***i Twórca wynalazku: Boleslaw Kwiasowski Uprawniony z patentu: Biuro Projektów Przemyslu Hutniczego „BIPROHUT", Gliwice (Polska) Urzadzenie cyfrowo-analogowe do samoczynnego sterowania poboru mocy w elektrycznym piecu oporowym Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie cyfrowo- -analogowe do ciaglej samoczynnej regulacji pobo¬ ru mocy w elektrycznym piecu oporowym, zwlasz¬ cza duzej mocy.Urzadzenie ma zastosowanie w trójfazowych pie¬ cach oporowych,, wielostrefowych do ciaglej, precy¬ zyjnej regulacji temperatury wsadu, podlegajacego obróbce cieplnej. Procesy te przebiegaja wedlug wstepnie okreslonego programu, który wymaga, aby byla zachowana jak najmniejsza róznica pomiedzy zadana wartoscia a rzeczywista temperatura wsa¬ du, oraz aby przyrosty temperatury wsadu, zarów¬ no dodatnie jak i ujemne, byly liniowe.Dotychczas znane urzadzenia do zadawania tem¬ peratury opieraly sie w glównej mierze na kon¬ strukcjach elektromechanicznych, przy czym regu¬ lowaly przylaczona moc przez zmiane dlugosci cza¬ su przylaczania przy stalej wysokosci poboru mocy, -albo przez skokowa .zmiane wielkosci poboru mocy.Regulacja wielkosci poboru mocy skokami osiagnie¬ to przez przelaczenie uzwojen oporników grzejnych.Do przylaczenia i odlaczenia mocy w elektrycznym _piecu oporowym oraz do przelaczenia uzwojen opor¬ ników grzejnych uzyto styczników elektromagne¬ tycznych.Wahania temperatury pieca sa uzaleznione od sto¬ sunku wlaczanej mocy do zuzytego ciepla. Im wy¬ magane sa mniejsze wahania temperatury pieca, tym bardziej wzrasta ilosc kolejnych wylaczen oporników grzejnych na pewien okres czasu i wla- 10 15 30 czenie ich znowu na pewien czas. Z przyczyn kon¬ strukcyjnych ilosc zalaczen w jednostce czasu stycz¬ ników elektromagnetycznych jest ograniczona; z te¬ go wzgledu jest równiez ograniczona dokladnosc utrzymania temperatury pieca w okreslonych tole¬ rancjach. Zadajraik temperatury, którego glówna czescia skladowa stanowi tarcza programowa, prze¬ stawiajaca za pomoca dotykowej dzwigni suwak precyzyjnego potencjometru, z przyczyn konstruk¬ cyjnych i z uwagi na techniczne mozliwosci wyko¬ nawstwa nie pozwala na osiagniecie bardzo wyso¬ kiej dokladnosci w liniowym przyroscie wartosci zadanej.Celem wynalazku jest zmniejszenie bledów, któ¬ rymi jest obarczona wartosc zadana, zmniejszenie róznicy pomiedzy wartoscia zadana a rzeczywista temperatura wsadu, usuniecie wad jakie wynikaja ze stosowania styczników elektromagnetycznych oraz wyeliminowanie klopotliwego wyciecia tarcz programowych do kazdej zmiany programu. Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie do samoczyn¬ nego sterowania poboru mocy w elektrycznym pie¬ cu oporowym urzadzenia;, majacego znane zródlo fali prostokatnej o czestotliwosci 1 Hz — alterna¬ tywnie dzielnik czestotliwosci 50 na 1 Hz o fali prostokatnej poprzedzony dyskryminatorem napie¬ cia — polaczone z licznikiem dziesietnym jednego kierunku liczenia, przy czym do zakodowanych wyjsc cyfrowych licznika przylaczone sa nastawniki kodowe (multiswitch), zas wyjscia nastawników ko- 119 274119 274 3 iowych, polaczone sa z wejsciami kaskady dwóch funktorów NOR, oraz dwóch generatorów pojedyn¬ czych impulsów.Urzadzenie charakteryzuje sie tym, ze wyjscie drugiego generatora pojedynczego impulsu polaczo¬ ne jest z wejsciami zerujacymii liczniki dziesietnego jednego kierunku liczenia a wyjscie pierwszego ge¬ neratora pojedynczego impulsu z ukladem do wy¬ sterowania dziesietnego licznika rewersyjnego, na¬ tomiast wyjscie tego ukladu do wysterowania z wejsciami samego licznika rewersyjnego.Urzadzenie charakteryzuje sie tym, ze element wytwarzajacy standardowe pojedyncze impulsy, wyzwalane za i^mofca przycisku sterowniczego po¬ laczony jest z wejsciami nastawników kodowych a ich wyjscia