Устройство для контроля наличия металла

Устройство для контроля наличия металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА, содержащее последо ;вательно соединенные источник опорн го напряжения, дифференциальный трансформаторный преобразователь, первый узел установки нуля, первый полосовой фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля наличия металла для последовательно движущихся с зазором вибрирующих полос и увеличения зоны чувствительности, оно снабжено последовательно соединенными вторым дифференциальным трансформаторным преобразователем, вторым узлом установки нуля и вторым полосовым фильтром, а также двумя фазовращателями , дифференциальным усилителем , фазовым детектором, фильтром нижних частот и компаратором, причем выходы полосовых фильтров через фазовращатели соединены Соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к измерительному входу фазового детектора, а выход источника опорного напряжения соединен с входом второго дифференциального трансформаторного преобразователя и управляющим входом фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с входом компаратора, а выход последнего является выходом устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WMI

РЕСПУБЛИН

В 21 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0ТНРЫТ1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К *9 TOPCHOMV СЭИДЕТИЬСТВУ (21) 3576257/22-02 (22) 07.04.83 (46) 23.05.84. Бюл. к- 19 (72) В.А. Новиков, В.Л. Савченко, А.П. Петров, М.В. Чашков и Г.В. Горбунков (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (53) 621.771.065(088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

У 699326, кл. G 01 D 5/12, В 21 В 37/00, 1976.

2. Баранов В.И. и др. Устройство индикации наличия полосы на агрегатах цеха холодной прокатки. Реферативный сборник "Металлургическое оборудование. Оборудование для прокатного производства". I-78-II. M., НИИИнформтяжмаш, 1978.

,(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

НАЛИЧИЯ МЕТАЛЛА, содержащее последо вательно соединенные источник опорного напряжения, дифференциальный трансформаторный преобразователь, первый узел установки нуля, первый полосовой фильтр, о т л и ч а ю—,.SUÄÄ 1093375 А щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля наличия металла для последовательно движущихся с зазором вибрирующих полос и увеличения зоны чувствительности, оно снабжено последовательно соединенными вторым дифференциальным трансформаторным преобразователем, вторым узлом установки нуля и вторым полосовым фильтром, а также двумя фазовращателями, дифференциальным усилителем, фазовым детектором, фильтром нижних частот и компаратором, причем выходы полосовых фильтров через фазовращатели соединены соответственно с неинвертирующнм и инвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к измерительному входу фазового детектора, а выход источника опорного напряжения соединен с входом второго дифференциального трансформаторного преобразователя и управляющим входом фазового детектора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с входом компаратора, а выход последнего является выходом устройства.

1093375

2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что второй дифференциальный трансформаторный преобразователь смещен в горизонтальной

Изобретение относится к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов и может быть использо" вано в системах автоматизации технологических процессов в листопрокат-ном производстве.

Известно устройство для контроля наличия металла на рольганге прокатного стана, содержащее магнитопровод, две обмотки возбуждения и две изме- 10 рительные обмотки, которые расположены на оси рольганга по разные стороны от оси перемещения металла и соединены встречно. При подаче переменного напряжения на обмотки возбужде- 15 ния создаются равные по величине магнитные потоки, которые направлены встречно, следовательно, результирующий магнитный поток равен нулю и в измерительных обмотках ЭДС не навоподит 0 ся. При появлении металла на рольганге образуются дополнительные контуры замыкания магнитных потоков, в которых потоки не компенсируются и наводятся в измерительных обмот- 25 ках ЭДС 1 1.

