СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 555. 6 (088.8) A.Ã.ÀéçåHøòåéí, A.Ã.Âóòêoâñêèé, С.А.Важнов, A.Í.Eìåëbÿíîâ, В.А.Кубышкин, К.Б.Норкин, A.М.Суворов и Е.П.".Убаров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматике, в частности к автомати",àöèè электроннолучевых установок.

Известно устройство для управления электроннолучевым нагревом, содержащее два фазовращателя, сумматор, три усилителя и двусторонний ограничитель амплитуды сигнала. Синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на 90, подаются через согласующие усилители на электромагнитную отклоняющую систему электронной пушки (1) .

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик . скорости, первый и второй блоки управления движением источника тепла и последовательно соединенные блок сканирования, датчик температурного поля, первый блок ключей, управляющие входы которого соединены с выходами первого блока управления ключами и первый блок памяти, а также второй блок ключей, управляющие входы которого соединены с выходами второго блока управления ключами (2) .

Недостатком этого устройства является низкая точность.

Цель изобретения вЂ” повышение точ" ности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в него введены интегратор, пороговый элемент, функциональный преоб" разователь и последовательно соединенные вычислитель, второй блок памяти и блок сумматоров, причем второй выход . блока сканирования соединен со входом первого блока управления ключами, к выходу первого блока памяти подключен вход вычислителя, другие входы блока сумматоров соединены с выходами задатчика скорости, а выходы через второй блок ключей с первым входом интегратора, выход которого соединен со входом функционального преобразователя и входом порогового элемента, выход порогового элемента подключен ко второму входу интегратора, а выходы функционального преобразователя соединены со входами второго. блока управления ключами и со входами пер-.. вого и второго блоков управления движением источника тепла, а также, тем, что функциональный преобразователь содержит последовательно сое" диненные блок вычисления кривизны траектории и интегральный преобразо796805 ватель, выход которого через синусный преобраэователb подключен ко ьхолу первого блока интегрирования, а через косинусный преобразователь ко входу второго блока интегрирования, причем вход блока вычисления кривизны траектории связан со входом

Функционального преобразователя, а выходы первого и второго блоков интегрирования связаны с выходами

Функционального преобразователя.

На фиг. 1 показан. принцип построения функционального преобразователя для получения сигналов управлония движением источника тепла; на фиг. 2 вЂ” принцип получения отклоняющих напряжений сигналов управления движением источника тепла с использованием функции кривизны траектории, на фиг. 3 вЂ” структурная схема устройства для регулирования температуры; на фиг. 4 вЂ” структурная схема функционального преобразователя с использованием функции кривизны траектории движения, на фиг.5 структурная схема блока сканирования; на фиг. 6 вЂ” структурная схема блока сканирования датчиком температурного поля, выполненным в виде оптико-механического сканирующего пирометра.

Устройство для регулирования температуры (см.фиг.3} содержит задатчик 1 скорости, первый 2 и второй 3 блоки управления движением источника тепла и последовательно соединенные блок 4 сканирования, датчик 5 температурного поля, первый блок 6 ключей, управляющие входы которого соединены с выходами первого блока

7 управления ключами, и первый блок

8 памяти, второй блок 9 ключей, управляющие входы которого соединены с выходами второго блока 10 управления ключами, интегратор 11, пороговый элемент 12, функциональный преобразователь 13 и последовательно соединенные вычислитель 14, второй блок 15 памяти и блок 16 сумматоров, причем второй выход блока 4 сканирования соединен со входом первого блока 7 управления ключами, к выходу первого блока 8 памяти подключен вход вычислителя 14, другие входы блока 16 сумматоров соединены с выходами задатчика 1 скорости, а выходы через второй блок

9 ключей вЂ” с первым входом интегратора 11, выход которого соединен со входом функционального преобразователя 13 и входом порогового элемента 12, выход порогового элемента 12 подключен ко второму входу интегратора 11, а выходы функционального преобразователя 13 соединены со входами второго блока 10 управления ключами и со входами первого 2 и второго 3 блоков управления движением источника тепла. функциональный преобра зователь 13 см.фиг.4) содержит пс>следовательно соединенные блок 17 вычисления кривизны траектории и интегральный пре.образователь 18, выход которого через синусный преобразователь 19 подключен ко входу первого блока 20 интегрирования, а через косинусный преобразователь 21 вЂ” ко входу второго блока 22 интегрирования, причем входом функционального преобразователя 13 является вход блока 17 вычисления кривизны траектории, а выходами вЂ” выходы первого 20 и втОрого 22 блоков интегрирования.

Блок 4 сканирования (см.фиг.5)

15 в случае использования в качестве датчика 5 температурного поля передающей телевизионной трубки содержит генератор 23 пилообразного напряжения, обеспечивающий периодич2О ность движения пятна съема инфорФ мации, перестраиваемый функциональный преобразователь 24, на котором можно программировать скорость движения пятна на отдельных участках траектории и который подсоединен своим выходом ко входам нелинейных преобразователей 2 и 26, обеспечивающих нужную траекторию движения пятна съема информации сиЮтемы 27 и 28 сканирования датчика температурного поля, подключенные к выходам нелинейных преобразователей 25 и 26.