z wyjsciami i statycznymi dzie¬ sietnego licznika rewersyjnego. Zakodowane wyj¬ scia cyfrowe dziesietnego licznika rewersyjnego sa polaczone z wejsciami wtórników emiterowych a ich wyjscia z kilku ukladami a mianowicie z prze¬ twornikiem cyfrowo-analogowym, ze znanym ukla¬ dem do wyswietlania liczb cyfrowych oraz z na¬ stawnikami kodowymi* do których sa polaczone czlony zamieniajace impulsy krótkotrwale na dlu¬ gotrwale, zas ich wyjscia polaczone sa z wejsciami blokujacymi ukladu do wysterowania dziesietnego licznika rewersyjnego.Urzadzenie charakteryzuje sie równiez tym, ze zimne konce termopar polaczone sa z termostatem, z kolei termostat z fabrycznym wielofunkcyjnym wzmacniaczem, zawierajacym czlony do korekcji wartosci poczatkowej., do wzmocnienia proporcjo¬ nalnego, do linearyzacji naturalnej charakterystyki termopary oraz czlon do galwanicznego oddzielenia wyjscia od wejscia, zas wyjscie tego wielofunkcyj¬ nego wzmacniacza jak równiez wyjscie przetworni¬ ka cyfrowo-analogowego sa polaczone róznicowo z wejsciami wzmacniacza proporcjonalnego a jego wyjscie z wejsciem wzmacniacza calkujacego o od¬ powiedniej stalej czasowej. Wyjscie wzmacniacza calkujacego jest polaczone z ukladem zadajacym przeksztaltnika tyrystorowego.Korzysci techniczne jakie plyna ze stosowania wy¬ nalazku wynikaja stad, ze pozwalaja one na liniowy przyrost jak równiez spadek temperatury wsadu przy minimalnej róznicy .pomiedzy zaprogramowana wartoscia zadana a rzeczywista wsadu, co ma za¬ sadnicze znaczenie dla uzyskania prawidlowego przebiegu technologii obróbki cieplnej wsadu.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie wykonania, przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urza¬ dzenia cyfrowego, a fig. 2 — schemat urzadzenia analogowego.W sklad urzadzenia wchodzi znane zródlo prosto¬ katnej fali o czestotliwosci 1 Hz 1 — alternatywnie dzielnik czestotliwosci 3 poprzedzony dyskrymina- torem napiecia 2, który zamienia czestotliwosc sieci na czestotliwosc 1 Hz o przebiegu prostokatnym.Sygnal o czestotliwosci 1 Hz jest podawany na wejscie dziesietnego licznika jednego kierunku li- 4 czenia 4. Dowolny, wybrany za pomoca nastawni¬ ków kodowych 5, stan licznika jest zamieniany na dwa impulsy krótkotrwale za pomoca funktorów NOR 6 i 7 oraz generatorów pojedynczego impulsu 5 8 i 9. Pierwszy impuls krótkotrwaly, powstajacy na wyjsciu elementu 8 jest podawany na jedno z dwóch wejsc ukladu do wysterowania dziesiet¬ nego rewersyjnego licznika 10, natomiast drugi im¬ puls krótkotrwaly, powstajacy na wyjsciu elemen- io tu 9, opózniony w czasie w stosunku do impulsu pierwszego, jest podawany równolegle na wszystkie wejscia zerujace poszczególnych przerzutników dzie¬ sietnego licznika jednego kierunku liczenia 4. Im¬ puls podawany na jedno z wejsc ukladu do wy- 15 sterowania dziesietnego rewersyjnego licznika 10 powoduje, ze dziesietny rewersyjny licznik 14 liczy przy rozgrzewaniu wsadu do przodu a przy chlo¬ dzeniu wsadu do tylu.Stan dziesietnego rewersyjnego licznika 14 jest 20 równoznaczny z zadawana temperatura w °C. Ele¬ ment 12 wytwarzajacy standardowe pojedyncze im¬ pulsy, zainicjowane za pomoca sterowniczego przy¬ cisku 11, pozwala wprowadzic do licznika 14 za po¬ moca nastawników kodowych 13, dowolna liczbe okreslaja poczatkowa temperature zadawana. Za¬ kodowana wartosc cyfrowa stanu licznika 14, po wzmocnieniu na emiterowych wtórnikach 15, jest wykorzystana w cyfrowo-analogowym przetworni¬ ku 21 i z kolei zamieniana na wartosc analogowa 30 w wzmacniaczu scalonym 22.Stan licznika, okreslajacy temperature zadana, po zamianie kodu, jest wyswietlany za pomoca wy¬ swietlacza cyfrowego 20. Za pomoca nastawników kodowych 16 nastawia sie maksymalna temperature zadawana podczas podgrzewania wsadu., a za po¬ moca nastawników kodowych 17 minimalna tem¬ perature zadawana podczas chlodzenia wsadu. Gdy stan dziesietnego rewersyjnego licznika 14, osiagnie wartosc nastawiona za pomoca nastawników kodo¬ wych 16, wtedy impuls trwaly, powstajacy na wyj¬ sciu elementu 18, zablokuje licznik 14 w kierunku dodawania. Gdy stan licznika 14 osiagnie wartosc nastawiona za pomoca nastawników 17, wtedy im¬ puls trwaly, powstajacy na wyjsciu elementu 19* zablokuje licznik 14 -w kierunku odejmowania. Sila 45 elektromotoryczna termopary 23, po korekcji war¬ tosci poczatkowej, po odpowiednim wzmocnieniu proporcjonalnym, po linearyzacji charakterystyki naturalnej oraz po oddzieleniu galwanicznym wyj¬ scia od wejscia — przy czym wszystkie te czyn- 50 nosci wykonuje wielofunkcyjny wzmacniacz 25 — jest wprowadzona na jedno z wejsc proporcjonal¬ nego wzmacniacza 26.Wartosc analogowa, proporcjonalna do tempera¬ tury zadawanej, tworzaca sie na wyjsciu scalonego- 55 wzmacniacza 22 jest wprowadzana na drugie wej¬ scie proporcjonalnego wzmacniacza 26. Po porówna¬ niu tych dwóch napiec, ich róznica, po odpowied¬ nim wzmocnieniu stanowi sygnal wejsciowy dla wzmacniacza calkujacego 27, który sluzy do wyste- 60 rowania przeksztaltnika tyrystorowego 28.119 274 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie cyfrowo-analogowe do samoczynne¬ go sterowania poboru mocy w elektrycznym piecu oporowym, majace zródlo fali prostokatnej o cze¬ stotliwosci 1 Hz, .polaczone z dziesietnym licznikiem jednego kierunku liczenia, a jego zakodowane wyj^ scia cyfrowe polaczone sa szeregowo z kaskada dwóch funktorów NOR oraz dwóch generatorów po¬ jedynczego impulsu, które sa, wykorzystane do zmiany stanu dziesietnego licznika rewersyjnego oraz do zerowania dziesietnego licznika jednego kierunku liczenia, przy czym przez wejscia moze byc wprowadzony do dziesietnego licznika rewersyj¬ nego dowolna liczba a do jego wyjsc cyfrowych sa polaczone wtórniki emiterowe, zdolne do wystero¬ wania przetwornika cyfrowo-analogowego, wyswiet¬ lacza cyfrowego oraz ukladów sprzezenia zwrotnego, sluzacych do zablokowania dziesietnego licznika re¬ wersyjnego w jego krancowych stanach, znamien¬ ne tym, ze termopara (23), której zimne konce sa utrzymywane w termostacie (24) jest polaczona sze¬ regowo poprzez wielofunkcyjny wzmacniacz (25), sluzacy do korekcji wartosci poczatkowej, do od¬ powiedniego wzmocnienia proporcjonalnego, do li- 15 65 6 nearyzacji charakterystyki termopary jak równiez do galwanicznego oddzielania wyjscia od wejscia, oraz przez proporcjonalny wzmacniacz (26) i calku¬ jacy wzmacniacz (27) z zespolem tyrystorowym (28), przy czym do drugiego wejscia proporcjonalnego wzmacniacza (26) jest przylaczony w sposób rózni¬ cowy scalony wzmacniacz (22), stanowiacy czesc skladowa przetwornika cyfrowo-analogowego (21). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze programowy nadajnik wartosci zadanej dla zespolu tyrystorowego stanowi: zródlo fali prostokatnej o czestotliwosci 1 Hz (1), polaczone z dziesietnym licz¬ nikiem jednego kierunku liczenia (4), do którego wyjsc cyfrowych sa szeregowo polaczone, poprzez liczbowy -nastawnik <5), dwa funktory NOR (6 i 7) oraz dwa generatory pojedynczego impulsu (8 i 9), zas wyjscie pierwszego generatora (8) jest polaczone poprzez uklad do wysterowania (10) z dziesietnym rewersyjnym licznikiem (14), a wyjscie drugiego ge- neratera (9) jest polaczone z wyjsciami zerujacymi dziesietnego licznika jednego kierunku liczenia (4), natomiast wyjscia cyfrowe dziesietnego rewersyjne¬ go licznika (14) sa polaczone, poprzez emiterowe wtórniki (15) z analogowo-cyfrowym przetworni¬ kiem (22).119 274 -*- -*- -*- -*&¦ Fig. 2 H na pa na 2^-^ s \£-\ J^ 4^ [tl W iRSW Zakl. Graf. W-wa, Srebrna 16. z. 28-83/0 — 85 + 20 egz.Cena 100 zl PL