SU1374247A1 - Цифровое устройство дл анализа химического состава чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области вычислительной техники, в частности к цифровым устройствам исследовани  и анализа материалов путем определени  их химических свойств. Цель изобретени  состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем повышени  информативности анализа химического состава чугуна. Поставленна  цель достигаетс  путем организации определени  по кривой охлаждени  пробы металла не только величины углеродного эквивалента С, но и составл ющих этого комплексного показател  - процентнот о содержани  углерода С и кремни  Si. 2 а.п. ф-лы, 8 ил. § (Л

Description

со iNd 1

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к цифровым устройствам исследовани  и анализа материалов путем определени  их химических свойств.

Цель изобретени . - расширение функциональных возможностей устройства путем повышени  информативности анализа химического состава чугуна .

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример выполнени  аналого-цифрового преобразовател ; на фиг.З - пример выполнени  блока синхронизации; на фиг.4 - пример выполнени  первого счетчика времени; на фиг.5 - пример выполнени  второго счетчика времени; на фиг.6-- пример, выполнени  счетчика перегрева; на фиг.7 - схема, построени  двоичного умножител ; на- фиг.8 - временна  диаграмма, иллюстрирующа  принцип действи  предла- гаемого устройства.

Цифровое устройство дл  анализа химического состава чугуна (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 синхронизации, генератор 3 тактовых импульсов, пороговый счетчик 4, реверсивный счетчик 5, буферньй счетчик 6, дешифратор 7 нул , первый 8 и второй 9 счетчики времени, с первого по п тый элементы И 10-14, элемент ИЛИ 15, с первого по третий триггеры 16-18, счетчик 19 перегрева, с первого по третий двоичные умножители 20-22, с первого по третий счетчики 23-25 результата , с первого по третий блоки 26 -

28 цифровой индикации.

Аналого-цифровой преобразователь 1 строитс  по принципу преобразовани  сигнала о текущей температуре металла в число-импульсный (унитарный) код. Аналого-цифровой преобразовател может быть выполнен, например, соглано схеме, приведенной на фиг.2. В этом случае преобразователь содержит два блока - электромеханический и электронный. Электромеханический бло содержит автоматический потенциометр 29, вход которого  вл етс  входом аналого-цифрового преобразовате1

10

15

.

40

25

j с 742472

ща  система 30 представл ет собо основу с двум  дорожками, на которых расположены чередующиес  прозрачные и непрозрачные элементы, причем элементы одной счетной дорожки сдвинуты по оси задающей системы на 1/4 шага относительно элементов другой счетной дорожки (фиг.2). .

Фотосчитыватель 32 содержит два фотоприемника 33 и 34 и два излучател  (на фиг.1 не показаны). Фотоприемники и излучатели располагаютс  по разные стороны счетных дорожек на пр мой, перпендикул рной направлению перемещени  фотосчитывател .

В качестве автоматического потенциометра 29 может быть использован, например, серийно выпускаемый авто- 20 матический потенциометр типа КСП4, в качестве излучател  - инфракрасный светодиод типа АЛ 107Б, а фотоприемника - фотодиод типа ФД ЗА.

Электронный блок аналого-цифрового преобразовател  предназначен дл  определени  направлени  перемещени  каретки 31 и формировани  соответственно кодовых импульсов К или К. Этот блок построен на двух триггерах 35 и 36 Шмитта, формировател х 37-40 импульсов, элементах И 41-48 и двух элементах ИЛИ 49 и 50. Триггеры 35 и 36 предназначены дл  преобразовани  сигналов от фотоприемников 33 и 34 в сигналы пр моугольной формы. Каждый из формирователей 37-40 предназначен дл  формировани  импульсов q -, q , q-, q на положительном фронте сигналов Q.,, Q, Q, Q с единичных и нулевых выходов триггеров 35 и 36 соответственно. Выходы триггеров 35 и 36 и формирователей 37-40 подключены к входам элементов И 41-48. Выходы элементов 41-44 св заны с входами элемента ИЛИ 49, а выходы элементов 45-48 св заны с входами элемента ИЛИ 50. При этом на выходе элемента ИЛИ 49 осуществл етс  формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией

30

35

К (q, AQ) V (

(1)

л , задающую систему 30, расположенную параллельно оси 31 перемещени  автоматического потенциометра,и подвижный фотосчитыватель 32, механически св занный с кареткой 31. Задаю

V(q3AQ,)v (,), a на выходе элемента ИЛИ 50 осуществл етс  формирование кодовых импульсов К в соответствии с логической функцией

К (q (q,A Qj)v У(ЯЗ AQ,) V (Я4Л Q,).

