DE2522594A1 - Elektronischer rechner zur ermittlung des prozentualen gehalts an einem legierungsbestandteil in einer metalllegierung - Google Patents

Description

Batentanwälte

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstrasse 36

In Sachen:

Ford-Kerke
Aktiengesellschaft
5 Köln /Rhein
Ottoplatz 2

Elektronischer Rechner zur Ermittlung des prozentualen Gehalts an einem Legierungsbestandteil in einer Metalllegierung.

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Rechner zur Ermittlung des prozentualen Gehalts an einem Legierungsbestandteil in einer Metallegierung an Hand von Änderungen im zeitlichen Verlauf der Abkühlung einer Gießprobe beim Passieren der Liquidus- und der Solidus-Temperatur unter Verwendung eines in der Gießform angeordneten Thermoelements.

Für die gewünschten Eigenschaften einer Metallegierung, insbesondere einer Eisenlegierung mit Kohle und anderen Legierungsbestandteilen wie vor allem Silizium ist der prozentuale Gehalt an den einzelnen Legierungsbestandteilen von entscheidender Eedeutung. Die Ermittlung des prozentualen Gehalts an derartigen Legierungsbestandteilen muß deshalb an Hand von Gießproben aus der Schmelze schnellstmöglich erfolgen, un; die Herstellung falscher Abgüsse aus der Schmelze für die Produktion zu verhindern.

Beim Abkühlen einer Metallegierung werden nacheinander die sog. Liquidus-Temperatur und dann die Solidus-Temperatur durchlaufen. Unter der Liquidus-Temperatur versteht man bekanntlich eine Temperatur, bei welcher ein Phasenwechsel von flüssig in fest auftritt. Die Solidus-Temperatur bezeichnet demgegenüber einen Gleichgewichtszustand zwischen

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der festen Phase und der flüssigen Phase in einem kondensierten System mit zwei oder mehreren Bestandteilen und ist die Temperatur, bei welcher sich der letzte Bestandteil in flüssiger Phase verfestigt. Darüber hinaus gibt es auch die eutektische Temperatur, bei welcher die feste Phase einer Legierung in" zwei oder mehr feste Phasen umgewandelt wird.

Auf empirischem Wege sind für hypoeutektisches Gußeisen drei Gleichungen aufgestellt worden, die zur Voraussage des prozentualen Gehalts an Kohlenstoffäquivalent (CE), Silizium und Kohlenstoff aus der Liquidus-, der Solidus- und der eutektischen Temperatur verwendet werden können, die während des Abkühlens einer Gußeisenprobe auftreten. Diese drei Gleichungen lauten:

% CE = o,o96 - o,oo43TL + o,oo65TS % Si = -49,o6 + o,o157TS + o,o139TE % C = %CE - 1/3% Si

worin TL, TS und TE die Liquidus-, Solidus- bzw. eutektische Temperatur in Grad F sind.

Derartige empirische Gleichungen sowie Vorrichtungen zum Aufzeichnen der Liquidus-, der Solidus- und der eutektischen Temperatur einer sich abkühlenden Legierungsprobe zur Ermittlung des prozentualen Gehalts an den einzelnen Legierungsbestandteilen sind schon seit mehreren Jahren benutzt worden und auch durch die Literatur bekannt (ÜS-PS 3 611 808, US-Reissue-PS RE 26 4o9). Bei den bekannten Vorrichtungen wurden die von einem Thermoelement gemessenen Temperaturen graphisch aufgezeichnet, und daraus wurde der prozentuale Gehalt an dem gesuchten Legierungsbestandteil mit Hilfe der betreffenden Formel errechnet. Nachteilig hierbei ist jedoch die verhältnismäßig große Zeitdauer bis zum Vorliegen des Ergebnisses sowie ein nicht auszuschließender Unsicherheitsgrad gegenüber der erforderlichen "Fehlerfreiheit.

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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen elektronischen Rechner zu schaffen, mit welchem sich der prozentuale Gehalt an einem Legierungsbestandteil in einer Metallegierung an Hand von Änderungen im zeitlichen Verlauf der Abkühlung einer Gießprobe beim Passieren der Liquidus- und der Solidus-Temperatur unter Verwendung eines in der Gießform angeordneten Thermoelements äußerst schnell und zuverlässig ermitteln läßt.

Erfindungsgemäß besteht ein solcher Rechner aus einem das Thermoelement enthaltenden ersten Schaltungsteil, mit dem die Liquidus- und die Solidus-Temperatur der Gießprobe in Form eines vom Thermoelement gelieferten ersten Signals feststellbar sind, einem zweiten Schaltungsteil zur Speicherung der Größe des ersten Signals beim Auftreten der Liquidus- bzw. der Solidus-Temperatur und einem dritten Schaltungsteil zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, das den Prozentgehalt bzw. das prozentuale Äquivalent des zu ermittelnden Legierungsbestandteils wiedergibt, wobei der dritte Schaltungsteil die der Liquidus- bzw. der Solidus-Temperatur entsprechende gespeicherte Größe des ersten Signals beim Erzeugen des zweiten Signals verwende^.

Der erfindungsgemäße Rechner erlaubt die Ermittlung der prozentualen Größe des Kohlenstoffäquivalents(CE) bei Gußeisen entsprechend der ersten der drei vorstehend aufgeführten Gleichungen. Soll darr' nnus der Kohlenstoffgehalt und der Siliziumgehalt auch im einzelnen festgestellt werden, bedarf der erfindungsgemäße Rechner nur noch dahingehend einer Erweiterung, daß auch die eutektische Temperatur festgestellt und ausgewertet wird.

Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rechners ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Abkühlkurvenrechners zum Erzeugen eines elektrischen Signals als Maß für das prozentualeKohlenstoff-äquivalent in einer hypoeutektischen Gußeisenlegierungsprobe,

Fig. 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild des log. Folge- und Steuerkreises und des Messungsvervollständigungskreises gemäß der Darstellung in Blockform in Fig. 1,

Fig. 3 ein schematisches elektrisches Schaltbild des

Kaltverbindungskompensators, des Thermoelementverstärkers und der Spannungsfolge- und Spannungsteilerkreise, wie sie in Blockform in Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 4 ein schematisches elektrisches Schaltbild des Nachlauf- und Haltekreises, des Hochleistungs-Differentialverstärkers, des "Normal"-Detektorverstärkers und des "Rückwärts"-Detektorverstärkers gemäß der Blockform in Fig. 1,

Fig. 5 ein schematisches elektrisches Schaltbild des in Blockform in Fig. 1 gezeigten Taktimpulskreises,

Fig. 6 ein schematisches elektrisches Schaltbild des

ersten und des zweiten Prüf- und Haltekreises, des Differenzverstärkers., des Spannungsteilers, des Vergleichers und der Hoch-Liquidus-Alarmsteuerung gemäß der Blockdarstellung in Fig. 1,

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Fig. 7 die Wellenformen von 12 Spannungssignalen, wie sie an verschiedenen Stellen in der Rechnerschaltung nach Fig. 1 auftreten, und

Fig. 8 eine Abkühlkurve für die hypoeutektische Gußeisenprobe über der Zeit.

In Fig. 8 ist eine Abkühlkurve für eine typische hypoeutektische Gußeisenlegierungsprobe dargestellt. Die Abkühlkurve nach Fig. 8 ist charakteristisch für Kurven, wie sie beim Gießen von Gußeisen in die das flüssige Metall aufnehmenden Bereiche von Einrichtungen nach der US-Reissue-PS RE 26 4o9 und der US-PS 3 611 808 erhalten werden. Die dortigen Gießvorrichtungen weisen ein Thermoelement zur Erzeugung eines elektrischen Signals auf, das proportional der Temperatur der in der Vorrichtung gegossenen Metallprobe ist.

Die Zeit ist an der Abszisse des Diagramms der Fig. 8 aufgetragen. Im Zeitpunkt Null wird die Gußeisenprobe in die Gießvorrichtung eingegossen. Mit fortschreitender Zeit kühlt sich die Probe ab und erhärtet. Es läßt sich ersehen, daß die Probe im Bereich 4oo mit einer negativen Steilheit und einem Gradienten von etwa 4oo°F pro Minute - entsprechend etwa 222°C pro Minute - abkühlt. An der Liquidus-Temperatur, die nach etwa einer halben Minute auftritt, wird die Abkühlungssteilheit angenähert Null. Diese Null-Steilheit entspricht der Liquidus-Temperatur und wird gefolgt von einem Abschnitt 4o2 der Abkühlkurve, der ebenfalls eine negative Steilheit und einen Abkühlgradienten von etwa 1oo° F pro Minute - entsprechend etwa 55,5° C pro Minute - besitzt, was etwa einem Viertel des Gradienten im Bereich 4oo entspricht.

Nachdem die Probe für die Dauer von 1 1/2 Minuten ~~ abgekühlt ist, wird eine Solidus-Unterkühltemperatur erreicht. Diese Unterkühltemperatur stellt eine Einbuchtung

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in der Abkühlkurve dar, und die Steilheit ändert sich dort von negativ in positiv. Die Solidus-Temperatur tritt am nächsten Einbuchtungspunkt auf, d.h. dort, wo sich die Steilheit erneut von positiv in negativ ändert. Die Änderung in der Steilheit der Abkühlkurve an der Solidus-Unterkühlter.peratur ist das Ergebnis der Wärme, die die abkühlende Probe abgibt, wenn sie vollständig vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. In einigen Fällen bleibt die Steilheit der Abkühlkurve an der Solidus-Temperatur negativ oder angenähert Null, ohne positiv zu werden.

Die Funkti ondes nachfolgend beschriebenen Abkühlkurvenrechners im einzelnen besteht im Erzeugen eines elektrischen Signals, das die Temperatur einer sich abkühlenden hypoeutektischen Gußeisenprobe wiedergibt, in dem Abtasten der Größe dieses elektrischen Signals oder eines hierzu proportionalen Signals in den Zeitpunkten des Auftretens der Liquidus-und Solidus-Temperaturen und dem Berechnen des prozentualen Kohlenstoffequivalents aus dieser Signalgröße gemäß der ersten der oben beschriebenen Gleichungen.

Nachdem die Solidus-Temperatur TS erreicht ist, fährt die Gußeisenprobe mit ihrer Abkühlung gemäß dem dargestellten Abschnitt 4o4 der Abkühlkurve fort. Gegebenenfalls wird die eutektiseheUnterkühltemperatur erreicht, bei welcher eine Einbuchtung in der Abkühlkurve und eine Steilheitsumkehr auftreten, denen eine zweite Einbuchtstelle an der eutektische« Temperatur TE folgen.

Der Abkühlkurvenrechner .ist in Fig. 1 in seiner Gesamtheit mit 1o bezeichnet. Der Rechner enthält ein Thermoelement 12 mit einer temperaturempfindlichen Lötstelle 14 an einer Stelle, an der die Temperatur einer Gießprobe aus einer hypoeutektischen Gußeisenlegierung gemessen wird. Der kalte Anschluß des Thermoelementes 12 ist zu einem Kaltanschluß-

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Teir.peraturkompensator 16 geführt. Das Ausgangssignal des Thermoelements 12 wird in einen Thermoelementverstärker 18 eingegeben/ und das Ausgangssignal dieses Verstärkers wird einen Spannungsfolger 2o zur Erzeugung einer Ausgangsspannung E₁ zugeführt. Die Spannung E₁ ist in Fig. 7 zusammen mit den meisten der übrigen Spannungssignale des Rechners abgebildet^ wo diese Spannungen jeweils mit dem großen Buchstaben E und einem Index bezeichnet sind, die auch in Fig. 1 und den übrigen Zeichnungen erscheinen.