Однако данное устройство не позволяет с большой точностью контролировать прохождение переднего и заднего конца полосы, а также не способно раз 30 личать полосы,. движущиеся с малым зазором (0,5 м), так как в данном устройстве в качестве замкнутого магнитопровода используются элементы рольганга и все точностные характе» ристики соизмеримы с его габаритами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство контроля наличия полосы на агрега" 40 тах прокатного производства, включающее дифференциальный трансформаторный преобразователь, узел установки нуля, полосовой фильтр и импульсную схему обработки сигналов. При наличии ферромагнитной полосы в зоне внешнего переменного магнитного плоскости в направлении движения .поI ,лосы относительно первого на величину, не превышающую минимальный зазор между полосами. поля, создаваемого питающей обмоткой, наступает разбаланс магнитных потоков сердечников, что приводит к появлению переменного напряжения на выходе преобразователя. Импульсная схема обработки сигналов преобразует переменное напряжение на выходе фильтра в релейный сигнал с гистерезисом по перемещению полосы относительно преобразователя. Импульсный метод применЕн для увеличения быстродействия, а гистереэис по перемещению наобходим для устранения "дребезга" релейного сигнала при изменении в некоторых пределах расстояния полосы от датчика.

В известном устройстве максимально достижимая чувствительность, из меряемая расстоянием от полосы до магнитопровода преобразователя, опре.деляется размером магнитопровода и пропорциональна его длине. С другой .стороны минимальный зазор мелцщ движущимися полосами, который может различать данное устройство, также зависит от размеров магнитопровода и превышает его длину 2 3.

Недостатком известного устройства является отсутствие способности различать передний и задний концы двух соседних полос, движущихся с зазором, меньшим длины магнитопровода. Кроме того, устройство неработоспособно при вибрации полосы с амплитудой, превышающей гистерезис по перемещению, Целью изобретения является повью шение надежности контроля наличия металла для последовательно движущихся с зазором вибрирующих полос и увеличение зоны чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля наличия металла, содержащее последова тельно соединенные источник опорно,го напряжения, дифференциальный трансформаторный преобразователь, первый

Э 10933 узел установки нуля и первый полосовой фильтр, введены последовательно

У соединенные второй дифференциальныи трансформаторный преобразователь, второй узел установки нуля и .второй полосовой фильтр, а также два фазовращателя, дифференциальный усилитель, фазовый детектор, фильтр нижних частот и компаратор, причем выходы полосовых фильтров через фаэовра- 1р щатели соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого подсоединен к измерительному входу фазового детектора, а выход 15 источника опорного напряжения соединен с.входом второго дифференциального .трансформаторного преобразователя и управляющим входом фазового детектора, выход которого через 20 фильтр нижних частот соединен с входом компаратора, а выход последнего является выходом устройства.

При этом второй дифференциальный трансформаторный преобразователь сме-2 щен в горизонтальной плоскости в направлении движения полосы относительно первого на величину, не превышающую минимальный зазор между полосами. 30 ,На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 3 и 4 — схемы вариантов расположения преобразователей на объекте.

Устройство состоит из двух идентичных цепочек, состоящих соответственно из последовательно соединенных первичных преобразователей 1 и 2, узлов 3 и 4 установки нуля, полосовых 4О фильтров 5 и 6, а также фазовращателей 7 и 8. Выходы фаэовращателей соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального усилителя 9, суммарный . сигнал с которого поступает на изме.рительный вход фазового детектора 10.

Выходной сигнал с фазового детектора через фильтр 11 нижних частот подается на вход компаратора 12, выход которого является выходом устройства.

Источник 13 опорного напряжения запи- . тывает обмотки питания преобразователей 1 и 2, а также подает сигнал на управляющий вход фазового детекто55 ра 10.

Сущность изобретения заключается в следующем. ус 4

Информация о наличии листа образуется на выходе дифференщиального усилителя путем суммирований преобразованных сигналов с двух преобраэова" телей. За счет пространственного смещения преобразователей полоса входит в зону влияния каждого иэ преобразователей последовательно во времени, в результате чего на выходах преобразователей возникают электрические сигналы, также сдвинутые во времени.

