Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 60801 601 М 2 дЗИЬЩЮ ГКА ПЬЮТ ВУ МЪ( СВИ К АВТО опия металло и средства тер- . М.: МашиностроСКОЕ УСТРОЙ- МЕТАЛЛОВ И ектрическое устллов и сплавов, овано для решедач определения ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР 21) 3896205/24-25(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯСПЛАВОВ(57) Предлагается термоэлройство для контроля метакоторое может быть испольни я широкого класса за химического состава, структуроскопии, контроля качества термообработки и др. С целью сокрашения времени и автоматизации измерений в устройство, содержашее блок контроля и поддержания температуры, нагреватель, измеритель температуры, холодный и горячий электроды с подсоединенным к ним усилителем и регистратор, введены схема определения наличия контакта, блок управления, схема коррекции усиления и запоминаюшее устройство. Введение этих блоков позволяет устранить методическую погрешность из-за изменения усилия прижатия электродов к исследуемому объекту и обеспечивает оптимальный режим измерения путем коррекции коэффициента преобразования измерительного тракта. 3 ил.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к термоэлектрическим методам определения химического состава, структуроскопии, контроля качества химико-термической обработки, и может быть использовано в металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности для контроля качества продукции.Цель изобретения - сокращение времени и автоматизация измерений.На фиг. 1 приведена блок-схема термоэлектрического устройства для контроля металлов и сплавов; на фиг. 2 - электрическая схема регулируемого усилителя напряжения постоянного тока и схемы коррекции усиления; на фиг. 3 - электри.- ческая схема блока управления.Устройство содержит горячий электродс расположенными на нем нагревателем 2 и первичным преобразователем температуры 3, блок контроля и поддержания температуры 4, холодный электрод 5, схему определения наличия контакта 6, измерительный усилитель 7, схему коррекции усиления 8, блок управления 9, аналоговое запоминающее устройство 10, и регистратор 11. Устанавленные на горячем электроде 1 нагреватель 2 и измеритель температуры 3 подключены к блоку контроля и поддержания температуры 4. Измерительный усилитель 7 подсоединен к холодному 5 и горячему 1 электродам. Первый вход блока управления 9 соединен с измерительным выходом блока контроля и поддержания температуры 4, второй вход с выходом схемы определения наличия контакта 6, а три выхода подсоединены соответственно ко входам схемы коррекции усиления 8, аналогового запоминакнцего устройства 10 и входу отключения нагрева блока контроля и поддержания температуры 4. Входы схемы 6 определения наличия контакта подключены соответственно к горячему и холодному электродам 1 и 5, Выход схемы коррекции усиления 8 соединен с управляющим входом усилителя 7, выход которого соединен с управляющим входом схемы коррекции усиления 8, и через аналоговое запоминающее устройство 10 с регистратором 11.Схема усилителя 7 содержит высокостабильный операционный усилитель 12 с резисторами 13 и 14 и полевым транзистором 15 в цепи задания коэффициента усиления. Схема коррекции усиления 8 содержит двухполярный источник опорного напряжения 16, переключатель 17, компаратор напряжения 18, ждущий генератор 19, ждущий мультивибратор 20, п-разрядный двоичный счетчик 21, и-разрядный преобразователь код - напряжение 22. Блок управления 9 содержит первую 23 и вторую 24 логические схемы 2 И, триггер 25, дифференцирующую цепочку 26, ждущие мультивибраторы 27 и 28, схему подавления дребезга контакта 29, переключатель 30, интегрирующую цепочку 31, транзисторный ключ 32, источ. ник опорного напряжения 33, компаратор 34. Схема определения наличия контакта 6 является стандартным функциональным узлом,Усилитель 7 усиливает разность потенциалов между горячим 1 и холодным 5 электродами до величины, необходимой для работы регистратора 11. Регулирование его усиления осуществляется с помощью резистивного Т-моста, включенного в цепь от. рицательной обратной связи операционного усилителя 12, последовательное плечо которого образуют резисторы 13 и 14, а парал. лельное - эквивалентное сопротивление сток в ист транзистора 15, напряжение на затворе которого изменяется от нуля до напряжения отсечки и подается со схемы коррекции усиления 8, которая в режиме калибровки осуществляет подстройку коэффи. циента усиления усилителя 7 с целью получения на его выходе напряжения, равного опорному в момент разогрева горячего электрода до номинальной температуры, и затем хранение полученного результата в режиме контроля. Управляющее напряжение на вход усилителя 7 подается с преобразователя код - напряжение 22, который управляется счетчиком 21, подсчитывающим импульсы со ждущего генератора 19. Сброс счетчика 21 в состояние О осуществляет ждущий мультивибратор 20, вход которого объединен со входом генератора 19 и присоединен к первому выходу блока управления 9. Компаратор 18 сравнивает напряжения на выходе усилителя 7 и опорного источника 16 и разрешает или запрещает работу счетчика 21 в режиме калибровки.Блок 9 управления осуществляет взаимодействие между основными элементами устройства. Дифференцирующая цепочка 26 осуществляет установку триггера 25 в состояние 1, который разрешает через логический элемент 2 И 23 и блок контроля и поддержания температуры 4 включение нагревателя 2. Схема 29 подавляет дребезг контакта 30, который, будучи замкнутым, формирует на ее выходе сигнал логического О, а разомкнутым - логической 1, тем самым запрещая или разрешая работу схемы коррекции усиления 8.