Устройство для контроля концентрации углерода в металле

О П И С А Н И Е 1 ц 67 О 940ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республикло делам изобретений открытий(45) Дата опубликования описания 30.06.79(72) Авторы изобретения Л, С. Житецкий и Л. С, Файнзильберг Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕРОДА В МЕТАЛЛЕИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в черной металлургии для измерения концентрации углерода в жидком металле по температуре ликвидуса.Известны устройства, содержащие последовательно соединенные кристалл изатор, датчик температуры, блок регистрации, преобразователь и блок синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик порога и реверсивный счетчик, входы сложения и вычитания которых соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, счетчик времени, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу счетчика порога, вход соединен с соответствующим выходом блока синхронизации, выход счетчика времени соединен с управляющим входом регистра, выход которого через функциональный преобразователь подключен к информационному выходу устройства, а вход - к выходу реверсивного счетчика.Недостаток известных устройств можно показать, рассмотрев следующие примеры.Пусть имеется случай, когда наибольший размах колебаний каретки блока регистрации (наибольшее перемещение) в период кристаллизации равен б и вкладывается в полосу шириной 2 е, Переполнение счетчика порога, приводящее к сбросу счетчика времени, имеет место в точках временной диаграммы, предшествующих образованию площадки ликвидуса, В период кристаллизации сброса счетчика времени не происходит, поскольку после переполнения счетчика порога перемещение каретки в одну и другую сторону не превышает -1- е. В результате такая площадка автоматически 10 обнаруживается устройством.Пусть имеется случай, когда наибольшийразмах колебаний каретки в период кристаллизации также равен б и вкладывается в полосу шириной 2 е, На участке крп сталлизацин счетчик порога проходит черезсвое нулевое состояние, и в определенной точке на его выходе переполнения возникаем импульс, поскольку перемещение каретки влево становится равным е. При этом про исходит сброс счетчика времени, и площадку ликвндуса устройство не обнаруживает несмотря на то, что как и в первом случае, в период кристаллизации наибольшее перемещение каретки также равно б(2 е.Третий возможный случай, когда движение каретки в период кристаллизации носит монотонный характер, причем, как и в двух рассмотренных случаях, перемещение каретки в этот период вкладывается в под 0 лосу шириной 2 е. Переполнение счетчикапорога и сброс счетчика времени в перод охлаждения пробы металла имеет местов ряде точек. В период кристаллизации вопределенной точке происходит переполнение счетчика порога, так как после предыдущего переполнения его перемещение каретки влево становится равным в. Врезультате и в этом случае площадку ликвидусаустройство не обнаруживает, в то время какмаксимальное перемещение каретки в период кристаллизации по-прежнему составляет 2 е.Таким образом, не всякая площадка ликвидуса может быть обнаружена известными устройствами, если счетчик порога настроен на порог + в, Для того чтобы обнаружить любую из площадок рассмотренныхпримеров, счетчик порога следует настроить на порог +. 28. Однако в этом случаепоявляется опасность ложного срабатывания устройства на других участках кривойохлаждения, где перехождение каретки завремя т, составляет 4 в, т, е. превышает величину возможного перемещения на площадке ликвидуса,Следовательно, недостатком известныхустройств является возможность пропускаистинной площадки или ложного срабатывания, что снижает надежность работыустройства.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство введены два дешифратора,триггер знака и второй счетчик порога, входы сложения и вычитания которого соедицець с соответствующими выодами олокасинхронизации, первый выход подключен квторому управляющему входу счетчикавремени. Единичный и нулевой входы триггера знака соединены с соответствующимивыходами преобразователя, первый и второй выходы триггера знака подключенысоответственно к первым входам первого ивторого дешифраторов, вторые входы которых соединены с вторыми выходами счетчиков порога, а выходы подключены к управляющим входам счетчиков порога.На фиг, 1 представлена структурная схем а устройства; па фиг. 2 - участок временной диаграммы, иллюстрирующий работу устройства.Схема устройства содержит (фиг. 1) крпсталлизатор 1, датчик 2 температуры, блок3 регистрации (автоматический потенциометр), преобразователь 4, триггер 5 знака,блок 6 синхронизации, генератор 7 тактовых импульсов, дешифратор 8, счетчик 9порога, дешифратор 10, счетчик 11 порога,счетчик 12 времени, реверсивный счетчик13, регистр 14, функциональный преобразователь 15, выход 16 устройства.Каждый счетчик порога выполнен в видеперестраиваемой реверсивной пересчетнойсхемы, имеющей один выход переполнения. о 15 20 25 30 35 4 О 4 50 55 60 65 Счетчик 9 настраивается так, что па еговыходе переполнения возникает импульс,когда в нем должно установиться положительное число, соотвстствующее порогу 2 е.Счетчик 11 настраивается так, что на еговыходе переполнения появляется импульс,когда в цем должно установиться отрицательное число, соответствующее порогу-- 2 в.