Die Spannung E₁ ist ein elektrisches Signal proportional der Temperatur der sich abkühlenden Gußeisenprobe. Dieses elektrische Signal E₁ wird einem Nachlauf- und Haltekreis 22 und dem negativen Eingang eines Hochleistungs-Differentialverstärkers 24 eingegeben. Die Ausgabe des Nachlauf- und Haltekreises 22 ist ein elektrisches Signal E₅, das an den positiven Eingang des Hochleistungsdifferentialverstärkers 24 geführt wird. Wenn der Nachlauf und Haltekreis 22 nachläuft, ist das Signal E₅ identisch mit dem Signal E₁; wenn hingegen der Kreis 22 anhält, ist das Signal E₁ eine Spannung, die im Verhältnis zum Haltespannungssignal E_ abfällt, wenn die Kühlkurve nach Fig. 8 ihren "normalen" oder "negativen" Abfall hat. Sollte jedoch die Abkühlkurve durch eine Einbuchtstelle verlaufen und demzufolge eine positive oder "Rückwärts-" Steilheit haben, wie diese an der Solidus-Unterkühltemperatur, gefolgt von einer bis zum Erreichen der Solidus-Temperatur wieder ansteigenden Probentemperatur, auftritt, dann steigt das der Temperatur proportionale Signal E₁ im Verhältnis zum Haltesignal E₅ am Ausgang des Nachlauf und Haltekreises In diesem Fall wird das Ausgangssignal E_g des Hochleistungs-Dif ferentialverstärkers 24 negativ.

Das Signal E_ ist in Fig. 7 dargestellt, und es läßt sich ersehen, daß das Signal E5 Nachlaufperioden aufweist, die dem Signal E^ folgen, und Halteperioden, während derer das Signal E₅ auf einer bestimmten Spannungshöhe gehalten wird,

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die der Nachlaufspannung in demjenigen Zeitpunkt entspricht, in welchen die Halteperiode einsetzt. Am Ende einer jeden Kalteperiode befindet sich das Signal Ε_ς auf einem Spannungsniveau oberhalb oder unterhalb der Spannung des Probentemperatursignals E₁ mit einer Spannungsdifferenz, die der Steilheit der Abkühlkurve während des Zeitintervalls entspricht, das mit dem Einsetzen der Halteperiode beginnt und mit der Beendigung der Halteperiode endet. Diese Spannungsdifferenz ist in Fig. 7 mit 4o6 bezeichnet _% und gibt die Größe der maximalen Spannungsdifferenz an den Eingangsklemmen des Differentialverstärkers 24 am Ende einer gegebenen Halteperiode wieder.

Das Spannungssignal E_g, das der Hochleistungs-Differentialvcrstärker 24 abgibt, wird sowohl einen "Normal"-Detektorverstärker 26 als auch einem "Rückwärts"-Detektorverstärker zugeführt. Der Normal-Detektorverstärker hat ein zwischen 3si»e-15V Gleichspannung und Masse angeschlossenes Potentiometer. Der Abgriffsarm des Potentiometers bildet den einen Eingang zu dem Normal-Detektorverstärker. Wenn das Signal E_g positiv ist und die Spannung am Arm des Potentiometers 28 übersteigt, dann erzeugt der Normal-Detektorverstärker 26 ein Ausgangssignal E₇, das in Sägezahnform auf ein positives Spannungssättigungsniveau ansteigt. Die Sägezahnform wird am Ende einer jeden Halteperiode des Nachlauf- und Haltekreises 22 erzeugt, wenn die Abkühlkurve in normalerweise absinkt, d.h. wenn ihre Steilheit negativ ist.

Wenn die Gußeisenprobe sich abkühlt und die Liquidus-Temperatur erreicht, nimmt die Größe der negativen Steilheit ab und erreicht einen Nullwert. Als Ergebnis hiervon nimmt auch das Spannungssignal E, in seiner Größe ab, und die Ausgangsspannung E- erreicht nicht länger eine Sättigungsgröße, sondern hat vielmehr die bei 4o8 in Fig. 7 gezeigte Größe, die dem Auftreten der Liquidus-Temperatur entspricht, wie dies durch den Abschnitt 41o des elektrischen Signals E-wiedergegeben wird. Das Auftreten des Niedrigspannungsab-

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Schnitts 4o8 im Signal E_ bewirkt, daß die Größe des Signals E₂ proportional zum Signal E- in diesem Zeitpunkt in einem weiter unten beschriebenen Prüf- und Haltekreis gespeichert wird.

Der Rückwärtsdetektorverstärker 3o ist mit seiner positiven Eingangsklemme an den Abgriffsarm eines Potentiometers 32 angeschlossen, dessen eine Klemme an Masse liegt und dessen entgegengesetzte Klemme an eine -15V Gleichspannungsguelle angeschlossen ist. Somit ist das Potential am Abgriffsarm dieses Potentiometers in bezug auf Masse negativ, und der Rückwärts-Detektorverstärker 3o hat nur dann ein positives Ausgangssignal, wenn das seiner negativen Eingangsklemme zugeführte Signal E_g negativ im Verhältnis zu der seiner positiven Eingangsklemme zugeführten negativen Spannung ist. Die Ausgangsspannung des Rückwärts-Detektorverstärkers 3o ist ein Spannungssignal E_g, das in Fig. 7 als eine niedrige Spannung mit Ausnahme während eines sägezahnförmigen Abschnittes 412 dargestellt ist, der auftritt, wenn die Steilheit der Abkühlkurve positiv wird. Somit erzeugt der Rückwärts-Detektorverstärker 3o eine Sägezahnspannung, wenn die Abkühlkurvensteilheit positiv entsprechend einer Umkehr der normalerweise absinkenden Temperatur der Kühlkurve ist.

Die Ausgangssignale E_ und E_Q des Normal- bzw. Umkehr-Detektcrverstärkers werden einem Folge- und Steuerlogikkreis 34 zugeführt. Dieser Kreis 34 erhält ferner Spannungssignale E_ und E.J von einem Taktgeber 36 und liefert ein Spannungssignal E₁₁ zu dem Taktgeber 36. Der Folge- und Steuerlogikkreis 34 wird durch einen Spannungsimpuls zurückgestellt, der beim Schließen eines Rückstelldrückers 38 übertragen wird. Ferner liefert der Folge- und Steuerlogikkreis ein Spannungssignal E-, das einem ersten Prüf- und Haltekreis 42 und einem Hochliquidus-Alarmauslösekreis 46 zugeführt wird. Der erste Prüf- und Haltekreis 42 urhält ein Signal E₂, das proportional dem die Temperatur anzeigenden Signal E.. von einem Spannungsteiler 4o geliefert wird.

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Der Hochliquidus-Alarmauslösekreis 46 steuert ein Relais ir.it Kontakten 5o, die in Reihe mit einer Anzeigelampe 52 liegen. Die Anzeigelampe 52 und die Steuerkontakte 5o sind an eine 117 V/eoHz-Wechselstromquelle angeschlossen. Der erste Prüf- und Haltekreis 42 speichert den Wert des Signals Ey, wenn das Spannungsniveau des Signals E^ von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau heruntergeht und dadurch das Auftreten der Liquidus-Temperatur anzeigt.

Es ist ferner ein zweiter Prüf- und Haltekreis 44 vorgesehen, in welchen das der Temperatur der Gußeisenprobe proportionale Signal E eingegeben wird. Der zweite Prüf- und Haltekreis wird von einem Spannungssignal E. aus dem Folge- und Steuerlcqik-kreis 34 gesteuert. Wenn die Spannung E. von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau übergeht, hält oder speichert der zweite Prüf- und Haltekreis 44 die Größe des Spannungssignals E₂ im Zeitpunkt des Wechsels im Spannungsniveau. Der zweite Prüf- und Haltekreis 44 dient zur Speicherung des Spannungsniveaus des Signals E_, welches im Zeitpunkt des Auftretens der Solidus-Temperatur erscheint.

Das Ausgangssignal des zweiten Prüf- und Haltekreises 44 wird unmittelbar der positiven Eingangsklemme eines Differentialverstärkers 58 zugeleitet. Ein Potentiometer 6o ist mit seinem Abgriffsarm an die positive Eingangsklemme dieses Verstärkerkreises 58 angeschlossen, und die negative Eingangsklemme zum Verstärkerkreis 58 ist an die Ausgangsklerjr.e des ersten Prüf- und Kaltekreises 42 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkerkreises 58 wird einem Spannungsteiler 62 zugeführt. Das Ausgangssignal des Spannungsteilers wird einem Digital-Voltmeter zugeführt, das vorzugsweise so kalibriert ist, daß es eine

unmittelbare digitale Auslesung des prozentualen _"

Kohlenstoff- Äquivalents in der Eisenprobe hat.

Die obige erste Gleichung für das· prozentuale

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Kohlenstoff äquivalent ist als Funktion der Liquidus-Tempera tur TL und der Solidus-Temperatur TS geschrieben. Diese Gleichung kann umgeschrieben werden als Millivolt-Ausgangsspannung des Chrome1-Alumel -Thermoelements, mit welchem die Temperaturen der Eisenproben abgefühlt werden, nämlich:

% CE = 4.5o1o - o.22813 (mV_L - mV_g),

worin mV_L die Anzahl der Millivolteinheiten des Thermoelements entsprechend der Liquidus-Temperatur und mV_g die Anzahl der Millivolteinheiten des Thermoelements entsprechend der Solidus-Temperatur sind. Das Ausmaß der vom Thermoelement 18 bewirkten Verstärkung, die von dem Spannungsteiler 4o bewirkte Spannungsteilung, der Wert der Konstantspannung, die von dem Potentiometer 6o an den Differentialverstärkerkreis 58 geliefert wird, und der Spannungsteilerkreis 62 können derart ausgewählt werden, daß die obige Gleichung gelöst wird und das Ausgangssignal des Spannungsteilerkreises 62 einen solchen Maßstab hat, daß es eine Spannung liefert, die unmittelbar das prozentuale Kohlenstoff - äquivalent anzeigt. Es verdient Beachtung, daß das Potentiometer 6o einen konstanten Betrag der Differenz zwischen der vom Ausgangssignal des ersten Prüf- und Haltekreises 42 wiedergegebenen Liquidus-Temperatur und der vom Ausgangssignal des zweiten Prüf- und Haltekreises 44 wiedergegebenen Solidus-Temperatur hinzufügt.

