專利名稱：高溫熔面自動定位儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高溫熔面的自動定位儀。
背景技術：
在冶金等一些行業中，經常需要對各種原材料進行物理化學分析，尤其是測試分析各種原材料在高溫(3000度左右)狀態下的物理特性。如石英沙、硅石、石灰石等在熔化狀態下的各種物性數據。其中一個重要的數據就是這些材料在各種溫度狀態下的粘度。如鋼鐵行業中需要對煉鐵、煉鋼過程中使用的各種保護渣、抗氧化、隔熱材料等測量其在高溫狀態的粘度。對這些材料粘度的分析精確與否，將直接關系到各種產鋼成品的整體質量。
如圖1所示，為現有技術中的一種高溫熔面自動定位儀1’的示意圖；將待測試材料放入高溫石墨坩鍋11’中，先對電爐15’進行加溫熔化，材料熔化后啟用升降裝置12’將高溫探針13’伸向石墨坩鍋11’內，當確認耐高溫探針頭13’已接觸到熔面時，停止下降。然后根據該位置處a’的標準，再次啟動下降機構12’，并根據一標尺，使探針頭13’埋入熔面之下的某一深度的位置處d’。此時啟動探針旋轉器14’，使埋入熔體中的探針頭13’旋轉并進行熔體阻尼測定，由于探針頭13’在熱熔體內d’處和熱熔體外a’處的轉矩不一樣，在單位時間內形成差異，這個差異由傳感器輸入總控制臺中，控制臺的PC即可根據該差異進行運算分析轉換成熔體材料的粘度數據。
上述過程中除了控制臺運算之外，其余過程全是在手動目測的情況下完成的，且要將探針頭13’埋入標準熔面之下某一深度的位置處d’。所以上述過程中關鍵步驟就是探針頭13’首先必須精確地找到熔面基準處a’。然后才能以該基準a’精確地將探針頭13’埋入某一標準的深度。如果探針頭13’的埋入深度不準，那么最終的粘度測試結果也是不準確的。從該探針頭13’進行的熔面定位來看，主要是依靠經驗估計和目測，其探針頭與熔面的誤差一般高達6mm左右。所以測試結果難以保證精確，且需經過多次反復調整，或多做幾次實驗分析取平均值，這樣大大地增加了測試工作的勞動強度，而降低了效率。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種高溫熔面的自動定位儀，其能對熔面進行較為精確的定位，從而保證得到正確的測試結果，且有效降低了測試的勞動強度，提高了效率。
為達到上述目的，本實用新型提出的一種高溫熔面的自動定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機，特點是，該探針、探針升降裝置和電爐體間連接絕緣物，使探針和電爐體形成為兩個電極；該探針和電爐體機-電連接一電位選通觸發器；該電位選通觸發器的輸出端電路連接一觸發信號驅動單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機電路連接的一探針升降控制回路；觸發信號驅動單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路。
所述的電位選通觸發器包含電路連接的一觸發集成電路，若干電壓分配電阻，和一觸發值可調電位器；該觸發值可調電位器電路連接該觸發集成電路的選通端；并有其中一個電阻電路連接該觸發集成電路的選通端和輸入端之間。
所述的觸發信號驅動單元包含依次電路連接的一限流電阻，一放大三極管，一第一繼電器；該限流電阻電路連接于所述電位選通觸發器輸出端和放大三極管的基極之間；該第一繼電器電路連接該放大三極管的集電極。
該探針升降控制回路包含一帶有常開觸點的第二繼電器，該第二繼電器和所述第一繼電器的常閉觸點電路連接；該第二繼電器的常開觸點電路連接升降電機的控制回路；該高溫熔面的自動定位儀還包含一探針與熔面距離的監視顯示器，其輸入端電-機連接所述的探針，主要包含一電壓階梯顯示驅動集成電路，和其各輸出端電路連接的若干發光二極管；該高溫熔面的自動定位儀還包含一報警單元，該報警單元電路連接所述第一繼電器的常開觸點，包含一報警蜂鳴器，一顯示燈；該探針升降控制回路中還包含一按扭，該按扭和該第二繼電器的常開觸點并聯連接；
