CS211757B1

CS211757B1 - Connection for calculation of the oxygen activity in liquid metals particularly steel

Info

Publication number: CS211757B1
Application number: CS50680A
Authority: CS
Inventors: Josef Kubena; Milan Macoszek
Original assignee: Josef Kubena; Milan Macoszek
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1982-02-26

Description

Vynález se týká zapojení pro samočinný výpočet aktivity kyslíku v tekutých kovech, zejména oceli, a řeší určování výsledné hodnoty aktivity z údajů elektromotorického napětí a teploty.The invention relates to a circuit for the automatic calculation of oxygen activity in liquid metals, in particular steel, and to the determination of the resulting activity value from the electromotive voltage and temperature data.

K měření aktivity kyslíku slouží v ocelárnách ponorné sondy s výměnnou hlavicí pro jednorázové použití, v níž jsou umístěna dvě čidla. Je to jednak termočlánek dávající signál úměrný teplotě lázně, jednak koncentrační galvanický článek, jehož elektromotorické napětí je mírou aktivity ky.slíku v roztaveném kovu. Hledaná aktivita kyslíku je s naměřenými hodnotami elektromotorického napětí a teploty vázána poměrně složitým vztahem,' vyplývajícím z popisu zúčastněných fyžikálně-.chemických dějů.Submersible probes with a disposable disposable head, in which two sensors are located, are used to measure oxygen activity in steelworks. It is a thermocouple giving a signal proportional to the temperature of the bath, and a concentration galvanic cell whose electromotive voltage is a measure of the oxygen activity in the molten metal. The oxygen activity sought is associated with the measured values of electromotive voltage and temperature by a relatively complicated relationship resulting from the description of the involved physico-chemical processes.

Dosud se měření provádí zpravidla tak, že signály z obou čidel jsou zaznamenávány na liniových zapisovačích. Obsluha musí po změření odečíst ze záznamů ustálené hodnoty a pak pomocí nomogramu, tabulek či s použitím mechanického pravítka stanovit výslednou hodnotu aktivity. Tento postup je nepohodlný a je spojen se značným rizikem vzniku nepřesností a chyb. Nejvhodnějším řešením z hlediska praktických provozních potřeb je zobrazení konečného výsledku měření v číslicové formě.Until now, measurements are usually carried out in such a way that the signals from both sensors are recorded on line recorders. After measuring, the operator must read the steady-state values from the records and then determine the resulting activity value using a nomogram, tables or mechanical ruler. This procedure is inconvenient and involves a significant risk of inaccuracies and errors. The best solution for practical operational needs is to display the final measurement result in digital form.

Je známo řešení, kdy se aktivita kyslíku určuje analogovým přepočtem v čase měřeni a v určitém momentu se výsledek přepočtu převede analogo-čislicovým převodníkem na číslo. Toto řešení nezajistí správný výsledek v případě nesynchronnosti signálů z obou čísel, jež je v praxi obvyklá, a navíc přesnost a stabilita přepočtu analogovými obvody v provozních podmínkách nemusí být vždy vyhovující. Použití číslicového počítače k výpočtu aktivity kyslíku z hodnot elektromotorického napětí a teploty je nákladné, at už se jedné o dílčí úlohu χ rámci většího systému nebo o využití mikropočítače jen pro daný účel.A solution is known in which the oxygen activity is determined by analogue conversion at the time of measurement and at a given moment the conversion result is converted by an analogue-to-digital converter into a number. This solution will not ensure a correct result in the case of the asynchronous signals from both numbers, which is usual in practice, and moreover, the accuracy and stability of the conversion by analog circuits in operating conditions may not always be satisfactory. Using a digital computer to calculate oxygen activity from electromotive voltage and temperature is costly, whether it is a partial task χ within a larger system or the use of a microcomputer just for that purpose.

