Устройство для контроля уровня расплава при литье под регулируемым давлением

формы (литье с противодавлением), или вакуумметр, у которого вход соединен с полостью литейной формы (литье вакуумным всасыванием). Во втором,5 случае (литье под электромагнитным давлением) преобразователь 2 выполнен на основе трансформатора тока и формирует сигнал 1), пропорциональный то" ку электромагнита магнитодинамической 10 заливочной установки.Термопара 3 установлена в литнико- вой части формы 4 и через дифференцирующее звено 5 подключена к формирователю 6 импульсов.15 Выход преобразователя 2 соединен с входом Ь первого коммутирующего элемента 7, у которого выход а подключен к входу аналого-цифрового пре образователя (АЦП) 3. Вход с элемента 7 подключен к потенциометру 9, регулирующему сигнал 11 постоянного тока. Выход АЦП через шину 10 данных соединен с входом 11 буферного реги стра 12 и входом 13 компаратора 14. Второй вход 15 компаратора через шину 16 задания подключен к выходу 17 буферного регистра. Выход 13 компаратора 14 через второй коммутирующий элемент 19 соединен с входом 20 установки триггера 21 в состояние "Логическая единица". Вход 22 установки . триггера в состояние "Логический1 тноль соединен с выходом логического , элемента ИЛИ 23 и со стробирующим входом 24 буферного регистра, 1( выхо, ду триггера 21 подключены первый вход 25 первой схемы 26 совпадения и перВый ВХОД 27 ВторОЙ схемы 23 совпаДе ния. Выход схемы 26 подключен к выходной цепи 29 устройства, а выходсхемы 28 - к первому входу 30 элемента ИЛИ, второй вход 31 которого соединен с выходом третьей схемы 32 совпадения, Второй вход 33 первой схемы ,26 совпадения и второй вход 34 второй схемы 28 совпадения подключены квыходу формирователя 6 импульсов.Третий вход 35 второй схемы 28 совпа- дения и первый вход 36 третьей схемы32 совпадения подключены к тактовомувыходу.37 АЦП. Второй вход 33 третьейсхемы 32 совпадения соединен с Выходом Й третьего коммутирующего эле 55мента 39, у которого вход е подклю, чен к нулевой шине 40, а вход 1 через резистор Е - к источнику постоянногонапряжения. Устройство работает следующим об"разом,После заполнения тигля АЗ жидкимметаллом иа выходе потенциометра 9устанавливают опорное напряжение 11окоторое,в электрическом масштабе соответствует силовому воздействию Гона расплав, необходимому для егоподъема по металлопроводу на высотупо, равную исходной разности уровнеймежду зеркалом расплава и термопарой 3. 1(оммутирующий элемент 19 переводят в разомкнутое состояние, элемент 7 - в положение, при которомего выход а соединен с входом с, акоммутирующий элемент 39 - в положение, при котором его выход Й соединенс входом Г,Аналоговый сигнал Б поступает навход АЦП, а сигнал положительной полярности - на вход 33 схемы 32 совпадения. Поэтому первый (после переключения коммутирующих элементов) из тактовых импульсов, генерируемых В АЦП,формирует на шине 10 данных, Входе 11буферного регистра 12 и входе 13 компаратора 14 сигнал 1)о в цифровой форме Б . 1(роме того, тактовый импульсс выхода 37 АЦП поступает на вход 36схемы 32 совпадения, далее на ее выход, проходит через элемент ИЛИ 23 и,действуя на стробирующем входе 24буферного регистра 12, переносит сигнал 11 на выход 17 и через шину 16%заданйя - на вход 15 компаратора 14.При равных сигналах на входах 13 и 15компаратора его выходное напряжениеравно нулю, а при разных - логичеси икои 1, Задним фронтом первого тактового импульса, прошедшего на выходсхемы 23, триггер 21 по входу 22 устанавливается в положение, при котором на его выходе нулевой потенциал.