(2)

Выходы аналого-цифрового преобразовател  1 (фиг.1) через блок 2 синхронизации подключены к входам сложени  и вычитани  порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5. Выход генератора 3 тактовых импульсов через блок 2 синхронизации подключен к входу счетчика 8 времени и первому входу элемента И 10.

Блок 2 синхронизации предназначен дл  распределени  во времени кодовых и тактовых импульсов, поступающих соответственно с выходов аналого-цифрового преобразовател  1 и генератора 3. Такое распределение необходимо дл  исключени  сбоев в рабоче устройства.

БЛОК 2 синхронизации содержит (фиг.З) триггеры 51-55, элементы И 56-61 и .делитель 62 частоты.Счетный вход триггера 51 и единичные входы триггеров 52 и 54 образует соответственно первый, второй и третий входы блока синхронизации, выходы элементов И 59 и 61, выход делител  62 импульсов и выход элемента И 57 образуют соответственно с первого четвертый выходы блока синхронизации . При этом единичный и нулевой выходы триггера 52 подключены к первым входам элементов И 56 и 57, вторые входы которых объединены между собой и св заны со счетным входом триггера 51. Выход элемента И 56 . подключен к входу делител  62 импульсов . Выход элемента И 57 соеди- . ней с первыми входами элементов И 58-61. Вторые входы элементов И 58 и 60 св заны соответственно с единичными выходами триггеров 52 и 54. Третьи входы элементов И 58 и 60 св заны соответственно с нулевыми выходами триггеров 53 и 55. Единичные выходы триггеров 53 и 55 соединены соотв.етственно с вторыми входами элементов И 59 и 61.

Триггеры 51-55 в блоке синхрони- задии могут быть собраны, например, на микросхемах К155 ТМ2, элементы И 56-61 - на микросхемах К155 ЛИ1, а делитель 62 частоты - на микросхемах К155ИЕ1.

Пороговый счетчик 4 (фиг.1) представл ет собой реверсивный счетчик

0

импульсов, построенный таким образом , что на его соответствующем выходе переполнени  образуетс  им- пульс, если число импульсов, посту5 пивших на вход сложени  или вход вычитани  этого счетчика, превысит некоторый порог t.

Выходы разр дов реверсивного счетчика . 5 подключены к информационным входам буферного сче-Гчика 6. Этот счетчик может быть собран, например, на микросхемах типа К155ИЕ7. В этом случае информационным входом буферного счетчика 6 служат D-входы указанных микросхем, управл ющий вход образуют С-входы, входом  вл етс  Т-вход, а выходами служат 0-выходы.

Первый счетчик 8 времени представл ет собой нереверсивную пересчетную схему с двум  выходами переполнени , настраиваемую таким образом, что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе переполнени  образуетс  импульс спуст  некоторое врем  э на выходе переполнени  этого же счетчика образуетс  импульс спуст  врем  г , равное требуемому порог по продолжительности горизонтальной темпе ратурной площадки, по вл ющейс  при температуре солидуса причем 07 с, и -г,, 7г- , где

С ГГ - максимально возможна  про-

эд должительность температурной площадки , по вл ющейс  при температуре ликвидуса Tpi.

На фиг.4 показан пример построени  схемы счетчика 8 времени предлагаемо0 го устройства, раскрытой до уровн  стандартных функциональных узлов цифровой вычислительной техники. Счетчик 8 времени содержит счетчик 63 импульсов , блоки 64 и 65 переключате- 5 лей, элементы И 66 и 67 и элемент

ИЛИ 68. Входы элемента ИЛИ 68 образуют входы начальной установки счетчика 8 времени, а выход элемента 68 св зан с входом установки в О (R-входом)

Q счетчика 63 импульсов. Этот счетчик может быть выполнен, например, на микросхемах типа К155 ИЕ5. Счетный вход счетчика 63 импульсов образует вход счетчика 8 времени. Один вход

г элемента И 66 объединен со счетным входом счетчика 63 импульсов. Остальные входы элемента И 66 через блок 65 переключателей подключены к единич- ньм или нулевым выходам разр дов ,

51374247

четчика 63. При этом положение перелючателей блока 65 сдответствует воичному коду числа Пр , св занному требуемым порогом -И, и частоой fo импульсов серии соотношеием

по

ДУ пр

ка чи им те 77 вы со ро го та пе вы НЕ ме по Вы ме но им кл им по ос кл до ча дв тр fд

п,

«,

,

Например, если требуемый порог 1,9 с, то при частоте f 10 Гц число П(,1 18 (двоичный код 10010). Следовательно, дл  установки этого порога переключатели второго и п того разр дов блока 65 переключателей нужно подключить к единичным выходам соответствующих разр дов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевьрч.

