Устройство для сигнализации

 

Изобретение относится к измерительной технике для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей. Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет оперативного воздействия в режиме измерения на контролируемую датчиками I газовоздушную среду и уменьшении степени критичности концентрации взрывоопасного газга в среде. Выброс эжектором I9 газа-флегматизатора из баллона 17 обеспечивается по адресу датчика 1, вьщающего на выходе 33 устройства тревожный сигнал, управляющий работой демультиплексора 14, триггеров 15 и эжекторов 19. Режим установки нуля детекторов 2 производится в атмосфере инертного газа-флегматизатора , подаваемого на датчики 1 из поверочных баллонов 17, режим установки нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ) при взрывоопасном газе, характерном для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПВ, и поступающем на датчики 1 из подключаемого оператором поверочного баллона 16 через одновходовые клапаны 18 и 37. В указанных режимах измеренный сигнал проходит через мультиплексор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, регистр 5, блок 7 вычитания, проверяется в режимах блоками 8 и 9 сравнения на соответствие допуску работоспособности , код граничного значения которого записан в регистре 6, и уровню i СЛ .л//У ел ю ГчЭ з:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (511 4 G 08 В 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОЖ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4032362/24-24 (22) 03. 03. 86 (46) 15.10.87. Бюл. № 38 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М. К. Янгеля (72 ) И. В. Зозуля и Г.A. Калинин (53) 654.91 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 783816, кл. G 08 В l/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1196929, кл. G 08 В 17/10, 1985., (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей. Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет оперативного воздействия в режиме измерения на контролируемую датчиками 1 газовоздушную среду и уменьшении степени критичности концентрации взрывоопасного газа в среде. Выброс эжектором

19 газа-флегматизатора из баллона

17 обеспечивается по адресу датчика

1, выдающего на выходе 33 устройства .тревожный сигнал, управляющий работой демультиплексора 14, триггеров

15 и эжекторов 19. Режим установки нуля детекторов 2 производится в атмосфере инертного газа-флегматизатора, подаваемого на датчики 1 нз поверочных баллонов 17, режим установки нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ) — при взрывоопасном rase, характерном для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПВ, и поступающем на датчики 1 из подключаемого оператором поверочного баллона 16 через одновходовые клапаны 18 и 37. В указанных режимах измеренный сигнал проходит через мультиплексор 3, ана" лого-цифровой преобразователь 4, регистр 5, блок 7 вычитания, проверяет ся в режимах блоками 8 и 9 сравнения на соответствие допуску работоспособности, код граничного значения которого записан в регистре 6, и уровню

1345226 индивидуальных НКПВ; запись последне- Выдача результатов сравнения на выхого вместе с кодом нулевого разбалан- дах 33 и 34 устройства, работа котоса датчиков и содержимым контрольно- рого управляется синхрогенератором го бита производится соответственно 20, осуществляется элементами И 20 в блоки 12 и 13 оперативной памяти. и 11. 1 ил.

4р

Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматическим. системам для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей, и может быть использовано в системах контроля, например, при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы безопасности 10 морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройст- 15 ва за счет оперативного воздействия на контролируемую газовоздушную среду и повышЕние достоверности сигнализации.

На чертеже изображена функциональ- 2p ная схема устройства для сигнализации.

Устройство для сигнализации содержит датчики 1, каждый из которых выполнен в виде камеры с установленным 25 в ней детектором 2, мультиплексор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, первый 5 и второй 6 регистры, блок 7 вычитания, блоки 8 и 9 сравнения, элементы И 10 и 11, блоки 12 и 13 gp оперативной памяти, демультиплексор

14, триггеры 15, первый поверочный баллон 16, вторые поверочные баллоны

17, одновходовой клапан 18 на первом поверочном баллоне 16, эжекторы 19, синхрогенератор 20, имеющий пусковой вход 21, вход "Калибровка" 22, установочный вход 23, выходы 24-41, установочный вход 32, сигнальные выходы 33-34 и адресный выход 35. Датчик 1 имеет первый пробоотборник 36 с одновходовым клапаном 37, второй пробоотборник 38 с управляемым вентилем 39, управляющий вход 40. Эжектор 19 снабжен управляемым вентилем 41 .

