Методические указания по выполнению лабораторных работ на прокатном стане ДУО-210 по курсу:

«Управление структурой и свойствами материалов в процессах термомеханической обработки»

Работа 10

Применение цифрового осциллографа TDS-210

для записи давления металла на валки

при прокатке

Для записи эпюры давлений при прокатке в последующих лабораторных работах необходимо использовать установку, которая включает месдозы − тензодатчики, устанавливаемые под нажимные винты прокатного стана, которые воспринимают усилие, действующее на валки в процессе прокатки, а также коммутационный блок, цифровой осциллограф и персональный компьютер. В качестве регистрирующего прибора в лабораторных работах используют цифровой осциллограф TDS-210 фирмы Tektronix, который обрабатывает сигнал в реальном масштабе времени с частотой оцифровки входного аналогового сигнала 60 МГц. На рисунке 2.5 изображена принципиальная схема установки.

Питание месдоз осуществляется от источника постоянного напряжения. Месдозы, как и в установке для разрывной машины, см. работу 2, представляют собой тензодатчик, принцип действия которого также основан на изменении сопротивления под действием нагрузки. В лабораторной работе используют датчики производства АО «Тензо-М», г. Москва, каждый из которых рассчитан на максимальную нагрузку 2, 15 или 30 тс. Напряжение питания постоянного тока датчиков составляет 10 В; допустимая перегрузка − 25% от номинальной нагрузки; разрушающая нагрузка – 200% от номинальной.

Тарировка датчиков выполняется на прессах. Суть тарировки состоит в том, что тензодатчик нагружают последовательно различными силами и при этом на осциллографе фиксируют амплитуду электрического сигнала, поступающего с датчика. Затем строят график зависимости сила − амплитуда сигнала Р(А) и определяют коэффициент тарировки .

Приведем тарировочную таблицу для двухтонных датчиков, а также расчет тарировогного коэффициента.

Т а б л и ц а 1

Тарировочная таблица датчиков

Нагрузка, кг	Сигнал на выходе датчика, мВ
	Датчик № 30517-2	Датчик № 30507-2
0	0,216	0,24
200	-	2
400	3,3	3,5
600	-	5,2
800	6,8	6,86
1000	8,45	8,45
1200	10,24	10,06
1400	11,88	11,75
1600	13,46	13,47

Н

Рис.2. Нахождение тарировочного коэффициента k для датчиков

а рис.2 представлены аппроксимации зависимости Р(А) уравнением вида y=k(x-с) для датчиков, где с – постоянная составляющая на выходе датчика при нулевой нагрузке. На этих же графиках приведены и переводные коэффициенты k для обоих датчиков. Следовательно, сила, действующая при прокатке теперь может быть найдена как P=k·А, где А=[мВ], k=[кгс/мВ].

Cигналы с месдоз подаются на входные каналы осциллографа через коммутационный блок.

Данный блок предназначен:

- для разводки проводов;

- размещения фильтров сигнала;

- подачи питания к месдозам и снятия с них выходного сигнала, поскольку питание и сигнал проходят по разным жилам одного кабеля.

Осциллограф TDS-210 имеет собственное программное обеспечение (пакет Wave Star For Oscilloscopes), для работы с которым в данной установке необходим компьютер (рис. 1).

Рис. 2. Внешний вид передней панели осциллографа TDS-210

Имеется возможность управления всеми функциями прибора как с передней панели осциллографа (рис. 2) (кнопки и встроенное экранное меню), так и через компьютер в реальном масштабе времени.

Программное обеспечение позволяет обрабатывать на компьютере полученную на экране осциллографа картину при помощи специальных программ и сохранять полученные данные в файлах различных форматов. На экране осциллографа может максимально отображаться информация о сигнале, состоящая из 600 точек, а в памяти прибора и при сохранении файла − 2500 точек.

Порядок работы на осциллографе при записи входного сигнала

1. Собирается установка, как показано на рис.1, в соответствии с обозначениями на коммутационном блоке.

2. Включается компьютер, осциллограф, блок питания месдоз. На компьютере запускается программное обеспечение осциллографа. При помощи утилиты “Instrument Manager Service” производится настройка канала связи между компьютером и осциллографом.

3. После включения осциллограф выполняет функциональные самопроверки, после этого он готов к работе.

4. С помощью органов управления вертикальной разверткой “VOLTS/DIV” выставляем цену деления одной клетки по вертикали для каждого канала (20 мВ/клетку), предварительно оба канала должны быть включены (кнопки “CH1 MENU” и “CH2 MENU”) (рис. 2).

5. Таким же образом, с помощью органов управления горизонтальной разверткой “SEC/DIV” (рис. 2) выставляем временной интервал на одну клетку 2,5 или 5,0 с. При установке в положение 2,5 с максимальное время записи эпюры составит 25 секунд; при втором варианте –50 секунд, соответственно.

Рис. 3. Панели управления развертками осциллографа

6. Сигнал с каждого канала (его графическое отображение) можно переместить на экране так, как удобно пользователю с помощью ручек “POSITION” (см. рис. 2), а также инвертировать или отразить с помощью встроенного меню, чтобы добиться оптимального расположения на экране.

7. Когда все готово, на осциллографе нажимается кнопка “RUN”, после этого начинается запись сигнала и образец можно задавать в валки прокатного стана. По окончании прокатки, нажимается кнопка “STOP” (рис. 2). Теперь на экране мы видим эпюры давлений для обоих каналов (месдоз).

8. Далее можем замерить амплитуду и длительность сигналов с помощью курсоров. Для этого нажимается кнопка “CURSORS” (рис. 2), чтобы вывести на экран меню для работы с курсорами. Нажимается верхняя кнопка меню (расположена справа от экрана) для выбора курсоров времени “Time” (рис. 4,а) или амплитуды “Voltage” (рис. 4,б). После этого нажатием кнопки меню “Source” выбираем источник (канал) для обработки курсорами. Регулятором “CURSOR 1” (рис. 3) устанавливаем курсор на переднем фронте импульса (для измерения длительности) или на верхний пик колебаний (для измерения амплитуды). Регулятором “CURSOR 2”, соответственно, устанавливаем курсор на заднем фронте импульса или на нижний пик колебаний.

В меню курсоров будут отражены следующие результаты измерений (рис.4):

при измерении длительности сигнала:

• время первого курсора, относительно момента запуска,

• время второго курсора, относительно момента запуска,

• разность этих значений, которая равна длительности импульса;

при измерении амплитуды:

• напряжение, соответствующее уровню первого курсора,

• напряжение, соответствующее уровню второго курсора,

• разность напряжений (пиковая амплитуда колебания).

Рис. 4. Внешний вид меню курсоров.

Эти же измерения можно выполнить после передачи сигнала на компьютер в виде 2500 экспериментальных точек. Данные могут быть сохранены в файле, который впоследствии может быть использован для построения графиков или Матаматическоц обработки при помощи программ Microsoft Excel, Origin Microcal или других математических пакетов.