Устройство для сигнализации

 

«ф, ...«, Ф ", «>>>

C0lO3 ССРЕТСК>!X

СО> >ИА>1ИСТИ>-!ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI). 6 08 В 17/10 ГРСУДАРСТБЕННЫ!>! КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ>М И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

«.:«

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ.У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ) ,(Я

1(! О

j (р

1 ! » ! Ь (21) 4712634/24 (22) 29.06,89 (46) 23.08.92. Бюл. N 31 (71) Харьковский институт радиозлектроники им,акад.М.К. Янгеля (72) И.В.Зозуля (56) Авторское свидетельство СССР

М 1196929, кл. 6 08 В 17/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР ! !. 4 !70 8. кл, 6 08 В 1, /10, 1986 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относ>лтся к автоматике, измер>лтельной и вычлслительной технике и служлт для сбнаружен>ля и анализа критических канцентоаций гар!Очих и Взрывоопасных газов (ГВГ). Цель изобретения— расширение функциональных возможностей устройства. Устройство работает в режимах установки нуля, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКГ!Р) л измерения, Отработ-!

< а и е рвота режима и роиз водится в атмосфере инертного газа, подаваемого в камеру датчика из поьерочного баллона, Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для сбнаружения и анализа довзрывоопасных концентраций горючих газообразных веществ и их смесей, и может быть использоВано в системах контроля, например, при созда "Iëè системы мониторинга окружающе>л среды,. автоматической системы безопасности, контроля и упоавления морских второго — при ГВГ, характерном для контролируемой.среды, концентрация которого соответствует НК! >Р. поступающем в камеру из поверочного баллона. Определенные в первых двух режимах значения нулевого разбаланса детектора в НКПР хранятся в блоке оперативной памяти, В режиме измерения в операционном цикле накопительного газаотбора ГВГ с помощью насосов отбирается пробозабарными камерами и накапливается с представительностью пробы по числу пробозаборных камер и датчика, определечие текущей концентрацил>

"которого для соответствующей камеры осуществляется детектором после формирования газавата тракта газОВым переключателем и с учетом данных блока оперзтивнол памяти, результат сравнения которых с измеренным значением вь!дается на сигнальный Выход устройства. В операционном ци>кле llpRMol ГВЗОатбОрд накапливания ГВГ в пробозаборных камерах и подготовительной камере да чика не производится. Работа устройства управляется синхрогенератором, 2 ил, стационарных платформ и плаВучих бурОвь>х установок континентального шельфа, Цель изобретения — расшире!!ие фун>< цианальных возможностей устройства.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для сигнализации; на фиг.2 — временная диаграмма работы синхрогенератора.

Устройство содержит (фиг,1) датчик, Выполненный в виде камеры 1 и подготави1756915 тельной камеры 2, и детектор 3, установленный в камере 1, Устройство содержит также пр бозаб. рные камеры 4, причем подготови ельная камера 2 имеет насос 5, фильтр 6 нижней 5 частоты, блок 7 выборки-хранения, аналсгоцлфровой преобразователь (АЦП) 8, блок 9 вычитания, регистр 10, первый 11, второй 12 и третий 13 блоки элементов И, блок 14 сравнения, блок 15 оперативной памяти, а 10 также газовый переключатель 16, первый 17 и второй 18 поверочные баллоны, Камера 1 имеет выходной клапан 19.

Подготовительная камера 2 датчика имеет входной 20 и =ыхадиой 21 клапаны, 15 каждая пробозаборная ",.àìåðà оборудовaíà входнь|м 22 и выходным 23 клапанами, На фиг.1 также обозна ены пусковой вход 25 слнхрогенератора 24 и его вход "Калибровка" 26, режимный 27 и сигнальный 28 20 входы, выход 29 управления камерой датчика, адресные выходы 30, первыл выход 31 разрешения считывания и передачи данных, первый выход 32 управления поверочбалp ОHОM, BTОрОЙ вblxОД 33 25 разрешения считывания и передачи данных, первый выход 34 разреш;-ния записи, выходы 35 управления пробозабсрными и подготовительной камерами, выходы Зб управления выходными клапанамл прсбаза- ЗО барных и подготовительной камер, выход 37 управления блоком выборки-хранения, выход 38 запуска преобразователя, второй выход 39 управления поверочным баллоном, второй выход 40 разрешения записи, а так- 35 же сигнальный выход 41 устройства.

Устройство для сигнализации работает следующим образом, Перед его работой производится начальная установка элементов и узлов, в час- 40 тности очистка содержимого блока оперативной памяти, сброс всех регистров и счетчика в синхрогенераторе, причем исходное состояние счетчика соответствует первому адресу первой прсбозаборной ка- 45 меры. Детектор 3 датчика находится а пределах допуска работоспособности.

Далее устройство работает непрерывно в режимах установки нуля, установки нижнего концентрационного предела распраст- 50 ранения пламени (НКПР) и измерения, причем установка нуля и установка НКПР выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала "Калибровка" по входу 26 синхрогенератора 24, временная 55 диаграмма работы которого приведена На фиг,2, При отсутствии сигнала "Калибровка" работа проходит в режиме измерения.