所述觸發信號驅動單元還包含一二極管，該二極管和該第一繼電器的線圈并聯連接，且其正極連接該放大三極管的集電極；當探針下降，探針頭和高溫物質的熔面相互開始靠近時，高溫烈焰及揮發物使高溫熔面和探針頭之間導電，此時的電導率很低。但是，隨著熔面和探針頭之間的距離接近，它的電導也呈斜線低幅度增加。此電導變化由電位選通觸發器轉換為電位信號，此時，可通過調整觸發值可調電位器的阻值以調整觸發集成電路的觸發閥值(根據不同的熔化物自定設置)。在高溫熔面和探針頭之間還沒有直接接觸前，高溫烈焰及揮發物使高溫熔面和探針之間發生導電變化，此時，可由探針與熔面距離的監視顯示器的發光二極管作顯示。發光二極管此時一般只能按順序亮幾個，觸發信號驅動單元也不動作。而當探針頭和高溫物質的熔面接觸的瞬間，熔面和探針頭之間的電導立即會產生一個躍變，此時的電導曲線呈直線變化。電導的躍變量使探針與熔面距離的監視顯示器發光二極管全部點亮，同時又促使電位選通觸發器產生翻轉，使觸發集成電路的輸出從低電位變成高電位，該高電位信號經觸發信號驅動單元放大，第一繼電器工作，第一繼電器的常開觸點導通，報警單元發出報警，以提示已探針已到達到熔面。同時，第一繼電器的常閉觸點斷開，促使第二繼電器的常開觸點斷開，探針升降電機的下降控制回路被切斷，探針下降停止，從而也就完成了探針頭找熔面自動定位動作。當升降電機停轉后，為了將探針頭埋入熔化物質的熔面之下以測定熔化物質的粘度數據，可手動控制按鈕，并可根據升降裝置上的標尺，繼續下降該探針，并得到一精確的下降深度以進行熔體阻尼測定，并將在單位時間內形成的轉矩差異由傳感器輸入總控制臺中，控制臺的PC即可根據該差異進行運算分析轉換成精確的熔體材料的粘度數據。
通過本實用新型，可對高溫熔面進行自動定位，得到一個精確的基準，從而能保證得到正確的測試結果，而不用采用如多次測量，取平均值的測量方法，從而有效降低測試的勞動強度，提高效率。
圖1為背景技術中高溫熔面自動定位儀的結構示意圖；圖2為隨著探針和熔面距離的變化，導電率發生變化的曲線示意圖；
圖3為本實用新型中探針裝置和電爐體的絕緣連接結構示意圖；圖4為本實用新型的電路原理方框圖；圖5為本實用新型的電路示意圖。
具體實施方式
以下將根據圖2～圖4，說明本實用新型的一較佳實施方式。
如圖2所示，為當探針和熔面距離的變化，導電率發生變化的曲線示意圖；如曲線21所示，當探針下降，探針和高溫物質的熔面相互開始靠近時，高溫烈焰及揮發氣體使高溫熔面和探針頭之間導電，此時的電導率很低。但是，隨著熔面和探針頭之間的距離接近，它的電導也呈斜線低幅度增加。而當探針和高溫物質的熔面接觸的瞬間，熔面和探針頭之間的電導立即會產生一個躍變，電導曲線也將呈直線變化。此時，探針和熔面接觸時的躍變動態起始點M，可作為該熔面定位基準，為下一步精確測定某一深度的高溫物質粘度提供基礎。
如圖3所示，為本實用新型中探針11和電爐體18的連接結構示意圖；探針11和電爐體18之間連接絕緣物19，以形成探針裝置和電爐體為二個電極。在連接電位選通觸發器之前，用MΩ表進行測量，其絕緣電阻應大于5MΩ。
如圖4所示，為本實用新型的電路原理方框圖；本實用新型包含一探針11和一探針升降裝置14，探針11機-電連接一電位選通觸發器12；該電位選通觸發器12的輸出端電路連接一觸發信號驅動單元13；探針升降裝置14包含一升降電機141，和該升降電機電路連接的一探針升降控制回路142；觸發信號驅動單元13的輸出端電路連接該探針升降控制回路142的輸入端；本實用新型還包含一探針與熔面距離的監視顯示器15，該探針與熔面距離的監視顯示器15的輸入端電-機連接該探針11；一報警單元16，該報警單元16電路連接觸發信號驅動單元13。并有一工作電源17，對電位選通觸發器12、探針與熔面距離的監視顯示器15、觸發信號驅動單元13供電。
