Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна

Номер патента: 1374247

Авторы: Власенко, Тухин, Файнзильберг, Шелковый, Трайнин

Есть еще 6 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЭ ССЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) 111) 24 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫПО ДЕЛАМ ИЭОБ Й КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ НИЕ ИЗ 0 РЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ 3911009/24-24 17.06.8515. 02. 88. Бюл, В 6 Институт кибернетикНаучно-производс ие по технологии т ьскохоэяйственного и Московский чугун Станколит". Глуобъего и им. твенн акто машиностролитейный эа 72) Л.С.фай(56) АвторскоУ 851223, кл.АвторскоеУ 1343425, кл ьство СССР(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЧУГУНАм (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 комплексного показателя - процентного содержания углерода С и кремния Б 1, 2 э.п. ф-лы, 8 ил, 1374247 18иа, 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 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 первыйтриггер, вход которого подключен кпервому выходу счетчика перегрева, а 15 выход - к второму входу первого элемента И, первый выход переполненияпорогового счетчика подключен к первым входам начальной установки первого и второго счетчиков времени, второй выход переполнения пороговогосчетчика подключен к входу счетчикаперегрева, второму входу начальнойустановки 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 второму 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, второйвыход которого подлючен к первомувходу третьего элемента И, выход переполнения первого счетчика времени подключен к входу третьего триггера 35 и второму входу элемента ИЛИ, первый блок цифровой индикации, выход кото рого 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 вторым50 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 умно- жителя 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 входомпервого 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 2 И-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 умно- жителя, два задатчика кодов и элемент НЕ, причем управляющий вход двоичного умножителя подключен к входу первого задатчика кода, входу элемента НЕ 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 задат 13742471920чиков кодов подключены соответственно к первым и вторым входам элементов 2 И-НЕ.3. Устройство по п,2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждый из задатчиков кодов выполнен в 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 л/. Составитель Ю.БельскКопча Техред Л.Сердюкова Редактор Корректор Н.Король Заказ б 04/46 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, у ктная,4 Тираж 704 ВНИИПИ Государстве по делам изобрете 13035, Москва, Ж, ого комитеий и открьаушская на Подписноа СССРийд,4/5Изобретение 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 фиг2 - пример выполнения аналого-цифрового преобразователя; на фиг.З - 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 ка перегрева; на фиг.7 - схема построения двоичного умножителя; на. фиг.8 - временная диаграмма, иллюстрирующая принцип действия предлагаемого устройства, 25Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна (фиг. 1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 синхронизации, генератор 3 тактовых импульсов, порого вый счетчик 4, реверсивный счетчик 5, буферный счетчик 6, дешифратор 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 ме 1 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 собой 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 КСП 4, в качестве излучателя - инфракрасный светодиод типа АЛ 107 Б, 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 о о , о , с 1 на положительном фронте сигналов Я, Я, Я Цс 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(о л Я,)(и, ч(,),а на выходе элемента ИЛИ 50 осуществляется формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией(2) 5Выходы 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 импульсовчерез блок 2 синхронизации подключен к входу счетчика 8 времени ипервому входу элемента И 10.Блок 2 синхронизации предназначен для распределения во времени кодовых и тактовых импульсов, поступающих соответственно с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 игенератора 3. Такое распределениенеобходимо для исключения сбоев врабоче устройства.Блок 2 синхронизации содержит(фиг.З) триггеры 51-55, элементыИ 56-61 и,делитель 62 частоты, Счетный вход триггера 51 и единичные входы триггеров 52 и 54 образует соот-.