[实用新型]动圈式带PID脉冲碳势控制仪

说明书

本实用新型属于可控气氛热处理中的测试控制仪表。

在现有技术中，可控气氛处理中的测试控制均采用CO2红外仪。CO2红外仪是采用管道取样，将炉气抽出经过过滤，送到测试室与参比气作比较，参比室封闭有标准的CO2气体，参比室与测试室是通过一片极薄的金属片隔开，参比室与测试室分别有红外光照射，这些红外光是通过调制的，所以照射到这两个室以后，两个室气体即产生压差，使金属薄膜变形，从而使薄膜对地的电容量产生变化，将这些变化的电容量通过变换成为电流，再经放大，通过指示仪表指示出CO2值。控制部分是通过电子电位差计，将放大器的信号指示出来，给定值也在表上给定，由微动开关控制电磁阀的启闭，所以电磁阀是简单的二位式开关。

CO2红外仪的缺点是设备成本高，反应速度慢，结构复杂，容易损坏，操作麻烦，易受其它因素的干扰，须经常维护，並须专门技术人员操作。

本实用新型的目的，是提供一种装置成本低，结构简单，反应灵敏，无须对取气管道进行维护，操作方便，可由一般工人自己应用的可控气氛测试控制仪。

本实用新型动圈式带PID脉冲碳势控制仪是一种完全不同于现有技术的一种全新的发明。

本实用新型采用氧化锆探头，直插入炉内，氧化锆探头外侧接触炉气，内侧通参比气（空气），由内外侧电极引出信号线。当氧化锆探头内外侧有氧浓差存在时，两电极即产生一电势。此电势经过高阻放大器的变换，放大成为一定的电流去推动控制仪表，在控制仪表上，可调给定值。控制机构将给定值与实际值的偏差变换成按PID变化的电流信号，控制脉冲发生器，脉冲发生器即按PID规律输出一定比例的脉冲，再通过变换，成为可推动电磁阀的电信号。电磁阀即按偏差值脉动地工作。

在可控气氛处理炉中，在一定条件下，可控气氛的碳势与氧势有一定的对应关系，所以可以用氧探头的输出电势来间接地表示炉内的碳势。

本实用新型由测量放大器和控制器两部分组成。

测量部分主要有基准电源及高阻放大器，由于在热处理可控气氛中，一般碳势值的对应电势在1050～1250mV之间变化，为了扩大仪表的刻度，本装置采用    基准电源，将氧化锆探头输出电势的基数部分切去，留下变动部分经放大，适当匹配，送到显示装置指示。显示装置可以是磁电动圈式表头，力矩电机式表头，电子电位差计或数字电压表，本实用新型现采用小型动圈式显示仪表，结构紧凑，体积小。

控制部分是将实际测量值与给定值作PID运算，经过适当的变换，通过光电隔离的可控硅无触点开关，成为可控制电磁阀动作的电信号。

本实用新型根据滴注式可控气氛热处理炉的特点，采用脉冲间断滴剂滴入方式，每次只让电磁阀打开极短的时间，使滴入量每次仅一小滴（根据不同滴剂，时间可调），每两滴的间隙时间由装置自动调节。偏差大，间隙小，偏差小，间隙长，直至全关闭。这样可使滴入炉内滴液有一定分解时间，可使控制性能提高，炉内气氛稳定。而现有技术采用红外线CO2分析仪，连续启、闭电磁阀，再用手工调节滴入量，这些调节方式是不理想的，因而控制效果差。

本实用新型装置应用很简单，使用时将氧探头安装在炉内，其输出信号通过导线接至碳控仪，碳控仪输出电信号给电磁阀，电磁阀装在给料瓶与滴注管道之间。工作时，只须按工艺要求调节给定值，並根据不同滴剂调节电磁阀的工作状态，按不同的工艺要求调节其它滴剂的滴入量。碳控仪即可按要求将炉内碳势控制在给定值上。如果需要，也可外接一记录仪记录碳势变化情况。本实用新型可根据用户需要，装成带记录的控制仪或带数字显示的控制仪。

本实用新型装置具有成本低（仅为现有技术红外线CO2分析仪成本的30％以下），结构简单，反应灵敏，无须对取气管道进行维护，操作方便，可由一般工人自己操作等优点。采用本实用新型，通过选择适当的工艺，可提高热处理工件的质量，降低成本，减少原材料的消耗，提高设备利用率和节约能源，有明显的经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型装置的方框图

图2为本实用新型的应用示意图

图3为本实用新型的原理图

在图2中，1为氧化锆探头、2为参比气管、3为检测信号、4为给定值、5、6表示气氛碳势变化和电磁阀工作频率变化曲线、7为指示值、8、为控制信号、9为电磁阀、10为滴剂管、11为滴注器、12为甲醇或其它稀释剂、13为针形阀、14为排气管（试样孔）。

图3所示为采用频率PID调节方式，配用的显示装置为小型磁电式动圈仪表原理。如配用力矩电机式仪表或电子电位差计、数字电压表时，PID调节方式要作改变。