Дешифратор 8 предназначен для блокировки счета отрицательных чисел в счетчике 9. Дешифратор 10 предусмотрен дляблокировки счета положительных чисел всчетчике 11.Счетчик 12 времени выполнен в виде нереверсивной пересчетной схемы, настраиваемой таким образом, что после начальной установки этого счетчика на его выходе переполнения может оказаться импульстолько спустя время, равное тс.Устройство работает следующим образом.В кристаллизаторе 1 залитая проба жидкого углеродсодержащего металла с течением времени охлаждается и при достижении температуры ликвидуса начинает кристаллизоваться, Температура металла контролируется датчиком 2.Перемещение каретки блока 3 регистрации с помощью преобразователя 4 преобразуется в унитарный код. Импульсы с выходов преобразователя 4 в зависимости отнаправления движения каретки устанавливают триггер 5 знака в единичное или нулевое состояние. Эти же импульсы черезблок 6 синхронизации поступают па соотвисзцующие входы счетчиков 9 и 11 и реверсивзого счетчика 13. В последнем образуется код текущей температуры металла.11 рн двпксциц каретки счетчик 9 контролирует перемещение каретки между крайним лепым положением, которое занимаеткаретка после очередного переполнениясчетчика, и текущим ее положением, а счетчик 11 контролирует перемещение кареткимежду крайним правым положением, которое занимает каретка после очередного переполнения счетчика, и текущим ее полокением,В процессе охлаждения пробы металлаца выходе персполцения одного или другогосчетчика порога возникают импульсы, поскольку перемещение между крайним положением каретки, которое она занимаетпосле предыдущего переполнения счетчика,и текущим ее положением в некоторые моменты времени по абсолютной величине:;рсвышает порог 2 в. Эти импульсы постоянно устанавливают счетчик 12 времени вначальное состояние, вследствие чего последний це может переполниться,В период кристаллизации перемещениямежду каждым из двух крайних положений, которые может занять каретка в указанный период, и текущим ее положениемпо абсолютной величине не превышают порог 2 в. Это приводит к тому, что независимо от характера движения каретки на этом участке импульсы на выходах переполнения счетчиков 9 и 11 пе возникают, В результате спустя время, равное т, после очередной начальной установки счетчика 12 гремени, на его выходе переполнения появляется импульс, который заносит код температуры ликвидуса из реверсивного счетчика 13 в регистр 14.Для определения концентрации углерода в металле по температуре ликвидуса устройство снабжено функциональным преобразователем 15.Работа устройства иллюстрируется временной диаграммой на фиг, 2.Предположим, что при переходе точки 17 импульсом переполнения одного из счетчиков 9, 11 счетчик времени находится в начальном состоянии. При перемещении каретки влево триггер 5 знака устанавливается в одно из своих состояний, например состояние О. При этом счетчик 11 контролирует перемещение каретки между крайним правым ее положением (точкой 17) и те. кушим положением каретки, а счетчик 9 блокирован своим нулевым состоянием и состоянием триггера знака О. В точке 18 происходит изменение направления движения каретки, триггер знака занимает другое положение (состояние 1), в результате чего прекрашается блокировка счета импульсов счетчиком 9.На участке между точками 18 и 19 осуществляется счет числа импульсов обоими счетчиками порога, причем содержимое счетчика 9 пропорционально расстоянию по горизонтали между точкой 18 (крайнее левое положение) и текущей точкой, а содеркимое счетчика 11 пропорционально расстоянию по горизонтали между точкой 17 (крайнее правое положение) и текущей точкой, В точке 19 в связи с изменением направления перемсшения триггер знака устанавливается в состояние О. На участке 19 - 20 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками порога. При переходе точки 20 в счетчике 9 образуется число О, свидетельствующее о том, что достигнуто предыдущее крайнее левое положение.При дальнейшем движении каретки влево в счетчике 9 сохраняется число О, поскольку этот счетчик блокируется. Каждое текущее положение каретки автоматически становится крайним левым положением. При переходе точки 21 на выходе переполнения счетчика 11 возникает импульс, так как перемещение каретки между правым положением (точкой 17) и текущим положением в этот момент времени превышает порог 2 е, Этот импульсстанавливает счетчик 12 времени в начальное состояние. На участке 21 - 22 продол .ается движение каретки влево, и содержимое счетчика 115 1 О 15 20 2 д 30 35 10 -15 50 ) 60 Г 5 Э пропорционально расстоянию между точкой 21 (крайним правым положением, которое занимала каретка с момента последней начальной установки счетчика времени) и текущей точкой, а счетчик 9 блокирован, В точке 22 каретка становится в новое крайнее левое положение. При переходе точки 22 триггер 5 знака устанавливается в состояние 1. В результате прекращается блокировка счета импульсов счетчиком 9.