專利名稱：電阻法控制氣體滲碳儀表的制作方法
技術領域：
本實用新型是對金屬化學熱處理氣體滲碳過程中用電阻法控制碳勢、層深及工藝過程的儀表計算機系統。適用于碳勢為0－1.3％的滴注式氣體滲碳或碳氮共滲系統上(以下均稱為滲碳)。
現有的電阻法控制氣體滲碳設備有二種一種是電阻測碳勢儀表，其優點是能實現碳勢的自動控制，直觀性好，在生產中不易出故障，對操作維修人員要求不高，且價格低廉。但其輸出是開關量，滲劑不能連續均勻滴入爐內，造成爐壓波動，碳勢控制精度較低，而且對滲碳過程中其它工藝參數(如滲層深度等)和工藝過程不能進行自動控制。第二種是電阻法電子計算機控制氣體滲碳，其優點是碳勢與層深控制精度高，對滲碳工藝過程進行自動控制，但直觀性差，對操作維修人員技術水平要求高，加之成本較高，所以在普通井式氣體滲碳爐中廣泛使用受到一定限制。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種兼有上述二者優點的電阻法控制氣體滲碳的儀表計算機系統。使其既具有碳勢儀表的直觀性好、價格低廉、使用維修方便的優點，又具有微機控制所具備的既能控制碳勢、又能控制層深及工藝過程，滲液按需求量均勻滴入爐內，碳勢控制精度高的優點。并且該系統的碳勢控制儀表單元還可以通過轉換開關脫離計算機，獨立進行碳勢控制。因而適用性強，更適用于在井式氣體滲碳爐上廣泛應用。
本實用新型的目的可以通過下列措施來達到系統由電阻探頭、熱電偶、碳勢測量儀表單元、同步轉換電橋、計算機單元、滲液控制執行機構所組成。其同步轉換電橋是由二個附加電阻和一個滑線電阻所組成，滑線電阻長度與儀表單元的碳勢測量臂的滑線電阻相同，同步轉換電橋滑線電阻的動臂與碳勢測量的滑線電阻動臂同臂，并設置在儀表單元上，隨時輸出瞬間碳勢同步的電壓毫伏信號。
其計算機單元是由電壓放大器、A／D轉換器、中央處理器、輸出控制器、顯示器、鍵盤輸入器、存貯器所組成，其電壓放大器是由F7650(或ICL7650)構成，其A／D轉換器由ADC0804A／D構成，其存貯器由8K動靜態存貯器EPROM2764、RAM6264所構成。其控制執行機構是由JBJ滴注器、電腦輸液泵所構成。
本實用新型還可以通過下列措施達到該智能儀表的控制執行機構中的JBJ滴注器，亦可用可控制流量閥代替；系統的儀表單元可以通過轉換裝置脫離計算機單元，以通斷方式獨立控制碳勢；其計算機單元的鍵盤和顯示單元是各自獨立的，各控制參數的設定值是通過鍵盤輸入的。
附圖的圖面說明如下


圖1是儀表計算機系統框圖，圖中符號為1.儀表單元2.同步轉換橋3.專用計算機4.滴注執行機構(JBJ滴注器或電腦輸液泵)5.熱電偶6.氣體滲C爐7.電阻探頭圖2是同步轉換橋。圖中符號為8.碳勢儀表9.同步轉換橋圖3是計算機單元的線路圖。圖中符號為10、4×5控制用鍵盤11、LC8011－11B、LC8011－11×4組成的顯示器。
本實用新型下面將結合附圖實施例作進一步詳述本實用新型由以下部分組成電阻探頭、熱電偶、碳勢儀表單元、同步轉換橋路、計算機單元、滲液控制執行機構。
當扦在氣體滲碳爐內的電阻探頭和熱電偶將爐內碳勢信號與溫度信號輸入到儀表計算機系統，系統中的儀表單元即直接指示并記錄碳勢與爐溫值，并對碳勢進行溫度自動補償。
如圖2所示的同步轉換橋路能隨時輸出與瞬間碳勢同步的電壓毫伏信號。此信號經計算機處理后與鍵盤輸入的設定值比較，其差值經轉換運算后控制JBJ滴注器或電腦輸液泵以及可調流量泵等執行機構。使滲液按需要量均勻滴入爐內。電阻探頭、熱電偶隨時將爐內碳勢及爐溫變化反饋到儀表與計算機，從而實現了閉環控制，達到碳勢顯示直觀、記錄清晰、控制精度高的目的。根據工件材料、滲碳溫度與時間、爐氣碳勢等工藝參數，計算機單元按固化的數學模型與程序隨時計算出滲層深度并在數碼管顯示。當滲層深度達到設定值時，系統發出報警，使滲層深度得到控制。該系統還能根據輸入材料的技術要求對其它工藝參數(如碳勢上升、下降速度、各段滲碳時間等)及工藝過程實現自動控制。通過鍵盤可修改數學模型的各項參數以適應不同材料與技術要求的滲碳。