Ждущий мультивибратор 27, вход которого объединен с Я-входом триггера 25, служит для формирования стробирующего импульса аналогового запоминающего устройства 10. Интегрирующая цепочка 31 осуществляет усреднение импульсной последовательности, идущей от схемы определения наличия контакта 6 в отсутствие контактирования с контролируемым изделием. Транзисторный ключ 32 осуществляет преобразование напряжения на цепочке 31 в логические уровни необходимой полярности. Компаратор 34 сравнивает напряжение на измерительном выходе блока контроля и поддержания температуры 4 с60801 35 Формула изобретения 40 45 50 55 123опорньм источником 33. Ждущий мультивибатор 28 формирует из положительного перепада на выходе компаратора 34 короткий импульс для сброса триггера 25 и за;.уска мультивибратора 27.Ьстройство работает следующим образом.В режиме калибровки ключ 30 разомкнут, При соприкосновении горячего 1 и холодного 5 электродов с поверхностью металла, выбранного в качестве образцового, и в том случае, когда величина переходного сопротивления между горячим 1 и холодным 5 электродами и поверхностью металла не превышает заданного значения на выходе схемы контроля наличия контакта 6 появляется сигнал логической 1, который, появившись на входе блока управления 9, с помощью ключа 32, логического элемента 2 И 23, дифференцирующей цепочки 26 и триггера 25 формирует на третьем выходе блока управления 9 сигнал включения нагревателя 2. Одновременно на первом выходе схемы управления 9 появляется сигнал логической 1, разрешающий работу схемы коррекции усиления 8. Этот сигнал сбрасывает счетчик 21 в состояние логического 0, который, будучи преобразованным в элементе 22 в нулевое напряжение на затворе транзистора 15, обеспечивает максимальный коэффициент усиления усилителя 7. По мере разогрева горячего электрода 1 растет напряжение на выходе усилителя 7, которое в момент времени 1 достигает величины напряжения опорного источника 16 и компаратор 18 разрешает работу счетчика 21. Напряжение запирающей полярности на затворе транзистора 15 возрастает со скоростью, превышающей рост температуры, что обеспечивается соответствующим выбором частоты генератора 19, а эквивалентное сопротивление в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 12 уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления, а значит и прекращению роста напряжения на выходе усилителя 7. Тем самым обеспечивается следящий режим коррекции усиления, при котором напряжение на выходе усилителя 7, начиная с момента 1 остается практически неизменным и равным напряжению опорного источника 16, которому соответствует калибровочный отсчет регистратора 11. При достижении рабочей температуры на горячем электроде 1 напряжение на измерительном выходе блока контроля и поддержания температуры 4 превышает напряжение опорного источника ЗЗ, на выходе компаратора 34 появляется положительный перепад напряжения, которым запускается ждущий мультивибратор 28. Импульс на его выходе переводит триггер 25 в состояние логического 0, тем самым отключая нагрев горячего электрода и с помощью логического элемента 2 И 24, запрещая работу схемы коррекции усиления 8 и запуская муль 5 10 15 20 25 30 тивибратор 27, формирует импульс, который через третий выход блока управления 9 поступает на стробирующий вход аналогового запоминающего устройства 10. Во время действия этого импульса происходит выборка текущего значения напряжения на выходе усилителя 7 и, по окончании его, хранение на своем выходе до прихода следующего стробирующего импульса. Переключатель полярности 17 позволяет учитывать знак разности потенциалов между горячим 1 и холодным 5 электродами для различных контролируемых металлов и сплавов и обеспечивает нормальную работу регистратора 11. При отводе горячего 1 и холодного 5 электродов от поверхности металла на выходе схемы определения наличия контакта 6 появляется импульсная последовательность, усредняемая интегрирующей цепочкой 31 до уровня ниже порога срабатывания транзисторного ключа 32, на выходе которого появляется сигнал логического 0.В режиме измерения (контроля металла или сплава) ключ 30 замкнут и через элемент 29 и логический элемент 24 блокирует работу схемы коррекции усиления 8. При контроле металлов и сплавов, отличающихся по сравниваемым характеристикам от выбранного образца, напряжение на выходе усилителя 7 отличается от образцового и, будучи запомненным в аналоговом запоминающем устройстве0 вызывает соответствующее изменение показаний регистратора 11 интерпретируемое как результат контроля. Напряжение на выходе схемы коррекции усиления 8 остается при этом неизменным. Работа остальных элементов устройства аналогична режиму калибровки. Термоэлектрическое устройство для контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и гооячий электроды, установленные на горячем электроде и подключенные к блоку контроля и поддержания температуры нагреватель и первичный преобразователь температуры, измерительный усилитель с управляющим входом, подсоединенный к холодному и горячему электродам, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени и автоматизации измерений, в устройство введены блок управления, схема определения наличия контакта, схема коррекции усиления и аналоговое запоминающее устройство, причем первый вход блока управления соединен с измерительным выходом блока контроля и поддержания температуры, второй вход - с выходом схемы определения величины контакта, а три выхода подключены соответственно к входам схемы коррекции усиления, аналогового запоминающего устройства и входу отключения нагрева блока контроля и поддержания температуры,1260801 входом усилителя, выход которого соединен с управляющим входом схемы коррекции усиления и через запоминающее устройство с регистратором. входы схемы определения наличия контакта подключены соответственно к горячему и холодному электродам, выход схемы коррекции усиления соединен с управляющим А. Но Виста вител Техред И. Вере Тираж 778 Государственного елам изобретений сква, Ж - 35, Рауш Патент, г. УжгорМ. Шарош Редактор А. ВоровичЗаказ 5221142ВНИ омитет откры кая н ИПпо113035.Филиал ППП нновКорректоПодписноа СССРтийб., д. 4/5Проектная