В зависимости от положения полосы суммарный сигнал изменяется по амплитуде и по фазе. При входе полосы в зону влияния первого преобразователя суммарный сигнал начинает увеличиваться по амплитуде, достигает максимального значения и при входе в зону влияния второго преобразователя уменьшается до нулевого порога. При выходе полосы иэ зоны влияния первого преобразователя суммарный сигнал снова нарастает, причем фаза его меняется на противоположную, достигает максимального значения и при выходе иэ зоны влияния второго преобразователя уменьшается до нулевого порога. Следовательно, суммарный сигнал на выходе дифференциального уси- лителя в зависимости от положения полосы принимает следующие значения: при отсутствии полосы s зоне влияния преобразователей уровень сигнала равен шумовому порогу при нахождении полосы в зоне элияния обоих преобразователей уровень сигнала также. не превышает шумовой порог; при нахождении переднего конца полосы в зоне влияния только первого преобразователя уровень выходного сигнала имеет максимальную амплитуду и положительную фазу; при нахождении заднего конца полосы в зоне влияния только второго преобразователя уровень выходного сигнала также имеет максимальную амплитуду, но отрицательную фазу.

После фазового детектирования ин формация о входе полосы в зону влияния первого преобразователя представляет импульсы положительной полярности, а о выходе полосы из зоны влияния второго преобразователя — импульсы отрицательной полярности с амплитудами, превышающими заданные пороги.

Таким образом, в устройстве полу- чаемая информация о наличии или от"

15 работает следующим обS 1093 сутствии полосы не критична к .расстоянию полосы от преобразователей в пределах зоны чувствительности, а, следовательно, вибрация полосы не будет приводить кложным срабатываниям. Отпадает необходимость применения гистерезиса по перемещению. Точность определения вступления переднего нли заднего конца полосы в данную точку пространства зависит от расноложе- 10 ния преобразователей и определяется расстоянием смещения осей преобразова-. телей, что в свою очередь определяет минимальный зазор между полосами (4 ич) - .

Устройство разом.

В отсутствии полосы, с помощью узла установки нуля, сигнал на вьжоде первичного преобразователя уста- щ навливается на минимальное значение.

Первичный преобразователь представляет собой дифференциальный трансформаторный преобразователь с разветвленной магнитной цепью. 25

Полосовой фильтр настраивается на частоту сигнала источника 13 опоркого напряжения.

Фаэовращателн 7 и 8 корректируют фазовые сдвиги, вносимые фильтрами

5 и 6.

Благодаря идентичности преобразователей 1 и 2 и дополнительной подстройки сигналы на выходе фаэовращателей близки по амплитуде и фазе и

35 после суммирования на дифференциальном усилителе 9 компенсируют друг друга. Таким образом, на выходе дифференциального усилителя как при отсутствии, так и при наличии полосы 4О в зоне влияния обоих преобразователей сигнал имеет минимальное значение и не превышает некоторый шумовой порог.. После фазового детектирования и низкочастотной фильтрации сигнал поступает на вход компаратора 12, выполненного с гистерезисом. Компаратор 12 настроен таким образом, что срабатывание происходит при превышении входного сигнала заданного полол(ительного порога, а отпускания — отрицательного порога. Поскольку входной сигнал не превышает заданного порога, компаратор не изменяет своего состояния и находится в положении,. соответствующем наличию илн отсутст55 вию полосы.

На фиг. 2 представлены диаграммы,,поясняющие работу устройства при

375 б входе (левая колонка) н выходе (правая колонка) полосы иэ зоны влияния преобразователей; a — - сигнал на выходе источника 13 опорного напряжения;

b — сигнал на выходе первого фаэовра" щателя 7 при поступлении полосы в зону влияния первого преобразователя; 5 — сигнал на выходе второго фазовращателя 8 при поступлении полосы в зону влияния второго преобразователя; „ ь- сигнал. на выходе дифференциального усилителя 9; д — сигнал на выходе фазового детектора 10; к — сигнал на выходе фильтра 11 нюкних частот; ж - сигнал на выходе компаратора. . При входе переднего конца полосы в зону влияния первого преобразователя сигнал на выходе первого фазовращателя 7 нарастает по амплитуде от шумового порога до максимального значения. Продолжая двюкение, полоса входит в зону влияния второго преобразователя, в результате чего сигнал на выходе второго фазовращателя

8 также нарастает по амплитуде от шумового порога до максимального значения. После суммирования на выходе дифференциального усилителя в соответствии с двюкением полосы сигнал увеличивается от уровня шумового порога до максимального значения, а затем уменьшается до уровня, не превышающего шумовой порог,. причем фаза этого сигнала совпадает с фазой опорного напряжения. После фазового детектирования получается импульсный сигнал положительной полярности.