Блок 4 сканирования датчиком 5 гемпературного поля, выполненным в виде оптико-механического пирометра (см. Фиг. 6), содержит оптико-механический сканирующий пирометр, ячейки 29 синхронизации, предназначенные для выдачи сигналов координат

4Q пятна съема информации в зоне нагрева, схему 30 ИЛИ, входы которой соединены с выходами ячеек синхронизации, а выход вЂ” co входом первого счетчика 31, второй счетчик 32, вход которого соединен с выходом ячейки синхронизации, соответствующей начальной точке траектории, согласующий блок 33, входы которого соединены с выходами счетчиков 31 и 32, ® а выходной сигнал используется для управления первым блоком 7 управления ключами. Состав блока 33 определяется типом используемых в блоках 7у31 и 32 электрических сигналов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По поверхности объекта по заданной траектории S с заранее определеннрй скоростью \/ с) движется электронный пучок. С помощью сканирующего

gg датчика 5 температурного поля, пятно съема информации которого проходит по некоторой траектории Р по поверхности объекта (причем эта траектория может не совпадать с траекторией

:движения электронного пучка), изме7<)6806

«(Ь) = g«ь Р(Ь)дб о

V(<) (sin<(5)d5 о х (): f х(5>dS о где

4 U„x =x(S)соьe,К U $ $(S)с089

f ряется температура на поверхности Объекта. Поверхность нагрева условно разбивают на и участков. Каждому участку поверхности нагрева соответствует своя ячейка памяти в первом блоке 6 памяти. Температура тех участкон, по которым проходит траектория пятна съема информации, записывается в соответствующих ячейках памяти. Далее информация, записанная в первом блоке 6 памяти, в соответствии с выбранным алгоритмом обрабатывается таким образом, что формируется сигнал коррекции скОрОС ти для тех участков поверхности нагрева, по которым проходит траекто- рия движения электронного пучка. 15

Сигнал коррекции скорости пучка для каждого из участков складывается с сигналом, соответствующим заранее определенной скорости движения пучка по траектории и поступающим иэ 2О эадатчика 1 скорости. Таким образом, получают сигнал, соответствующий скорректированной скорости движения пучка на каждом из участков его траектории. Далее путем интегрирования иэ полученного сигнала формируют периодический но времени сигнал, L(t) соответствующий закону движения пучка вдоль траектории: L(t)=)(S(t).

Здесь L(t) вЂ” величина тока или напряжения сигнала с выхода интегратора в момент т, S(t) вЂ” положение центра электронного пучка на траектории (путь, пройденный электронным пучком вдоль траектории) в момент с;К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Далее сигнал L(t) преобразуется в отклоняющие напряжения или токи, которые затем подаются в первый 2 и второй 3 блоки управления движением 4О источника тепла.

Преобразование сигнала L(t) в

8тклоняющие напряжения или токи осуществляется с помощью функционального преобразователя 13, который строится следующим образом. Траектория днижения источника тепла разбивается на m равных по длине участков(>5.

Участки траектории между точками деления S<, Я;.Ь„ заменяются отрезками прямых (см.фиг.1 а).

Каждой точке S;,1-1,2„.,m,ñîîòâåòствуют напряжения (токи ) a .блоках

2 и 3 управления движением источника тепла:

К„(К„), К„ (К„ ) коэффициенты пропорцйональностй, х„ и у„. - коорди-. наты точки, S . Если (Ещ-"t>) - размах периодического сигнала L(t), то величина (I -Q ) делится на m равных частей ji,L

ФУнкциональный преобразователь 13

СТРОИТСЯ ТаКх ЧТОбЫ НаПрЯЖЕН >я Н (.о> .1- ... ; „, (соотнетс >пряжениям на выход нРльного преобразователя. 13

>>> о

- )><...(),<(аналогично ()о U1 U Um) оси < у фиг. 1б. Тогда, разделив сигПО () на два канала и, осуще т нляя н каждом канале функциональное пРеобраэонание U =t (L) и пол ч у им движение электронного пучка

М Х ° м М ломаной траектории, близкой заданной.

Функциональное преобразование сигнала L(t) в напряжения или токи отклонения н блоках 2 и 3 управления днижением исТочника тепла можно выполнить также исходя иэ изнестных формул дифференциальной геометрии (см. фиг.2).

f вЂ” U„=х=х(g)c 9 ч(В)>;in8 к, = )((Ь) < и О + g (g ) < c

Оо вЂ” угол наклона вектора касательной, проходящей через начальную точку траектории и оси x, хо и у координаты начала траектории.

Оси координат х и у всегда можно выбрать так, что ь1п Оо О (или

cos8 =0) и х =у, 0

0 0

Тогда окончательно получаем

Следовательно, преобразуя. сигнал в последовательности сигналов: получаем движение источника тепла вдоль заданной траектории. Датчик

5 температурного поля (фиг.3) просматривает участки зоны нагрева

796805 по траектории S>, задаваемой блоком сканирования датчика 4, в которим также программируется скорость движения пятна съема температуры вдоль траектории S . Выдаваемые блоком 4 сканирования координаты пятна съема информации одновременно подаются на вход первого блока

7 управления ключами, который вызывает последовательное срабатывание ключей первого блока 6 ключей и запись текущих значений температуры

h T(t) . н соответствующие ячейки первого блока 8 памяти.