Tyto nedostatky odstraňuje předložený vynález, týkající se zapojení pro výpočet aktivity kyslíku v tekutých kovech, zejména oceli. Jeho podstatou je, že sestává z generátoru hodinové frekvence, jehož výstup je připojen na první vstup řídicího obvodu. První výstup řídicího obvodu je spojen s počítacím vstupem binárního čítače, druhý výstup řídicího obvodu je spojen s nulovacím vstupem téhož čítače a třetí výstup řídicího obvodu je spojen 8.prvním vstupem vyhodnocovacího obvodu. Svorka pro připojení spouštěcího impulsu je spojena s druhým vstupem řídicího obvodu. Výstup o nejvyšší váze binárního čítače je spojen s třetím vstupem řídicího obvodu, výstup o druhé nejvyšší váze binárního čítače je spojen s druhým vstupem vyhodnocovacího obvodu a výstupy o nižší váze binárního čítače jsou připojeny paralelně spojeným adresovacím vstupům první a druhé programovatelné paměti. První · výstup vyhodnocovacího obvodu je spojen s uvolňovacím vstupem první programovatelné paměti, druhý výstup vyhodnocovacího obvodu je spojen s uvolňovacím vstupem druhé programovatelné paměti. Výstupy programovatelných pamětí jsou paralelně spojeny. První výstupy jsou připojeny na paralelně spojené datové vstupy hradla číslic a hradla funkcí. Druhé výstupy jsou připojeny na adresovací vstupy číslicového přepínače. Třetí výstupy jsou připojeny na ovládací vstupy hradla číslic a zároveň na vstup invertoru, jehož výstup je spojen s ovládacími vstupy hradla funkcí. Výstupy hradla číslic jsou připojeny na vstupy dekodéru číslic a zároveň paralelně spojeny s datovými výstupy číslicového přepínače, výstupy hradla funkcí jsou zavedeny na vstupu dekodéru funkcí. Výstupy dekodéru číslic jsou připojeny na první ovládací vstupy spínací matice. Výstup pro funkci odečítání dekodéru funkci je paralelně spojen s výstupem záporné polarity číslicového přepínače a zároveň připojen na druhé ovládací vstupy spínací matice. Druhý výstup dekodéru funkcí je spojen s uvolňovacím vstupem číslicového přepínače. Třetí výstupy dekodéru funkcí jsou spojeny s třetí částí ovládacích vstupů spínací matice. Sloupce spínací matice jsou spojeny s adresovacími vstupy kalkulátorového obvodu, jehož multiplexované výstupy jsou spojeny s řádky spínací matice. Datové výstupy kalkulátorového obvodu jsou spojeny se vstupy zobrazovacího displeje. Vstupní svorky pro připojení naměřených hodnot teploty a elektromotorického napětí jsou spojeny s datovými vstupy číslicového přepínače.These drawbacks are overcome by the present invention relating to the circuitry for calculating oxygen activity in liquid metals, especially steel. Its essence is that it consists of a clock generator whose output is connected to the first input of the control circuit. The first control circuit output is coupled to the binary counter counting input, the second control circuit output is coupled to the reset counter of the same counter, and the third control circuit output is coupled to the first evaluation circuit input. The trigger pulse terminal is connected to the second control circuit input. The highest binary counter output is connected to the third input of the control circuit, the second highest binary counter output is connected to the second evaluation circuit input, and the lower binary counter outputs are connected in parallel connected addressing inputs of the first and second programmable memory. The first output of the evaluation circuit is coupled to the release input of the first programmable memory, the second output of the evaluation circuit is coupled to the release input of the second programmable memory. Programmable memory outputs are connected in parallel. The first outputs are connected to parallel connected data inputs of the numeric gate and the gate of the functions. The other outputs are connected to the address inputs of the digital switch. The third outputs are connected to the digital gate control inputs as well as to the inverter input whose output is connected to the gate control input functions. The outputs of the digital gate are connected to the inputs of the digital decoder and simultaneously connected to the data outputs of the digital switch. The outputs of the numeric decoder are connected to the first control inputs of the switching matrix. The output for the function decoder subtraction function is connected in parallel to the negative polarity output of the digital switch and connected to the other switching matrix control inputs. The second output of the function decoder is connected to the enable input of the digital switch. The third outputs of the function decoder are coupled to the third portion of the switching matrix control inputs. The switching matrix columns are connected to the address inputs of the calculator circuit, whose multiplexed outputs are connected to the switching matrix rows. The data outputs of the calculator circuit are connected to the inputs of the display display. The input terminals for the connection of the measured temperature and electromotive voltage values are connected to the data inputs of the digital switch.