Выход элемента И 66 образует промежуточный выход переполнени  счетчика 8 времени. Выход элемента И 67 образует выход переполнени  счетчика 8 времени, один вход элемента И 67 объединен со счетным входом счечика 63 импульсов, а остальные входы элемента И 67 через блок 64 переключателей подключены к единичным и нулевым выходам разр дов счетчика 63 импульсов. При этом положение переключателей блока 64 должно соответствовать двоичному коду числа п, св занному с требуемым порогом 1,о и частотой f- импульсов соотношением

01

f. - 1

(4)

Например, если требуемый порог 15 с,то при f(j 10 Гц имеем 01 (двоичное число 10010101)

Следовательно, дл  установки такого порога переключатели первого, третьего , п того и восьмого разр дов блока 64 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих рар дов счетчика 63 импульсов, а остальные - к нулевым.

Второй счетчик 9 времени (фиг.1) представл ет собой нереверсивную систему, настраиваемую таким образом , что после очередной начальной установки счетчика на его промежуточном выходе образуетс  импульс спуст  врем  г,, , а на выходе переполнени  этого же счетчика образуетс  потенциал спуст  врем  . равно требуемому порогу по продолжительности наклонной температурной площадки

по вл ющейс  при температуре лик пи

причем

но

оэ

1

01

10

15

20

25

30

35

Схема построени  второго счетчика 9 времени приведена на фиг.7. Счетчик 9 времени содержит счетчик 69 импульсов, блоки 70 и 71 переключателей , элементы И 72-76, элемент НЕ 77 и элемент ИЛИ 78. При этом первые входы элементов 74-76 образуют соответственно вход, первый и второй входы начальной установки второго счетчика 9 времени. Выход элемента И 72 образует промежуточный выход переполнени  счетчика 9 времени, а выход элемента И 73 через элемент НЕ 77 подключен к втррым входам элементов И 74-76 и образует вьшод переполнени  второго счетчика 9 времени. Выходы элементов И 75 и 76 через элемент ИЛИ 78 подключены к входу начальной установки (R-входу) счетчика 69 импульсов, а выход элемента И 74 подключен к счетному входу счетчика 69 импульсов. Один вход элемента И 72 подключен к выходу элемента И 74, а остальные входы через блок 71 переключателей св заны с выходами разр дов счетчика 69. Посредством переключателей блока 71 устанавливаетс  двоичный код числа п, св занного с требуемым порогом -D, и частотой, fд соотношением (3).

Входы элемента И 73 через блок 70 переключателей подключены к входам разр дов счетчика 69 импульсов. Посредством.переключателей 70 блока устанавливаетс  двоичный код числа

п

03

ог

св занного с требуемым порогом и частотой ., . соотношением

ог

о

(5)

5

5

0

Например, если требуемый порог 5 с, то при частоте f,, 10 Гц

1-03ЧИСЛО п д 50 (двоичный код 110010). Следовательно,дл  установки такого порога переключатели второго, п того и шестого разр дов блока 70 необходимо подключить к единичным выходам соответствующих разр дов счетчика 69 импульсов, а остальные - к нулевым .

Счетчик 19 перегрева (фиг.1) пред- стал ет собой нереверсивную пересчетную схему, настраиваемую таким образом, что на первом вькоде этого счетчика образуетс  импульс, как

только содержимое счетчика превысит некоторый заданный порог йТ° по перегреву над температурой ликвидуса Tg; , а на втором выходе этого счетчика образуетс  потенциал, как только содержимое счетчика 19 станет равным другому порогу fl° по температурному интервалу кристаллизации.

I

Вариант выполнени  счетчика 19

перегрева показан на фиг.8. При таком построении счетчик 19 перегрева содержит счетчик 79 импульсов, блоки 80 и 81 переключателей, элементы И 82-85, элемент ИЛИ 86 и элемент НЕ 87. Первые входы элементов 84 и 85 образуют соответственно вход и вход начальной установки счетчика 19 перегрева, а вход элемента НЕ 87 образует блокирующий вход счетчика 19 перегрева. Выходы элементов И 83 и 82 образуют соответственно второй и первый выходы счетчика 19 перегрева . Выход элемента И 84 соединен со счетньш входом счетчика 79 импульсов и с одним из входов элемента И 82. Остальные входы элемента И 82 и через переключатели блока 81 соединены с единичными или нулевыми выходами разр дов счетчика 79 импульсов. С помощью этих переключателей устанавливаетс  двоичный код числа .п св занного с порогами ЛТ° и ц отношением

и соП д

4Т

Т (6)

Например, если требуемый порог &I 10°С, а „ 2°С,то п 4 (двоичный код 100). Следовательно, в данном случае переключатель третьего , разр да блока 81 импульсов необходимо подключить к единичному выходу , а остальные - к нулевым.

