專利名稱：動(dòng)圈式帶pid脈沖碳勢控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于可控氣氛熱處理中的測試控制儀表。
在現(xiàn)有技術(shù)中，可控氣氛處理中的測試控制均采用CO2紅外儀。CO2紅外儀是采用管道取樣，將爐氣抽出經(jīng)過過濾，送到測試室與參比氣作比較，參比室封閉有標(biāo)準(zhǔn)的CO2氣體，參比室與測試室是通過一片極薄的金屬片隔開，參比室與測試室分別有紅外光照射，這些紅外光是通過調(diào)制的，所以照射到這兩個(gè)室以后，兩個(gè)室氣體即產(chǎn)生壓差，使金屬薄膜變形，從而使薄膜對(duì)地的電容量產(chǎn)生變化，將這些變化的電容量通過變換成為電流，再經(jīng)放大，通過指示儀表指示出CO2值。控制部分是通過電子電位差計(jì)，將放大器的信號(hào)指示出來，給定值也在表上給定，由微動(dòng)開關(guān)控制電磁閥的啟閉，所以電磁閥是簡單的二位式開關(guān)。
CO2紅外儀的缺點(diǎn)是設(shè)備成本高，反應(yīng)速度慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易損壞，操作麻煩，易受其它因素的干擾，須經(jīng)常維護(hù)，並須專門技術(shù)人員操作。
本實(shí)用新型的目的，是提供一種裝置成本低，結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，無須對(duì)取氣管道進(jìn)行維護(hù)，操作方便，可由一般工人自己應(yīng)用的可控氣氛測試控制儀。
本實(shí)用新型動(dòng)圈式帶PID脈沖碳勢控制儀是一種完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的一種全新的發(fā)明。
本實(shí)用新型采用氧化鋯探頭，直插入爐內(nèi)，氧化鋯探頭外側(cè)接觸爐氣，內(nèi)側(cè)通參比氣(空氣)，由內(nèi)外側(cè)電極引出信號(hào)線。當(dāng)氧化鋯探頭內(nèi)外側(cè)有氧濃差存在時(shí)，兩電極即產(chǎn)生一電勢。此電勢經(jīng)過高阻放大器的變換，放大成為一定的電流去推動(dòng)控制儀表，在控制儀表上，可調(diào)給定值?？刂茩C(jī)構(gòu)將給定值與實(shí)際值的偏差變換成按PID變化的電流信號(hào)，控制脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器即按PID規(guī)律輸出一定比例的脈沖，再通過變換，成為可推動(dòng)電磁閥的電信號(hào)。電磁閥即按偏差值脈動(dòng)地工作。
在可控氣氛處理爐中，在一定條件下，可控氣氛的碳勢與氧勢有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以可以用氧探頭的輸出電勢來間接地表示爐內(nèi)的碳勢。
本實(shí)用新型由測量放大器和控制器兩部分組成。
測量部分主要有基準(zhǔn)電源及高阻放大器，由于在熱處理可控氣氛中，一般碳勢值的對(duì)應(yīng)電勢在1050～1250mV之間變化，為了擴(kuò)大儀表的刻度，本裝置采用基準(zhǔn)電源，將氧化鋯探頭輸出電勢的基數(shù)部分切去，留下變動(dòng)部分經(jīng)放大，適當(dāng)匹配，送到顯示裝置指示。顯示裝置可以是磁電動(dòng)圈式表頭，力矩電機(jī)式表頭，電子電位差計(jì)或數(shù)字電壓表，本實(shí)用新型現(xiàn)采用小型動(dòng)圈式顯示儀表，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。
控制部分是將實(shí)際測量值與給定值作PID運(yùn)算，經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q，通過光電隔離的可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，成為可控制電磁閥動(dòng)作的電信號(hào)。
本實(shí)用新型根據(jù)滴注式可控氣氛熱處理爐的特點(diǎn)，采用脈沖間斷滴劑滴入方式，每次只讓電磁閥打開極短的時(shí)間，使滴入量每次僅一小滴(根據(jù)不同滴劑，時(shí)間可調(diào))，每兩滴的間隙時(shí)間由裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)。偏差大，間隙小，偏差小，間隙長，直至全關(guān)閉。這樣可使滴入爐內(nèi)滴液有一定分解時(shí)間，可使控制性能提高，爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定。而現(xiàn)有技術(shù)采用紅外線CO2分析儀，連續(xù)啟、閉電磁閥，再用手工調(diào)節(jié)滴入量，這些調(diào)節(jié)方式是不理想的，因而控制效果差。
本實(shí)用新型裝置應(yīng)用很簡單，使用時(shí)將氧探頭安裝在爐內(nèi)，其輸出信號(hào)通過導(dǎo)線接至碳控儀，碳控儀輸出電信號(hào)給電磁閥，電磁閥裝在給料瓶與滴注管道之間。工作時(shí)，只須按工藝要求調(diào)節(jié)給定值，並根據(jù)不同滴劑調(diào)節(jié)電磁閥的工作狀態(tài)，按不同的工藝要求調(diào)節(jié)其它滴劑的滴入量。碳控儀即可按要求將爐內(nèi)碳勢控制在給定值上。如果需要，也可外接一記錄儀記錄碳勢變化情況。本實(shí)用新型可根據(jù)用戶需要，裝成帶記錄的控制儀或帶數(shù)字顯示的控制儀。