Das Ausgangssignal E. von dem Folge- und Logiksteuerkreis bewirkt nicht nur, daß der Wert des Spannungssignals Ej bei der Solidus-Temperatur im zweiten Prüf- und Haltekreis gespeichert wird, sondern auch daß das Komplement E- des Spannungssignals E. einem Messungsvervollständigungskreis zugeleitet wird. Dieser Kreis 66 steuert ein Relais 68 mit Kontakten 7o, die in Reihe zu einer Anzeigelampe 72 liegen. Nach Vervollständigung der Speicherung des die Solidus-Temperatur im zweiten Prüf- und Haltekreis wiedergebenden Signals E₂ und der automatischen Auslesung des prozentualen

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Knhienstoffäcruivalents durch das Digitalvoltmeter schliefien die Kontakte 7o und lassen die Anzeigelampe 72 aufleuchten, wodurch angezeigt wird, daß die Berechnung des prozentualen Kohlenstoffequivalents beendet ist.

Das der Temperatur des Thermoelements proportionale Spannungssignal E. wird einem Thermoelementausfall-Monitorkreis zugeführt, der dazu dient, das stetige Arbeiten des Thermor elements zu überwachen. Sollte das Thermoelement ausfallen, erhält der Messungsvervollständigungskreis 66 ein Signal von dem Thermoelement-Monitorkreis 65, das das Relais 68 ansprechen läßt, wodurch die Kontakte 7o schließen und die Anzeigelampe 72 aufleuchtet. Vorzugsweise wird ein Niederdrücken des Rückstelldrückers 38 die Anzeigelampe 72 nicht ausschalten, bevor nicht das stetige Arbeiten des Thermoelements wieder gesichert ist.

In Fig. 3 sind der Kaltanschluß-Kompensatorkreis 16, der Thermoelement-Verstärkerkreis 18, ein Spannungsfolgerkreis und der Spannungsteilerkreis 4o gezeigt. Das Thermoelement hat seine teir.peraturempfindliche Lötstelle 14 dort, wo die Temperatur der Gußeisenprobe abgefühlt wird, während sie abkühlt. Die Millivoltspannung, die an der Lötstelle des Themoelements erzeugt wird, ist proportional der Temperaturcifferenz zwischen der temperaturempfindlichen Lötstelle 14 und dem Kaltanschluß. Somit muß der Kaltanschluß gegenüber änderungen in der Umgebungstemperatur dahingehend kompensiert werden, daß die Millivoltspannung eine unmittelbare Anzeige der jeweiligen Temperatur an der Lötstelle darstellt. Zu diesem Zwecke ist ein Kaltanschlußkompensator 16 vorgesehen, der von einer +SV-Gleichspannungsquelle gespeist wird. Derartige Kondensatoren sind dem Fachmann wohlbekannt und bedürfen keiner detaillierten Beschreibung. Der Kompensator 16 hat eine Ausgangsleitung 74, an welcher das Millivoltsignal in bezug auf die Spannung an einer Leitung 76 abgegriffen wird, die mit einer Masse-

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leitung 78 verbunden ist. Die Ausgangsleitung 74 ist an die Basis eines Transistors Q1 angeschlossen, dessen Emitter über einen Kiderstand R1 an einer 1 SV-Gleichspannungsversorgung liegt. Ein Kondensator C1 ist zwischen die Basis des Transistors QI und die Masseleitung 78 geschaltet. Diese Komponenten befinden sich in dem Thermoelement-Verstärkerkreis 18, der einen Betriebsverstärker A1 enthält, dessen negative Eingangsklemme an den Kollektor des Transistors Q1 und dessen positive Eingangsklemme an dem Kollektor eines Iransistors Q2 angeschlossen sind. Der Transistor Q2 liegt mit seinen Emitter am Emitter des Transistors Q1 und mit seiner Basis über einen veränderlichen Widerstand R2 an der Masseleitung 78. Ein Abgleichpotentiometer 8o ist mit seinem Abgreifarm 82 an eine+1 SV-Gleichspannungsquelle angeschlossen, und die entgegengesetzten Klemmen seines Widerstandes sind über einen Widerstand R3 mit dem Kollektor des Transistors Q2 bzw. über einen Widerstand R4 mit der negativen Eingangskleirir.e des Verstärkers A1 verbunden. Leitungen 84 und 86 sorgen für die entsprechende positive bzw. negative Spannungszufuhr zum Verstärker A1. Zwischen der Ausgangsleitung 88 des Verstärkers und der Basis des Transistors Q2 befinden sich in Parallelschaltung ein Widerstand R5 und ein Kondensator C2. Die Ausgangsleitung des Verstärkers A1 ist ferner über einen Widerstand R6 mit der positiven Eingangsklemme eines Verstärkers A2 verbunden, der in eine Spannungsfolgerschaltung eingeschaltet ist. Daher verbindet eine Leitung die negative Eingangsklemme des Verstärkers A2 mit dessen Ausgangsleitung 92, an welcher das Spannungssignal E₁ auftritt, das proportional der Temperatur an der Lötstelle 14 des Thermoelements ist.

Der Spannungsteiler 4o besteht aus einem Widerstand R7 und einem Potentiometer 94, die in Reihe zwischen der die Spannung E₁ liefernden Ausgangsleitung 92 und der Masseleitung 78 liegen. Der Abgriffsarm 96 des Potentiometers bildet die Ausgangsklemme, an welcher das Signal E₂ er-

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scheint. Dieses Signal E2 ist gleichfalls proportional der 'ierr.peratur an der Lötstelle 14, jedoch in seiner Größe verrr.indert. Zwischen dem Potentiometer-Abgriffsarm 96 und der Masseleitung 78 ist ein Kondensator C4 angeschlossen, um die veränderliche Spannung E₂ zu glätten und zu filtern.

Fig. 4 ist ein Schaltbild des Nachlauf- und Haltekreises 22, des Kochleistungs-Differentialverstärkers 24, des "Normal"-Detektorverstärkers 26 und des "Rückwärts"-Detektorverstärkers 3o. Der Nachlauf- und Haltekreis 22 empfängt an seiner Eingangsklemme 98 das Spannungssignal E₁, welches proportional der Temperatur der Eisenprobe ist. Dieses Signal E.. wird der positiven Eingangsklemme eines Betriebsverstärkers A3 zugeleitet, dessen Ausgangsleitung 1oo über einen Satz von Relaiskontakten 1o2 mit der Steuerelektrode 1o6 eines Feldeffekttransistors Q3 verbunden ist, dessen Senkenelektrode an eine +15V-Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und dessen Quellenelektrode 1o8 über einen Widerstand R8 an einer -15V-Gleichspannungsquelle liegt. Ein Niedrigverlust- (Polycarbonat-)Kondensator C5 ist zwischen die Steuerelektrode 1o6 und Masse geschaltet, und eine Leitung 11o verbindet die Quellenelektrode 1o8 des Transistors Q3 mit der negativen Eingangsklemme des Verstärkers A3.

Kenn die Relaiskontakte 1o2 geschlossen sind, ist der Verstärker A3 als Spannungsfolger geschaltet, und das Signal an seiner Ausgangsleitung folgt dem Spannungssignal E₁ und lädt den Kondensator C5 auf ein entsprechendes Spannungsniveau auf. Der Feldeffekttransistor Q3 hat eine sehr hohe Lingangsimpedanz, und er erzeugt eine Spannung an seiner Quellenelektrode 1o8, die der Spannung am Kondensator C5 entspricht und an die positive Klemme eines Betriebsverstärkers A4 aufgegeben wird. Die Ausgangsleitung 112 des Betriebsverstärkers A4 ist über einen veränderlichen Widerstand Rio mit der negativen Eingangsklemme zu diesem Ver-

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stärker verbunden, und die negative Eingangsklemme zum Verstärker ist über einen Widerstand R9 an Masse gelegt. Der veränderliche Widerstand Rio und der Widerstand R9 sind so miteinander verbunden, daß der Verstärker A4 mit sehr hoher Eingangsirnpedanz arbeitet, um Verluste vom Kondensator C5 zu verhindern. Auch sorgen diese Widerstände zusammen für eine Verstärkung durch den Verstärker A4, die einstellbar zwischen 1,o und 1,o1 ist. Diese veränderliche Verstärkung kann dazu verwendet werden, den Hochleistungs-Differentialverstärker 24 abzugleichen, der das Eingangssignal E5 erhält, welches an der Ausgangsleitung 112 des Verstärkers A4 auftritt. Es sollte verstanden werden, daß das Spannungssignal Ε_ς dem Spannungssignal E- solange folgt, wie die Relaiskontakte 1o2 geschlossen sind. Wenn jedoch die Relaiskontakte 1o2 öffnen, wird die Ladung am Kondensator C5 auf einem Spannungsniveau zurückgehalten, das dem Spannungssignal E- im Augenblick des öffnens der Relaiskontakte 1o2 entspricht, und das Ausgangssignal E₅ wird auf dem vom Signal E- erhaltenen Spannungsniveau gehalten, sowie die Relaiskontakte 1o2 öffnen.

Die Ausgangsleitung 112 ist an den positiven Eingang eines Eetriebsverstärkers A5 angeschlossen, um das Spannungssignal E₅ daran heranzuführen. Das Spannungssignal E₅ erscheint an der Ausgangsleitung 114 des Verstärkers A5, und ein Rückkopplungswiderstand R11 ist zwischen dieser Ausgangsleitung und der negativen Eingangsleitung 116 des Verstärkers A5 angeschlossen. Filterkondensatoren C6 bzw. C7 sind zwischen die positive und die negative Versorgungsleitung zum Verstärker A5 geschaltet. Ferner ist ein Eingangswiderstand R12 an dessen negative Eingangsleitung 116 und den Ausgang eines Eetriebsverstärkers A6 angeschlossen. Der Verstärker A6 hat einen Rückkopplungswiderstand R14, der zwischen dessen Ausgangs- und dessen negative Eingangsleitung 12o geschaltet ist, und weiter einen Widerstand R14 zwischen seinem Eingang und Masse. Das der Temperatur der

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Lisenprcbe proportionale Spannungssignal E, wird über eine Leitung 116 an den positiven Eingang des Verstärkers A6 geführt. Als Ergebnis der vorbeschriebenen Schaltverbinclungen verstärkt der Verstärker A5 die Spannungsdifferenz an seinen Eingangsklemmen und erzeugt ein Ausgangsspannungssignal E^, das proportional der Differenz zwischen den Spannungssignalen E- und E₁ ist. Wenn die Relaiskontakte 1o2 geschlossen sind, sind diese Signale im wesentlichen von gleicher Größe, und die Spannung E_fi ist im wesentlichen gleich Null. Wenn jedoch die Relaiskontakte 1o2 offen sind, wird cas Spannungssignal Ej. auf einem festen Wert gehalten, cer durch die Größe der Spannung E₁ bestimmt ist, wenn die Kentakte 1o2 offen sind, jedoch |^dJ-^__Spanivung__E\j fährt fort, sich in ihrem Wert zu ändern. Während der normalen Abkühlung der Eisenprobe und bei geöffneten Kontakten 1o2 nirj-.t die Spannung E₁ ab, während die Spannung Ε_ς konstant gehalten wird. Das der Differenz zwischen dem gehaltenen Spannungswert E₁. und der sich ändernden Spannung E₁ proportionale Signal E_fi wird über eine Leitung 122 und einen Wiaerstand R15 zur positiven Eingangsklemme eines Betriebsverstärkers A7 geführt.