Входы элемента И 83 через блок 80 переключателей соединены с единичными или нулевыми выходами разр дов счетчика 79 импульсов. С помощью переключателей блока 80 устанавливаетс  двоичный код числа п,св занного

с порогами ГТ ° и

JiT°

Например, если (/1° „ „, „ 2°С, то п (1 3 (двоичный код 11).

соотношением

(7) 6°С, а

то п J1 3 Следовательно, в данном случае переключатели первого и второго разр ит еа етльрава

а менент и 87 а 83 ой ресо сов . ееов . а10

со4 , в ебхо80 ов пеетго

ем

15

20

25

3742478

дов блока 80 должны быть подключены к единичным выходам соответствующих разр дов счетчика 79 импульсов, а остальные - к нулевым.

Выход элемента НЕ 87 подключен к вторым входам элементов И 84 и 85. Выход элемента И 85 через элемент ИЛИ 86 соединен с входом начальной установки (R-входом) счетчика 79 импульсов.

Двоичные умножители 20-22 предлагаемого устройства стро тс  по идентичной схеме, содержащей управл емый делитель 68 частоты, собранный , например, на микросхеме К155 ИЕ8, элементы 2И-НЕ 89, задат- чики 90 и 91 кодов, элементы И 92 и 93 и элемент НЕ 94. При этом счетный вход управл емого делител  88 частоты образует вход двоичного умножител , а выход управл емого двоичного умножител  соединен с первыми, входами элементов И 92 и 93. Выходы указанных элементов образуют соответственно первый и второй выходы двоичного умно5кител . Второй вход элемента И 93, вход элемента НЕ 94 и входы первого задстчика 90 кодов объединены между собой и образуют управл ющий вход двоичного умножител . Выход элемента НЕ 94 подключен к входу второго задатчика 91 кода и второму входу элемента И 92. Выходы первого задатчика 90 кода подключены к первьм входам элементов 2И-НЕ 89, а выходы второго задатчика 91 кода подключены к вторым входам элементов 2И-НЕ 89. Выходы последних соединены с управл ющими входами управл емого делител  88 частоты .

Посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножител  21 задаютс  обратные коды величин, определ ющих коэффициенты а ., и а, посредством задатчиков 90 и 91 кодов двоичного умножител  22 задаютс  обратные коды величин, определ ющих коэффициенты Ь и Ь , посредством задатчика 90 кода двоичного умножител  20 задаетс  обратный код величи30

35

40

45

50

ны, определ ющей коэффициент с. линейного уравнени  регрессии

Се

- о(.

e-i

(8)

св зывающего углеродный эквивалент Сс с температурой ликвидуса Т в...... В

частности, дл  установки коэффициента о(, с помощью переключателей задатчика 90 должен быть задан обратный , код величины Kj, св занной с коэффициентом в , и разр дность М управл емого делител  88 частоты соотношением

К.

2,

(9)

Например, если о(, 0,566, а уп равл емый делитель 88 частоты дев тиразр дный (М 9), то в соответствии с (9) величина К приблизительно равна 290 (двоичный код 100100010 обратный код 011011101). Следовательно , в данном случае переключатели первого, третьего, четвертого, п того , седьмого и восьмого разр дов задатчика 90 необходимо подключить к шине входного сигнала (к шине, соедин ющей полюсы переключателей с управл ющим входом двоичного умножител , на который в исходном состо нии поступает сигнал логического нул ). Аналогичным образом в двоичных умножител х 21 и 22 устанавливаютс  и коэффициенты а, а, Ь,, Ь,.

Выходы двоичных умножителей 21 и 22 подключены к входам сложени  и вычитани  счетчиков 24 и 26 результата а выход двоичного умножител  20 под- 1ключен к входу вычитани  счетчика 23 ре зультата.Счетчики 23-25 результата представл ют собой двоично-дес тичные реверсивные счетчики импульсов.Выходы разр дов этих счетчиков подключены к входам блоков 26-28 цифровой индикации . Блоки цифровой индикации содержат индикаторные лампы, например лампы типа ИН-18, к катодам которых подключены преобразователи двоично- дес тичного кода в дес тичный, собранные , например, на микросхемах типа К155 ИД1.

Принцип действи  предлагаемого цифрового устройства дл  анализа химического состава чугуна состоит

в следующем.

I

Перед началом очередного анализа кнопкой начальной установки (на фиг.1 не показана) триггеры 16-18, 52-55, а также счетчики 63, 69 и 79 устанавливаютс  в нулевое состо ние, а в счетчики 23-25 результата занос тс  коды величины соответственно.

о

и Ь,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Посредством аналого-цифрового преобразовател  1 сигнал, несущий информацию о текущей температуре охлаждающей пробы жидкого чугуна,преобразуетс  в число-импульсный код - последовательность кодовых импульсов К и К, которые образуютс  на одном или другом в.ыходе преобразовател  (в зависимости от знака приращени  сигнала) каждьй раз, когда происходит элементарное приращение этого сигнала.

