Измерительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(22)Заявлено 09.0 б,80 (2) 292785 б/22-02 В 22 С 19/04 с присоединением заявки РЙ(23)приоритет Гееудерстеерай кеюитет СИР яв делаю язебретеяяя и атярытий"фЩШ "е а;даЙф ф.-фРа са:.1Ю.П. Ледян;И, А. татлин, Д. М. Кукуй и В.Г. Басс " -" -"гБелорусский ордена Трудового Красного Знаменн".,".политехнический институт(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в лабораториях литейных цехов для экспресс-анализа длительности твердения связующих материалов, стержневых5 смесей и стержней.Известно устройство для определения длительности твердения связующих материалов. за счет регистрации изменения электрической проводимости в процессе затвердевания, состояцее из датчика электропроводности и измери" тельной схемы 1 1,Однако измерительная схема обеспечивает только измерение и запись на диаграммной ленте контролируемого параметра для случая тепловой сушки . связующего. Использовать это устройство для определения длительность ао твердения смесей или стержней, отверждаемых газообразными катализаторами не представляется возможным, так как оно не может осуществлять логические операции, связанные с управлением .про. цессом затвердеванияНаиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из датчика электрической проводимости, установленного в емкости со стержневой смесью, измерительной схемы и командоаппарата, который осуществляет включение измерительной схемы и уп" равляет подачей газообразного катализатора в межэлектродное пространство датчика. Устройство обеспечивает не только регистрацию электрической проводимости стержневой смеси в процессе твердения, но и осуществляет частич" ную автоматизацию процесса, измерения, управляя электромагнитными клапанами подачи газообразного катализатора 31.Недостатками этого устройства являются необходимость переналадки параметров схемы измерительного устройства при изменении исходной электрической проводимости связующего материала, низкий уровень автоматизации про00 3 10040 цесса измерения и отсутствие возможности введения получаемой инФормации в систему сбора информации ( ПСУ) для обработки .ее на ЭВИ и управления процессом твердения стержней на производ 5 ственных участках.Цель изобретения - автоматизация процесса измерения, повышение точности, надежности и скорости измерения, а также ввода результатов измере 16 ния в систему сбора информации.Поставленная цель достигается тем, что в измерительном устройстве, состоящем из датчика измерительной схемы и командоаппарата в измерительную схему 15 введены элементы контроля работы, аналого-циФровой преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика первый, второй и третий регистры памяти, входы которых соединены с выходомр аналого-цифрового преобразователя, элемент сравнения, счетчики времени и длительности цикла, триггеры пуска и цикла, индикаторы с девифраторами, формирователи, элементы И, ИЛИ, ключи 5 и генератор импульсов, причем с командоаппаратом соединены первый Формирователь импульсов, выход которого вместе с выходами элементов контроля работы поступает на вход многовходового элемента И, и самопишущий регист рирующий прибор, вход которого как и вход порогового элемента И соединен , с входом триггера пуска, выход которого через ключ соединен с входом счетчика времени, связанного с иядика 55 тором и системой сбора информации, а через второй формирователь импульса соединен с входом "Запоминание первого регистра, через элементы ИЛИ - с входами "Сброс" второго и третьего регистра, счетчика длительности цикла и элемента сравнения, кроме того, выход второго формирователя через упомянутый элемент ИЛИ и элемент задержки связан с входом триггера цикла, выход 45 которого через ключ соединен с входом счетчика длительности цикла, выход которого через ключ соединен с входом счетчика длительности цикла, а через третий формирователь импульса - 50 с входом "Запоминание" второго регист. ра, кроме того, счетчик длительности цикла через дешифратор и еще один формирователь связан с входом "Запоминание" третьего регистра, входом 55 "Сброс" триггера цикла и через эле" мент задержки - с входом элемента срав нения, чьи входы сравнения соединены с выходами второго и третьего регистров, а выход неравенства соединенс другим входом упомянутого элемента ИЛИ, выход равенства соединен с командоаппаратом и через другой элемент ИЛИ соединен с входом "Сброс"триггера пуска, кроме того, аналогоцифровой преобразователь, первый итретий регистры соединены со своимиэлементами индикации и системой сбора информации, командоаппарат черезэлементы ИЛИ соединен с шиной "Сброс",а генератор импульсов через упомянутые ключи соединен с входами счетчиков времени и длительности цикла.