如圖5所示，為本實用新型的電路示意圖；控制臺的PC 174開始工作的時候同步提供輸出的一組AC220V的電源，經過一串接其中的可恢復保險器171，并經由一TWH降壓模塊172，作為本實用新型的工作能源17；合上電源開關173，即可對電位選通觸發器12、探針與熔面距離的監視顯示器15、觸發信號驅動單元13供電。
電位選通觸發器12包含電路連接的一型號為8751觸發集成電路121，電壓分配電阻122、123、124、126、127，和一觸發值可調電位器128；該觸發值可調電位器128電路連接該觸發集成電路的選通端2腳；此時，可根據不同的熔化物，通過調整觸發值可調電位器128的阻值以調整觸發集成電路121的觸發閥值，使本實用新型適用于各類礦料渣粉的高溫熔面，從而具有通用性。電阻126電路連接該觸發集成電路的選通端2腳和輸入端1腳之間，可選擇高阻抗的該限流電阻126，從而給該觸發集成電路121提供較小的選通基準電壓。
觸發信號驅動單元13包含依次電路連接的一限流電阻131，一型號為9013的放大三極管132，一第一繼電器J1；該限流電阻131電路連接電位選通觸發器12輸出端和放大三極管132的基極之間；第一繼電器133(J1)電路連接該放大三極管132的集電極；還有一二極管134，該二極管134和該第一繼電器133并聯連接，且其陽極連接該放大三極管132的集電極；探針升降控制回路142包含一帶有常開觸點14210(JK2-1)的第二繼電器1421(J2)，該第二繼電器1421和第一繼電器133的常閉觸點1331(JK1-2)電路連接；常開觸點14210(JK2-1)通過一開關143電路連接升降電機的控制端XC；探針與熔面距離的監視顯示器15主要包含一電壓階梯顯示驅動集成電路151，型號為LM3914，和其各輸入端腳電路連接的各發光二極管152；一型號為7805的穩壓電路153；報警單元16電路連接第一繼電器133的常開觸點1332(JK1-1)，其包含一報警蜂鳴器161，一顯示燈162；當開關173閉合時，繼電器1421立即得電工作，其常開觸點14210(JK2-1)立即處于接通(閉合)的狀態，探針升降電機的下降控制端口XC不受絲毫影響，升降電機工作，探針11繼續下降，伸入坩鍋內部時，首先接觸到的是高溫氣體和烈焰揮發物；電導率較低，此時的電導率增長與探針頭逐步接近高溫熔面成正比。當探針頭接觸到高溫熔面時會立即產生一個電導率躍變量(圖2的M點)，此躍變電位信號輸入觸發集成電路121的2腳使觸發集成電路121的4腳翻轉，由低電位翻轉成高電位，調整觸發值可調電位器128的電阻值可以改變觸發集成電路121的閥值。
當觸發集成電路121的4腳由低電位翻轉成高電位后，電信號經過限流電阻13 1輸入放大三極管132的基極并使其導通，此時第一繼電器133得電工作，二極管134有反電勢回路保護作用。第一繼電器133工作后，常開觸點1332(JK1-1)閉合，顯示燈162亮，蜂鳴器161報警發聲提示。同時，第一繼電器133的常閉觸點1331(JK1-2)斷開，使第二繼電器1421停止工作，觸點14210(JK2-1)自動斷開，從而使探針升降裝置的下降控制端XC被切斷，下降電機自動停轉，下降停止。下降電機停轉后探針頭的位置就是高溫熔面的位置，達到了自動定位的目的。
手動按鈕1422并聯連接觸點14210(JK2-1)，當熔面找到后，根據標尺深度要求，按下按鈕1422，可使下降電機繼續運轉。直至探針達到要求深度后，放開按鈕停止。測試工序結束后，升起探針11，關閉開關173。重新再進行新的測試時重復以上步驟。
探針11還機-電連接探針與熔面距離的監視顯示器15的輸入端，該輸入端S直接獲取的是探針11伸入坩鍋時和烈焰氣體揮發物接觸產生的電位變化信號，發光二極管152的點亮增多與探針11逐步接近高溫熔面成正比。在曲線23的0～M段，發光二極管152只有部分被點亮；而當探針11達到躍變點M，發光二極管152被全部電亮，集成電路153是一三端穩壓器；調節變阻器可以選擇集成電路151的閥值。限流電阻154可控制發光二極管152的亮度。