Der Verstärker A7 ist in einer offenen Schleifenschaltung geschaltet, die bewirkt, daß er als hiedriggeschwindigkeitsvergleicher arbeitet. Die negative Eingangsklemme zum Verstärker A7 ist über einen Widerstand R16 an die Leitung 126 ces zur Errpfindlichkeitseinstellung dienenden Potentiometers 28 geschaltet. Der Widerstand des Potentiometers 28 ist an eine +1 SV-Gleichspannungsquelle mit einer seiner Klemmen und an eine Masseleitung 124 mit der anderen Klemme angeschlossen. Ein Filterkohdensator C8 liegt zwischen dem Abgriffsarm 26 und der Masseleitung 124. Die Ausgangskleirir.e 128 des Verstärkers A7 ist an einen von Widerständen R17 und R18 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen. Das Spannungssignal E_ tritt an der Ausgangsleitung 13o auf, welche an die zwischen den Widerständen R17 und R18 ge-

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bildete Verbindung angeschlossen ist. Eine Diode D1 und ein Kondensator C1 sind parallel zwischen die Ausgangsklemme und die Kasseleitung 124 angeschlossen. Die Diode D1 hindert jedes negative Signal, das niedriger als ein Diodenspannungsabfall unter das Massepotential ist, daran, an der Ausgangsleitung 13o zu unterscheiden. Der Kondensator C9 verhindert die Möglichkeit des Auftretens unerwünschter Ausgleichsspannungen an der Ausgangsleitung 13o.

Während einer Kalteperiode, in welcher die Relaiskontakte 1o2 für einen negativen Steilheitsabschnitt der Abkühlkurve offen sind, steigt die Spannung an der Ausgangsleitung 128 des Verstärkers A7 graduell von Null auf ihr rraxinales Spannungsniveau an, weil das an seiner positiven Lingangskleirme anstehende Signal E_g die seiner negativen Eingangskleirir.e vom Abgriffsarm 126 des Potentiometers 128 zugeführte Spannung übersteigt. Diese Ausgangsspannung an der Leitung 128 bringt die in Fig. 7 gezeigte Sägezahnform für cas Spannungssignal E_ hervor. Das Spannungssignal E_ hat die richtige Größe zum Betreiben von Halbleiter-Logikelen.enten in deir. Nachfolge- und Steuerlogikkreis 34. W⁷enn die Kachlaufperiode des Nachlauf- und Haltekreises nach dem Schließen der Relaiskontakte 1o2 wieder anfängt, fällt cie Ausgangsspannung an der Leitung 128 des Verstärkers A7 ir.i wesentlichen auf Null oder leicht ins Negative gemäß der Begrenzung durch die Diode D1.

Das Spannungssignal E, ist proportional der Steilheit der Abkühlkurve am Ende der Haltezeit, das dem Schließen der F.elaiskontakte 1o2 entspricht. Die Einstellung des Empfindlichkeitspotentiometers 28 bestimmt das Spannungsniveau ces Signals E, und damit die Größe der negativen Steilheit, wie sie erforderlich ist, um die Spannung an der Ausgangsleitung 128 des Verstärkers A7 und das Signal E₇ an der Leitung 13o zum Ansteigen auf ein "hohes" Logikniveau zu bringen. Somit liegt das Signal E-, wenn die Liquidus-

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Temperatur auftritt, die eint.r Null-Steilheit oder sehr geringen negativen Steilheit entspricht, bei nahezu Null-Niveau (als logisches Nullsignal) , was dann das Auftreten der Liquidus-Terr.peratur kennzeichnet. Dies ist wiederum bei 4o8 in der Spannungswelle E_ der Fig. 7 gezeigt, woraus sich auch ersehen läßt, daß die normalen Sägezahn-Wellenfcriren fortdauern, nachdem die Liguidus-Temperatur vorübergegangen ist und die normale negative Steilheit großer Höhe bei der Abkühlungskurve dergestalt wieder begonnen hat, c._aß die Probentercperatur in Richtung zur Solidus-Temperatur weiter absinkt.

Das Snannungssignal L_fi wird ferner über eine Leitung 132 und über einen Widerstand R19 der negativen Eingangsklemme eines Betriebsverstärkers A8 zugeführt. Der positive Eingang zu diesem Verstärker ist über einen Widerstand R2o an den Abgriffsarm des die Empfindlichkeit einstellenden Potentiometers 32 angeschlossen, dessen einer widerstand-Lehafteter Pfad an eine -15V-Gleichspannungsquelle und dessen anderer Widerstand behafteter Pfad an eine Masseleitung angeschlossen sind. Auf diese Weise liefert der Abgriffsarr. des Potentiometers 32 eine bestimmte und einstellbare Sranr.unÄur positiven Eingangsklemme des Verstärkers A8. l.enn das Spannungssignal L, negativ wird, wie dies während eines positiven Steilheitsabschnitts der Abkühlungskurve der Fall ist, kann der Punkt erreicht werden, an welchem die negative Spannung an der negativen Eingangsklemme zum Verstärker AS stärker negativ ist als die Spannung an seiner positiven Lingangsklemme, so daß die Spannung an der Ausgangsleitung 136.des Verstärkers A8 veranlaßt wird, auf ein hohes Niveau anzusteigen. Die Ausgangsleitung 136 ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der von Widerständen R2o und R21 gebildet ist. Das Spannungssignal E„ tritt an der Ausgangsleitung 138 auf, die an die zwischen den Widerständen R2o und R21 gebildete Verbindung angeschlossen ist. Eine Diode D2 und ein Kondensator CIo, die

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zueinander parallelgeschaltet sind, sind zwischen der Leitung 138 und der Masseleitung 134 angeschlossen, um die negativen Spannungen zu begrenzen und die Möglichkeit von Ausgleichsspannungen an der Leitung 138 zu vermindern. Der Anstieg im Potential an der Verstärkerausgangsleitung 136 ruft die sägezahnförir.ige Wellenform 412 hervor, wie sie für die Spannungswelle E_ß in Fig. 7 gezeigt ist.

Der laktgeberkreis ist in Fig. 5 gezeigt. Er enthält einen Zeitgeber 152, der entsprechend der Darstellung vorzugsweise die Stiftanschlüsse eines Zeitgebers vom Typ NE555 der Firir.a Signetics Corp. besitzt. Der Zeitgeber 152 ist ein Pechteckwellengenerator, dessen Stifte 4 und 8 an eine + 1 SV-Gleichspannungsversorgungsleitung 146 angeschlossen sind. Sein Stift 1 ist mit einer Masseleitung 148 verbunden, und sein Stift 2 ist über einen Zeitkontrollkondensator C12 an die Kasseleitung 148 angeschlossen. Ein TTL- (Transistor-'iransistor-Lcgik-) Antrieb A9 hat eine Eingangsleitung 14o, an welcher ein Spannungssignal E₁₁ auftritt, und eine Ausgangsleitung 142, die über eine Relaisspule 144 mit der Versorgungsleitung 136 verbunden ist. Die Relaisspule 144 steuert einen beweglichen Kontakt 15o, der dem Stift 6 des Zeitgebers 152 mit einer Leitung eines Zeitbemessungskondensators C11 verbindet, dessen andere Leitung mit der Masseleitung 148 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Zeitgebers 152 erscheint an dessen Stift 3 und wird über eine Leitung 154 der Verbindungsstelle zugeführt, die zwischen einem Widerstand R22 und einem Resistor R23 vorhanden ist. Wie in Fig. 5 gezeigt, nämlich bei geöffnetem Kontakt 15o, erzeugt der Zeitgeber 152 ein rechteckförmiges Ausgangssignal ir.it einer Periode von vier Sekunden. Dies wird von den Kondensator C12 gesteuert. Wenn der Gleichwertkondensator C11 in den Zeitbeir.essungskreis durch Erregung des Relais 144 eingeschaltet wird, und zwar in Abhängigkeit von einem Abfallen des Logikspannungssignals E₁₁ von einem hohen Spannungsniveau auf Riedriges Spannungsniveau,

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ΣΌ cCSo

- 2ο -

schließt der Kontakt 15o und schaltet den Kondensator C11 parallel zum Kondensator C12 zwecks Verdoppelung der Zeitdauer des rechteckformigen Ausgangssignals. Auf diese Weise bewirkt ein Schließen des Kontaktes 15o, daß die Periode des rechteckförinigen Ausgangssignals an der Leitung 154 verdoppelt wird, oder von vier Sekunden auf acht Sekunden ansteigt.

Das Ausgangssignal des Zeitgebers an der Leitung 154 wird an den einen Eingang eines NAND-Gatters 128 geführt, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines NAND-Gatters 16o verbunden ist. Der Ausgang des NAKD-Gatters 16o ist an den anderen Eingang des KAND-Gatters 158 angeschlossen und bildet einen Flip-Flop, und der andere Eingang des NAND-Gatters 16o ist der Ausgang des NAND-Gatters 162 und dient als Inverter, dessen Eingang über eine Leitung 156 mit der Ausgangsleitung 154 des Zeitgebers verbunden ist.

Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 158 ist mit einem Eingang eines NGR-Gatters 164 verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters 164 wird an einer Leitung 17o erhalten, an welcher das Lcgik-Spannungssignal E~ auftritt. Der andere Eingang zu der. NOR-Gatter 164 wird als Ausgangssignal eines NAND-Gatters 166 erhalten, das als Inverter dient und als Eingang den Ausgang eines NAND-Gatters 168 hat. Ein Eingang zu den NAND-Gatter 168 wird als Ausgang des NAND-Gatters erhalten, und sein anderer Eingang ist von einer Leitung abgencn\r.en, die mit einem dualen NAND-Gatter-Flip-Flop verbunden ist, der von den Gattern 176 und 178 gebildet ist. Line Leitung 174 von dem Ausgang des NAND-Gatters ist mit dem einen Eingang zu einem NAND-Gatter 176 verbunden und ferner über in Reihe liegende Widerstände R24 und R25 an die Basis eines Transistors Q4 angeschlossen, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R26 an eine +SV-Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist. Ein Kondensator C13 ist zwischen der

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zwischen den Widerständen R24 und R25 und Masse gebildeten Verbindung angeschlossen. Ein Spannungssignal E₁ erscheint an der Leitung 172 am Ausgang des NAND-Gatters 166. Der Widerstand R24 und der Kondensator C13 bilden einen Zeitverzogerungskreis, der zuerst das Signal E₁ und dann das Signal E, veranlaßt, innerhalb derselben Halbwelle auf ein Hcchspannungsniveau anzusteigen, in welcher der Ausgang des Zeitgebers 152 hoch ist. Diese zeitlichen Beziehungen sind in den ersten drei V/ellenformen der Gig. 7 gezeigt.

Line Leitung 182 verbindet die Ausgangsleitung 17o über einen Widerstand R27 mit der Basis eines Transitors Q5, dessen Emitter an Masse liegt. Der Kollektor des Transitors C5 ist über Reihenwiderstände R28 und R29 an eine +1 SV-Gleichspannungsquelle angeschlossen. Die zwischen den Widerständen R28 und R29 gebildete Verbindung ist über eine Leitung 184 nit der Easis eines Transistors Q6 angeschlossen, dessen Kollektor an Masse liegt und dessen Emitter über eine Relaisspule 186 und einen damit in Reihe liegenden Wicerstand R3o mit der 1 SV-Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Relaisspule 186 steuert die Nachlauf- und Halte-Relaiskontakte 1o2.