ветственно первый, второй и третийвходы блока синхронизации, выходыэлементов И 59 и 61, выход делителя62 импульсов и выход элемента И 57образуют соответственно с первогочетвертый выходы блока синхронизации. При этом единичный и нулевойвыходы триггера 52 подключены к пер 35вым входам элементов И 56 и 57, вторые входы которых объединены междусобой и связаны со счетным входомтриггера 51. Выход элемента И 56подключен к входу делителя 62 импульсов. Выход элемента И 57 соединен с первыми входами элементов И58-61. Вторые входы элементов И 58и 60 связаны соответственно с единичными выходами триггеров 52 и 54, Третьи входы элементов И 58 и 60 связанысоответственно с нулевыми выходами триггеров 53 и 55, Единичныевыходы триггеров 53 и 55 соединенысоответственно с вторыми входами элементов И 59 и 61.50Триггеры 51-55 в блоке синхрони-зации могут быть собраны, например,на микросхемах К 155 ТМ 2, элементыИ 56-61 - на микросхемах К 155 ЛИ 1,а делитель 62 частоты - на микросхе 55мах К 155 ИЕ 1,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 входвычитания этого счетчика, превыситнекоторый порог +Выходы разрядов реверсивного счетчика 5 подключены к информационнымвходам буферного счеТчика 6, Этотсчетчик может быть собран, например,на микросхемах типа К 155 ИЕ 7. В этомслучае информационным входом буферного счетчика б служат Р-входы указанных микросхем, управляющий входобразуют С-входы, входом являетсяТ-вход, а выходами служат О-выходы.Первый счетчик 8 времени представляет собой нереверсивную пересчетнуюсхему с двумя выходами переполнения,настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установкисчетчика на его промежуточном выходе переполнения образуется импульсспустя некоторое время ", а на выходе переполнения этого же счетчикаобразуется импульс спустя время 2,равное требуемому порог по продолжительности горизонтальной температурной площадки, появляющейся притемпературе солидуса Т , , причемл и7" ".", где0 Ос КС- максимально возможная продолжительность температурной площадки, появляющейся при температуре ликвидуса Т,.На фиг.4 показан пример построениясхемы счетчика 8 времени предлагаемого устройства, раскрытой до уровнястандартных функциональных узлов цифровой вычислительной техники, Счетчик8 времени содержит счетчик 63 импульсов, блоки 64 и 65 переключателей, элементы И 66 и 67 и элементИЛИ 68. Входы элемента ИЛИ 68 образуют входы начальной установки счетчика8 времени, а выход элемента 68 связанс входом установки в "О" (К-входом)счетчика 63 импульсов. Этот счетчикможет быть выполнен, например, намикросхемах типа К 155 ИЕ 5, Счетныйвход счетчика 63 импульсов образуетвход счетчика 8 времени. Один входэлемента И 66 объединен со счетнымвходом счетчика 63 импульсов. Остальные входы элемента И бб через блок 65переключателей подключены к единичным или нулевым выходам разрядов(3) по 1 ОНапример, если требуемый порог1,9 с, то при частоте10 Гц число по, = 18 (двоичный код 10010), Следовательно, для установки этого порога переключатели второ 15 го и пятого разрядов блока 65 переключателей нужно подключить к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевым.20Выход 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 6330 импульсов. При этом положение переключателей блока 64 должно соответствовать двоичному коду числа и связанному с требуемым порогом 9. и частотой 2 о импульсов соотношением 35"о о Например, если требуемый порогь = 15 с,то при йо = 10 Гц имееми, = 149 (двоичное число 10010101). 40Следовательно, для установки такого порога переключатели первого, третьего, пятого и восьмого разрядов блока 64 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих раз 45 рядов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевым.Второй счетчик 9 времени (фиг,1) представляет собой нереверсивную систему, настраиваемую таким обра зом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе образуется импульс спустя время , , а на выходе переполнения этого же счетчика образуется 55 потенциал спустя время о, , равное требуемому порогу по продолжительности наклонной температурной площадки,5 13742 счетчика 63. При этом положение переключателей блока 65 соответствует двоичному коду числа и связанному с требуемым порогом ы н частотой Го импульсов серии С соотноше- нием(5) Например, если требуемый порог = 5 с, то при частоте Г = 10 Гц число и= 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 пере- счетную схему, настраиваемую таким образом, что на первом выходе этого счетчика образуется импульс, как появляющейся при температуре ликвидуса Т рт причем о 7 с но при этом о ст стСхема 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 НЕ 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 (К-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 исвязанного с требуемым порогом " и частотой йо 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 порогоми частотой Йо . соотношениемтолько