Устройство для управления процессом электроннолучевого нагрева

ОП И НИВ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(5) М. Кл.ф 05 Ь 7/00Н 01 г 37/0627 Д 19/00 с присоедине (23) Приорите (43) Опублик (45) Дата оп заявки Ж судерственный номнтетсвета Министров СССРо делам изобретенийн открытий) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОН НОЛУЧЕВОГО НАГРЕВА, Изобретение относится к устройствам,предназначенным для автоматического управления процессом электроннолучевого нагрева материалов.Известно устройство, осуществляющееавтоматическое регулирование температурного поля на поверхности металла, нагреваемого в электронно-вакуумной печи, вкотором сигнал со сканирующего пирометра сравнивается в блоке сравнения с заданной температурой и через блок задержкипоступает на регулятор мощности луча, причем сканирование поля информационнымпятном и пятном воздействия осуществляется.от общего генератора отклоняющих напряжений с использованием блока задержки.Однако во многих конструкциях электронно-вакуумных печей (например, в установках ЭМ(Ъ 200, ПЭЛ) невозмож но осуществлять изменение мощности электронного луча с высоким быстродействием3(за 10 сек),Цель изобретения- повысить точностьподдержания эадайного температурного поля на поверхности нагреваемого материала, 2 п Это достигается тем, что выход блока сравнения соединен с первым входом множительного звена, второй вход которого через блок выделения модули соединен1 ъ.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 соответствующих им блоков памяти, выходы которых через третий и четвертый наборы ключей подключены ко входу формирующего интегратора при одном положении, ключей непосредственно, а при другом - через второй инвертор, выход формирующего 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 четвер.тому набору ключей непосредственно ичфрез логическую схему КЕ.На чертеже приведена принпиниальнаясхема устройстваНа схеме показаны электронно-вакуумнаа 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, Юблок 10 выделения модуля сигнала, генератор 1 1 прямоугольного напряжения,интеграторы 12 сравнения сигналов, инверторы 13, блоки памяти 14, интегратор 15, формирующий отклоняющее напряжение (формирующий интегратор), инвертор 16, блок 17 управления ключами,ключи 18-21, блок 22 выделении знакаи логическая схема НЕ 23.Работа устройства заключается в сле- р 0дующем.В электронно-вакуумной печи 1 по онределенпой траектории перемешается понагреваемому объекту 2 электронный луч3, Отклонение этого ключа осуществляется с помопью напряжения от управляемого генератора 4 отклоняющих напряжений, сигнал с выхода которого подается на отклоняющие катушки 5 печи 1,Это же напряжение подается и на отклоняюшие катушки 6 сканирующего пнрометра 7, выполненного, например, на базепередающей телевизионной трубки типа фдиссектор и осуществляющего синхронный с воздействием просмотр температурцого поля на поверхности объекта 2.В блоке 8 сравниваются сигналы, пронорииональные измеряемой (Т) и задан Мной Т температуре последовательно проюсмгтриваемых точек поля, и в зависимос-, 40ти от сигнала рассогласования Ь Т происходит изменение скорости сканированияэлектронно о луча,Поскольку сканирующий иирометр 7преобразует пространственное распределение температуры во временное и поскольку все блоки устройства, и в первую Очередь интеграторы, работают вреальном масштабе времени, переход отпространственной координаты Х к времеицой досгигаетса следующей заменой:дТ(Х)сЬ =ХАТ(Ф)(Х 1(х:ке 6 В,уфойгде 0 - множество точек регулируемого поля.Реализация этого перехода осуществляется в предлагаемом устройстве спомощью множительного звена 9, наодин вход которого через блок 10 вы-60 деления модула подается сигнал х (суммасигналов генератора прямоугольных импуль-. сов и схемы формирования управляющего сигнала), на другой - сигнал 6 Т с выхо-. да. блока сравнения 8.С выхода множительного звена сигнал, знак которого всегда положителен при перь. греве ( Ь Т ) 0) и отрицателен при не-догреве ( й Т( 0), поступает на вход соответствующих просматриваемой в данный момент точке интеграторов 12 со своим знаком - непосредственно или с обратнъил 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 пространстТву распределения температуры. на каждой половине сравниваются между собой, поступая от множительного звена на интеграгор 12 со своим знаком при анализе ,участка А и с противоположным знаком (через инвертор 13 ) при анализе участкаВ. 