Кодовые импульсы QK и К с выходов аналого-цифрового преобразовател  1 (фиг.1) через блок 2 синхронизации поступают на входы сложени  или вычитани  порогового счетчика 4 и реверсивного счетчика 5. В результате в реверсивном счетчике 65 образуетс  параллельный код, пропорциональный текущей температуре T(t) жидкого ме- |.талла.

Сери  тактовых импульсов с выхода генератора 3 через блок 2 синхронизации поступает на вход счетчика 8 времени и первьй вход элемента И 10, который закрыт сигналом с единичного выхода триггера 16. Поскольку тактовые и кодовые импульсы сдвинуты во времени друг относительно друга, то это исключает возможность сбоев в работе устройства.

При работе блока синхронизации : возможен случай частичного совпадени  во времени кодового импульса . и синхронизирующего импульса. Это может привести к возникновению на выходе элемента И 48 неполноценного импульса V, например, к возникновению импульса недостаточной продолжительности или недостаточной ам- При возникновении такого

импульса буферный триггер 43 может оставатьс  в нулевом состо нии до тех пор, пока на вход элемента И 48 не поступит очередной синхронизирующий импульс. Поскольку в момент поступлени  очередного синхронизирующего импульса состо ние триггера 42 уже не может И37 мен тьс , то на выходе элемента И 48 в указанный момент времени образуетс  второй (неполноценный) импульс , который устанавливает триггер 53 (фиг.З) в единичное состо ние . В момент поступлени  следукицегр по счету синхронизирующего импульса на выходе элемента И 59 будет сфор-

плитуды неполноценного

мирован синхронизированный кодовый импульс К, который поступит на выход блока синхронизации и одновременно установит триггеры 52 и 53 в исходное (нулевое) состо ние.

Аналогичньм образом на триггерах 54 и 55 и элементах И 60 и 61 осуществл етс  синхронизаци  кодовых ипульсов К, соответствующих отрица- тельному приращению аналогового сигнала .

Дл  обеспечени  надежной работы узла синхронизации необходимо, чтобы частота следовани  синхронизиру- ющих импульсов была не менее чем в три раза выше, чем максимально возможна  частота следовани  кодовых импульсов К или К от аналого-цифрового преобразовател .

В интервале времени между моментами tg и t (фиг,8) происходит прогрев датчика (на фиг.1 не показан ) до начальной температуры Т пробы металла. При этом на входы на чальной установки счетчика 8 времени (фиг.1) посто нно поступают импульсы с первого выхода переполнени  порогового счетчика 4 каждый раз, как только локальное изменение электрического сигнала датчика пре- вьшает порог (, причем интервал времени ,-t ( V 1, 2, 3...) между двум  очередными моментами начальной установки счетчика 8 времени из-за большой скорости изменени  сигнала остаютс  меньшими порога Sg , установленного в блоке 65 переключателей (фиг.6). Поэтому промежуточном выходе переполнени  счетчика 8 времени (выходе элемента И 66) импульсы не образуютс .

Начина  с момента времени t (фиг.8), импульсы переполнени  уже

будут образовыватьс  на втором вы

ходе переполнени  порогового счетчика 4 (фиг.1). Эти импульсы будут продолжать устанавливать в начально состо ние счетчик 8 времени. Посколку интервалы времени &t между очередными моментами начальной установ ки счетчика 8 времени из-за большой скорости охлаждени  остаютс  меньше установленного порога О , то на промежуточном выходе переполнени  счетчика 8 времени по-прежнему не будут образовьгоатьс  импульсы. В результате в момент времени t (фиг.8), как только с второго выход

,

переполнени  порогового счетчика 4 (фиг.1) на счетный вход счетчика 19 перегрева поступит число импульсов, превышающее порог Т° по перегреву , установленный с помощью блока 82 переключателей (фиг.6), то на промежуточном выходе переполнени  счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 82) образуетс  импульс. Указанный импульс устанавливает триггер 16 (фиг.Т) в единичное состо ние. При этом открываетс  элемент И 10 и импульсы серии Сд начинают поступать на вход второго счетчика 9 времени.

До момента времени t, скорость охлаждени  металла по-прежнему остаетс  достаточно большой, а значит,интервалы времени dt по-прежнему будут меньше порога

, и импуль25 о а .«

4Ь

55

35

50

сы на промежуточных выходах переполнени  счетчиков 11 и 12 не образуютс . При этом каждый импульс переполнени  с второго выхода переполнени  порогового счетчика 7 будет свободно проходить через элемент И 10, открытый сигналом с единичного вькода триггера 12, на вход начапь- ной установки дополнительного счетчика 9 времени и одновременно подтверждать единичное состо ние триггера 12.