Der Rechteckwellenausgang des Zeitgebers 152, der an der Leitung 154 auftritt, ist als erste Spannungswelle in Fig. 7 gezeigt. Das rechteckförmige Zeitgeber-Ausgangssignal wird den NAND-Gattern 158 und 162 zugeführt, wo es die Srannungssignale L und E- erzeugt. Diese Spannungssignale L und E. bilden die Ausgangssignale des Taktgeberkreises 36 und rühren von den Überlagerungen der Ausgangssignale her, die von den KAND-Gattern 158, 16o, 162, 166, 168, 176 und 178 und dem NOR-Gatter 164 und dem Transistor Q4 mit der zugehörigen Schaltung erzeugt werden. Der Transistor QA zusammen mit dem Kondensator C13 und den Widerständen R24 und R25 bilden zusammen Mittel zur Bestimmung der Breite der positiven Impulse, welche di£ Spannungssignale Eq und E^ bilden.

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Wenn das Spannungssignal E_ 1 och ist, wird eine vorwärts gerichtete Verspannung für den Transistor Q5 geschaffen, und dieser vird leitend gemacht. Als Ergebnis hiervon nimmt das Spannungsniveau in der Leitung 184, die an der zwischen den V.icerständen R28 und R29 gebildeten Verbindung angeschlossen ist, ab und macht den PNP-Transistor Q6 leitend. Der leitende Zustand des Transistors Q6 erregt die Relaisspule 186 und schließt die im Nachlauf- und Haltekreis 22 gelegenen Relaiskontakte 1o2. Somit schließen jedesmal, wenn das Spannungssignal E_g auf sein hohes Niveau ansteigt, die Relaiskontakte 1o2 und veranlassen den Nachlauf- und haltekreis 22, das Eingangssignal E₁ der Thermoelementspannung durchlaufen zu lassen. Dieses Durchlaufen des Signals E. dauert an, bis das Spannungssignal E' vom Taktgeberkreis 36 auf sein niedriges Niveau absinkt und die Transistoren Q5 und Q6 nichtleitend macht, wodurch die Relaisspule 186 stromlos wird und die Relaiskontakte 1o2 öffnen. Dieses öffnen der Relaiskontakte 1o2 leitet die haiteperiode des Nachlauf- und Haltekreises 22 ein.

Lescnders wird nun auf den Folge- und Logikkontrollkreis in Fig. 2 bezug genorrmen. Es läßt sich ersehen, daß dieser Kreis die Logikniveauspannungs-Eingangssignale E_, E_, E_g und E₁ und die Logikniveauspannungs-Ausgangssignale E^, L₁, und L₁₁ empfängt. Das Spannungssignal E_ wird dem einen Eingang eines NAND-Gatters 188 zugeführt. Das Signal E-wird über eine Leitung 19o dem anderen Eingang dieses NAI.D-Gatters zugeleitet. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 188 wird dem einen Eingang eines NAND-Gatters 192 zugeführt, dessen Ausgang an den einen Eingang eines NAND-Gatters 194 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme des NAND-Gatters 194 ist an den anderen Eingang des NAND-Gatters 192 angeschlossen, so daß ein Flip-Flop gebildet ist. Ein NAND-Gatter 196 ist mit einem seiner Eingänge an den Ausgang des NAND-Gatters 188 und mit seinem anderen Eingang an den

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Ausgang des KAND-Gatters 192 angeschlossen. Der Ausgang des IwM.D-Gatters 196 ist an beide Eingänge des NAND-Gatters 158, dessen Ausgang den einen Eingang zu einem NAND-Gatter 2co bildet, herangeführt. Der Ausgang des NAND-Gatters 2oo ist an den einen Eingang eines NAND-Gatters 2o2 gelegt, und der Ausgang dieses letzteren NAND-Gatters bildet den anderen Eingang zum NAND-Gatter 2oo. Der Ausgang des NAND-Gatters 2o2 ist ferner mit dem einen Eingang eines NAND-Gatters 2o4 verbunden, dessen Ausgang den einen Eingang eines NAND-Gatters 2o6 bildet.

Das zweite Eingangssignal zum NAND-Gatter 2o4 wird vom Ausgang der in Reihe geschalteten NOR-Gatter 2o7, 2o8, 21ο, 212, 214 und 216 abgegriffen. Der Eingang zum NOR-Gatter 2o7 ist das Spannungssignal E-, und die Reihenschaltung der NOR-Gatter bildet einen Verzögerungskreis für die E. -Spannungsinpulse.

Ein NAND-Gatter 218 ist mit seinem Ausgang an den anderen Eingang zu einem NAND-Gatter 2o6 angeschlossen, und der Ausgang des NAND-Gatters 2o6 ist mit einem Eingang des NAND-Gatters 218 verbunden. Der andere Eingang zum NAND-Gatter 218 wird als Ausgang eines NAND-Gatters 22o erhalten, zu dessen Eingang das Spannungssignal E^ vom Taktgeberkreis 36 geführt wird. Der Ausgang des NAND-Gatters 2o6 ist ir.it einem Eingang eines NAND-Gatters 222 verbunden, dessen anderer Eingang von dem Ausgang eines NAND-Gatters 224 erhalten wird. Ein Eingang zum NAND-Gatter 224 ist an die Leitung 19o angeschlossen, an welcher das Spannungssigr.ol E₁ vom Taktgeberkreis 36 auftritt, und das andere Eingangssignal zum NAND-Gatter 224 ist das Spannungssignal E₀, welches am Ausgang des "Rückwärts"-Detektorverstärkers

3o auftritt.

Die Ausgangsklemme des NAND-Gatters 224 ist ferner an ein NAND-Gatter 228 angeschlossen, dag als Inverter dient und

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dessen Ausgang ir.it dem einen Eingang zu einem NAND-Gatter 23o verbunden ist. Eine Leitung 232 verbindet den anderen Eingang zum HAND-Gatter 23o mit dem Ausgang vom NAND-Gatter 2c2.

Der Rückstelldrücker 38 ist so dargestellt, daß er an Masse liegende üffnungskontakte und mit einer +SV-Gleichspannungsquelle verbundene Schließkontakte besitzt. Ein Widerstand R31 verbindet die SchlieEkontakte mit der Verbindung, die zwischen den Schließkontakten und dem Eingang zu einem l.Al.D-Gatter 234 gebildet ist, welches als Inverter verwendet wird. Eorr.it ist die Eingabe zum NAND-Gatter 234 das Massepctential, wenn der Rückstelldrücker 38 die gezeigte Stellung einnimmt, und beim Niederdrücken des Rückstelldrückers 38 öffnen die Öffnungskontakte und die Schließkontakte schließen und führen ein positives Spannungssignal r.it hohem Lcgikniveau dem Eingang des NAND-Gatters 234 zu. An der Ausgangsseite des NAND-Gatters 234 befindet sich ein Filterkondensator 215, der zwischen diesen Ausgang und eine +5V-Gleichspannungsquelle angeschlossen und über Leitungen 236, 238 und 24o mit der Rückstellklemme (R) des JK-Flip-Flcps 244 verbunden ist. Eine Leitung 242 verbindet ferner den Ausgang des NAND-Gatters 234 mit der Rückstellklerjne eines zweiten JK-Flip-Flops 246. Der J-Eingang des Flip-Flops 246 ist zum Q-Ausgang des Flip-Flops 244 geführt, und der Q- Ausgang des Flip-Flops 246 ist mit dem J-Eingang des Flip-Flops 244 verbunden.

Lin NAND-Gatter 248 liegt mit einer seiner Eingangsklemmen am Ausgang des NAND-Gatters 2oo und ist mit seiner anderen Lingangsklemme über eine Leitung 25o an den Ausgang des NAND-Gatters 222 angeschlossen. Der Ausgang des NAND-Gatters 248 ist an beide Eingänge eines NAND-Gatters 252 gelegt, das als Inverter dient und das Logikniveau-Ausgangsspannungssignal E₁₂ gemäß der Darstellung in Fig. 12 hat. Das Signal

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E₁₂ besteht aus Impulsen, die nachstehend als Normal-Logikir.pulse bezeichnet werden, von denen einer bei jedem ^orxal-Sägezahn-Spannungssignal E- auftritt, wie sie jedesmal dann auftreten, wenn eine normale oder negative Steilheit der Abkühlkurve abgegriffen wird.

Das Signal E₂ wird dem einen Eingang eines NAND-Gatters zugeführt, dessen Ausgangsklemme über Leitungen 256 bzw. 258 mit den Takteingängen zu den JK-Flip-Flops 244 und 246 verbunden ist.

Die JK-Flip-Flops 244 und 246 bilden einen Zweier-Zählkreis, der verlangt, daß nach dem Auftreten der Liquidus-Temperatur zwei normale Logikimpulse E₁₂ auftreten, bevor eine Solidus-Teir.peratur abgetastet werden kann. Diese Ausbildung ist getroffen, um zu verhindern, daß eine falsche Solidus-Temperatur abgetastet wird, die auftreten könnte, wenn es keinen Zweier-Zählkreis gäbe. Der Zweier-Zählkreis verlangt, daß zwei Taktperioden der negativen Steilheit in der Abkühlkurve verstreichen, bevor eine Solidus-Temperatur gemessen wird.

Die Ausgangsklemme des NAND-Gatters 222 ist ferner mit der einen Eingangsklemme eines NAND-Gatters 26o verbunden. Die Ausgangsklemme des NAND-Gatters 26o steht mit dem einen Eingang eines NAND-Gatters 262 in Verbindung, dessen Ausgang den anderen Eingang zum NAND-Gatter 26o bildet. Der Ausgang des NAND-Gatters 26o bildet ferner einen Eingang zum NAND-Gatter 254. Das Logikniveau-Spannungssignal E-tritt am Ausgang des NAND-Gatters 262 auf.

Ein als Inverter dienendes NAND-Gatter 264 ist an den Ausgang des NAND-Gatters 222 angeschlossen und hat seinen Ausgang über einen Filterkondensator C16 an Masse. An diesem Ausgang tritt ein in Fig. 7 gezeigtes Logikniveau-

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Sparinungssignal Ii₁- auf. Das Signal E₁₃ ist ein kurz dauernder positiver Impuls, der erscheint, wenn die Abkühlkurve für die Eisenprobe weder eine normale noch eine "Rückwärts"-Steilheit besitzt, d.h. wenn die Steilheit der Abkühlkurve in wesentlichen Null ist, wie dies der Fall sowohl bei der Liquidus- als auch bei der Solidus-Temperatur der Abkühlkurve ist. Der positive Impuls der E.. .,--WeIIe tritt dann auf, wenn das Spannungssignal E₁ hoch ist und wenn sowohl das Normalsignal E- als auch das Rückwärtssignal E„ ihr niedriges Niveau haben.