Výhodami řešení podle vynélezu je samočinné provádění přepočtu s dostatečnou přesností a vyhovující rychlostí, možnost snadné změny algoritmu výpočtu, a také nízká cena.Advantages of the solution according to the invention are the automatic conversion with sufficient accuracy and satisfactory speed, the possibility of easy change of the calculation algorithm, and also the low cost.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněno jako příklad provedeni zapojení pro výpočet aktivity kyslíku v tekutých kovech, zejména oceli, podle vynálezu. Zapojeni je tvořeno generátorem 1 hodinové frekvence, jehož výstup 101 je zaveden na první vstup 201 řídicího obvodu 2, jehož první výstup 205 je spojen s počítacím vstupem 402 binárního čítače 2, druhý výstup 204 je spojen s nulovacím vstupem 401 binárního čítače 2» třetí výstup 206 je spojen s prvním vstupem 501 vyhodnocovacího obvodu 2· Svorka 2 pro připojení spouštěcího impulsu je spojena s druhým vstupem 202 řídicího obvodu 2. Výstup 405 o nejvyšší váze binárního čítače 2 3® spojen s třetím vstupem 203 řídicího obvodu 2. Výstup 404 o druhé nejvyšší váze binárního čítače 2 d^e spojen s druhým vstupem 502 vyhodnocovacího obvodu 2. výstupy 403 o nižší váze binárního čítače 2 jsou připojeny k paralelně spojeným adresovacím vstupům 601. 701 obou programovatelných pamětí 6, První výstup 503 vyhodnocovacího obvodu 2 3® spojen s uvolňovacím vstupem 602 prvé programovatelné paměti 6, druhý výstup 504 vyhodnocovacího obvodu 2 je spojen s uvolňovacím vstupem 702 druhé programovatelné paměti 2, přičemž odpovídající výstupy 603 a 703. 604 a 704. 605 a 705 programovatelných pamětí 6, 2 jsou paralelně spojeny, první výstupy 603. 703 jsou připojeny na paralelně spojené datové vstupy 801. 901 hradla 8 číslic a hradla 2 funkcí, druhé výstupy 604. 704 jsou připojeny na adresovací vstupy 1302 číslicového přepínače 13. třetí výstupy 605. 705 jsou připojeny na ovládací vstupy 802 hradla 8 číslic a zároveň na vstup 1001 invertoru 10. jehož výstup 1002 je spojen s ovládacími vstupy 902 hradla 2 funkcí. Výstupy 803 hradla 8 číslic jsou zavedeny na vstupy 1101 dekodéru 11 číslic a zároveň jsou paralelně spojeny s datovými výstupy 1303 číslicového přepínače 13 a výstupy 903 hradla 2 funkcí jsou zavedeny na vstupy 1201 dekodéru 1 2 funkcí. Výstupy 1102 dekodéru 11 číslic jsou zavedeny na první část 1402 ovládacích vstupů spínací matice 22, výstup 1204 pro odečítání dekodéru 12 funkcí je paralelně spojen s výstupem 1306 záporné polarity číslicového přepínače 13 a zé3 roven zaveden na druhou část 1405 ovládacích vstupů spínací matice 14. druhý výstup 1202 dekodéru 12 funkcí je spojen s uvolňovacím vstupem 1301 číslicového přepínače 13. Ostatní výstupy 1203 dekodéru 12 funkcí jsou spojeny s třetí částí 1401 ovládacích vstupů spínací matice 14. přičemž sloupce 1403 spínací matice 14 jsou spojeny s adresovacími vstupy 1502 kalkulátorového obvodu 1 5. jehož multiplexované výstupy 1501 jsou spojeny s řádky 1404 spínací matice a jehož datové výstupy 1503 jsou spojeny se vstupy 1601 zobrazovacího displeje £6. Vstupní svorky 17. 18 pro připojení naměřených hodnot teploty a elektromotorického napětí jsou spojeny s datovými vstupy 1304. 1305 číslicového přepínače 13.The attached drawing schematically shows, by way of example, an arrangement for calculating oxygen activity in liquid metals, in particular steel, according to the invention. The circuit is formed by a clock frequency generator 1, whose output 101 is applied to the first input 201 of the control circuit 2, whose first output 205 is connected to the counting input 402 of the binary counter 2, the second output 204 is connected to the reset input 401 of the binary counter 2. 206 is connected to the first input 501 of the evaluation circuit 2. The trigger pulse connection terminal 2 is connected to the second input 202 of the control circuit 2. The highest weight output 405 of the binary counter 23 is connected to the third input 203 of the control circuit 2. highest weight binary counter 2 ^d a second input connected to an evaluation circuit 502, the second input 403 of lower weight of the binary counter 2 are connected to the addressing inputs connected in parallel 701 601. the two programmable memories 6, a first outlet 503 of the evaluating circuit 2 connected to release 3® input 602 of the first programmable memory 6, the second the output 504 of the evaluation circuit 2 is connected to the release input 702 of the second programmable memory 2, wherein the corresponding outputs 603 and 703, 604 and 704. 605 and 705 of the programmable memories 6, 2 are connected in parallel, the first outputs 603. 703 are connected to inputs 801. 901 gate 8 digits and gate 2 functions, second outputs 604. 704 are connected to the address inputs 1302 of the digital switch 13. the third outputs 605. 705 are connected to the control inputs 802 of the 8 digits gate and at the same time to the input 1001 of the inverter 10. output 1002 is coupled to the gate control inputs 902 of the functions. The 8-digit gate outputs 803 are applied to the inputs 1101 of the 12-decoder while being connected in parallel to the data outputs 1303 of the digital switch 13 and the outputs 903 of the function gate 2 are applied to the inputs 1201 of the decoder 12. Outputs 1102 of the decoder 11 are applied to the first input portion 1402 of the switching matrix 22, the output 1204 for subtracting the function decoder 12 is connected in parallel to the negative polarity output 1306 of the digital switch 13 and the output 1202 of the function decoder 12 is connected to the release input 1301 of the digital switch 13. The other outputs 1203 of the function decoder 12 are connected to the third input portion 1401 of the switching matrix control inputs 14, where the switching matrix columns 1443. whose multiplexed outputs 1501 are coupled to switching matrix rows 1404 and whose data outputs 1503 are coupled to inputs 1601 of the display display 64. The input terminals 17, 18 for connecting the measured temperature and electromotive voltage values are connected to the data inputs 1304, 1305 of the digital switch 13.

