в каждом канале.

Блок 17 управления ключами в зависи ; мости от поступающей на его вход величины координаты. х производит в каждом ка- 25 нале переключение участков А и И как при измерении температуры поверхности, так и при воздействии электронного луча. Блок может представлять собой комбинацию преобразователя аналог-код плюс диодная мат- ЗО рица на его выходе.

Напряжения U u (} являются прямо1 угольными импульсами, длительность которых равна времени нахождения точки с ко- ® ординатой х на участке А„и В . Эти напряжения управляют ключами 18. Напряжения, управляющие ключами 19, подключаГ ют выход интегратора 12 к блоку памя- 40 ти 14„каждый раз после окончания сравнения распределения температуры на участках А„и В.„

Поскольку производная х имеет разные знаки при прохождении электронного луча в ту или другую сторону по объекту, наобходимо для выполнения onaofi и той же команды. (ускорить или замедлить движение луча) на одном и том же участке поменять

1 знак корректируюшего сигнала 5 х . Это достигается введением ключей 20 и 21, которые управляются при помоши блока 22 выделения знака (Si)n ) и логической схемы

23 НЕ.

Предмет изобретения

Устройство для управления процессом электроннолучевого нагрева, содержащее за-, датчик температуры, блок сравнения заданной и измеряемой температуры, сканирую- . щий пирометр с еистемой развертки, соеди-! ненной с системой развертки электронного луча и подключенной к выходу генератора отклоняющих напряжений, состояшего из последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов и форми- руюшегр интегратора, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с целью повышения точности поддержания заданного температурного поля на поверхности нагреваемого материала, выход блока сравнения соединен с

I первым входом множительного звена, второй вход которого через блок выделения модуля соединен со входом формирующего интегратора, а выход множительного звена через первый набор ключей подключен при одном положении ключей ко входам ин- теграторов сравнения непосредственно, а при другом — через первый инвертор, выход каждого интегратора сравнения подключен через второй набор ключей ко входам соответствующих им блоков памяти, выхо- . ды которых через третий и четвертый наборы ключей подключены ко входу формирующего интегратора при одном положении клк чей непосредственно, а при другом — через второй инвертор, выход формирующего ( интегратора соединен со входом блока у.п- равления ключами, выходы которого подключены к первому, второму, третьему набо, ру ключей, а выход генератора прямоуголь ного напряжения соединен дополнительно со входом блока выделения знака, выход которого присоединен к четвертому набору ключей нецосредственно и через логическую схему НЕ.

482029

Составитель Г. Рабинович

Техред Н.Ханевва Корректорд.Тарасоеа

Редактор О.Стеннна

ЦНЕ4ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делаМ изобретений и открытий

Москва, IE3035, Раушская наб,, 4

Предприятие сПатент>, Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 зас зЯфф изл. и фЯ тираж яд9

Подписное