9.3. Конструкція приладу експрес-методу термо-е.Р.С. Для визначення вмісту вуглецю в сталях і чавунах та виробах із них

9.3.1. Принципова і електровимірювальна схема та функціональна робота приладу.

Аналіз схем вимірювання термо-е.р.с. металевих зразків із метою розробки та застосування більш досконалої для визначення вмісту вуглецю в сталях і чавунах, експериментальні дослідження матеріалів, випробовування елементів і вузлів установки, а також результати їх одночасного примінення дозволило встановити, що найбільш оптимальною і принциповою електровимірювальною схемою пристрою є зображена на рис. 9.6.

Рис. 9.6. Принципова і електро-вимірювальна схема приладу методу термо-е.р.с.

Термоелектричний пристрій складається із робочих вимірних електродів - гарячого 1 і холодного 2, виготовлених із міді з срібними наконечниками 3 і 4, автономних ніхромових нагрівників 5 і 6, джерел живлення 7 і 8, тиристорних терморегуляторів 9 і 10, термоопорів 11 і 12, реверсійного механізму 13, системи постійного механічного навантаження 14, амортизуючого столика 15, регіструючого приладу 16, хромель-алюмелевих термопар 17 і 18, приладу контролю виходу приладу на робочий режим 19, перемикача 20, зразка 21.

Згідно схеми приладу, приведеної на рис. 9.6., зразок або деталь 21 встановлюється на пружинну основу амортизуючого столика 15, включається джерела живлення 7 і 8 тиристорних терморегуляторів 9 і 10 та нагрівників-електродів 5 і 6. За допомогою реверсійного механізму 13 опускаються термоелектроди на поверхню зразка до моменту спрацювання системи постійного механічного навантаження 14. Використовуючи прилад контролю готовності пристрою 19 за допомогою перемикача 20 і термопар 17 і 18 перевіряють вихід на нормальний режим роботи. Термоопори 11 і 12 із терморегуляторами 9 і 10 підтримують строго постійний градієнт температури рівний 50 ⁰С, при чому за попередньо вибраними умовами, температура холодного і гарячого електродів певно визначена (Т₁ = 40°С і Т₂ = 90°С), за показами регіструючого приладу 16 знімається відлік термо-е.р.с. Шкала приладу відкалібрована на процентний вміст вуглецю (0,1 ... 0,6 і 0,6 ... 3,6 % С)

9.3.2. Електрична схема тиристорного регулятора температур робочих електродів

Важливим вузлом термоелектричного пристрою є електронний регулятор температур робочих вимірних електродів (блоки 9 і 10 на рис. 9.6), принципова електрична схема яких приведена на рис. 9.7, в основу роботи якої покладено релейне включення тиристора постійним струмом.

За даною схемою пульсації температури навколо середнього значення дуже малі (не більші за 0,05°С), тому що при невеликому розбалансі містка Уітстона тиристор відключає навантаження не повністю, а працює на початковій дільниці вольтамперної характеристики. Виключення тиристора відбувається на протязі півперіоду напруги в мережі, коли до аноду тиристора прикладена від’ємна напруга.

Принцип дії схеми терморегулятора полягає в наступному. Сигнал розбалансу містка Уітстона із термоопором R₁ (термодатчик типу КМТ) підсилюється операційним підсилювачем на мікросхемі М₂ із складовими транзисторами (М₁) на вході. Вихідний сигнал підсилювача керується ключовим каскадом на транзисторі Т₁. Колекторна напруга Т₁ прикладена до керуючого електроду тиристора Д₂ через проміжний малопотужний тиристор Д₁. Задаючим елементом використовується магазин опорів КМС-6 або опір визначеного значення.

Рис. 9.7. Принципова схема тиристорного регулятора температур робочих електродів

Приведена схема тиристорного терморегулятора поєднує простоту звичайного релейного терморегулятора з високою точністю підтримування температури, яку не може забезпечити релейний терморегулятор, оскільки для цього необхідна велика швидкість його перемикання.