Výpočet aktivity kyslíku se v navrženém zapojení uskutečňuje tak, že po přivedení startovacího impulsu na vstupní svorku £ a nastavovací vstup 202 řídicího obvodu 2 se zruší nulování binárního čítače £ a otevře se průchod hodinových impulsů z trvale běžícího generátoru £ na počítací vstup 401 čítače £. Stavem výstupů 403 čítače £ jsou adresovány buňky obou programovatelných pamětí £, £, avšak na výstupní sběrnici je přenášen vždy jen obsah z jedné paměti, a to z té, jež byla odblokována signálem na uvolňovacím vstupu 602. 702. Odblokování je řízeno vyhodnocovacím obvodem £, tak že v závislosti na hodnotě výstupu o druhé nejvyšší váze 404 čítače £ je nejprve čten obsah prvého pamětového obvodu 6 a druhé části cyklu obsah druhého pamětového obvodu £. V případě potřeby je možno modifikací vyhodnocovacího obvodu £ ^a připojením dalších pamětových obvodů počet programových kroků zvětšit. Vyhodnocovací obvod £ na základě signálu z řídicího obvodu 2 přivedeného na vstup 501 odblokovává čtení z pamětových obvodů s fázovým posuvem vzhledem ke změně stavu adresovacích vstupů a vylučuje tak možný vznik hazardních stavů.The calculation of the oxygen activity in the proposed circuit is carried out such that after a start pulse is applied to the input terminal 6 and the setting input 202 of the control circuit 2, the resetting of the binary counter 6 is canceled and the clock pulses are opened. The statuses of the counter outputs 403 address the cells of the two programmable memories £, £, but only the content from one memory is transmitted to the output bus from the one unlocked by the signal at the release input 602. 702. The unlocking is controlled by the evaluation circuit £ , so that, depending on the value of the output of the second highest weight 404 of the counter 6, the contents of the first memory circuit 6 and the second part of the cycle are read first of the contents of the second memory circuit 6. If necessary, the number of program steps can be increased by modifying the evaluation circuit 6 ^and connecting additional memory circuits. The evaluation circuit 6, based on the signal from the control circuit 2 applied to the input 501, unlocks the reading from the phase shift memory circuits due to the change in the state of the addressing inputs and thus eliminates the possible occurrence of gambling states.