本實用新型可以正確地進行探針的高溫熔面定位，并大大提高了探針的熔面定位精度，其精度可達到了0.1mm左右。
權利要求1.一種高溫熔面的自動定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機，特征在于，該探針、探針升降裝置和該電爐體之間連接絕緣物，使該探針和該電爐體形成為二個工作電極；該探針和電爐體機-電連接一電位選通觸發器；該電位選通觸發器的輸出端電路連接一觸發信號驅動單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機電路連接的一探針升降控制回路；觸發信號驅動單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路的輸入端。
2.如權利要求1所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，所述的電位選通觸發器包含電路連接的一觸發集成電路，若干電壓分配電阻，和一觸發值可調電位器；該觸發值可調電位器電路連接該觸發集成電路的選通端；并有其中一個電阻電路連接該觸發集成電路的選通端和輸入端之間。
3.如權利要求1或2所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，所述的觸發信號驅動單元包含依次電路連接的一限流電阻，一放大三極管，一第一繼電器；該限流電阻電路連接于所述電位選通觸發器輸出端和放大三極管的基極之間；該第一繼電器電路連接該放大三極管的集電極。
4.如權利要求1所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，所述的探針升降控制回路包含一帶有常開觸點的第二繼電器，該第二繼電器和所述第一繼電器的常閉觸點電路連接；該第二繼電器的常開觸點電路連接升降電機的下降控制回路。
5.如權利要求1所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，該高溫熔面的自動定位儀還包含一探針與熔面距離的監視顯示器，其輸入端電-機連接所述的探針，主要包含一電壓階梯顯示驅動集成電路，和其各輸入端腳電路連接的若干發光二極管。
6.如權利要求3所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，該高溫熔面的自動定位儀還包含一報警單元，該報警單元電路連接所述第一繼電器的常開觸點，包含一報警蜂鳴器，一顯示燈。
7.如權利要求4所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，該探針升降控制回路中還包含一按扭，該按扭和該第二繼電器的常開觸點并聯連接。
8.如權利要求3所述的高溫熔面的自動定位儀，其特征在于，所述觸發信號驅動單元還包含一二極管，該二極管和該第一繼電器的線圈并聯連接，且其正極連接該放大三極管的集電極。
專利摘要一種高溫熔面的自動定位儀，其包含一探針，一電爐，一探針升降裝置，該探針升降裝置包含一升降電機，特點是，該探針、探針升降裝置和該電爐體之間連接絕緣物，使探針和電爐體形成為兩個電極；該探針和電爐體機－電連接一電位選通觸發器；該電位選通觸發器的輸出端電路連接一觸發信號驅動單元；該探針升降裝置中還包含一和該升降電機電路連接的一探針升降控制回路；觸發信號驅動單元的輸出端電路連接該探針升降控制回路；其能對熔面進行較為精確的定位，從而保證得到正確的測試結果，且有效降低了測試的勞動強度，提高了效率。
文檔編號G01F23/24GK2634444SQ0323240
公開日2004年8月18日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者孔利明, 吉同祥, 莊鐵, 朱祖民, 胡玉良, 王旭昌 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司