В момент времени t. (фиг.8) температура металла достигает температуры начала кристаллизации (температуры ликвидуса Т (,. ) и вследствие выделени  скрытой теплоты кристаллизации скорость охлаждени  металла уменьшаетс . При этом интервалы времени dt , между двум  очередными установками в начальное состо ние счетчика 8 времени импульсами с выхода переполнени  порогового счетчика 4 станов тс  уже больше установ- ленного порога О р,. В .результате в момент времени t tj + fj, на промежуточном выходе переполнени  счетчика 8 времени (выходе элемента И 66, фиг.4) образуетс  импульс, который устанавливает триггер 17 (фиг.1) в нулевое состо ние. Триггер 17 закрывает элемент И 11. Одновременно на промежуточном выходе переполнени  второго счетчика 9 времени (выходе элемента И 72, фиг.7) также образуетс  импульс, который через элемент ИЛИ 15 (фиг.1) поступает на управл ющий вход буферного счетчика 6. Б последний из реверсивиого счетчика 5 по шинам параллельной передачи кода заноситс  код температуры ликвидуса Т(,..

Как только на выходе переполнени  порогового счетчика 4 (фиг.1) образуетс  очередной импульс, последний, устанавлива  по своему заднему фронту триггер 17 в единичное состо ние, не может пройти через закрытый эле- мент И 11 на вход начальной установки второго счетчика 9 времени. Поэтому счетчик 9 продолжает подсчет числа тактовых импульсов. В этот же момент

времени счетчик 8 времени будет ycTa- j При этом на выходе двоичного умножител  20 и первых выходах двоичных умножителей 21 и 22 образовываютс  импульсы, поступающие соответственно на входы вычитани  счетчиков 23 - 25 результата, причем число этих импульсов св зано с числом импульсов, поступающих на входы двоичных умножителей , соответственно коэффициентами , а .,, Ъ . В результате, как только состо ние буферного счетчика изменитс  от величины Т д. до нул  и дешифратор 7 заблокирует элемент И 13, в счетчике 23 результата будет образован код С й о - о/, Т ,. а в счетчиках 24, 25 результатов - соответственно коды а - а ., T f,--, и

новлен в начальное состо ние тем же самым импульсом с выхода переполнени  порогового счетчика 4.

Поскольку в течение всего интервала времени между, моментами tj и t 20 (фиг.8) скорость охлаждени  металла остаетс  малой, то каждый раз на промежуточном выходе переполнени  счетчика 8 времени (фиг.1) образовываетс  импульс, прежде чем этот счет- 25 чик установитс  в начальное состо ние импульсом с второго выхода переполнени  noporoBo.ro счетчика 4. В результате в моменты прихода очередного Импульса с второго выхода переполнени  порогового счетчика 4 триг- гер 17 уже успевает перейти в нуле- вое состо ние, тем самым предотвраща  очередную установку второго счетчика 9 времени.. Поэтому второй счетчик 9 времени (в отличие от первого счетчика 8 времени) осуществл ет контроль продолжительности во времени наклонной температурной площадки , по вившейс  в момент времени tj (фиг.8).

Если продолжительность наклонной температурной площадки окажетс  боль- ще порога Djjj , установленного с помощью блока 70 переключателей

30

35

40

45

(фиг.5), то в момент времени t т, он (фиг. 8) на выходе счет45

50

чика. 9 времени (выходе элемента И 73) возникает управл ющий сигнал, который через элемент НЕ 77 поступает на вторые входы элементов И 74-76 и тем самым блокирует возможность прохождени  импульсов на счетный вход и входы начальной установки счетчика 69 импульсов. Одновременно управл ющий сигнал с выхода элемента И 73 по-55 ступает на входы элементов И 13 и 12 (фиг.1). Как только на вход элемен- та И 13 поступает этот управл ющий

сигнал, элемент И 13 открываетс  и синхронизирующие импульсы с четвертого выхода блока 3 синхронизации (выхода элемента И 57) начинают поступать на вход вычитани  буферного счетчика 6 и входы двоичных умножителей 20-22. Поскольку на управл ющие входы двоичных умножителей 20-22 поступает сигнал логического нул  с выхода элемента И 12, то сигнал логической единицы, образуемый на выходе элемента НЕ 94 (фиг.7), открывает элемент И 92.

При этом на выходе двоичного умножи

тел  20 и первых выходах двоичных умножителей 21 и 22 образовываютс  импульсы, поступающие соответственно на входы вычитани  счетчиков 23 - 25 результата, причем число этих импульсов св зано с числом импульсов, поступающих на входы двоичных умножителей , соответственно коэффициентами , а .,, Ъ . В результате, как только состо ние буферного счетчика изменитс  от величины Т д. до нул  и дешифратор 7 заблокирует элемент И 13, в счетчике 23 результата будет образован код С й о - о/, Т ,. , а в счетчиках 24, 25 результатов - соответственно коды а - а ., T f,--, и

ЬО - ,;.