Когда передний фронт этого импульса превысит порог на вход компаратора

12, компаратор 12 перебросится из положения, соответствующего отсутствию полосы, в положение, соответствующее наличию полосы, и будет находиться в этом положении до тех пор, пока на его входе не появится сигнал, превышающий отрицательный порог.

При выходе заднего конца полосы из зоны влияния первого преобразователя 1 сигнал на выходе первого фазовращателя 7 уменьшается по амплитуде от максимального значения до уровня шумового aopora,.

В процессе выхода заднего конца полосы из зоны влияния второго преобразователя 2 сигнал на выходе второго фазовращателя 8 также

1093375 уменьшается от максимального значения до уровня шумового порога.

В результате суммирования. на выходе дифференциального усилителя 9 в соответствии с перемещением поло- 5 сы. сигнал увеличивается от уровня шумового порога до максимального значения, а затем уменьшается до уровня, не превышающего шумовой noipor причем фаза этого сигнала сдви нута относительно опорного на 180

После фазового детектирования и низкочастотной фильтрации на выходе фильтра 11 нижних частот получается импульсный сигнал отрицательной по- 15 лярности. . Когда передний фронт этого импульса превысит порог на выходе компа-ратора 12, он перебросится из положения, соответствующего наличию полосы,20 в положение, соответствующее отсутствию полосы, и будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока на его входе на появится сигнал, превышающий положитег.ьный порог. 25

Устройство работает на частотах сигнала источника опорного напряжения, не превышающих 1000 Гц, когда значительно сказывается присутствие полосй ЗО на фазовый сдвиг сигналов с выходов преобразователей. Незначительные изменения сигнала на противоположную полярность на выходе фазового детектора, связанные с фаэовым сдвигом, сглаживаются фильтром нижних частот.

На фиг. 3 и 4 представлены два ва рианта установки первичных преобразователей. Первый вариант (фиг. 3) ис- 4> пользуется, когда необходимо иметь большую зону чувствительности преобразователей, второй вариант (Фиг.4) прн.малых зазорах между полосами.

Возможен третий вариант объединенных 45 конструктивно двух первичных преобра-. зователей.

Использование в устройстве двух первичных преобразователей, смещенных относительно друг друга в направ лении движения металла, и дальнейшая обработки сигналов с помощью дифференциального усилителя, фазового детектора и компаратора позволяет повысить надежность устройства при контроле наличия полос, движущихся с вибрацией и малым зазором между полосами, Известные датчики неработоспособны при вибрации полосы с амплитудой, превышающей гистереэис по перемещению (несколько сантиметров) и не различиют при рабочей зоне чувствительности более 5 см зазор между листами менее 10 см.

Применение устройства на агрегатах поперечной резки позволит увеличить производительность агрегатов за счет повышения надежности работы на больших скоростях и малых зазорах между листами, а также за счет снижения рабочего времени (до 1 ч) на устранение сбоев в работе агрегата поперечной резки, вызванных неполадками в работе системы сортировки по причине отказов устройства наличия листа.

Кроме того, исключается возможность попадания при сортировке бра1 кованных и годных листов не по наэна" чению.

Уменьшение же зазора между движу щимися листами до 3-5 см при длине листов 100-200 см позволит поднять производительность агрегатов еще на

5-10Х. В настоящее время минимальный зазор между листами на агрегат резки составляет 15 см. За счет уменьшения зазора, например до 5 см, можно уп«« лонить движение листов íà 10 см (за счет увеличения скорости резки), что составляет для листов длиной 100200- см увеличение скорости резки, а следовательно, и производительности

:на 5-10Х.

1093375

1093375

Фиг. 3

Составитель Ю. Рыбьев

Редактор В. Иванова Техред, Ж.Кастелевич

Корректор А.Ильин

Заказ 3340/6 Тираж 796 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4