Следующие тактовые импульсы состояниясхемы не изменяют. Затем коммутирующий элемент 39 переводят в положение,при котором его выход д соединен свходом е, а вход 33 схемы 32 совпадения - с нулевой шиной 40, в результате чего прохор, тактовых импульсов через схему 32 прекращается, Элемент 7переводят в положение, при которомего Выход а соединен с входом Ь, авход АЦП - с выходом преобразователя 2. Поскачьку силовое воздействиена расплав отсутствует, сигнал 11 иашине 1 О данных равен нулю, а сигнална выходе 13 компаратора 14 " логичес35 5 15479 кой "1". После замыкания элемента 19 этот сигнал появляется на входе 20 триггера 21, но нулевое состояние триггера не нарушается, так как по входу 20 триггер переключается только отрицательным перепадом напряжения. Переключения коммутирующих элементов выполняются в указанном порядке автоматически или вручную только после 10 очередной загрузки расплава в тигель АЗ, что требует в общей сложности не более 1-2 с.Во время первого цикла заливки, в тот момент, когда силовое воздействие 5 Р на расплав возрастает до величины Г, разность по высоте между поднимающимся уровнем в металлопроводе и опускающимся уровнем в тигле составит 11 , столб расплава в металлопроводе 20 еще не дойдет до термопары 3 и будет от неь на расстоянии ЬЬ = Ь/О где Й - диаметр металлопровода, П - диаметр тигля, В этот же момент (при Г = Г ) сигнал Б на выходе АЦП, ши не 10 данных и входе 13 компаатора 14 станет равным напряжению Б , установленному на входе 15 компаратора до начала цикла. Его сигнал на выходе 18 скачкообразно изменится от еди ничного до нулевого потенциала, что приведет к переключению триггера 21 .и появлению на его выходе и входах 25 и 27 схем 26 и 23 совпадения сигнала "Лог. 1".В момент подхода расплава к торцу термопары 3 на выходе дифференцирующего звена 5 появится одиночный импульс, который звеном 6 формируется в сигнал, имеющий амплитуду логичес кой "1" и длиельнсть 0,8-1,0 По входу 33 схемы 26 он пройдет в выходную цепь 29, подключенную к системе управления технологическим процессом, и изменит скорость нарастания 45 силового воздействия Г на расплав в соответствии с режимом заполнения формы, Длительность выходного импульса формирователя 6 на 3-4 порядка превышает период следования тактовых ипульсов, поступающих с выхода 37 АЦП. Поэтому первьп из них, появившийся на входе 35 схемы 28 после прихода выходного импульса формирователя 6 на ее вход 34, всегда пройдет на вход 30 элемента ИЛИ и далее - на стробирующий вход 24 буферного регистра 12 и вход 22 триггера 21, При появлении тактового импульса па входе 4 624 двоичный сигнал ", поступивший к этому моменту на шину 10 данных, переносится на выход 17 буферного регистра и через шину 16 задания - на вход 5 компаратора. Задним фронтом этого импульса триггер 21 по входу 22 переключается в нулевое состояние, и на входах 25 и 27 схем совпадения устанавливается напряжение логического 0. Поэтому следующий тактовый импульс по входу 35 на выход схемы 28 не пройдет. Закрытой окажется и схема 26, соединяющая по входу 33 входную цепь устройства, образованную термопарой 3, дифференцирующим звеном 5 и формирователем 6, с выходной цепью 29.Сигнал И установленный на входе 15 компаратора 14 при первом цикле заливки, пропорционален силовому воздействию Г, создавшему перепад Ь уровней расплава в метаплопроводе и тигле, достаточный для подъема металла к полости литейной формы.Во втором цикле напряжение У, действует на входе 15 как опорное. При совпадении с ним сигнала, поступающего с шины 10 данных на вход 13 компаратора (чему соответствует Г = Г ), на входах 25 и 27 устанавливается потенциал логической 1 , а при под-. ходе расплава к термопаре 3 во втором цикле на вход 15 переносится напряжение Ц, пропорциональное текущему значению Г силового воздействия и служащее опорным сигналом при третьем цикле.Далее в каждом цикле устройство работает аналогичным образом: по равенству сигналов на входах 13 и 15 компаратора автоматически определяется приближение расплава к контролируемому уровню (на входах 25 и 27 схем совпадения устанавливается потенциал логической "1"), а в момент подхода зеркала металла к торцу термопары 3 импульсный сигнал с выхода формирователя б проходит в выходную цепь 29 устройства, на входе 1.5 компаратора фиксируется опорное напряжение для следующего цикла и устанавливается потенциал логического "0" на входах 25 и 27 схем совпадения,Сигнал, сформированный на входе 33 схемы 26 по изменению ЭДС термопары, проходит