本實(shí)用新型裝置具有成本低(僅為現(xiàn)有技術(shù)紅外線CO2分析儀成本的30％以下)，結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，無須對(duì)取氣管道進(jìn)行維護(hù)，操作方便，可由一般工人自己操作等優(yōu)點(diǎn)。采用本實(shí)用新型，通過選擇適當(dāng)?shù)墓に?，可提高熱處理工件的質(zhì)量，降低成本，減少原材料的消耗，提高設(shè)備利用率和節(jié)約能源，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本實(shí)用新型裝置的方框圖圖2為本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖圖3為本實(shí)用新型的原理圖在圖2中，1為氧化鋯探頭、2為參比氣管、3為檢測信號(hào)、4為給定值、5、6表示氣氛碳勢變化和電磁閥工作頻率變化曲線、7為指示值、8、為控制信號(hào)、9為電磁閥、10為滴劑管、11為滴注器、12為甲醇或其它稀釋劑、13為針形閥、14為排氣管(試樣孔)。
圖3所示為采用頻率PID調(diào)節(jié)方式，配用的顯示裝置為小型磁電式動(dòng)圈儀表原理。如配用力矩電機(jī)式儀表或電子電位差計(jì)、數(shù)字電壓表時(shí)，PID調(diào)節(jié)方式要作改變。
在圖3中，W1起增益調(diào)節(jié)作用，可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，本實(shí)用新型額定輸出電壓定為10V，W2為匹配電位器，可根據(jù)顯示裝置XS的不同工作電壓調(diào)節(jié)。W2為匹配電位器，可根據(jù)顯示裝置XS的不同工作電壓調(diào)節(jié)。W3供設(shè)有記錄的裝置對(duì)外接線記錄用，此時(shí)最好加一級(jí)跟隨器。W4為滿度核準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)電位器。正常為100mV。W5、W6分別為測量檔的基準(zhǔn)電壓調(diào)整電位器。分別可調(diào)到1050和1150mV。K為量程開關(guān)，1檔為“0”點(diǎn)核準(zhǔn)，2檔為滿度校準(zhǔn)，3檔為測量Ⅰ檔，量程為1050－1150mV、4檔為測量Ⅱ檔，量程為1150－1250mV。W7為比例帶調(diào)節(jié)電位器，可調(diào)節(jié)比例帶大小。W8為PID調(diào)節(jié)最大輸出電流用，正常為10mA。W9為脈沖發(fā)生器最高頻率調(diào)整電位器，可調(diào)節(jié)電磁閥的工作頻率。W10為電磁閥開啟時(shí)間調(diào)節(jié)電位器，可調(diào)節(jié)每次滴入量的多少。
W1－W6宜選用精密線繞電位器。R1－R7用精密線繞電阻，其中R1與R2，R3與R4，R5與R6應(yīng)各配成對(duì)，其誤差應(yīng)小于0.01％，越小越好，其絕對(duì)電阻值要求不嚴(yán)。IC1與IC2也要求參數(shù)一致。其它元件可按圖3中參新，根據(jù)一般要求選擇。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征是該裝置所采用的PID脈沖調(diào)節(jié)方式控制的碳控儀包含有基準(zhǔn)電源及高阻放大器，其控制信號(hào)輸出采用光電隔離的可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)，該裝置所采用的可控氣氛測試控制儀的電磁閥，為間斷脈沖工作方式；該裝置所采用的顯示裝置可為磁電動(dòng)圈式表頭，也可為電子電位差計(jì)，也可為數(shù)字式顯示裝置。
本實(shí)用新型為一全新的設(shè)計(jì)，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，操作方便，能減少原材料的消耗，提高設(shè)備利用率和節(jié)約能源，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.一種可控氣氛測試控制儀，包含有增益調(diào)節(jié)裝置，電位器、量程開關(guān)，其特征在于包含有氧化鋯探頭、采用PID脈沖調(diào)節(jié)方式控制的碳控儀、電磁閥及顯示裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛測試控制儀，其特征在于所述的采用PID脈沖調(diào)節(jié)方式控制的碳控儀包含有基準(zhǔn)電源及高阻放大器，其控制信號(hào)輸出采用光電隔離的可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛測試控制儀，其特征在于電磁閥采用間斷脈沖工作方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛測試控制儀，其特征在于所述的顯示裝置為磁電動(dòng)圈式表頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛測試控制儀，其特征在于所述的顯示裝置為電子電位差計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛測試控制儀，其特征在于所述的顯示裝置為數(shù)字式顯示裝置。
專利摘要動(dòng)圈式帶PID脈沖碳勢控制儀。本實(shí)用新型屬于可控氣氛處理中的測試控制儀表?，F(xiàn)有技術(shù)中，可控氣氛處理中的測試控制均采用CO
文檔編號(hào)C21D1/76GK2040102SQ8820313
公開日1989年6月28日 申請(qǐng)日期1988年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月6日
發(fā)明者林松坤 申請(qǐng)人:廣東省機(jī)械研究所