以下結合附圖2對轉換橋路做詳細描述系統的儀表單元是以一臺測量電阻的雙筆自動平衡電橋為基礎，對它的測量電橋及結構進行改制。當用電阻探頭Rt作碳勢傳感器時，與溫度筆同步的溫度補償電阻WC能對碳勢進行溫度自動補償，使其成為一臺能獨立測量碳勢的儀表。同步轉換橋路設在儀表單元內。它是由2個附加電阻R1、Rb及一個滑線電阻W組成。滑線電阻W和碳勢測量與指示的滑線電阻Wm的動臂與可逆電動機ND主軸同臂。這就保證了向計算機單元輸出的電壓毫伏信號始終和瞬間爐氣碳勢同步。同步轉換電橋的電源是單獨設置的24V直流穩壓電源。改變與調整R1、Rb可以使輸出電壓Vc達到要求值。
以下結合附圖3對計算機單元作進一步描述計算機單元實質上是一種新設計的專用計算機、它主要由以下幾部分組成的用F7650制成的電壓放大器、用ADC0804制成的A／D轉換器、Z80ACPU中央處理器、用74LS273加光電耦合器及直流放大電路組成的輸出控制器、用米字型數碼管制成的顯示器10、用獨立、分立、便攜式鍵盤板做成的鍵盤輸入器11、用8KEPROM2764和RAM6264制成的存貯器以及用Z80ACTC制成的定時器、以碳勢控制為例，其工作原理是電壓放大器將同步轉換橋輸出的信號進行放大，送入A／D轉換器進行轉換。中央處理器定時收集處理轉換后的信號，并將信號按固化在存貯器的控制軟件換成碳勢信號，此信號與鍵盤輸入的給定信號進行比較，再由存貯單元中控制軟件按分段PID進行運算，控制輸出控制器并在顯示器顯示。
該系統還設置了轉換開關，必要時可通過轉換開關使儀表脫開計算機單元由碳勢儀表獨立控制碳勢(通斷式)。
采用上述系統在現場使用中碳勢控制精度達到≤±0.03％C，層深控制精度≤±0.1毫米，碳勢顯示與記錄清晰、直觀，工藝過程實現了可靠的自動控制本實用新型與現有技術相比具有如下優點該系統的儀表單元既有清晰的指示又有連續的自動記錄，數碼管又能直接顯示出深層深度，所以直觀性強。與電子計算機控制相比，其成本下降，因而價格也較低廉適宜，而其計算機單元實質上是一種專用計算計，實現了閉環控制，既能控制碳勢，又能控制層深，對滲碳工藝過程進行自動控制，使滲液按需求量均勻滴入爐內，因而碳勢控制精度高，實用性強，加之使用維修方便，因而適于在井式氣體滲碳爐上廣泛應用。
權利要求1.一種對金屬進行化學熱處理氣體滲碳過程中，用電阻法控制氣體滲碳碳勢、滲層深度、工藝參數和工藝過程的儀表，其特征在于該系統由電阻探頭、熱電偶、碳勢測量儀表單元、同步轉換電橋、計算機單元、滲液控制執行機構所組成，a、其同步轉換電橋是由二個附加電阻和一個滑線電阻所組成，滑線電阻長度與儀表單元的碳勢測量臂的滑線電阻相同，同步轉換電橋滑線電阻的動臂與碳勢測量的滑線電阻動臂同臂，并設置在儀表單元上，隨時輸出與瞬間碳勢同步的電壓毫伏信號，b、計算機單元是由電壓放大器、A/D轉換器、輸出控制器、顯示器、鍵盤輸入器、存貯器所組成，其電壓放大器是由F7650(或ICL7650)構成，其A/D轉換器由ADCO804A/D構成，其存貯器由8K動靜態存貯器EPROM2764、RAM6264所構成，c、其控制執行機構是由JBJ滴注器、電腦輸液泵所構成，
2.根據權利要求1所述的儀表－計算機系統的控制執行機構中的電腦輸液泵，亦可用可控制流量閥代替，
3.根據權利要求1所述的儀表－計算機系統的儀表單元可以通過轉換裝置脫離計算機單元，以通斷方式獨立控制碳勢。
專利摘要本實用新型旨在提供一種對金屬進行化學熱處理氣體滲碳或碳氮共滲過程中，用電阻法自動控制氣體滲碳工藝過程的儀表。儀表單元進行碳勢、爐溫的指示與自動記錄，并向計算機單元提供碳勢信號，計算機單元對滲液、碳勢、層深及滲碳工藝過程進行自動控制。它既有碳勢儀表的直觀性好，使用維修方便，價格低的特點，又有微機控制所具備的精度高的優點，因而適于在普通滴注式氣體滲碳爐上使用。
文檔編號C23C8/20GK2042081SQ8820726
公開日1989年8月2日 申請日期1988年6月21日 優先權日1988年6月21日
發明者楊福海, 班華, 杜忠彥, 王茂江, 李東唐 申請人:陜西微機改造滲碳爐服務部