Устройство работает следующим образом.

Перед работой устройства для сигнализации производится начальная установка его элементов и узлов, в частности очистка содержимого блоков 12 и 13 оперативной памяти, сброс регистров 5 и 6 (цепи управления не показаны), синхрогенератора 20, причем исходное состояние синхрогенератора соответствует первому вдресу первого датчика 1. На практике, при установке датчиков 1 в технологических помещениях, расположение эжекторов 19 возможно либо в непосредственной близости от датчика 1, либо в самой отдаленной от него точке, в результате чего достигаются разные цели контроля.

Устройство для сигнализации работает непрерывно в режимах измерения, установки нуля и установки нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ), причем установка нуля и установка НКПВ выполняются последовательно и запускаются пода-. чей. сигнала "Калибровка" по входу 22 синхрогенератора 20. При отсутствии сигнала "Калибровка" работа устройства происходит в режиме измерения.

При подаче питания на устройство триггеры 15 устанавливаются в нулевое состояние.

Режим установки нуля.

Синхрогенератор 20 вырабатывает сигнал режима установки нуля, поступающий с выхода 27 на другой вход второго элемента И 11, открывающий управляемые вентили 39 вторых пробоотборников 38 датчиков 1 и позволяющий доступ инертного газа из вторых поверочных баллонов 17 в камеры датчиков 1. По сигналу с выхода 24 синхрогенератора 20 открываются управляющие входы 40 камер датчиков 1 и з 1345226

4 инертный газ через открытые управляемые вентили 39 вторых пробоотборников 38 датчиков 1 поступает в камеры, под давлением вытесняя газы, оставшиеся в них от предыдущих циклов измерения. После заполнения датчиков 1 сигнал с выхода 24 синхрогенератора 20 снимается и управляющие входы 40 датчиков 1 закрываются. Детектор 2 является измерителем, предназначенным для выдачи в. аналоговой форме в режиме измерения сигнала об изменении концентрации взрывоопасного газа, его компонента в газовой смеси или самой взрывоопасной смеси.

В качестве детектора 2 может использоваться любой концентрационный детектор.

Сигнал с выхода 25 синхрогенератора 20 инициирует первый адрес датчика 1, мультиплексора 3, блоков 12 и 13 оперативной памяти демультиплексора 14. Измеренное значение нулевого разбаланса первого детектора 2 соответствующего датчика 1 с его выхода поступает на первый вход мультиплексора 3, подключающего первый датчик 1 к входу аналого-цифрового преобразователя 4, преобразующего аналоговый сигнал в цифровой код и выдающего его для хранения на регистр

5. В связи с произведенным обнулением ячеек блока 12 оперативной памяти, постоянно обнулен другой вход блока

7 вычитания. Поэтому сигнал с выходов регистра 5 проходит через блок

7 вычитания в данном режиме без изменения.

С выхода блока 7 вычитания измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1 поступает на первые входы блоков 8 и 9 сравнения. Однако, поскольку первый элемент И 10 не разрешает прохождение результата сравнения с выхода блока 8 на сигнальный выход 33 устройства, срабатывают бло. ки 9 и ll. Ко времени прохождения сигнала на первый вход блока 9 сравнения поступает измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1, на второй вход которого подается значение максимально допустимого нулевого разбаланса датчиков, обусловленное техническими условиями на качество работоспособности датчиков.

Блок 9 сравнения производит поразрядное сравнение кодов, поступающих на его входы, и в случае превышения

30 кодом измеренного значения нулевого раэбаланса датчика 1 кода максимально допустимого значения нулевого раэбаланса датчиков, выдает по сигнальному выходу 34 устройства для сигнализации информацию высокого уровня, равную логической единице, о превышении максимально допустимого нулевого разбаланса детектора 2, физически означающего потерю детектором

2 соответствующего датчика 1 работоспособности.