содержимое счетчика превысит некоторый заданный порог д Т по пе - регреву над температурой ликвидуса Т . а на втором выходе этого счетД э 5 чика образуется потенциал, как только содержимое счетчика 19 станет равным другому порогу УТпо 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 87Первые 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 с, соотношениемТф 35и = --- 1 (6)д 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 исоотношениемофТОпс = (7)оНапример, если /Т= 6 С, а Е,= 55 - 2 С, то п= 3 (двоичный код 11). Следовательно, в данном случае переключатели первого и второго разрядов блока 80 должны быть подключенык единичным выходам соответствующихразрядов счетчика 79 импульсов, аостальные - к нулевым,Выход элемента НЕ 87 подключенк вторым входам элементов И 84 и 85.Выход элемента И 85 через элементИЛИ 86 соединен с входом начальнойустановки (К-входом) счетчика 79импульсов,Двоичные умножители 20-22 предлагаемого устройства строятся поидентичной схеме, содержащей управляемый делитель 68 частоты, собранный, например, на микросхемеК 155 ИЕ 8, элементы 2 И-НЕ 89, задатчики 90 и 91 кодов, элементы И 92и 93 и элемент НЕ 94. При этом счетный вход управляемого делителя 88частоты образует вход двоичного умножителя, а выход управляемого двоичного умножителя соединен с первыми,входами элементов И 92 и 93. Выходыуказанных элементов образуют соответственно первый и второй выходыдвоичного умножителя. Второй входэлемента И 93, вход элемента НЕ94 и входы первого зад.-тчика 90 кодов объединены между собой и образуют управляющий вход двоичного умножителя, Выход элемента НЕ 94 подключен к входу второго задатчика 91 кода и второму входу элемента И 92. Выходы первого задатчика 90 кода подключены к первым входам элементов2 И-НЕ 89, а выходы второго задатчика 91 кода подключены к вторым входам элементов 2 И-НЕ 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 а, посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножителя 22 задаются обратные коды величин, определяющих коэффициенты Ь, и Ь , посредством задатчика 90 кода двоичного умножителя 20 задается обратный код величины, определяющей коэффициент Н,линейного уравнения регрессии(8)С = ю - ЫТЕ освязывающего углеродный эквивалентС е с температурой ликвидуса Т ; . В(9) 10 частности, для установки коэффйциента Ы, с помощью переключателей задатчика 90 должен быть задан обратный код величины К , связанной с1 фкоэффициентом Ы и разрядность М управляемого делителя 88 частоты со- отношением Например, если , = 0,566, а уп-равляемый делитель 88 частоты девятиразрядный (М = 9), то в соответствии с (9) величина К приблизительно равна 290 (двоичный код 100100010;обратный код 011011101). Следовательно, в данном случае переключателипервого, третьего, четвертого, пято"го, седьмого и восьмого разрядов задатчика 90 необходимо подключить кшине 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 икоэффициенты а, а , Ь, ЪВыходы двоичных умножителей 21 и22 подключены к входам сложения и вычитания счетчиков 24 и 26 результата,а выход двоичного умножителя 20 подключен к входу вычитания счетчика 23 ре-зультата. Счетчики 23-25 результатапредставляют собойдвоично-десятичныереверсивные счетчики импульсов. Выходыразрядов этих счетчиков подключены квходам блоков 26-28 цифровой индикации. Блоки цифровой индикации содержат индикаторные лампы, напримерлампы типа ИН, к катодам которыхподключены преобразователи двоично. десятичного кода в десятичный, собранные, например, на микросхемахтипа К 155 ИД 1,45Принцип действия предлагаемогоцифрового устройства для анализа химического состава чугуна состоитв следующем,50 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, 55 а в счетчики 23-25 результата заносятся коды величины Ы, а и Ьсоответственно. 10Посредством аналого-цифрового преобразователя 1 сигнал, несущий информацию о текущей температуре ох" лаждающей пробы жидкого чугуна,преобразуется в число-импульсный код - последовательность кодовых импуль" сов К и К , которые образуются на одном или другом выходе преобразователя (в зависимости от знака приращения сигнала) каждый раз, когда происходит элементарное приращение этого сигнала.