В режиме установки нуля устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода 32 синхро-енератора

24 открывает управляемый вентиль первого поверочного баллона 17 с инертным газом.

Аналогичный сигнал с выхода 29 синхрогенератора открывает управляющий вход 19 камеры 1 датчика, и инертный гаэ поступает в камеру 1 через пробоотборник, пад давлением вытесняя газовоздушную среду, оставшу;сся в ней от предыдущих циклов измерения. После ачлстки и заполнения камерьl 1 датчика сигнал с выхода 29 синхрогенератора снимается л управляющил вход камеры BBKрывается, Измеренное значениэ нулевсга разбаланса дете<тора 3 датчика поступает на фильто 6 ни>!<ней частоты, сглаживающий шумовые Bb! «0KG гастотные составля сщие. с выхода которого подается на информационный вход блока 7 выборки-хранения, в котором по сигналу с вь.хода 37 синхрсгенератара 24 произ:.. 1дится мгновенное временного кван-oaaèè8 и запомлнается выборк- на время полного цикла аналога-цифравога преобразования, Гдиничный сигнал с BBIKàäà 32 синхрогенератора 24 снимается и управляемый вентиль поверочного баллона 17 закрывается. Процесс преобразования АЦП 8 в цифровую форму значенля нулевого разбаланса детектора 3 разрешается с выхода 38 синхрогенератсра 24., послс завершения которого поступление на сигнальныл вход 28 синхрагенератора сигнала с выхода признака конца преобразования АЦП 8 свидетельствует о завершении преобразования, Поскольку вторые входы блока 9 вычитания обнулены, цифровой код сигнала проходит блок 9 беэ изменения и хранится регистоав 10, Адрес первой ячелки в блоке 15 оперативной памяти инициирован с выхода 30 синхрогенератора 24, поступление единичного сигнала с выхода 34 которого разрешает пс вхоДам сигнала Данных запись в блок

15 с первого по восьмой биты с регистра 10 кода измеренного значения нулевогс разбаI1aHc8 детектора 3. Циклическое изменение адреса на выходе 30 с чередованием раэрешаюшего сигнала на выходе 34 синхоогенератора 24 приводит к заполнени о соответствующих битов всех< ячеек блока 1 3, Б режлме установки НКПР устройства работает следующим образом, Адрес первой ячейки блока 15 оперативной памяти инициирован с выхода 30 синхрогенератара 24, единичный сигнал с выхода 39 которого открывает управляемыл вентиль второго поверочного баллона 18 с взрывоопасным газом, характерным для двн ной контролируемой соеды Yi концентрацияя к iropoãо соответствует НКПР, Цель pa—

1756915

40

50 жима — установка индивидуальных значений НКПР с учетом технических особенностей датчика, например его нулевого разбаланса, С выхода 29 синхрогенератора 24 сигнал открывает управляющий вход 19 камеры 1 датчика. Газ повышенной концентрации уровня НКПР поступает в камеру и под давлением вытесняет инертный газ, оставшийся а ней от предыдущего режима работы устройства, После очистки и заполнения камеры 1 датчика выход 29 обнуляется и управляющий вход 19 камеры датчика закрывается, Измеренное значение отработкй детектором 3 индивидуального уровня НКПР череэ фильтр 6 нижней частоты и блок 7 выборки-хранения (упрааляется с выхода 37 синхрогенератора 24) поступает на АЦП 8, преобразуется в цифровую форму и подается на первые входы блока 9 вычитания. К этому времени сигналом с выхода 33 синхрогенераторов 24 разрешается чтение иэ блока 15 оперативной памяти измеренного в предыдущем режиме значения нулевого разбаланса детектора, которое через блок

13 элементов И поступает на вторые входы блока 9 вычитания, Выход 33 синхрогенератора 24 обнуляется и разностный сигнал с выхода блока 9 поступает для хранения в регистр 10, С выхода 40 синхрогенератора

24 единичный сигнал разрешает запись данных с регистра 10 в блок 15 с 9-го по 16-й биты. Циклическое изменение адреса на выходе 30 с чередованием сигнала на выходе

40 синхрогенератора 24 приводит к заполнению соответствующих битов всех ячеек блока 15.

В режиме измерения устройство работает следующим образом.

Адрес первой ячейки блока 15 оперативной памяти инициирован с выхода 30 синхрогенератора. Отсюда по управляющим входам газовым переключателем 16 подключен магистральный вход первой пробозаборной камеры 4 к магистральному выходу и пробоотборнику камеры 1 датчика, Подключение соответствующего насоса 5 пробозаборной камеры 4 производится либо этим же сигналом с выхода 30 синхрогенератора (на фиг,1 цепи подключения не показаны), либо оператором с пульта управления, С выхода 29 синхрогенератора 24 поступает сигнал, открывающий управляющий вход 19 камеры 1 датчика, после проветривания которол он закрывается, Далее, а зависимости от цепи контроля газовоздущной среды, устройство работает а операционном цикле либо накопительного, либо прямого газоотбора. Вид операционного цикла определяется и устанавливается оператором .