Informace přečtená z paměti v každém jednotlivém kroku má rozsah 8 bitů, přičemž 4 bity mají význam Číslice nebo instrukce, tj. prvé výstupy 603. 703. pátý bit, tj. třetí výstupy 605. 705 se využívá k rozlišení, zda se jedná o numerický údaj nebo o funkci, a 3 poslední bity, tj. druhé výstupy 604. 704 mají význam adresy pro postupné snímání naměřených hodnot teploty a elektromotorického napětí po jednotlivých číslicích prostřednictvím číslicového přepínače ££. Zakódovaný údaj tedy projde buď hradlem číslic 8 na dekodér 11 číslic, anebo hradlem £ funkcí na dekodér £2 funkcí a po dekódování je využit k ovládání kalkulátorového obvodu 15 přes spínací matici 14 nahrazující ovládací tlačítka kalkulátoru. Výjimku tvoří jedna z funkcí 1202. která přímo neovládá kalkulátorový obvod, ale je využita k odblokování číslicového přepínače ££. Výstup naměřených hodnot 1303 je sloučen s výstupem naprogramovaných konstant na vstupech 1101 dekodéru 11 číslic.The information read from the memory in each individual step has a range of 8 bits, with 4 bits meaning Digits or instructions, ie the first outputs 603. 703. the fifth bit, ie the third outputs 605. 705 is used to distinguish whether it is a numeric and the last 3 bits, i.e., the second outputs 604. 704, have the meaning of an address for sequential reading of the temperature and electromotive voltage readings digit by digit by means of the digital switch 60. Thus, the encoded information passes either a gate of digits 8 to a decoder 11 or a gate of functions to a function decoder and, after decoding, is used to control the calculator circuit 15 via a switching matrix 14 replacing the calculator control buttons. An exception is one of functions 1202. which does not directly control the calculator circuit but is used to unlock the digital switch £. The output of the measured values 1303 is combined with the output of the programmed constants at the inputs 1101 of the 11-digit decoder.