Das Q-7\usgangssignal des JK-Flip-Flops 244 wird an beide Eingänge eines NOR-Gatters 266 geführt, das als Inverter dient und dessen Ausgang den Eingang zu einem NAND-Gatter 266 bildet. Das andere Eingangssignal zum NAND-Gatter 268 wird als Ausgangssignal eines NAND-Gatters 27o erhalten. Der Ausgang des NAND-Gatters 27o trägt das Ausgangssignal E-. und.ist der andere Eingang zum NAND-Gatter 268. Der Ausgang des NAND-Gatters 268 bildet einen Eingang zum NAlsD-Gatter 27o, dessen anderer Eingang von den Leitungen 238 und 236 erhalten wird, die an den Ausgang des NAND-Gatters 234 angeschlossen sind. Beim Auftreten des ersten norr.alen Logikimpulses gemäß der Welle E₁₂ nach dem Abgreifen des ersten Impulses der Welle E-_ während des 7.bkühlens der Eisenprobe ändert sich das Spannungssignal E₁₁ von hohem auf niedriges Niveau und wird dem Eingang zu dem in Fig. 5 dargestellten Taktkreis 36 zugeführt und veranlaßt die Erregung des Relais 144, welches die Relaiskontakte 15o schließt und den Kondensator C11 in den Zeitgeberkreis 152 zur Verdoppelung der Periode des rechteckförr.igen Ausgangssignals daran schaltet. Somit haben die Ausgangssignale E„ und E- des Taktkreises eine Zeitdauer, welche dupliert, nachdem der Zweier-Zählreis zwei normale Impulse nach dem Auftreten der Liquidus-Temperatur abgetastet hat, was durch das Auftreten des ersten Impulses in der Welle E₁₃ und durch den Wechsel des Signals E₃ von hohem

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auf niedriges Niveau signalisiert wird. Der Wechsel in der Zeitdauer der Taktausgangssicmale E_g und E- ist notwendig, veil die Abkühlrate der Eisenprobe im Anschluß an das Auftreten der Liquidus-Tenperatur beträchtlich vermindert ist und bein Fehlen einer vergrößerten Taktperiode der Wechsel in der Amplitude der Ausgangsspannung E- des Thermoelements am Ende einer jeden Halteperiode des Nachlauf- und Haltekreises 22 nicht ausreichen würde, um einen normalen Logikiir.puls E-2 hervorzurufen.

Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 268 bildet das eine Eingangssignal zu einem NAUD-Gatter 274, dessen anderes Eingangssignal das Spannungssignal E₁₃ ist. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 274 bildet das eine Eingangssignal zu einem NAND-Gatter 276, dessen Ausgangssignal den einen Eingang zu einem NAND-Gatter 278 bildet. Der Ausgang des NAND-Gatters 278 ist mit dem anderen Eingang des NAND-Gatters 276 verbunden, und dieser Ausgang führt ein Logikniveau-Ausgangsspannungssignal E-. Das andere Eingangssignal zum NAND-Gatter 278 wird als Ausgangssignal des als Inverter verwendeten NAND-Gatters 28o erhalten, dessen Eingangssignal vom Ausgang eines NAND-Gatters 282 abgegriffen wird. Ein Eingang zum NAND-Gatter 282 ist der Ausgang des NAi^D-Gatters 23o, und sein anderer Eingang wird über Leitungen 286 und 284 erhalten, die an den Ausgang des NAND-Gatters 234 angeschlossen sind.

Aus einer Betrachtung der Prüf- und Haltekreise 42 und 44, des Differentialverstärkers 58, des Spannungsteilerkreises 62 und des Digitalvoltme.ters 64 gemäß der Darstellung in Fig. 6 läßt sich ersehen, daß dem ersten Prüf- und Haltekreis 42 die Spannungssignale E„ und E- zugeführt werden. Diese Signale werden an die Stifte 5 und 6 eines Prüf- und Haltekreises Typ SHC23 der Firma Burr Brown herangeführt. Der Stift 1o dieses Kreises ist an eine -1 SV-Gleichspannung angeschlossen und hat einen Widerstand R32 zwischen

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cieser. Stift und dem Abgriffnarm eines veränderlichen Widerstandes R33. Der veränderliche Widerstand R33 liegt an den Stiften 3 und 4 dieses Kreises. Stift 12 dieses Kreises ist an eine +15V-Gleichspannung angeschlossen, Stift 9 liegt an Masse und Stift 1 ist über einen mit geringem Verlust behafteten Speicherkondensator C17 an Masse geführt. Das Ausgangssignal des Kreises tritt am Stift 11 auf.

Der zv;eite Prüf- und Haltekreis 44 ist mit dem ersten Prüf- und Kaltekreis 42 identisch und in ähnlicher Weise angeschlossen. Demzufolge sind Widerstände R34 und R35 und ein Epeicherkondensator C18 vorhanden, und das Spannungssignal E_ wird dem Stift 5 des zweiten Prüf- und Haltekreises 44 zugeführt. Stift 6 des zweiten Prüf- und Haltekreises ist jedoch an das Spannungssignal E. angeschlossen. Die Prüf- und Haltekreise 42 und 44 arbeiten dergestalt, daß, wenn die an ihren Stiften 6 anstehenden Spannungssignale hoch sind, die Ausgänge 11 der Prüf- und Haltekreise auf niedrigem Spannungsniveau entsprechend dem ihren Eingängen 5 zugeführten Signal sind. Da die Eingänge 5 an das Spannungssignal L₂ angeschlossen sind, das vom Spannungsteiler 4o abgencrjr.en wird und proportional der vom Thermoelement gemessenen Temperatur ist, folgen die Signale an den Stiften 11 dem Spannungssignal E_. Wenn jedoch die Spannungssteuersignale an den Stiften 6 der Prüf- und Haltekreise Niedrigniveausignale werden, nehmen die Ausgangssignale an ihren entsprechenden Stiften 11 ein und bewahren, was auch immer für ein Wert an ihren Eingängen an den Stiften 5 in dem Augenblick auftritt, wenn die Steuersignale an ihren Stiften 6 von hohem auf niedriges Niveau wechseln.

Der erste Prüf- und Haltekreis 42 ist mit seinem Ausgangsstift 11 über eine Leitung 288 an einen Widerstand R36 angeschlossen, der mit dem negativen Eingang zu einem Betriebsverstärker A1o verbunden ist. In .ähnlicher Weise ist der Aus-

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gangsstift 11 des zweiten Prüf- und Haltekreises 44 über eine Leitung 29o und einen Kiderstand R37 mit der positiven Eir.gangskleirjue des Verstärkers A1o verbunden. Ein Widerstand R38 ist mit einer Klemme an eine +15V-Gleichspannung angeschlossen und liegt mit seiner anderen Klemme über den V.'icerstand des Potentiometers 6o an Masse. Der Abgriffsarm des Potentiometers 6o ist über eine Leitung 292 und einen Widerstand R39 mit der positiven Eingangsklemme des Betriebsverstärkers A1o verbunden. Widerstände R4o und R41 sind zwischen den positiven Eingang des Verstärkers und Masse geschaltet. Die Ausgangsleitung 294 des Verstärkers Λ1ο ist über Rückkopplungswiderstände R42 und R43 mit der negativen Eingangsklemme dieses Verstärkers verbunden. Ein Widerstand R44 liegt zwischen der negativen Eingangsklemme des Verstärkers und Masse.

Der erste Prüf- und Haltekreis 42 wird von dem Spannungssignal E₃ gesteuert, das von dem Folge- und Logikkontrollkreis 34 erzeugt wird. Dieses Signal wechselt von hoch auf niedrig beim Auftreten der Liquidus-Temperatur, wie dies durch den ersten Nullimpuls des Logiksignals E₁.angezeigt wird, der beirr; Fehlen sowohl des Normalsignals als auch des Rückwärtssignals in den Spannungswellen E_ und E_ß auftritt. Mit anderen Worten, das Fehlen der Normal- und Rückwärtssignale zeigt ein wenigstens angenähertes Vorhandensein einer l.ullsteilheit in der Abkühlkurve an, und der Felge- und Logikkontrollkreis 34 erzeugt die Impulse im Erannungsverlauf ^₁₃/ die das Vorhandensein der Liquidus-Ter.r-eratur in der Eisenprobe anzeigen.Als Ergebnis welchselt das Spannungssignal E₃ von hoch auf niedrig und veranlaßt den Prüf- und Haltekreis 42, an seinem Ausgangsstift 11 den Wert des Temperatursignals E₃ in dem Augenblick zu halten, in welchem das Signal E von hoch auf niedrig umschaltet. Dieses Ausgangssignal von dem ersten Prüf- und Haltekreis wird der negativen Eingangsklemme des Betriebsverstärkers Ε.. aufgegeben.

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Der zweite Prüf- und Haltekreis 44 wird durch das an seinen Stift 6 herangeführte Signal E. gesteuert. Der Folge- und Logikkontrollkreis 34 läßt nicht zu, daß das Spannungssignal h. von hoch auf niedrig geht, bis der von den JK-Flip-Flops 244 und 246 gebildete Zweier-Zählkreis zwei normale Logik-Irr ulse in der Spannungswelle E,- nach dem Auftreten der Liquidus-I'err.peratur gezählt hat. Nach der Zählung dieser zwei Norir.al-Logikirr.pulse veranlaßt das erste hiernach auftretende Null-Logiksignal in der Spannungswelle E₁-, d.h. der Iir.puls 414 in Fig. 7, das Logikspannungssignal E. vom hohen Kiveau auf niedriges Niveau zu gehen. Dies veranlaßt die Größe des Temperatürsignals E2 am Stift 5 des zweiten Prüf- und Kaltekreises, an dessen Ausgangsstift 11 gehalten zu werden. Wenn jedoch in der Abkühlkurve ein Solidusunterkühlbereich vorhanden ist wie der in Fig. 8 gezeigte, dann tritt ein Rückwärts-Sägezahnsignal 412 in der Spannungswelle Eg auf, und der Folge- und Logiksteuerkreis veranlaßt, das Spannungssignal E. von seinem niedrigen Niveau auf das hohe Niveau zurückzukehren. Dies zeigt an, daß eine Rückwärts- oder positive Steilheit in der Abkühlkurve aufgetreten ist, und daß das ermittelte Null-Logikoignal 414 eine Untcrkühleinbuchtung in der Abkühlkurve und nicht die Solidus-Temperatur war. Das nächste Null-Logiksignal, 416 in Fig. 7, das nach dem Rückwärts-Sägezahr.signal 412 auftritt, veranlaßt das Spannungssignal E. erneut von hohem Niveau auf niedriges Niveau zu gehen. Dies wiederum veran-laßt das Temperaturspannungssignal E₂ in diesen; Zeitpunkt, am Ausgangsstift 11 des zweiten Prtif-UHQ haltekreises 44 zu verbleiben, und in diesem Punkt stellt der zurückgehaltene Spannungswert diewahre Srlidus-"ioniperatur dar. Das Signal am Stift 11, nämlich das Solidus-'lerperatursignal, wird der positiven Eingangsklemme des Eetriebsverstärkers A1o aufgegeben, und der konstante Wert an Potentiometer 6o ruft eine Spannung hervor, die der Solidus-Temperaturspannung hinzugerechnet wird. Der Betriebsverstärker A1o erzeugt ein Ausgangssignal an seiner Leitung 294, das proportional der Differenz zwischen der

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Surjne der Spannungen und dem Liquidus-Spannungssignal an der negativen Eingangsklemme des Verstärkers ist.