Кодовые импульсы ЯК и К с выходов аналого-цифрового преобразователя 1 (фиг.1) через блок 2 синхронизациипоступают на входы сложения или вычитания порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5, В результатев реверсивном счетчике 65 образуетсяпараллельный код, пропорциональныйтекущей температуре ТИ) жидкого металла,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 сдвинутыво времени друг относительно друга,то это исключает возможность сбоев в работе устройства. При работе блока синхронизации возможен случай частичного совпадения во времени кодового импульса Ки синхронизирующего импульса. Это может привести к возникновению навыходе элемента И 48 "неполноценного" импульса Ч , например, к возникновению импульса недостаточной продолжительности или недостаточной амплитуды, При возникновении такого"неполноценного" импульса буферныйтриггер 43 может оставаться в нулевом состоянии до тех пор, пока навход 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 48в указанный момент времени образуется второй (" неполноценный" ) импульс, который устанавливает триггер 53 (фиг.3) в единичное состояние, В момент поступления следующегопо счету синхронизирующего импульсана выходе элемента И 59 будет сфор 1374247 12мирован синхронизированный кодовыйимпульс К, который поступит навыход блока синхронизации и одновременно установит триггеры 52 и 53 висходное (нулевое) состояние,Аналогичным образом на триггерах54 и 55 и элементах И 60 и 61 осуществляется синхронизация кодовых импульсов К , соответствующих отрицательному приращению аналогового сигнала.Для обеспечения надежной работыузла синхронизации необходимо, чтобы частота следования синхронизиру 15ющих импульсов была не менее чем втри раза выше, чем максимально возможная частота следования кодовыхимпульсов К или К от аналого-цифрового преобразователя.В интервале времени между моментами с, и с (фиг.8) происходитпрогрев датчика (на фиг.1 не показан) до начальной температуры Топробы металла. При этом на входы начальной установки счетчика 8 времени (фиг.1) постоянно поступают импульсы с первого выхода переполнения порогового счетчика 4 каждыйраз, как только локальное изменениеэлектрического сигнала датчика превышает порог + Е причем интервалывремени ЬС,1 = Г. - ,1 ( 4 = 1,2, 3) между двумя очередными моментами начальной установки счетчика 8 времени из-за большой скоростиизменения сигнала остаются меньшимипорога установленного в блоке65 переключателей (фиг.б). Поэтому напромежуточном выходе переполнениясчетчика 8 времени (выходе элемента И 66) импульсы не образуются.Начиная с момента времени г.,(фиг,8), импульсы переполнения ужебудут образовываться на втором вы 45ходе переполнения порогового счетчика 4 (фиг.1), Эти импульсы будутпродолжать устанавливать в начальноесостояние счетчик 8 времени. Поскольку интервалы времени дсмежду очередными моментами начальной установ ки счетчика 8 времени из-за большойскорости охлаждения остаются меньше установленного порога В, , тона промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени по-прежнему 55не будут образовываться импульсы.В результате в момент времени С(фиг,8), как только с второго выхода переполнения порогового счетчика 4(фиг.1) на счетный вход счетчика 19перегрева поступит число импульсов,превышающее порог зТ по перегреву, установленный с помощью блока82 переключателей (фиг.б), то на промежуточном выходе переполнения счетчика 19 перегрева (выходе элементаИ 82) образуется импульс. Укаэанныйимпульс устанавливает триггер 16(фиг.1) в единичное состояниеПриэтом открывается элемент И 10 и импульсы серии С, начинают поступать навход второго счетчика 9 времени.До момента времени С скорость ох 5лаждения металла по-прежнему остается достаточно большой, а значит,интервалы времени Лс 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 будетсвободно проходить через элемент И 10,открытый сигналом с единичноговыхода триггера 12, на вход начальной установки дополнительного счетчика 9 времени и одновременно подтверждать единичное состояние триггера 12,В момент времени с (фиг.8) температура металла достигает температуры начала кристаллизации (температуры ликвидуса Т о,. ) и вследствиевыделения скрытой теплоты кристаллизации скорость охлаждения металлауменьшается. При этом интервалывремени ЛСмежду двумя очереднымиустановкамй в начальное состояниесчетчика 8 времени импульсами с выхода переполнения порогового счетчика 4 становятся уже больше установленного порога. В .результате вмомент времени С= С +напромежуточном выходе переполнениясчетчика 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 выходепереполнения второго счетчика 9 времени (выходе элемента И 72, фиг.7)также образуется импульс, который через элемент ИЛИ 15 (фиг,1) поступает на управляющий вход буферногосчетчика б. В последний из реверсив 1374247 14ного счетчика 5 по шинам параллельной передачи кода заносится код температуры ликвидуса Т,Как только на выходе переполненияпорогового 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 установкивторого счетчика 9 времени. Поэтомусчетчик 9 продолжает подсчет числатактовых импульсов. В этот же моментвремени счетчик 8 времени будет уста новлен в начальное состояние тем же 45 самым импульсом с выхода переполнения порогового счетчика 4.