Naprogramovaný postup výpočtu je ukončen, jestliže na výstupech 403. 404 čítače £ se vystřídaly všechny binární kombinace, tj. v okamžiku, kdy stav výstupu o nejnižší váze 405 se změní z úrovně L na úroveň H. Tato změna přivedená na nulovací vstup 203 řídicího obvodu 2 způsobí zablokování průchodu impulsů na výstupy 204. 206 a současně vynulování binárního čítače £. Po vykonání poslední zadané instrukce se na displeji £6 objeví výsledek výpočtu.The programmed calculation procedure is terminated if all binary combinations have alternated at the outputs 403. 404 of the counter £, i.e. when the status of the lowest-weight output 405 changes from L to H. This change is applied to the control circuit reset input 203 2 causes the pulses to be blocked at the outputs 204. 206 and at the same time the binary counter 6 is reset. After executing the last instruction entered, the calculation result appears on the display £ 6.

Zapojení podle vynálezu lze uplatnit při měření aktivity kyslíku v roztavených kovech, zejména v oceli, a to v provozních i laboratorních podmínkách, poněvadž zajištuje přesný výpočet v celém reálně se vyskytujícím rozmezí aktivit.The present invention can be used to measure oxygen activity in molten metals, especially steel, under both operating and laboratory conditions, since it provides an accurate calculation across the real range of activities.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A circuit for calculating oxygen activity in liquid metals, in particular steel, characterized in that it comprises a clock frequency generator (1) whose output (101) is connected to a first input (201) of a control circuit (2) whose first output (205) is coupled to the counting input (402) of the binary counter (4), the second output (204) is coupled to the reset input (401) of the binary counter (4), the third output (206) is coupled to the first input (501) of the evaluation circuit (5). ), wherein the trigger pulse terminal (3) is coupled to the second input (202) of the control circuit (2), and the highest weight output (405) of the binary counter (4) is coupled to the third input (203) of the control circuit (2). 2), the second highest weight output (404) of the binary counter (4) is connected to the second input (502) of the evaluation circuit (5), the lower weight outputs (403) of the binary counter (4) are connected to the parallel addressing inputs ( 601, 701) the first and second programmable memories (6, 7), and at the same time the first output (503) of the evaluation circuit (5) are connected to the release input (602) of the first programmable memory (6), the second output (504) of the evaluation circuit (5) with the release input (702) of the second programmable memory (7), the first, second and third outputs (603 and 703, 604 and 704, 605 and 705) of the first and second programmable memories (6, 7) being connected in parallel, while the first outputs (603, 703) are connected to parallel connected data inputs (801, 901) of the digital gate (8) and function gate (9), the second outputs (604, 704) are connected to the address inputs (1302) of the digital switch (13), the third outputs (605, 705) are connected to the control inputs (802) of the digits (8) and at the same time to the input (1001) of the inverter (10) whose output (1002) is connected to the control inputs (902) of the gate (9) and further, the outputs (803) of the digit gate (8) are connected to the inputs (1 101) of the digital decoder (11) while being connected in parallel to the data outputs (1303) of the digital switch (13), the outputs (903) of the function gate (9) are connected to the inputs (1201) of the function decoder (12), outputs (1102) the decoder (11) is connected to the first control inputs (1402) of the switching matrix (14), the output (1204) for subtracting the decoder (12) by function is parallel to the negative polarity output (1306) of the digital switch (13) the second control inputs (1405) of the switching matrix (14), the second output (1202) of the function decoder (12) is connected to the release input (1301) of the digital switch (13), the third outputs (1203) of the function decoder (12) control inputs (1401) of the switching matrix control inputs (14), wherein the switching matrix columns (1403) are coupled to the addressing inputs (1502) of the calculator circuit (15) whose multiplexed outputs (1501) are coupled to the " the switching matrix (144) and its data outputs (1503) are connected to the inputs (1601) of the display display (16), and the input terminals (17, 18) for connecting the measured temperature and electromotive voltage values are connected to the data inputs (1304, 1305) of the digital switch (13).