в выходную цепь 29 без запаздывания, поскольку до его появления всегда устанавливается потенциалло 1547942гической "1" на входе 25В первомцикле времяэтого упреждения составляет 11/Й,11 (Э - Й ), а при слег,дующих циклах о = ш/пдПг 11 где Ьскорость подьема расплава к форме,ш - масса отливки, полученной в предыдущем цикле, я - плотность расплава. В реальных. условиях с 1/П 6 0,1,а Ь = 0,6 - 0,7 м. При ш = 5 кг,Ь = 0,1 м/с, Р = 0,5 м, Й = 5 смсхема 26 открывается за 0,1 - 0,2 сдо появления сигнала на выходе формирователя 6 и закрывается после егопрохода в выходную цепь 29 и задержки, равной периоду ( ( 0,01 с) следования тактовых импульсов с выхода 37АЦП. Поэтому практически в течениевсего времени подъема расплава к форме, составляющего 5-15 с, устройствозащищено от электрических помех, которые могут появляться в цепях термопары 3, дифференцирующего звена 5 иФормирователя 6, Сигнал помехи пройдет в выходную цепь 29 только в томслучае, если он появится после срабатывания компаратора 14 и раньше, чемзеркало расплава подойдет к торцутермопары 3. Однако в этом случаепогрешность контроля уровня не превысит 1 см и практически не снизит качества управления режимом заполненияФормы.Таким образом, обработка сигнала,пропорционального силовому воздействию на расплав, проведенная на указанных этапах процесса, позволяетвыполнить устройство с одной термопарой без снижения его помехозащищенности. Это существенно упрощает конструкцию первичного преобразователяуровня, его монтаж в оснастке и обслуживание. Нроме того, применениетолько одного термоэлектрическогодатчика делает устройство пригоднымпрактически для любых вариантов конструкции оснастки и лигейной установки в целом, сокращает на 30-35 Е времямонтажных и ремонтных работ,Формула и з о б р е т е н и яУстройство для контроля уровня расплава при литье под регулируемымдавлением, содержащее термопару, установленную в литнике формы, дифференцирующее звено, формирователь импульсов, триггер, первую, вторую и третью схемы совпадения, преобразователь силового воздействия на расплав в электрический сигнал, первый, второй и третий коммутирующие элементы, причем термопара через дифференцирующее звено соединена с Формирователемимпульсов, отличающеесятем, что, с целью упрощения конструкции, монтажа и обслуживания, в устройство введены аналого-цифровой преобразователь, буферный регистр, цифровой компаратор, логический элементИЛИ и источник регулируемого сигналапостоянного тока, вход аналого-цифрового преобразователя подсоединен квыходу первого коммутирующего элемента, один вход которого соединен с выходом преобразователя силового воздействия, а другой в . с источником ре гулируемого сигнала, выход аналогоцифрового преобразователя через шинуданных соединен с входом буферногорегистра и одним из входов компаратора, у которого другой вход через шинузадания подсоединен к .выходу буферно го регистра, а выход через второйкоммутирующий элемент - к входу установки триггера в состояние "Логическая единица , вход установки триггера в состояние "Логический нуль соединен с выходом элемента ИЛИ и стробирующим входом буферного регистра,а выход триггера - с первыми входамипервой и второй схем совпадения, вторые входы которых подсоединены к выходу формирователя импульсов, выходпервой схемы совпадения соединен свыходной цепью устройства, выход второй схемы совпадения - с первым входом элемента ИЛИ, а ее третий входподсоединен к тактовому выходу аналого-цифрового преобразователя ипервому входу третьей схемы совпадения, у которой выход соединен свторым входом элемента ИЛИ, а второйвход - с выходом третьего коммутирующего элемента, один вход которогосоединен с нулевой шиной, а другой -с источником постоянного напряжения,1547942 О СИМО Со ставитель Техред А.Кр тор Е,ПаппавчукКорр е кторЛ, Пат ай ательский комбинат "Патент", г. Улсгород, ул. Гагар оиэводственноЗакаэ 100 Тир аж ВНИИПИ Государственного комит 113035, Иоскв33 Подписноеа по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Ж, Раушская наб., д, 4/5