专利名称：电阻法控制气体渗碳仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型是对金属化学热处理气体渗碳过程中用电阻法控制碳势、层深及工艺过程的仪表计算机系统。适用于碳势为0－1.3％的滴注式气体渗碳或碳氮共渗系统上(以下均称为渗碳)。
现有的电阻法控制气体渗碳设备有二种一种是电阻测碳势仪表，其优点是能实现碳势的自动控制，直观性好，在生产中不易出故障，对操作维修人员要求不高，且价格低廉。但其输出是开关量，渗剂不能连续均匀滴入炉内，造成炉压波动，碳势控制精度较低，而且对渗碳过程中其它工艺参数(如渗层深度等)和工艺过程不能进行自动控制。第二种是电阻法电子计算机控制气体渗碳，其优点是碳势与层深控制精度高，对渗碳工艺过程进行自动控制，但直观性差，对操作维修人员技术水平要求高，加之成本较高，所以在普通井式气体渗碳炉中广泛使用受到一定限制。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种兼有上述二者优点的电阻法控制气体渗碳的仪表计算机系统。使其既具有碳势仪表的直观性好、价格低廉、使用维修方便的优点，又具有微机控制所具备的既能控制碳势、又能控制层深及工艺过程，渗液按需求量均匀滴入炉内，碳势控制精度高的优点。并且该系统的碳势控制仪表单元还可以通过转换开关脱离计算机，独立进行碳势控制。因而适用性强，更适用于在井式气体渗碳炉上广泛应用。
本实用新型的目的可以通过下列措施来达到系统由电阻探头、热电偶、碳势测量仪表单元、同步转换电桥、计算机单元、渗液控制执行机构所组成。其同步转换电桥是由二个附加电阻和一个滑线电阻所组成，滑线电阻长度与仪表单元的碳势测量臂的滑线电阻相同，同步转换电桥滑线电阻的动臂与碳势测量的滑线电阻动臂同臂，并设置在仪表单元上，随时输出瞬间碳势同步的电压毫伏信号。
其计算机单元是由电压放大器、A／D转换器、中央处理器、输出控制器、显示器、键盘输入器、存贮器所组成，其电压放大器是由F7650(或ICL7650)构成，其A／D转换器由ADC0804A／D构成，其存贮器由8K动静态存贮器EPROM2764、RAM6264所构成。其控制执行机构是由JBJ滴注器、电脑输液泵所构成。
本实用新型还可以通过下列措施达到该智能仪表的控制执行机构中的JBJ滴注器，亦可用可控制流量阀代替；系统的仪表单元可以通过转换装置脱离计算机单元，以通断方式独立控制碳势；其计算机单元的键盘和显示单元是各自独立的，各控制参数的设定值是通过键盘输入的。
附图的图面说明如下
图1是仪表计算机系统框图，图中符号为1.仪表单元2.同步转换桥3.专用计算机4.滴注执行机构(JBJ滴注器或电脑输液泵)5.热电偶6.气体渗C炉7.电阻探头图2是同步转换桥。图中符号为8.碳势仪表9.同步转换桥图3是计算机单元的线路图。图中符号为10、4×5控制用键盘11、LC8011－11B、LC8011－11×4组成的显示器。
本实用新型下面将结合附图实施例作进一步详述本实用新型由以下部分组成电阻探头、热电偶、碳势仪表单元、同步转换桥路、计算机单元、渗液控制执行机构。
当扦在气体渗碳炉内的电阻探头和热电偶将炉内碳势信号与温度信号输入到仪表计算机系统，系统中的仪表单元即直接指示并记录碳势与炉温值，并对碳势进行温度自动补偿。
如图2所示的同步转换桥路能随时输出与瞬间碳势同步的电压毫伏信号。此信号经计算机处理后与键盘输入的设定值比较，其差值经转换运算后控制JBJ滴注器或电脑输液泵以及可调流量泵等执行机构。使渗液按需要量均匀滴入炉内。电阻探头、热电偶随时将炉内碳势及炉温变化反馈到仪表与计算机，从而实现了闭环控制，达到碳势显示直观、记录清晰、控制精度高的目的。根据工件材料、渗碳温度与时间、炉气碳势等工艺参数，计算机单元按固化的数学模型与程序随时计算出渗层深度并在数码管显示。当渗层深度达到设定值时，系统发出报警，使渗层深度得到控制。该系统还能根据输入材料的技术要求对其它工艺参数(如碳势上升、下降速度、各段渗碳时间等)及工艺过程实现自动控制。通过键盘可修改数学模型的各项参数以适应不同材料与技术要求的渗碳。