В момент времени t (фиг.8) скорость охлаждени  металла снова становитс  достаточно высокой и интервалы времени ut между очередными моментами начальной установки счетчиков 8 и 9 времени оказываютс  уже меньшими установленных порогов -Jg, Поэтому на промежуточном выходе переполнени  счетчика 8 времени импульсы не возникают, а значит, прекращаетс  сброс в начальное состо ние счетчика 19 перегрева (счетчика 79 импульсов , фиг.6). В результате в момент времени t (фиг.8), как только на вход счетчика 79 с второго выхода переполнени  порогового счетчика 4 (фиг.1) поступит число импульсов,равное порогу оСт, установленному с помощью блока 80 переключателей (фиг.6)., на втором выходе счетчика 19 перегрева (выходе элемента И 83, фиг.6) возникает управл ющий сигнал логической единицы. Указанный сигнал поступает на вход элемента И 12. Поскольку к этому моменту времени на второй вход элемента И 12 также поступает сигнал логической единихда с выхода счетчика

9 времени, то на выходе элемента И 12 образуетс  сигнал логической единицы, окончательно свидетельствующий о том, что на кривой охлаждени  была зафиксирована температура ликвидуса Т  .

Управл ющий сигнал с выхода эле- мента И 12 поступает на управл ющие входы двоичных умножителей 20-22. При этом посредством элемента НЕ 94 (фиг.7) осуществл етс  блокировка элемента И 92, а значит, импульсы с выхода управл емого делител  88 могут теперь поступить лишь на второй выход соответствующего двоичного умножител . Одновременно измен ютс  коэффициенты пересчета на управл ющих входах управл емого делител  88 частоты , т.е. начина  с этого момента времени число импульсов, образуемых на выходе двоичных умножителей 21 и 22, будет св зано с числом импульсов , поступающих на их входы, соответственно коэффициентами а« и b

2

Кроме того, управл ющий сигнал с вы- хода элемента И 12 (фиг.1) поступает на управл ющий вход блока 26 цифровой индикации, в котором отображаетс  в цифровой форме величина углеродного эквивалента в соответствии с зависимостью (8). Этот же сигнал поступает на вход элемента И 14 и блокирующий вход счетчика 19 перегрева (вход элемента НЕ 87, фиг.6). При этом потенциал логического нул , образуемый на выходе элемента И 87, блокирует элементы И 84 и 85, вследствие чего дальнейший счет и начальна  установка Счетчика 79 импульсов прекращаетс  до начала следующего цикла анализа.

В момент времени t. (фиг.8) температура металла достигает равновесной температуры окончани  кристаллизации (температуры Т солидуса). Поскольку, начина  с этого момента времени, изменени  сигнала в ту и другую сторону не превышают t , то на выходах переполнени  порогового счетчика 4 (фиг.1) импульсы не образуютс , а значит, прекращаетс  сброс в начальное состо ние счетчика 8 времени (счетчика 63 импульсов, фиг.4). В результате в момент време

ни tj t + Dp на выходе элемента И 67 (фиг.4) образуетс  импульсный управл ющий сигнал, свидетельствующий о том, что достигнута температура Т sol солидуса.

2 , ,

10

15

20

25

Импульс, образуемый на выходе элемента И 67 (выходе переполнени  счетчика 8 времени, фиг.1),устанавливает триггер 18:в единичное состо ние и одновременно через элемент ИЛИ 15 поступает на управл ющий вход буферного счетчика 6. При этом в счетчик 6 заноситс  код температуры Т . Как только состо ние счетчика 6 становитс  отличным от нул , дешифратор 7 снимает блокировку с элемента И 13. и импульсы серии Gj снова начинают поступать на вход вычитани  счетчика 6 и входы двоичных умножителей 20-22. Импульсы, образуемые на вторых выходах двоичных умножителей 21 и 22, поступают на входы сложени  счетчиков 24 и 25 результата соответственно . Вследствие этого в момент времени, когда состо ние буферного счетчика 6 снова станет равным нулю, состо ние счетчиков 24 и 25 результата окажетс  равным величинам С и Si в соответствии с зависимост ми

а,

iTe,y

bo b ,T

e;

bjTgo, (10)

(11)

Сигнал логической единицы с выхода триггера 18, поступа  на вход элемента И 14, вызывает по вление на выходе этого элемента управл ющего сигнала, окончательно свидетельствующего о достижении температуры солидуса. Этот сигнал осуществл ет включение блоков 27 и 28 цифровой индикации, в которых осуществл етс 

отображение в цифровой форме процентных содержаний углерода С и кремни  Si в пробе жидкого чугуна.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет по кривой охлаждени  пробы жидкого чугуна автоматически определить в цифровой форме сразу три наиболее важных технологических параметра чугуна, а именно - величину углеродного эквивалента С, а также основные его составл ющие - содержание углерода С и кремни  Si.