Этот же сигнал вместе с измеренным значением нулевого разбаланса датчика 1 с выходов блока 7 вычитания записывается в блок 12 оперативной памяти, сигнал разрешения записи в который поступает к этому времени с выхода 29 синхрогенератора 20. При этом запись контрольной логической единицы с выхода блока 9 сравнения производится в контрольный бит соответствующего байта блока 12 оперативной памяти. Оператором производится идентификация неисправных датчиков с выходов 34 и 35 устройства.

В случае нахождения кода измеренного значения нулевого разбаланса соответствующего датчика 1 в пределах допуска, ограниченного кодом максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков на регистре 6, с выхода блока 9 сравнения производится в контрольный бит блока 12 оперативной памяти запись логического нуля. На этом съем и обработка измеренной информации с первого датчика 1 прекращаются. Синхрогенератор 20 с второго выхода 25 выда40 ет адрес следующего датчика. Далее цикл обработки данных в режиме установки нуля повторяется. Таким образом, производится опрос всех датчиков 1 и установление значения нуле45 вого разбаланса каждого датчика 1 с их записью в. соответствующие ячейки блока 12 оперативной памяти.

Режим установки НКПВ.

Синхрогенератор 20 вырабатывает сигнал режима установки НКПВ, поступающий с выхода 28 синхрогенератора

20 и подготавливающий по первому входу считывания блок 12 оперативной памяти к выдаче информации. Цель режима — установка индивидуальных значений НКПВ с учетом технических особенностей датчиков, например, нулевого разбаланса датчиков.

5226

5 э4

Синхрогенератор 20 по выходу 25 инициирует адрес первого датчика !.

Оператор производит подключение первого поверочного баллона !6 со взрывоопасным газом, характерным для данной контролируемой среды и концентрация которого соответствует нижнему концентрационному пределу воспламенения, через одновходовые клапаны 18 и 37 к пробоотборнику 36 камеры датчика 1. C выхода 24 синхрогенератора

20 поступает сигнал, открывающий управляющие входы 40 датчиков 1. Газ повышенной концентрации (уровня НКПВ) поступает в камеры датчиков и под давлением вытесняет инертный гаэ, оставшийся в них от предыдущего режима работы устройства.

После заполнения газовых камер датчиков взрывоопасным газом концентрации НКПВ сигнал с выхода 24 синхрогенератора 20 снимается. Управляющие входы 40 датчиков закрываются. Закрытие управляющих входов 40 датчиков

1 является сигналом оператору о разрешении отключения первого поверочного баллона 16. Поскольку инерционность оператора по отключению баллона 16 большая, это не препятствует поступление измеренного значения отработки детектором 2 уровня НКПВ (в дальнейшем — индивидуальное значение

НКПВ) с выхода первого цатчика 1 на соответствующий вход мультиплексора

3, выполняющего коммутацию измерительного канала к входу аналого-цифрового преобразователя 4.

После этого оператор производит подключение первого поверочного баллона 16 со взрывоопасным газом концентрации НКПВ через одновходовые клапаны 18 и 37 к пробоотборнику 36 следующего датчика 1, обеспечивая выполнение режима установки НКПВ в следующем цикле опроса датчиков.

Причем подключение к соответствующему датчику 1 оператором производится с учетом значения сигналов на сигнальном выходе 34 устройства и его адресном выходе 35 (идентификация неисправного по его адресу датчика), полученных в режиме установки нуля датчиков (т.е. оператор не производит подключение первого поверочного баллона 16 к выявленным неисправным датчикам 1).

Поскольку сигнал с выхода 28 синхрогенератора 20 разрешает чтение измеренного в предыдущем режиме значения нулевого разбаланса первого датчика 1, выбираемого из соответст5 вующей ячейки блока 12 оперативной памяти, код нулевого разбаланса датчика 1 поступает на другой вход блока 7 вычитания. Содержимое контрольного бита (байта с кодом значения нулевого разбаланса датчика 1) поступает на установочный вход 23 синхрогенератора 20 и автоматически либо разрешает при нулевом сигнале продолжение обработки данных в режиме, либо при единичном сигнале блокирует обработку данных по данному адресу и инициирует по следующему адресу переход к второму датчику l.