以下结合附图2对转换桥路做详细描述系统的仪表单元是以一台测量电阻的双笔自动平衡电桥为基础，对它的测量电桥及结构进行改制。当用电阻探头Rt作碳势传感器时，与温度笔同步的温度补偿电阻WC能对碳势进行温度自动补偿，使其成为一台能独立测量碳势的仪表。同步转换桥路设在仪表单元内。它是由2个附加电阻R1、Rb及一个滑线电阻W组成。滑线电阻W和碳势测量与指示的滑线电阻Wm的动臂与可逆电动机ND主轴同臂。这就保证了向计算机单元输出的电压毫伏信号始终和瞬间炉气碳势同步。同步转换电桥的电源是单独设置的24V直流稳压电源。改变与调整R1、Rb可以使输出电压Vc达到要求值。
以下结合附图3对计算机单元作进一步描述计算机单元实质上是一种新设计的专用计算机、它主要由以下几部分组成的用F7650制成的电压放大器、用ADC0804制成的A／D转换器、Z80ACPU中央处理器、用74LS273加光电耦合器及直流放大电路组成的输出控制器、用米字型数码管制成的显示器10、用独立、分立、便携式键盘板做成的键盘输入器11、用8KEPROM2764和RAM6264制成的存贮器以及用Z80ACTC制成的定时器、以碳势控制为例，其工作原理是电压放大器将同步转换桥输出的信号进行放大，送入A／D转换器进行转换。中央处理器定时收集处理转换后的信号，并将信号按固化在存贮器的控制软件换成碳势信号，此信号与键盘输入的给定信号进行比较，再由存贮单元中控制软件按分段PID进行运算，控制输出控制器并在显示器显示。
该系统还设置了转换开关，必要时可通过转换开关使仪表脱开计算机单元由碳势仪表独立控制碳势(通断式)。
采用上述系统在现场使用中碳势控制精度达到≤±0.03％C，层深控制精度≤±0.1毫米，碳势显示与记录清晰、直观，工艺过程实现了可靠的自动控制本实用新型与现有技术相比具有如下优点该系统的仪表单元既有清晰的指示又有连续的自动记录，数码管又能直接显示出深层深度，所以直观性强。与电子计算机控制相比，其成本下降，因而价格也较低廉适宜，而其计算机单元实质上是一种专用计算计，实现了闭环控制，既能控制碳势，又能控制层深，对渗碳工艺过程进行自动控制，使渗液按需求量均匀滴入炉内，因而碳势控制精度高，实用性强，加之使用维修方便，因而适于在井式气体渗碳炉上广泛应用。
权利要求1.一种对金属进行化学热处理气体渗碳过程中，用电阻法控制气体渗碳碳势、渗层深度、工艺参数和工艺过程的仪表，其特征在于该系统由电阻探头、热电偶、碳势测量仪表单元、同步转换电桥、计算机单元、渗液控制执行机构所组成，a、其同步转换电桥是由二个附加电阻和一个滑线电阻所组成，滑线电阻长度与仪表单元的碳势测量臂的滑线电阻相同，同步转换电桥滑线电阻的动臂与碳势测量的滑线电阻动臂同臂，并设置在仪表单元上，随时输出与瞬间碳势同步的电压毫伏信号，b、计算机单元是由电压放大器、A/D转换器、输出控制器、显示器、键盘输入器、存贮器所组成，其电压放大器是由F7650(或ICL7650)构成，其A/D转换器由ADCO804A/D构成，其存贮器由8K动静态存贮器EPROM2764、RAM6264所构成，c、其控制执行机构是由JBJ滴注器、电脑输液泵所构成，
2.根据权利要求1所述的仪表－计算机系统的控制执行机构中的电脑输液泵，亦可用可控制流量阀代替，
3.根据权利要求1所述的仪表－计算机系统的仪表单元可以通过转换装置脱离计算机单元，以通断方式独立控制碳势。
专利摘要本实用新型旨在提供一种对金属进行化学热处理气体渗碳或碳氮共渗过程中，用电阻法自动控制气体渗碳工艺过程的仪表。仪表单元进行碳势、炉温的指示与自动记录，并向计算机单元提供碳势信号，计算机单元对渗液、碳势、层深及渗碳工艺过程进行自动控制。它既有碳势仪表的直观性好，使用维修方便，价格低的特点，又有微机控制所具备的精度高的优点，因而适于在普通滴注式气体渗碳炉上使用。
文档编号C23C8/20GK2042081SQ8820726
公开日1989年8月2日 申请日期1988年6月21日 优先权日1988年6月21日
发明者杨福海, 班华, 杜忠彦, 王茂江, 李东唐 申请人:陕西微机改造渗碳炉服务部