Устройство обеспечивает измерениеэлектрофизических параметров( электрической проводимости, ЭДС) связующихматериалов, стержневых смесей и стержней,На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство состоит из командоаппарата 1, на вход которого поступаетсигнал 2 "Пуск", Командоаппарат 1имеет несколько выходов, предназначенных для отработки необходимых действий по включению и выключению исполнительных механизмов, например клапанов продувки, источников питанияэлектровентиляторов, нагревательныхэлементов и др. Последовательностьвключения исполнительных механизмовопределяется технологическими операциями, сопровождающими затвердеваниесмесей или стержней. 11 ри определениидлительности твердения стержней, отверждаемых в нагреваемой оснастке,необходимо включение нагревательныхэлементов и поддержание постоянной темтемпературы. В случае отверждениястержней и смесей продувкой газообразными катализаторами необходимо управлять открытием и закрытием клапановподачи катализатора и воздуха для прпродувки и т.д.Из этих выходов командоаппарата начертеже изображен один - выход 3включения измерительного устройства.Этот выход соединен с одним входом элемента ИЛИ 4, входом формирователя 5одиночного импульса и входом включениясамопишущего регистрирующего прибора 6.Выход формирователя 5 яопадает наодин из входов многовходового элемента И 7, другие входы котор го соединены с элементом 8 контроля температуры элементами 9 блокировки и выходов5 1004 порогового элемента 10 контроля качества стержневой смеси, соединенного с дат чиком 11 измерения параметров смеси. Датчик 11 соединен такие с самопишущим регистрирующим прибором 6 и аналогоцифровым преобразователем ( РЦП ) 12, который, в свою очередь, соединен с индикатором 13, отображающим состояние выхода АЦП 12Выход элемента И 7 соединен с входом триггера 14, разре 10 шающий выход которого соединен с од ним из входов элемента И 15 и входом формирователя 16 импульса, Другой . вход элемента И 15 соединен с выходом генератора 17, а выход элемента И 5 1 соединен с входом счетчика 18 времени состояние которого отображает дешифратор-индикатор 19. Выход Формирова-, теля 16 соединен с входом "Запомина-ние" первого регистра 20, вход которого соединен с выходом АЦП 12, а выход - с элементом 21 дешифрации инфор. мации. Кроме того, выход формирователя 16 соединен с одним из входов элемента ИЛИ 22, выход которого соеди з нен с входом элемента 23 .задержки и одним из входов элемента ИЛИ 24, выход которого попадает на входы "Сброс" второго регистра 25, третьего регистра 26, элемента 27 сравнения и счетчика 28, Выход элемента 23 задержки соединен с входом триггера 29, разрешающий выход которого соединен с первым входом ключа И,30, второй вход которого соединен с генератором 17, а выход - с входом счетчика 28, Кроме этого, выход 31 триггера 29 соединен с входом формирователя 32 импульса, выход которого соединен с входом "Запоминание" второго регистра 25, вход которого, также ф как и вход третьего регистра 26 соединен с выходом АЦП 12. Счетчик 28 соединен с дешифратором 35 и формирователем 3 ч импульса, выход которого соединен с входом "Сброс" тригге ф ра 29, с входом "Запоминание" третьего регистра 2 Ь, отображается соединенным с ним элементом 36. Элемент 27 имеет два входа, соединенных с выходами второго регистра 25 и третьего регистра 25, а также два выхода - выход неравенства, соединенный со вторым входом элемента ИЛИ 22, и выход равенства сравниваемыхчи" сел 37, поступающий:на элемент ИЛИ 38, выход которого соединен со входом "Сброс" триггером .14, а второй вход элемента ИЛИ;38:;-:.соединен с выхо 000 6дом ИЛИ 4 который соединен также свходами "Сброс" счетчика 18, первогорегистра 20 и вторым входом элемента ИЛИ 24. На второй вход ИЛИ 4 икомандоаппарат поступает внешний сиг.нал "Сброс":39. Параллельно индикаторам 13, 19, 21 и 36 может бытьподключена системе сбора информацииАСУ) для съема приказаний и автоматического управления ироцессами стержневого отделения.Устройство работает следующим образом.Датчик электрической проводимости.(любое из указанных устройств),входящий в измерительное устройствосм. чертеж, поз. 11), погружает ко.мандоаппарат, который осуществляетвсе необходимые для твердения смеситехнологические операции и одновременно подает сигнал 3 включения измерительного устройства. По этомусигналу устройство подготавливаетсяк работе, так как регистры 20, 25и 26, элемент 27, счетчики 18 и 28,триггер 14 принимают исходное со,стояние.