На участке 22 - 23 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками 9 и 11. При переходе точки 23 в счетчике 11 образуется число О, свидетельствуюшее о том, что достигнуто предыдушее крайнее правое положение. Во время дальнейшего двиккенп 51 каретки вправо В счетчике 11 сохраняется число О, так как он заблокирован, а содержимое счетчика 9 по-прежнему пропорционально расстоянию по горизонтали между крайним левым положением (точкой 22) и текущей точкой. В точке 24 каретка занимает новое крайнее положение, При переходе точки 24 триггер 5 знака устанавливается в состояние О, и блокировка счета импульсов в счетчике 11 прекращается. На участке 24 - 25 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками 9, 11.При переходе точки 25 в счетчике 9 образуется число О, свид"тельствуюшее о том, что каретка заняла предыдущее крайнее левое положение. При дальнеишем движении каретки влево счетчик 11 продолжает счет числа импульсов, пропорционального расстоянию по горизонтали между точкой 24 (последним крайним правым положением каретки) и текущей точкой, а счетчик 9 блокирован, В точке 25 каретка занимает новое крайнес левое состояние. При переходе этой точки в связи с изменением направления движения триггер 5 знака устанавливается в состояние 1 и блокировка счета импульса в счетчике 9 прекращается. На участке 26 - 27 происходит счет числа импульсов обоими счетчиками 9, 11, причем в точке 27, в которой происходит очередное изменение состояния триггера знака, счетчик 11 не блокируется, так как точка 27 не является крайней правой (она расположена левее точки 241 и в счетчике 11 не образовалось число О. На участке 27 - 28 продолжается счет числа импл 1 сов обоими счетчиками 9, 11. В точке 28 изменяется состояние триггера знака. Поскольку эта точка не крайняя левая (она расположена по горизонтали правее точки 16), то в точке 28 не происходит блокировки счета импульсов счетчика 9.На участке 28 - 29 триггер знака устанавливается в состояние 1, в точке 29 в счетчике 11 образуется число О, свидетел 1-,ствуюпсе о том, что каретка заняла такое жс положение, как и в точке 24 (последнее крайнее прав:е положение). На уча.тке 29 - 30 счетчик 11 блокирован, а счетчик 9 продолжает контролировать перемещение между последним крайним левым положением (точкой 16) и текущим положением. В точке 30 каретка занимает новое крайнее правое положение. При переходе этой точки триггер знака устанавливается в состояние О и блокировка счета импульса в счетчике 11 прекращается. На участках 30 - 31, 31 - 32, и 32 - 33 каретка последовательно изменяет направление движения. В точках 31 и 32 не происходит блокировки счета импульсов в счетчиках 9, 11, так как точка 31 располагается по горизонтали правее точки 16, а точка 32 - левее точки 30. При переходе точки 33 в счетчике 9 образуется число О, поскольку каретка заняла такое же положение, как и в точке 16, и счетчик 9 снова блокируется,Как видно из рассмотрения времснной диаграммы, счетчик 9 постоянно контролирует перемещение каретки между крайним левым положением, которое занимает каретка после очередной начальной установки счета времени, и текущим полокением, а счетчик 11 постоянно контролирует перемещение каретки между ее крайним правым положением и текущим положением,При переходе точки 34 на выходе переполнения счетчика 11 возникает импульс, так как перемещение каретки между ее последним крайним правым положением (точкой 30) и текущим положением превышает порог 28. Только в этот момент счетчик 12 времени снова устанавливается в начальное состояние. В период же кристаллизации пробы металла, предшествующий переходу кареткой точки 34 и характеризующийся максимальным размахом колебаний б в пределах полосы шириной 2 е в течение времени тна выходе переполнения счетчиков 9 и 11 импульсы не возникают. В результате площадка ликвидуса обязательно будет обнаружена устройством независимо от характера кривой на участке кристаллизации, если по-прежнему ,(т. Формула изобретенияУстройство для контроля концентрацииуглерода в металле, содержащее последовательно соединенные кристаллизатор, дат 10 чик темпсратуры, блок регистрации, преобразователь и блок синхронизации, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетчик порога и реверсивный счетчик, входы сложения и вычита 15 ния которых соединены с соответствующимивыходами блока синхронизации, счетчиквремени, первый управляющий вход которого подключен к первому выходу счетчика порога, вход соединен с соответствую 20 щим выходом блока синхронизации, выходсчетчика времени соединен с управляющимвходом регистра, выход которого черезфункциональный преобразователь подключен к информационному выходу устройст 2 д ва, вход сосдинен с выходом реверсивногосчетчика, о т л и ч а ю щ с е с я тем, что, сцелью повышсния надежности работы, в него введены два дешпфратора, триггер знака и второй счетчик порога, входы сложе 10 пия и вычитания которого соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, первый выход подключен к втором. управляющему вход счетчика времени,единичный и нулевой входы триггера зна 35 ка соединены с соответствлощими выходами преобразователя, первый и второй выходы триггера знака подключены соответственно к первым входам первого и второгодешифраторов, вторые входы которых сое 1 О, инены соответственно с вторыми выходам счетчиков порога, выходы подключенысоответственно к управляющим входамсчетчиков порога,. ЖереновКамышнико Составител Корректор В. йод Редактор И. Грузова х ед аказ 2014/3 Изд.514 Тираж 780 ПодписноеПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2