Таким образом, н первом блоке

8 памяти получается дискретное отображение температурного поля вдоль траектории съема информации. Содержимое ячеек первого блока 8 памяти перерабатывается по определенному алгоритму в вычислителе 14, иэ которого выдаются величины напряжения коррекции скорости пучка, запоминаемые в ячейках второго блока 15 памяти. Каждое иэ корректирующих напряжений суммируется в блоке 16 .сумматоров с исходными напряжениями эадатчика 1 скорости и результат суммирования подается через соответствующие ключи второго блока 9 ключей, управляемого вторым блоком 10 управления ключами на вход интегратора 11. При

I отсутствии корректирующих сигналов на входе интегратора 11, напряжение на его выходе изменяется пилообразно, причем размах пилы определяется параметрами порогового элемента 18, включенного в обратную связь интегратора 11. В качестве опорного напряжения порогового элемента 12 используется его собственное выходное напряжение. Сформированное на интеграторе 11 напряжение подается на вход функционального. преобразователя 13, функция преобразования которого определяется нидом траектории перемещения пучка. Выходы функционального преобразователя 13 подключены соответственно ко входам первого 2 и второго 3 блоков управления движением источника тепла, обеспечивающим про" странственное перемещение источника

18 тепла по зоне нагрева.

В зависимости от типа датчика 5 температурного поля, выбранная структура блока 4 сканирования нуждается в дополнительном элементе синхронизации для сопряжения с блоком 7 управления ключами.

Для.случая управления сканированием датчика 5 температурного поля, выполненного на основе передающей теленизионной трубки, сигнал, вырабатываемый генератором 23 пилообразного напряжения в блоке сканирования (см. фиг. 5), используется в качестве входного управляющего напряжения перестраинаемого функционального преобразователя 24, на котором програьмируется скорость передвижения пятна съема в зоне нагрева. Выходной сигнал перестраинаемог0 функционального преобразователя 24 подается через нелинейные преобразователи 25 и 26 на отклоняющие катушки 27 и 28 сканирующего датчика

5 температурного поля.

Если,д тчик 5 температурного поля выполняется в виде оптико-механического сканирующего пирометра, то синхронизация координаты пятна съема 5 и номера включаемого ключа первого блока ключей осуществляется блоком

4 сканирования, работающим следующим образом (см.фиг.6).

Каждая ячейка 29 синхронизации (например, фотодатчик или магнитный датчик), соответствует определенному положению пятна съема информации. При движении пятна съема информации

20 соответствующие ячейки 29 синхронизации выдают импульс напряжения. Все ячейки 29 синхронизации подключены через элемент 30 ИЛИ ко входу счетчика 31, на котором подсчитывается номер проходимого пятнам съема участка по одной из координат. Кроме того, первая из ячеек 29 синхронизации подключена ко входу второго счетчика

32, подсчитывающего номер участка по другой координате.

Выходы счетчиков 31 и 32 подключены ко входам согласующего блока 33, выходной сигнал которого используется в качестве входного сигнала первого блока 7 управления ключами.

Технико-экономическая эффективность изобретения состоит н сокращении брака за счет уменьшения количестна наплывов и трещин на периферии слитка и улучшения структуры и одно40 родности распределения примесей и легирующих компонентов по всему объему переплавляемого металла..

Формула изобретения

1.устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик скорости, первый и второй блоки © упРавления движением источника уепла и последовательно соединенные блок сканирования, датчик температурного поля, первый блок ключей, управляющие входы которого соединены с выходами первого блока управления ключами и первый блок памяти, а также второй блок ключей, управляющие входы которого соединены с выходамн второго блока управления ключами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

Я целью повышения точности устройства, в него введены интегратор, пороговый элемент, функциональный преобразователь и последовательно соединенные вычислитель, второй блок памяти и блок сумматоров, причем второй выход

79á805

Х блока сканирования соединен со входом первого блока управления ключами, к выходу первого блока памяти подключен вход вычислителя, другие входы блока сумматоров соединены с выходами эадатчнка скорости, а выходы через второй блок ключей вЂ” с первым входом интегратора, выход которого соединен со входом функционального преобразователя и входом порогового элемента, выход порогового элемен- ® та подключен ко второму входу интегратора, а выходы функционального преобразователя соединены со входами второго блока управления ключами и со входами первого и второго блоков управления движением источника 15 тепла.

2.устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит последовательно соединенные блок вычисления кривизны траектории и интегральный преобразователь, выход которого через синусный преобразователь подключен ко входу первого блока интегрирования, а через косинусный преобразователь - ко входу второго блока интегрирования, причем вход блока вычисления кривизны траектории связан со входом функцио« нального преобразователя, а выходы первого и второго блоков интегрирования связаны с выходами функционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США М 3390222, кл. 13-31, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 482029, кл. Н 05 В 7/00, 1973 (прототип).

~~Похожие патенты:~~