По сигналу З,.кроме того, срабатывает формирователь 5 и включается вработу регистрирующий прибор 6, Выход,ной импульс формирователя 5 вместе .с,сигналами элементов 8-10.поступаетна вход И 7 Наличие сигналов 8-10свидетельствует о готовности к работе всех блоков устройства,Это означает, что температура вшахте печи соответствует заданномузначению, шахта герметично закрыта,а срабатывание порогового элемента 10 качества смеси свидетельствует, что датчик 11 погружен в стержневую смесь, Таким образом, элементы 8-10 предотвращают возможностьложного срабатывания устройства вслучае отсутствия смеси или несоответствия значения температуры заданному, с выхода элемента 7 импульспопадает на триггер 14 которыйсрабатывает, что обеспечивает открытие ключа 5 и срабатывание формирователя 16. Через ключ 15 импульсы генератора 17 начинают поступатьна вход счетчика 18, состояние ко.- торого преобразуется в удобную длянаблюдения форму (секунды, минуты )и отображается элементом 19, на котором начинается отсчет времени измерения. Этот элемент в течение осущест.вления всего цикла измерения пока 7 100 ч 0 .зывает текущее время от начала из- мерения длительности твердения. Остановка отсчета времени на элемен,те 19 происходит в момент завершения процессов твердения, 3Сработавший Формирователь 16, в свою очередь, вырабатывает импульс, который обеспечивает запоминание регистром 20 состояние выхода шин АЦП 12 в начальный момент измерения и че ф рез элементы ИЛИ 22 и 24 дублирует сигнал сброса, а через элемент 23 задержки вызывает срабатывание триго гера 29, На элементе 21 индуцируется значение исходной электрической 1 проводимости смеси в момент начала твердения, записанное в регистре 20. Это значение остается на индикато" ре 21 в течение всего цикла твердения и сбрасывается только лишь после поступления сигнала "Сброс" 39, означающего, что все измерения завершены.Срабатывание триггера 29 откры- вает ключ 30, через который импульсы генератора 17 начинают поступать на вход счетчика 28, одновременно срабатывает Формирователь 32, импульс которого обеспечивает запоминание на регистре 25 состояния выхода АЦП 12. Затем счетчик 28 отрабатывает задержку времени, необходимую для того, чтобы электрическая проводимость смеси изменилась в процессе тверденил на величину, определяемую нужной точностью измерения. После35 этого срабатывает дешифратор 33 и формирователь 34Выходной импульс формирователя 34 срабатывает триггер 29 в исходное состояние, обеспечивает запоминание на третьем регистре 2 б значения выхода АЦП 12 и через некоторое время, определяемое параметрами элемента 35, импульс поступает на элемент 27 сравнения, В зависимости от состояния регистров 25 и 26 элемент 27 сравнения вырабатывает импульс неравенства или равенства сравниваемых значений. При этом сигнал неравенства поступает на вход ИЛИ 22, вызывая сброс фф элементов 25-28 в исходное состояние, срабатывание триггера 29 и повторение цикла измерения и сравнения.Сигнал неравенства вырабатывается элементом 27 в том случае, когда про- фф цесс затвердевания связующего материала еще не завершился до конца. При этом величина электрической проводи" 00 8мости смеси за время, прошедшее междудвумя соседними измерениями, уменьшается,Циклы измерения повторяются до техпор, пока связующее вещество полностью не затвердеет. В этом случае величина электрической пригодности перестает изменяеться за время, прошедшее между двумя соседними измерениями. При этом элемент 27 сравнениявыдает сигнал 37 равенства, который через элемент 38 сбрасывает в исходное состояние триггер 11, что вызывает остановку счетчика 18, Одновременно с этим сигнал 37 поступает накомандоаппарат, который прекращаетподачу газообразного катализатора вдатчик и обеспечивает продувку образца смеси воздухом в случае затвердевания стержней при продувке газообраз"ным катализатором). При регистрациидлительности твердения смеси холодного или. горячего твердения командоаппарат 1 включает лишь сигнал о завершении процесса измерения.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает измерение величины электрической проводимости илиЭДС стержневой системы в течениевсего процесса затвердевания. В момент времени, соответствующий полномузатвердеванию смеси измерение электрической проводимости прекращается и. одновременно с этим автоматииескипрекращается работа измерительной схемы. На индикаторах устройства Фиксируется исходная электрическая проводимость смеси .