Claims (3)

1. Цифровое устройство дл  анализа химического состава чугуна по кривой охлаждени , содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого  вл етс  входом устройства , а выходы св заны с первым и вторым входами блока синхронизации,первый и второй выходы которого подключены к входам сложени  и вычитани  порогового и реверсивного счетчиков, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к третьему входу блока синхронизации,третий выход которого св зан с входом первого счетчика Q времени и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом второго счетчика времени, промежуточный вьпсод переполнени  которого подключен к первому входу элемен- та ИЛИ, счетчик перегрева и первый триггер, вход которого подключен к первому выходу счетчика перегрева, а выход - к второму входу первого элемента И,, первый выход переполнени  20 порогового счетчика подключен к первым входам начальной установки первого и второго счетчиков времени, второй выход переполнени  порогового счетчика подключен к входу счетчика 25 перегрева, второму входу начальной установки первого счетчика времени, первому входу второго триггера и первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу 2Q второго триггера, а выход - к второму входу начальной установки второго счетчика времени, промежуточный

выход переполнени  первого сче-тчика

времени св зан с вторым входом второго триггера и входом начальной ус- тановки счет-чика перегрева, .второй выход которого подлючен к первому входу третьего элемента И, выход переполнени  первого счетчика времени подключен к входу третьего триггера и второму входу элемента ИЛИ, первьй блок цифровой индикации, выход которого  вл етс  первым выходом устройства , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства, оно со- держит три двоичных умножител , три

Счетчика результата, второй и третий блоки цифровой индикации, выхр.ды которых  вл ютс  соответственно вторым и третьим выходами устройства, четвертый и п тый элементы И, буферньш счетчик и дешифратор, вход которого подключен к выходу буферного счетчи40

45

50

55

ка, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика , а управл ющий вход - с выходом элемента ИЛИ, выход переполнени  втоQ 0 5 Q

0

5

0

5

рого счетчика времени подключен к второму входу третьего элемента И и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого св зан с четверо тым выходом блока синхронизации, третий вход соединен с выходом дешифратора , а вькод четвертого элемента И соединен со счетным входом буферного счетчика и входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, выход первого двоичного умножител  подключен к входу первого счетчика результата , выход которого св зан с входом первого блока цифровой индикации , выходы второго двоичного умножител  соединены с входами сложени  и вычитани  вт.орого .счетчика результата , выход которого подключен к входу второго блока цифровой индикации , выходы третьего двоичного умножител  подпкючены к входам сложени  и вычитани  третьего счетчика результата, выход которого св зан с входом третьего блока цифровой индикации , выход третьего триггера соединен с первым входом п того элемента И, выход третьего элемента И св зан с вторым входом п того элемента И, блокирующим входом счетчика перегрева, управл ющим входом первого блока цифровой индикации и с: управл ющими входами первого, второго и третьего двоичных умножителей, а выход п того элемента И подключен к управл ющим входам второго и третьего блоков цифровой индикации,

2. Устройство по п,1, отличающеес  тем, что каждый из двоичных умножителей содержит управл емый делитель частоты, счетный вход которого образует вход двоичного умножител , группу элементов 2И-НЕ, выходы которых подключены к управл ющим входам управл емого делител  частоты, шестой и седьмой элементы И, первые входы которых подключены к выходу управл емого делител  частоты, а выходы образуют пер- вьй и второй выходы двоичного умножител , два задатчика кодов и элемент НЕ, Цричем управл ющий вход двоичного умножител  подключен к входу первого задатчика кода, входу элемента НЕ и второму входу шестого элемента И, выход элемента НЕ подключен к входу второго задатчика кода и второму входу седьмого элемента И, выходы первого и второго задатчиков кодов подключены соответствен-„ы переключателей, одни полюсы коно к nepBbfM и вторым входам элемен-торых подключены к шине логической

тов 2И-НЕ),единицы, вторые входы подключены к

3. Устройство по п.2, о т л и ч а-входу задатчика кода, а средние точю щ е е с   тем, что каждый из за- 5 переключателей подключены к выходатчиков кодов выполнен в виде труп-дам задатчика кода.

t/г. /

Jf

Tw}

I f 111111111

rV(4p sl4/

$

-W

t

P3

ф

7

D

/(

fzi

f2l

(

В

r

M

Фи&4

(XI

(fV

Л titttgttktth