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 раз 7бивается пополам: А разбивается на участки А, и В , В иа .участки А и В . В канаР"1 1й лесравииваюгся в интеграторе 12 рас 1 н(еделения температуры на А и В (сиг 11нал с учасгка А проходит к интеграторунепосредственно, а с В - через инвертор 13, их разность запоминается в блоке памяти 14 , На участках А и В работает11канал Ш с интегратором 12 и блоком памяти 14Процесс разбивания продолжается дальше от старшего разряда к младшему до получения желаемой пространственной разрешающей способности. При разбиении наразрядов необходимо М2 - 1 каналов,ЪНа выходе каждого канала, т. е. на вы. - ходе блока памяти 14, формируется корректирующий сигнал дх, пропорциональный разности интегрального распределения температуры на участках А;, и В. Этот сигугольными импульсами, длительность которых равна времени нахождения точки с ко- З 5ординатой х на участке А и В . Эти напряжения управляют ключами 18. Напряжения, управляющие ключами 19, подключают выход интегратора 12 к блоку памяти 14 каждый раз после окончания срав 40 нения распределения температуры на участках Аи В45Поскольку производная х имеет разные знаки при прохождении электронного луча в ту или другую сторону по объекту, наобходимо для выполнения одной и той же команды (ускорить или замедлить движение 50 нал поступает при следующем проходе электронного луча ко входу интегратора 15, фор-. мирующего отклоняюшее напряжение, либо со своим знаком, либо с противоположным через инвертор 16, в зависимости от при-5надлежности конкретной точки х участку А или В в данном разряде. Это позволяет изменять скорость сканирования пуча по участ-у( кам А и В; каждого канала на одну и ту же вел чину но с разйым знаком Таким Образом величина суммарного корректирующего сигнала ,Е Ьх для конкретной точки поверхности зависйт как от величины и знака сйгнала д хв каждом канале, куда входит дан ная точка, так и от принадлежности данной точки участку А или В также в каждомканале.Блок 17 уйравления ключами в зависи 1 мости от поступа 1 ошей на его вход величи-" ны координаты. х производит в каждом канале, куда входит данная точка, так и отпринадлежности данной точки участку А илиВ также в каждом канале.Блок 17 управления ключамив завись" мости от поступающей на его вход величины координаты х производит в каждом канале переключение участков А и В как при измерении температуры поверхности, так и при воздействии электронного луча. Блок может представлять собой комбинацию преобразователя аналог-код плюс диодная матрица на его вьходе.Напряжения 0 и О являются прямолуча) на одном и том же участке поменять знак корректируюшего сигнала Ь х . Это достигается введением ключей 20 и 21, которые управляются при помоши блока 22 выделения знака (Яр ) и логической схемы 23 НЕ.Предмет изобретенияУстройство для управления процессом электроннолучевого нагрева, содержашее за-, датчик температуры, блок сравнения заданной и измеряемой температуры, сканирующий пирометр с еистемой развертки, соеди-пенной 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 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 иы- 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 клкьчей непосредственно, а при другом - через второй инвертор, выход формирующего( интегратора соединен со входом блока уп-равления ключами, выходы которого подключены к первому, второму, третьему набо,ру ключей, а выход генератора прямоуголыного напряжения соединен дополнительно со входом блока выделения знака, выход которого присоединен к четвертому набору ключей непосредственно и через логическую схему НЕ.482029 Составитель Г. Рабинович Техред Н.Ханевва КорректоРЗаТарасова Редактор О.Стенина ЗааазЯфф Изи. ай арЯ Тираж 809Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делаМ изобретений и открытий Москва, 133035, Раушская наб 4 Предприятие сПатентэ, Москва, Г, Бережковская наб., 24