Аналого-цифровой преобразователь

4 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, который хранится на регистре 5 и поступает на один вход блока 7 вычитания, на другой вход которого к этому времени поступает

25 код нулевого разбаланса этого же датчика и происходит вычитание (установление динамического диапазона измерения).

С выхода 31 синхрогенератора 20

gp поступает на блок 13 оперативной памяти сигнал разрешения записи, после чего в соответствующую ячейку этого блока оперативной памяти производится с выходов блока 7 вычитания запись кода индивидуального НКПВ, 35 соответствующего динамическому диапазону подключенного датчика (прохождение соответствующих сигналов на выходы 33 и 34 устройства запрещает4О ся отсутствием сигналов на выходах

27 и 26 синхрогенератора 20). На этом съем и обработка измеренной ин— формации с первого датчика 1 прекращаются. Синхрогенератор 20 с выхода

45 25 выдает адрес следующего датчика

1. Так производится опрос всех датчиков 1 устройства (за исключением тех, для которых в режиме установки нуля в контрольный бит была занесена логическая единица), определение и установление индивидуальных значений НКПВ с учетом динамического диапазона с их записью в соответствующие ячейки блока 23 оперативной па55 мяти.

Режим измерения.

Режим измерения в устройстве для сигнализации может выполняться либо после последовательной отработки

После завершения цикла опроса всех датчиков 1 и в случае необходимости выброса флегматизирующей газовой добавки в контролируемую соответствующим датчиком l среду после выдачи им соответствующего единичного тревожного сигнала на сигнальном выходе 33 устройства, производится регулирование выброса порций флегматизирующих добавок повторным логическим сигналом на входе сигнала данных демультиплексора 14: логическая единица вызывает повторный выброс очередной порции инертного газа; логический нуль не вызывает такого выброса ввиду очевидности отсутствия в этом цикле опроса датчика аварийной ситуации.

7 13452 с режимов установки нуля и установки

НКПВ автоматическим запуском, либо автономно после подачи пускового сигнала на вход 21 синхрогенератора

20. Сигнал режима измерения поступает с выхода 30 синхрогенератора

20 и однозначно соответствует сигналу разрешения считывания информации по второму входу разрешения считывания блока 12 оперативной памяти из ячейки, инициируемой синхрогенератором 20 по его выходу 25 °

С выхода 24 синхрогенератора 20 поступает сигнал, открывающий управ- 15 ляющие входы 40 датчиков 1. После их проветривания в процессе работы в камеры поступает анализируемый газ, концентрация которого определяется детектором 2 и через мультиплексор 20

3 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4., которым преобразуется в цифровую форму и поступает для хранения в регистр 5.

К этому времени код нулевого разбаланса датчика 1 считывается из соответствующей ячейки блока 12 оперативной памяти (значение содержимого контрольного бита учитывается иден тично режиму установки НКПВ) и посту- 30 пает на другой вход блока 7 вычитания, на один вход которого поступает код, соответствующий текущей концентрации взрывоопасного газа.в контролируемой среде. В блоке 7 вычитания происходит определение (с учетом значения нулевого разбаланса датчика) нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде.

Синхрогенератор 20 по выходу 26 40 выдает сигнал разрешения считывания, поступающий на одноименный вход блока 13 оперативной памяти, из соответствующей ячейки которого на другой вход первого блока 8 сравнения 45 поступает код индивидуального. НКПВ, соответствующего динамическому диапазону данного датчика 1. На первый вход блока 8 сравнения подается код измеренного значения текущей концент-.50 рации газа. Блок 8 производит сравнение кодов. В случае равенства либо превышения кодом текущей концентрации газа кода индивидуального НКПВ (сигнал логической единицы на выходе блока 8), первый элемент И 10 по своему другому входу ранее поступившим сигналом с выхода 26 синхрогенератора 20 разрешает выдачу тревожно26 8

ro сигнала на сигнальный выход 33 устройства и внешнее устройство инди- кации (прохождение соответствующего сигнала на выход 34 устройства запрещается отсутствием сигнала на выходе

27 синхрогенератора 20).