Das Ausgangssignal an der Leitung 294 des Verstärkers A1o wird durch einen Spannungsteiler geschickt, der aus in Reihe geschalteten Widerständen R45 und R46 besteht. Ein Kondensator Cl9 dient zur Glättung der Spannung, die an der Verbindungsstelle zwischen diesen Widerständen ansteht. Diese Spannung gibt bei geeigneter Bemessung eine unmittelbare /inzeige des prozentualen Kohlenstoff äquivalents in der Lisenprobe. Das Spannungssignal an der Verbindungsstelle wird einem herkömmlichen Digitalvoltmeter 64 eingegeben, das den Prozentgehalt des Kohlenstoffäquivalents als Zahlenwert ausgibt.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 2 ist dort die scherr.atische Schaltung eines Messungsvervollständigungskreises 66 gezeigt. Der Kreis 66 enthält ein NAND-Gatter 296, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des NAND-Gatters 276 verbunden ist, dessen Ausgang hohes Spannungsniveau hat, wenn sich das Signal E. auf niedrigem Spannungsniveau befindet. Der ar.äere Eingang zum !,AND-Gatter 296 ist über eine Leitung 3oo

an das Spannungssignal E._ angeschlossen, das am Ausgang des i;A2^'D-Gatters 252 erscheint. Da das Spannungssignal E₁₂ aus den Normal-Logikinpulsen besteht, die während der normalen negativen Steilheit der Abkühlkurve der Eisenprobe auftreten und da der erste Eingang des NAND-Gatters 296 das Kcr.pleir.ent des Spannungssignals E. ist, geht das Ausgangssignal des NAND-Gatters 296 beim Auftreten des ersten Nonnal-Logikimpulses (in Fig. 7 mit 418 bezeichnet), wie er auftritt, nachdem das Spannungssignal E. von hoch auf niedrig gegangen ist, auf niedriges Niveau.

Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 296 wird einem Flip-Flopkreis zugeführt, der aus gemäß der Darstellung über

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Kreuz geschalteten NAND-Gattern 3o2 und 3o4 besteht. Ein Eingang zur. NAND-Gatter 3o4 ist an den Ausgang des NAND-Gatters 234 angeschlossen, ur. zu ermöglichen, daß der Flip-Flop durch Niederdrücken des Drückers 38 zurückgestellt wird. Der Ausgang des KAND-Gatters 3o2 ist über einen Kiderstand R47 an die Basis eines Transistors Q7 angeschlossen. Der Emitter dfs Transistors Q7 liegt an Masse, und der Kollektor dieses Transistors ist über in Reihe liegende Widerstände R48 und R49 an eine +1 SV-Gleichspannung angeschlossen.Ein Widerstand R5o ist an diese Gleichspannungsversorgung und in Reihe mit der Relaisspule 48 geschaltet, welcher die Relaiskontakte 7o steuert. Die Relaisspule 68 ist mit lern Emitter des Transistors Q8 verbunden, dessen Kollektor an Masse liegt. Die Basis des Transistors Q8 ist an die zwischen den Widerständen R48 und R4 9 gebildete Verbindung angeschlossen. Beim Auftreten des Niedrigniveausignals aj Ausgang des NAND-Gatters 296 erzeugt das NAND-Gatter 3o4 ein Hochniveausignal an seinem Ausgang, das der Basis des Transistors Q7 zugeführt wird und diesem in seinem /usgangspfad leitend macht. Dies verr.indert die Spannung an der zwischen den Widerständen R48 ur.d R49 gebildeten Verbindung, und diese verminderte Spannung wird der Basis des PNP-Transistors Q8 zugeführt und ir.acht diesen leitend. Dadurch wird die Relaisspule erregt, schließt die Kontakte 7o und führt zu einem Ansprechen der Anzeigelampe 72. Die Anzeigelampe 72 zeigt an, daß die Errechnung des prozentualen Kohlenstoffäquivalenz durch den Rechner vollendet ist und der am Digitalvoltir.eter 64 ausgegebene numerische Wert das prozentuale Kohlenstoffäquivalent der Eisenprobe ist.

Im tatsächlichen Einsatz des Abkühlkurvenrechners kann geschmolzenes Gußeisen unmittelbar^ nach—dem eine Eisenprobe zur Bestimmung des prozentualen Kohlenstoffäquivalenz gegossen worden ist, weiter zur Herstellung von Teilen vergossen werden. In diesem Fall "1st es erwünscht, eine

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Anzeige einer hohen Liquidus-Temperatur sobald als möglich nach der. Gießen der Eisenprole zu haben, weil eine hohe Liquidus-Ter.peratur anzeigt, daß die Eisenprobe ein niedriges prozentuales Kohlenstoffäquivalent enthält. Dies zeigt an, daß das Gußeisen hart und spröde ist und sich nur schwer bearbeiten läßt, so daß es erwünscht ist, das weitere Gießen von Teilen sofort abzustoppen.

Die Funktion der aus dem Vergleicherkreis 54 und dem Hochliquidus-Alarir.geberkreis 46 in Fig. 6 bestehenden Schaltung besteht darin, ein Alarmsignal in dem Augenblick zu geben, wenn eine hohe Liquidus-Temperatur festgestellt wird. Der Vergleicherkreis 54 enthält einen Vergleicher A11 mit einer Ausgangsleitung 31o, an der ein hohes Spannungsniveausignal auftritt, wenn das positive Eingangssignal 3o8 zum Vergleicher größer ist als das Signal an der negativen Eingangsklerune. Die positive Eingangsklemme des Vergleichers A11 ist an den Abgriffsarm des Potentiometers 56 angeschlossen und hat soinit eine feste Spannung. Seine negative LingangskleiTj-.ie ist über eine Leitung 3o6 mit dem Ausgangsstift 11 des ersten I ruf- und Haltekreises 42 verbunden. Die hohe Spannung an der Ausgangsleitung 31 ο wird von einer +5V-Gleichspannungsquelle abgegriffen, die über einen Hochziehwicerstand R51 mit der Ausgangsleitung 31 ο verbunden ist. Eine Diode D3 ist mit ihrer Anode an die Ausgangsleitung 31o und mit ihrer Kathode über einen Strombegrenzungswiderstand R57 an die Basis eines Transistors Q9 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q9 liegt an Masse, und sein Kollektor ist über einen Strombegrenzungswiderstand R52 an eine.+1 SV-Gleichspannungsquelle angeschlossen. Eine Spannungsversorgungsleitung 312 verbindet diese Spannungsquelle über einen Widerstand R53 mit dem Kollektor eines Transistors Q1o. Die Basis des Transistors C1o ist an den Kollektor des Transistors Q9 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Qio liegt an Masse, und sein

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Kollektor ist an dem Stift 1 eines Zeitgebers 42o angeschlossen. Der Zeitgeber genu'ß der Darstellung hat die Anschlüsse eines Zeitgeberkreises vom Typ KE555 der Firma S'ionetics Corp. Eine Leitung 314 verbindet den Stift 2 des Zeitgebers rat dessen Stift 6, und ein Kondensator C2o ist zwischen die Stifte 1 und 6 geschaltet. Ein Widerstand K55 ist zwischen die Stifte 6 und 7 geschaltet und ein Widerstand R54 koppelt den Stift 7 mit der Spannungsverscrgungsleitung 312. Die Stifte 4 und 8 des Zeitgebers sind an die Versorgungsleitung 312 angeschlossen. Das Ausgangssignal des Zeitgebers erscheint am Stift 3 und ist ein F.echteckwellensignal, d?s nur dann auftritt, wenn der Stift 1 des Zeitgebers im leitfähigen Zustand des Ausgangspfades des Transistors C1o an Masse geschaltet ist. Die Feriodendauer des Rechteckwellensignals ist von der Größe der Widerstände R54 und R55 und dem Kondensator C2o bestiirr.t. Der Ausgangsstift 3 ist über einen Widerstand R58 r.it der Basis eines Transistors Q11 verbunden, dessen Lir.itteran Masse liegt. Der Kollektor des Transistors Q11 ist über einen Widerstand R56 und die Relaisspule 48 an die Spannungsvervorsgungsleitung 312 angeschlossen. Die Relaisspule 48 betätigt die Kontakte 5o, die in Reihe mit der Anzeigelampe 52 liegen.

Kenn die Liguidus-Temperatur noch nicht aufgetreten ist, wird das Logikniveau-Spannungssignal E, über eine Diode D4 und den Widerstand R56 an die Basis des Transistors Q9 geführt. Dieses Spannungssignal E- liegt vor dem Auftreten der Liquidus-Temperatur auf hohem Niveau und läßt den Transistor Q9 in seinem Kollektoremitterausgangspfad leitend werden. Beim Auftretender Liquidus-Temperatur wird das Epannungs-signal E^ ein Kiedrigniveausignal, und die Diode D4 leitet nicht. Wenn jedoch eine niedrige Liquiduslemperatur an dem Ausgangsstift 11 des ersten Prüf- und Ealtekreises 42 auftritt, dann ist die Ausgabe des Vergleichers A11 ein Hochniveausignal, und es fließt Strom

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durch die Diode D3 zur Basis des Transistors Q9 und hält dessen Ausgangspfad in leitendem Zustand. Wenn jedoch eine hohe Liquidus-Temperatur vorliegt, so daß ein Spannungssignal am Stift 11 des ersten Prüf- und Haltekreises 42 erzeugt wird, das über der eingestellten Spannung an der an den Abgriffsarm des Potentiometers 56 angeschlossenen Leitung 38 liegt, dann hat der negative Eingang zum Vergleicher A11 eine größere Spannung als dessen positiver Eingang, und das Ausgangssignal des Vergleichers ist ein t.iedrigniveausignal. In diesem Fall ist weder die Diode D3 noch die Diode D4 leitend, um dem Transistor Q9 einen Basisantrieb zuzuführen, und dieser Transistor ist in seinem /lusgangspfad nichtleitend. Der nichleitende Zustand des Transistors Q9 macht den Transistor Qio leitend und verbindet den Stift 1 des Zeitgebers 42o im wesentlichen mit Kassepotential. Als Ergebnis hiervon tritt eine schwingende oder Rechteckwellenspannung am Stift 3 des Zeitgebers auf, die dem Transistor Q11 in entsprechender Schwingungsnanier abv;echselnd ein- und ausschaltet. Dies führt zu einem wiederholten Erregen und Entregen der Relaisspule 48. Als Ergebnis hiervon werden die Relaiskontakte abwechselnd geschlossen und geöffnet, und die Anzeigelampe 52 wird wiederholt ein- und ausgeschaltet, wodurch eine Blinklichtanzeige auftritt, die angibt, daß eine hohe Liquiduster.peratur aufgetreten ist.