Поскольку в течение всего интервала времени между, моментами г, и С 6 2 О (фиг.8) скорость охлаждения металла остается малой, то каждый раз на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени (фиг.1) образовывается импульс, прежде чем этот счетчик 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 нулевое 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 Я , 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 поступает на входы элементов И 13 и 12 (фиг.1). Как только на вход элемента И 13 поступает этот управляющий сигнал, элемент И 13 открывается исинхронизирующие 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 92При этом на выходе двоичного умножителя 20 и первых выходах двоичныхумножителей 21 и 22 образовываютсяимпульсы, поступающие соответственно на входы вычитания счетчиков 2325 результата, причем число этих импульсов связано с числом импульсов,поступающих на входы двоичных умножителей, соответственно коэффициентами Ы, аЬ. В результате, кактолько состояние буферного счетчикаизменится от величины Т ,. до нуля и дешифратор 7 заблокйрует элемент И 13, в счетчике 23 результатабудет образован код С = 1, - 1 То1 фа в счетчиках 24, 25 результатовсоответственно коды а о - а, Т; иЬо - ЬТ ,В момент времени с (фиг.8) скорость охлаждения металла снова становится достаточно высокой и интервалы времени лС между очередными моментами начальной установки счетчиков 8 и 9 времени оказываются ужеменьшими установленных порогов 3оПоэтому на промежуточном выходе переполнения счетчика 8 времени импульсы не возникают, а значит, прекращается сброс в начальное состояние счетчика 19 перегрева (счетчика 79 импульсов, Фиг.6), В результате в момент времени С, (фиг.8), как толькона вход счетчика 79 с второго выходапереполнения порогового счетчика 4(фиг,1) поступит число импульсов,равное порогу /Т , установленному с поомощью блока 80 переключателей (фиг.6).,на втором выходе счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 83, Фиг,6) возникает управляющий сигнал логическойединицы. Указанный сигнал поступаетна вход элемента И 12. Поскольку кэтому моменту времени на второй входэлемента И 12 также поступает сигналлогической единицы с выхода счетчика9 времени, то на выходе элемента И 12образуется сигнал логической единицы,окончательно свидетельствующий о том, что на кривой охлаждения была зафиксирована температура ликвидуса Т .5Управляющий сигнал с выхода элемента И 12 поступает на управляющие . входы двоичных умножителей 20-22. При этом посредством элемента НЕ 94(фиг,7) осуществляется блокировкаэлемента И 92, а значит, импульсы с выхода управляемого делителя 88 могут теперь поступить лишь на второйвыход 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 а 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 т (фиг.8) темпе 9ратура металла достигает равновес ной температуры окончания кристаллизации (температуры Т ,г солидуеа). 45 Поскольку, начиная с этого моментавремени, изменения сигнала в ту и другую сторону не превышаютОто 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 = с+ 9 на выходе элемента И 67 (фиг.4) образуется импульсный управляющий сигнал, свидетельствующий о том, что достигнута температура Т вв 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 С 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 сновастанет равным нулю, состояние счетчиков 24 и 25 результата окажется равным величинам С и Б в соответствии с зависимостямиС = ао + а,Т + аТ (10)Б 1. Ь Ь Т+ Ь ТдСигнал 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 Тзсолидуса. Этот сигнал осуществляет включение блоков 27 и 28 цифровой индикации, в которых осуществляется отображение в цифровой форме процентных содержаний углерода С и кремния Бд 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 Бз,формула изобретения1. Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна по кривой охлаждения, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройст

Смотреть

Заявка

3911009, 17.06.1985

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ ИМ. В. М. ГЛУШКОВА, НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ ТРАКТОРНОГО И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ, МОСКОВСКИЙ ЧУГУНОЛИТЕЙНЫЙ ЗАВОД "СТАНКОЛИТ"

ФАЙНЗИЛЬБЕРГ ЛЕОНИД СОЛОМОНОВИЧ, ВЛАСЕНКО ЮРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, ТРАЙНИН ЭММАНУИЛ ЗЕЛЬМАНОВИЧ, ТУХИН ЭЛЯ ХАЦКЕИВИЧ, ШЕЛКОВЫЙ ЭМИЛЬ АНТОНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 17/00

Метки: цифровое, состава, химического, чугуна, анализа

Опубликовано: 15.02.1988

Код ссылки

<a href="http://patents.su/14-1374247-cifrovoe-ustrojjstvo-dlya-analiza-khimicheskogo-sostava-chuguna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровое устройство для анализа химического состава чугуна</a>

Похожие патенты