Устройство для анализа горючих газов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, содержащее подключенную к источнику постоянного стабилизированного тока мостовую схему, содержащую балластные резисторы , измерительный и сравнительный термоэлементы, включенный в измерительную диагональ операционный усилитель и сигнальное устройство, отличающееся тем, что, с целью повьпиения надежности работы устройства, измерительный термоэлемент зашунтирован эмиттерным повторителем , вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а сигнальное устройство подключено к нагрузочному резистору эмиттерного повторителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено стабилитроном, включенным между точкой соединения эмиттерного повторителя с линией питания и вершиной мостовой схемы, образованной (Л измерительным термоэлементом и балС ластным резистором.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9j ((l) A (() С 01 К 27 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3224372/18-25 (22) 24,12.80 (46) 15.10.85. Бюл. N 38 (72) В.Ф. Бутырин и А.Г. Бондаренко (53) 543.274(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 212609, кл. G 01 N 27/16, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 661318, кл. С 0 1 N 27/16, 1977. (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА

ГОРЮЧИХ ГАЗОВ, содержащее подключенную к источнику постоянного стабилизированного тока мостовую схему, содержащую балластные резисторы, измерительный и сравнительный термоэлементы, включенный в измерительную диагональ операционный усилитель и сигнальное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, измерительный термоэлемент зашунтирован эмиттерным повторителем, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а сигнальное устройство подключено к нагрузочному резистору эмиттерного повторителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено стабилитроном, включенным между точкой соединения эмиттерного повторителя с линией питания и вершиной мостовой схемы, образованной измерительным термоэлементом и балластным резистором.

101 028

Изобретение относится к средствлм газового к»нтроля и может быть использова

11.«г«ест.-<) устройство для анализа горы }их гл зов, содержащее. Мостовую измерчтельную схему, плечевыми элементами которой служат измерител<,ный термоэл»мент и задаю!ций рези тор„ вья}ол не Нный kf 0 f70 f«0 C OeJ?H- 10

}«е}«}«ь}х нелин<}йного компенсационного термоэ:!»Мента и линейного резистора, суммарное сопротивление которьгх равно сопротивлению измеритс Jff}fol T p р и <) .3: f p M» H T;l, И 3 м е р и т ел} ь и ый мыс т 15 питается От ис Гочника НОстояннОГO тока черсз л «торегулятор, уг<рлвление ко г» )klM осущсствля»тся усилительным устройством, п»дключенным чер< « индуктивный релаксатор в изме- 2}}

pHт-.3:!ьную,}наг»наль мостовой схемы.

Недостаток данного устройства заключлется В сложности его усилительl«o —.:реобра:«»Нательной и м«.7 овой измерит»ль«ой схеьl, Нлл< .п«е В мос товой измерительной

СХРМР т)а.3JII«Ч}««,Г< IO З>1с>К PH<<»< -„.И;,< ХЛ— рак;-:ристикам !<эмери-,с.льного и ..Омпеli< .лпи>) Ffiio I О TE .PMOP»3ист01)ОБ

C }Hi)fl 1PÒ 0 3 }<О ТЬ ИЗМ< P» f!HH УС7 Р»11

С < 13}> . ..10)!

<» l l < > Г С- Р М < ) Р»:3 И С Т О Р О В .

1, l6»Hå» б! Изким по т< хничеc<с и i у l!ii)< и к !1 т Обрс Tt }i HF<) >I!«JI}7» } ся устройство для анали 3а горюч}}х газов„

35 с»д»ржащес. 1<»дк:пвченную к источнику !

foe TO?«ftHoI с ГабилизированнОГo ToKd мостовую схему, содержащую бл.п.}лстные резисторы, и.«мерительный и сравнительный термоэлементь<, включе}!ный

B H ìåðèòåJ;üíóþ диагональ операционный уcHJIHT<:ль и сигнальное устройстВО, Н»достаток да?«ног о устройства< состоит в том, что оно не обеспе45 чивает защиту измерительных термоэлементов Oт перегрузок по концентрации перегрева при длительном пребывании в сред<: с допустимыми концентрациями. H! f«aJlHaa TOP }

HlIB в течении не более 30 мин.

На практике нередки случаи значительного превышения указанных. значений не только по концентрации, но и по времени ее воэдейсгвия на термоэлементы что прив»дит к возникновению в них необратимых процесс.ов и, как следствие, исключению из технологического цикла систем г азового контроля.

С с 06< н?!О н(}бла ГОприя гные "слО в и я для термоэлементов скллдь}в лют»я

В ьысокотемпературных, например сук}и<}ь}!} гх, камерах с постоянной загазованностью.

Цель изобретения — обеспечение эл}циты измерительных термоэлементов от пер»г}блузок по ко}«центрации, увели }е}«ие срока их службы, по}«ышениР надеж}«ости систе>м Газ0130Гo k

Ц»Л? ДОСТИГ аЕтс-я . Е}1 "-IТО 13 ус гройс}пс. для анализа горю !их газов, содержащем подключенную к ист )чнику г}О T OH}«HQ I с таби низ прова ннОГО

-. Ока мост о<«ую схему, содержащую бллллс гные резисторы, измерительный и < рлв}«итель}}},}й термоэ:!ементы, включен}«ь}й« B измерительную диагональ операционный усилитель и сигнальное устройство, измерительный термоэлемент

«ашунтирован эмитгерным повторите.!»м, Вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а сигнальное

>< C Т Р 0 Й С Т Б О Г О Д К: Ю Ч < . l! О Е Н а Г Р У 3 0 Ч

- »му резистору эмитте,)}«ого повтори1 «,.