Die Funktion des Abkühlkurvenrechners 1o läßt sich leicht an Hand der Fig. 1, 7 und 8 verstehen. In Fig. 7 entspricht die Zeit t_Q dem Niederdrücken des Rückstelldrückers 38, der die Logikschaltung "zurückstellt, und dem Gießen der Liser.probe in eine Form, in welcher das Thermoelement 12 zum Abkühlen der Abkühlkurve angeordnet ist. Der Taktkreis 36 erzeugt die V.'ellen E- und E_g. Diese Wellen teilen die Kühlkrve in eine Vielzahl von Zeitabschnitten ein. Am Ende eines jeden Zeitabschnittes werdejn Impulse E₁ erzeugt,

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welche den Folge- und Logiksteuerkreis dazu bringen, auf die Signale E_ und E„ einzuwirken. Wenn die Eisenprobe sich norr.al ir.it negativer Steilheit genügender Größe abkühlt, ist das Signal E_ hoch, und ein normaler Logikimpuls tritt in der "Welle E₁₂ auf. Wenn andererseits die Steilheit der Abkühlkurve im wesentlicher; Null beträgt, dann fehlt es an einein normalen Logikimpuls in der Welle E₁₂, und das Signal E_ ist niedrig. Dies signalisiert das Auftreten der Liquidus-Tcir.peratur, und die Größe des Signals E_, proportional der Temperatur der Eisenprobe, wird in dem ersten Prüf- und Kaltekreis 42 gespeichert. Nachdem die Liquidus-Temperatur gemäß der Eeschreibung im vorhergehenden Absatz festgestellt worden ist, setzt die Eisenprobe ihre Abkühlung fort, und es werden Nonral-Logikimpulse in der Welle E_1? erzeugt. Nach zweien dieser normalen Logikimpulse im T^nschluß an die Feststellung der Liquidustemperatur wechselt das Signal E₁₁ von hohem Niveau auf niedriges Niveau und verursacht eine Verdoppelung der Dauer der Signale E₁ und E₁₁. Dies trägt der niedrigeren Abkühlrate der Eisenprobe nach den Erreichen der Liquidus-Temperatur Rechnung.

Nachdem die Periode der Signale E„ und E₁ gewechselt hat, fährt der Rechner fort, sich nach einer Null-Steilheit der ALkühlkurve bei jedem Auftreten von Impulsen in der Welle E₁ Ausschau zu halten. Wenn eine Nullsteilheit entdeckt worden ist, wird die Größe des Temperatursignals E₃ in einem solchen Augenblick im zweiten Prüf- und Haltekreis gespeichert. Wenn die Abkühlung der Eisenprobe hierauf in normalerweise mit negativer Steilheit weitergeht, dann tritt ein Normal-Logikimpuls in der Spannungswelle E₁₂ auf, und der Kessungsvervollständigungskreis 66 schaltet die Anzeigelampe 72 ein, um die Vervollständigung der Messung des prozentualen Kohlenstoffäquivalenz anzuzeigen. Wenn andererseits die zuletzt erwähnte Nullsteilheit als Anzeige der Solidustemperatur entdeckt worden ist und hieraufhin

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eine Rückwärts- oder positive Steilheit der Abkühlkurve in der. Srannungssignal t_fi entdeckt worden ist, dann wird der zv:eite Prüf- und Haltekreis 44 durch das Rückwärtssignal bzw. den Sägezahnimpuls 412 in Fig. 7 veranlaßt, erneut den Temperatursignal E_? zu folgen, bis daraufhin eine erneute Nullsteilheit in der Abkühlkurve entdeckt wird, bei welcher die wahre Solidus-^emperatur ermittelt wird und die entsprechende Größe dis Signals E_ am Ausgang des zweiten Prüf- und Haltekreises 44 gespeichert wird. Der erste Normal-Logikimpuls, der hierauf hin auftritt, bringt die Anzeigelampe 72 zum Leuchten und zeigt die Vervollständigung der Messung des prozentualen Kohlenstoffäquivalents>an.

In Folge- und Steuerlogikkreis 34 haben die NAND-Gatter 192, 194, 196, 198 die Aufgabe zu verhindern, daß eine falsche Liquidusanzeige im ersten Prüf- und Haltekreis 42 gespeichert wird. Dieses falsche Liquidussignal könnte sonst auftreten, wen ι die Eisenprobe am Anfang eine sehr hohe Temperatur besitzt. Dies würde zur Folge haben, daß sich der Verstärkerkreis 18 des Thermoelements sättigt und daraufhin seinen Ausgangswert für eine gewisse Zeitspanne nicht ändert. Keine Änderung im Ausgangssignal des Ihernoelementverst/rkers würde einen konstanten Abfall der Abkühlkurve anzeigen, jedoch bedingt die Anwesenheit der vorerwähnten NAND-Gatter, daß eine normale oder negative Steilheit der AbJcühlkurve auftritt, bevor die Liquidus-Ter.peratur im Rochnerkreis registriert wird.

Line zusätzliche Schaltung, die im wesentlichen identisch zu der zum Feststellen der Solidus-Temperatur und zum Speichern eines cazu proportionalen Spannungssignals ist, kann dazu verwendet werden, die in Fig. 8 eingezeichnete eutektische Temperatur zu ermitteln. Ein Betriebsverstärker kann verwendet werden, um den prozentualen Siliziumgehalt zu berechnen, indem er die..oben angegebene Gleichung

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verwendet,und ein weiterer Ec triebsverstärker läßt sich zur:. Lrrechnen des prozentualen Kohlenstoffanteils einsetzen, wobei dieser gleich dein prozentualen Kohlenstoffäquivalent veniger einem Drittel des Prozentsatzes Silizium ist.

Patentansprüche /

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Elektronischer Rechner zur Ermittlung des prozentualen Gehalts an einem Legierungsbestandteil in einer Metalllegierung an Hand von Änderungen im zeitlichen Verlauf der Abkühlung einer Gießprobe beim Passieren der Liquidus- und der Solidus-Temperatur unter Verwendung eines in der Gießform angeordneten Thermoelements, gekennzeichnet durch einen das Thermoelement (12) enthaltenden ersten Schaltungsteil (12, 18, 2o),mit dem die Liquidus- und die Solidus-Temperatur der Gießprobe in Form eines vom Thermoelement (12) gelieferten ersten Signals (E-) feststellbar sind, einen zweiten Schaltungsteil (22 - 44) zum Speichern der Größe des ersten Signals (E₁) beim Auftreten der Liquidus- bzw. der Solidus-Temperatur und einen dritten Schaltungsteil (58, 62, 64) zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, das den Prozentgehalt bzw. das prozentuale äquivalent des zu ermittelnden Legierungs-Lestandteils wiedergibt, wobei der dritte Schaltungsteil die der Liquidus- bzw. der Solidus-Temperatur entsprechenden Gespeicherten Größen des ersten Signals bei der Erzeugung des zweiten Signals verwendet.

2. Rechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Schaltungsteil (12, 18, 2o) einen Verstärker (18) enthält, der das erste elektrische Signal (E..) erzeugt.

3. Rechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Schaltungsteil (22 - 54) erste Schaltungsmittel (22) zum periodischen Erzeugen eines Signals (E₅) proportional der Steilheit der zeitlichen Abkühlkurve der Gießprobe und mit diesem Signal versorgbare zweite Schaltungsmittel (24, 26, 34, 42, 44)

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enthält, ir.ittels welcher die Größe des ersten Signals (E₁) jecesr.al dann gespeichert wird, wenn die Steilheit der Abkühlkurve wenigstens angenähert Null wird.

4. Rechner nach Anspruch 3, dad urch gekennzeichnet , daß der zweite Schaltungsteil dritte Schaltungsmittel (3o) zum Feststellen einer Einbuchtung in der Abkühlkurve der Gießprobe und zum Verhindern der Speicherung der Größe des ersten Signals (E₁) bein Auftreten einer Einbuchtung enthält, so daß die Größe des ersten elektrischen Signals bei einer nachfolgenden Kull-Steilheit der Abkühlkurve speicherbar ist.

5. Rechner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Schaltungsteil folgende Schaltungsmittel enthält: einen Taktgeber (36) zur Erzeugung eines periodischen Steuersignals (E_); einen Kachlauf-und Haltekreis (22) , dem das erste elektrische Signal (E₁) oder ein dazu proportionales Signal zuführbar ist, der von dem periodischen Steuersignal (E_g) steuerbar ist und der ein Ausgangssignal (E_) erzeugt, das dem ersten elektrischen Signal (E₁) bzw. dem damit proportionalen elektrischen Signal für einen ersten Periodenabschnitt des periodischen Steuersignals (E_) folgt und am Ende dieses Periodenabschnittes den Wert des ersten elektrischen Signals (L.) bzw. des damit proportionalen elektrischen Signals für einen zweiten Periodenabschnitt des periodischen elektrischen Signals (E_) hält ; einen von dem ersten elektrischen Signal (E₁) oder einem damit proportionalen Signal sowie dem Ausgangssignal (E-) des Nachlauf- und Kaltekreises (22) gespeisten Differentialverstärker (24) , von welchem ein der Differenz zwischen den beiden Speisesignalen (E₁, E_) proportionales Ausgangssignal (E,) erzeugbar ist; Schaltungsmitteln (26, 3o) zum Feststellen, ob die Größe des Ausgangssignals ,(Eg) des Differentialver-

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stärkers (24) innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt; und Schaltungsrr.itteln (42, 44) zum Speichern der Größen des ersten elektrischen Signals (E₁), wenn das Ausgangssignal (E_) von Differentialverstärker (24) innerhalb der genannten vorerwähnten Grenzen liegt.

6. Rechner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltungsmittel zur Feststellung, ob die Größe des Ausgangssignals (E_g) des Differentialverstärkers (24) innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegt, aus einem ersten Detektor (26) zum Feststellen, ob die Steilheit der Abkühlkurve negativ ist und über einem vorbestimmten Wert liegt, und einem zweiten Detektor (3o) zum Feststellen, ob die Steilheit der Abkühlkurve positiv ist und über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt, sowie einer Schalteinrichtung (34) besteht, die die Speicherung der Größe des ersten elektrischen Signals (E-) in die Wege leitet, wenn das Ausgangssignal (E,) vom
Differentialverstärker (24) zwischen dem ersten und dem zweiten vorbestimmten Wert liegt.

7. Rechner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteinrichtung aus einem Felge- und Steuerlogikkreis (34) besteht, der an den ersten und den zweiten Detektor (26, 3o) angeschlossen ist und beim ersten Auftreten einer Größe des Ausgangssignals (Eg) des Differentialverstärkers (24) innerhalb der vorbestimmten Grenzen ein erstes Steuersignal und beim nachfolgenden Auftreten einer Größe des Ausgangssignals (E,) des Differentialverstärkers (24) innerhalb der vorbe-

stimmten Grenzen ein zweites Steuersignal (E.) erzeugt, und daß die Schalteinrichtung ferner einen ersten und einen zweiten Prüf- und Haltekreis (42 bzw. 44) aufweist, von denen der erste auf das erste Steuersignal anspricht und bei dessen Erscheinen das erste elektrische Signal (E₁)

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bzw. ein damit proportionales Signal in seiner Größe prüft und hält und von denen der zweite beim Auftreten des zweiten Steuersignals (E.) die Größe des ersten elektrischen Signals (E₁) prüft und hält, und daß an den ersten und den zweiten Prüf- und Haltekreis (42, 44) Mittel zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Signals angeschlossen sind, dessen Größe von den Größen der vom ersten bzw. zweiten Prüf- und Haltekreis (42, 44) gehaltenen elektrischen Signale bestimmt ist.

8. Rechner nach Anspruch 7, dadurch g e kennzei-ch net, daß er eine Einrichtung (46, 54, 48, 52) zum Erzeugen eines Alarmsignals aufweist, wenn die Große des ersten elektrischen Signals (E.) beim Auftreten des ersten Steuersignals (E₃) größer als ein vorbestimmter ftert ist.

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