Сигнал с выхода 26 синхрогенератора 20 также поступает на вход синхросигнала выбора демультиплексора 14 адрес соответствующего выхода которо-, го определен на выходе 25 синхрогенератора 20, на вход сигнала данных которого поступает в виде логического сигнала результат сравнения с выхода блока 8 сравнения и элемента

И 10. Демультиплексор 14 производит инициализацию первого триггера 15, поступление логической единицы на вход которого вызывает открывание управляемого вентиля 41 эжектора 19 и выброс инертного газа из соответствующего второго поверочного баллона 17. Длительность, выброса флегматизатора зависит от длительности каждого цикла опроса датчиков 1 в режиме измерения.

Поступление на вход сигнала данных демультиплексора 14 нулевого сигнала не вызывает через триггер 15 отрывание управляемого вентиля 41 эжектора 19 и, соответственно, выброс инертного газа в контролируемую среду. Далее синхрогенератор 20 с выхода 25 выдает адрес следующего датчика 1. При этом, как и в предыдущем режиме, исключается опрос датчиков 1, для которых содержимое контрольного бита в блоке 12 оперативной памяти равно логической единице.

45

Составитель О.Богомолова

Техред А.Кравчук Корректор M.Äåì÷èê

Редактор И.Касарда

Заказ 4923/49

Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 134522 формулаизобретения

Устройство для сигнализации, содержащее и датчиков каждый из котоУ

5 рах выполнен в виде камеры с первым и вторым пробоотборниками и установленным в камере детектором, управляющие входы датчиков объединены и подключены к первому выходу синхрогенератора, второй выход которого подклю- чен к адресным входам первого и второго блоков оперативной памяти и мультиплексора и является адресным выходом устройства, выходы детекто- 15 ров датчиков подключены соответственно к сигнальным входам мультиплексора, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого подключены к входам первого регистра, третий выход синхрогенератора подключен к входу считывания второго блока оперативной памяти, четвертый выход — к первому входу считывания первого блока оперативной памяти, пятый и шестой выходы — соответственно к входу загиси и второму входу считывания первого блока оперативной памяти., седьмой выход — к входу записи второго блока оперативной памяти, вход второго ре- зп гистра является установочным входом устройства, контрольный выход первого блока оперативной памяти подключен к установочному входу синхрогенератора, пусковой вход которого является пусковым входом устройства, вход "Калибровка| синхрогенератора является входом "Калибровка" устройства, блок вычитания, два блока сравнения, первый и второй поверочные 4О баллоны, о т л и ч а ю DJ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения достоверности сигнализации устройства, в него введены два элемента И, демультиплексор, триггеры по числу датчиков, и — 1 вторых поверочных баллонов, вторые поверочные баллоны снабжены эжекторами с управляемыми вентилями, первый пробоотборник каждого датчика снабжен одновходовым клапаном, второй пробоотборник каждого датчика снабжен управляемым вентилем, каждый второй поверочный баллон подключен соответственно к второму пробоотборнику датчика через управляемый вентиль, второй выход синхрогенератора подключен к адресному входу демультиплексора, третий выход синхрогенератора подключен к входу синхросигнала выбора демультиплексора и одному входу первого элемента И, выход которого соединен с входом сигнала данных демультиплексора и является первым сигнальным выходом устройства, выходы мультиплексора соединены соответственно со счетными входами триггеров, выходы каждого из которых подключены к управляющему входу вентиля соответствующего эжектора, выход мультиплексора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы первого регистра соединены с одним входом блока вычитания, информационные выходы первого блока оперативной памяти подключены к другому входу блока вычитания, выходы которого подключены к входам сигнала данных первого и второго блоков оперативной памяти и первым входам блоков сравнения, информационные выходы второго блока оперативной памяти подключены к второму входу первого блока сравнения, выходы второго регистра подключены к второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с одним входом второго элемента И, восьмой выход синхрогенератора подключен к управляемым вентилям датчиков и другому входу второго элемента И, выход которого соединен с контрольным входом первого блока оперативной памяти и является вторым сигнальным выходом устройства, выход первого элемента сравнения подключен к другому входу первого эле— мента И, первый поверочный бал— лон снабжен одновходовым клапаном.