Кроме того, устройство снабжсH» стабилитроном, включенным между точкой соединения эмиттер;«ого повторителя с линией питания и веря!Иной мосговой схемы, Образо-ванной измерительным термоэлементом и балластным резистором.

На чертеже }риведена принципиаль .«ая с. хема ст p .>й }3а, 1 устройство для анализа горючих газов содержит мостовую схему 1, подключенную к источнику 2 постоянного стабилизированного тока ° Схема 1 »одер)}<ит балластные резисгоры

3, сравн FTельный 4 и измерительный

5 термоэлементы, Нослед}«ий зли}унтирован эмиттерным повторителем, содержащим транзис — о.р О, вход которого соединен с выходом операционного усилителя ?, вклю <енного в измерительную дилго}«аль мостовой схемы. Сигнальное устройство 8

}«ОДК1!ЮЧРНО К НЛГP) ЗОЧНОМУ Р 3И< ТО

1О1ЮУ8

40

U=3R а электрическая мощность

Р=a

55 ру 9 эмиттерного повторителя. Между точкой соединения эмиттерного повторителя с линией питания и вершиной мостовой схемы, образованной измерительным термоэлементом и 5 балластным резистором может быть включен стабилитрон 10. Сигнальное устройство 8 состоит из соединенных последовательно операционного усилителя 11, один из входов которого подсоединен к источнику

12 опорного напряжения, а выход — к исполнительному элементу 13 сигнального устройства.

Работает устройство следующим 15 образом.

Мостовая измерительная схема балансируется на воздухе таким образом, что напряжение на нагрузочном резисторе эмиттерного понто — 20 рителя равно нулю. При увеличении сопротивления измерительного терморезистора в результате каналитического горения на его поверхности горючих веществ в измерительной диаго- 25 нали мостовой схемы возникает сигнал рассогласования, который, будучи усилен операционным усилителем, переводит эмиттерный повторитель в проводящее состояние. При этом 30 образуется цепь, параллельная изме— рительному термоэлементу и стабилитрону, минус источника питания, компенсационный термяэлемент, нагрузочный резистор эмиттерного пов35 торителя, его гереход эмиттерколлектор, плюс источника питания.

Так как мостовая схема питается от источника постоянного стабилизированного тока, то величина

его через компенсационный элемент остается неизменной, а через измерительный — уменьшится на величину, ответвленную через эмиттерный повторитель, причем эта вели45 чина будет расти до тех пор, пока мостовая схема не примет первоначально сбалансированного состояния.

Пусть до начала каталитической реакции сопротивление измеритель50 ного термоэлемента было равно Я, а ток через него равен 3 . При этом напряжение на измерительном термоэлементе

Предположим, что в результате каталического горения контролируем6 го нещестна концентрации C на поверхности измерительного термоэлемента его сопротивление увеличилось в У раз.

Для нозвращения мостовой схемы в первоначально сбалансированное состояние, т.е. приведения напряжения на измерительном термоэлементе к величине U необходимо уменьшить в К раз ток, проходящий через измерительный термоэлемент, При этом электрическая мощность, выделяемая на измерительном термоэлементе, уменьшится протин начальной в к раз

ply ) и

В известном устройстве электрическая мощность по сравнению с начальной увеличивается в К раз, так как 3 остается неизменным

P=3 кР

Величина тока, ответвленного от измерительного термоэлемента, пропорциональна приращению его сопротивления, т,е. концентрации контролируемого вещества. Отнетнленньп» ток создает на нагрузочном резисторе эмиттерного повторителя соответствующее падение напряжения, на определенную величину которого настраивается пороговое устройство. Стабилитрон 5 предназначен для создания на нем падения напряжения, необходимого для питания эмиттерного повторителя.

Таким образом, приведенные расчеты и результаты проведенных испытаний показывают» что шунтирование измерительного термоэлемента эмиттерным повторителем, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, подключение сигнального устройства к нагрузочному резистору эмиттерного повторителя, а также снабжение устройства стабилитроном, включенным между точкой соединения эмиттерного повторителя с линией питания и вершиной мостовой схемы, образованной измерительным термоэлементом и балластным резистором, позволяют защитить измерительные термоэлементы от перегрузок IIo концентрации, увеличить срок их службы и повысить надежность систем га1017078

Редактор 1. Письман Техред T.Ëóáèíчак

Корректор Б. Гир:.я к

7019/1 Тирад 896

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

110дпи с но Р

Заказ филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зового контроля. При эксплуатации чувствительных элементов в данном устройстве ресурс их работы по прецварительным данным может быть удвоен.,;

Приведенный расчет не учитывает защиты чувствительных элементов в данном устройстве от разовых перегрузок по концентрации и благода. ря этому существенно повышается надежность систем газового контроля, являющихся средствами техники безопасности.