( на индикаторе 21 ),время, в течение которого смесь затвердела ( на индикаторе 19) и значение электрической проводимости смеси в момент полного затвердевания( на индикаторе 36),Предлагаемое устройство обеспечивает получение инФормации на только о длительности затвердевания смеси, но и о необходимой для определения диапазона изменения электрической проводимости. Диапазон изменения элект рической проводимости необходим для оптимизации процесса изготовления стержней и стержневых машин, так как позволяет. исключить" влияние масштабного факторагабаритов стержня ) при определении оптимальной длительности твердения.Предлагаемое устройство позволяетосуществлять контроль дальнейшего измерения электрической проводимости1 ПОЦООО 1,0та И, и самопишущий регистрирующийприбор, вход которого также как ивход порогового элемента И соединенс входом триггера пуска, выход которого через ключ соединен с входомсчетчика времени, связанного с индикатором и системой сбора информации,а через второй формирователь импульса соединен с входом "Запоминание"первого регистра, через элементы ИЛИс входами "Сброс" второго.и третьего регистра, счетчика длительностицикла и элемента сравнения, кроме,того, выход второго формирователя через упомянутый элемент ИЛИ и элементзадержки связан с входом триггерацикла, выход которого через ключ соединен с входом счетчика длительности цикла, а через третий формирователь импульса - с входом "Запоминание" второго регистра, кроме того,счетчик длительности цикла через дешифратор и еще один формировательсвязан с входом "Запоминание" третьего регистра, входом "Сброс" триггера цикла и через элемент задержки -с входом элемента сравнения, чьивходы сравнения соединены с выходами второго и третьего регистров, авыход неравенства соединен с другимвходом упомянутого элемента ИЛИ,выход равенства соединен с командоаппаратом и через другой элемент ИЛИсоединен с входом "Сброс" триггерапуска, кроме того, аналого-циФровойпреобразователь, первый и третий регистры соединены со своими элементами индикации и системой сбора информации, командоаппарат через элементы ИЛИ соединен с шиной иСброс", агенератор импульсов через упомянутые ключи соединен с входами счетчиков времени и длительности цикла. Формула изобретения смеси после достижения минимума электропроводности. Обеспечивается это регистрирующим прибором 6, который продолжает работать и после прекращенияцикла измерения, и индикатором 13,Общая остановка устройства осуществляется после поступления команды "Сброс".39. При этом все- элементы схемы сбрасываются в исходное состояние и регистрирующий прибор 6 останавли вается.Благодаря тому, что информация, поступающая на индикаторы 13, 19, 21 и 36 может передаваться в систему сбора информации ( АСУ) предлагаемое уст ройство позволяет обеспечить управление стержневыми машинами, изготавливающими стержни, используя средства АСУ. Практически каждый новый замес смеси, прежде чем она поступит в стерж) невое отделение может быть испытан с помощью предлагаемого устройства иполученная информация позволит осуществить коррекцию режима затвердевания стержня с целью оптимизации про- И цесса его изготовления. 30Измерительное устройство, состоя.щее из датчика, измерительной схемы и командоаппарата, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, повышения точности, надежности и скорости измерения, а также ввода результатов измерения в систему сбора инфор мации, в измерительную схему введены элементы контроля работы; анало 40 го-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом датчика; первый, вторрй и третий регистры памяти, входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, элемент сравнения; счетчики45 времени и длительности цикла, триггеры пуска и цикла; индикаторы с дешифраторами, формирователи, элементы И, ИЛИ, ключи и генератор импуль. сов, причем с командоаппаратом со- ф 0 единены первый формирователь импуль. сов, выход которого вместе с выхода. ми элементов контроля работы поступает на вход многовходового элеменИсточники информации,принятые во внимание при экспертизеОпределение скорости твердения связующих материалов. "Литейное производство", 1979, Г" 1,с. 12-13.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2689729/22-02,кл. В 22 С 9/ОФ, 1978.Бокшан тор И, а д Ре За ПП "Патент жгород, ул. Проектна илиа з 1659/12ВНИИПИпо1130 1 СоставитТехредуТираж 81осударствелам иэобреква Жль А. АбросТепер ного комитета ений и открыт Рачшская наб. ворректор ЛодписноеСССР