В операционном цикле накопительного гаэоотбора (управление по входу 27 си txpoгенератора) синхрогенератор 24 выдает единичный сигнал на всех разрядах выхоца

35, открывающий управляющие входы входного клапана 22 пробозаборных камер 4 и управляющий вход входного клапана 20 подготовительной камеры 2 датчика на время поступления одной пробы (порции) газа иэ контроллруемой среды (это время определяется частотой следования импульсов, вырабатываемых генератором импульсов в синхрогенераторе). Пробы газа по контролируемым точкам с помощью насосов 5 под. аются в пробозаборные камеры 4 и, соответственно, в подготовительную камеру 2 датчика, после чего управляющие входы входных клапанов 22 пробозаборных камер

4 и 20 подготовительной камеры 2 датчика закрываются. С выхода 36 синхрогенератора 24 открывается управляющий вход выходного клапана 23 первой пробозаборной камеры 4 на время передачи пробы газа в камеру 1 датчика.

Поскольку газовым переключателем 16 выполнено подключение первой пробозаборной камеры 4 через его соответствующил магистральный вход и магистральный выход к камере 1 датчика, проба газа первой контролируемой точки из первой пробозаборной камеры 4 йоступает в камеры 1 датчика. Детектором 3 определяется концентрация анализируемого газа, аналоговое значения которой через фильтр 6 нижней частоты, блок 7 аыборки-хранения (управление с выхода 37 синхрогенератора) и АЦП 8 в цифровом коде подается на первые входы блока 9 вычитания.

К этому времейи код нулевого разбаланса детектора 3 считывается по сигналу с выхода 33 синхрогенератора 24 из первой ячейки (биты 1 — 8) блока 15 оперативной памяти и через блок 13 элементов И поступает на вторые входы блока 9 вычитания, в котором и роисходит определение нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде, код которой далее хранится регистром 10. Сброс отработанной пробы газа осуществляется с управляющего входа 19 камеры 1 датчика по сигналу с выхода 29 синхрогенератора 2 .

Затем синхрогенератор 24 с выхода 31 выдает сигнал разрешения считывания из первой ячейки (биты 9-16) блока 15 оперативной памяти кода индивидуального

НКПР, поступление которого через блок 12 элементов И разрешается на другие входы блока 14 сравнения, на одни входы которого через блок 11 элементов И подается код

1756915

|-|,ч!;:Вой точки отсчета сиг; = ëç llo ампли де. В результате сравнен|ля блоком 14 кодов. при их равенстве либо превь|ше(ии ксдом текущей концентрации Газа кз а индивлдуального НКПР по сигнальному нь,:ходу страйства на внешнее устройство индикацил производится выдача тревожного сигнала. Далее синхрогенератор 24 с выхода 20 выдает адрес следуюшей пробозаборной камеры.

При отборе второй контрольной точки пробь! BtopoA Qp060386opHQ!!I камерой 4 iccoгласно Описанному для первой) в эту >ке вторую прабозаборнуto камеру 4 оступает очередная проба газа., которая, смешинаяс;. спервой,,при ее анализе дает представительность пробы второго уровня. Аналогичным образом накапливается представительность пробы газа и на остальных пробозаборных Kàìåðàõ 4 и подготовительной Kамере 2 датчика, Так происходит только при выполнении первого ц|лкла опроса всех контрольных точек. На нтаром и последующих циклах представительность пробы концентрации газа устанавливается на постоянном уровне, равном циклу опроса.

Пр«л установке на выходе 30 синхраг.;-нератара адреса самого датчика его подготовительная камера 2 работает как прабазабарная KB!!Лера 4, а пемеда«(а Газавоздушной смеси:. Ка|,еры 1 датчика осуществляется через открытый выходной клапBH

21, управляемый логической "1" соотнетству|ащега разряда выхода Зб синхрогенератара 24.

В операциОнном цикл8 прямаГО ГазОатбора накаплинан|ле проб газа за весь ц!Hêë

0flp0cB В пробозаборн ых камерах 4 и пОДГОтонительной камере 2 датчика не производится, т.е, управляющие входы;х входн:=;х клапанов 22 (для прабазаборных камер 4) и

20 (для подготовителbной камеры 2 дат-|И,Pj не открываются.

Таким сбразам, предлагаемое устройство, работая B режиме измерения в операци— оНН0М цикле пря! !ОГО ГазООтбара л|!60 выборочно в операционном циKlfe накопительного газоотбара, обеспечивает измененле вида газоотбора не только после полного завершения цикла опроса, но и внутри цикла, что расширяет функциональНЫ8 ВОЗМОЖНОСТИ «JCTpoACTBB.

Формула изобретения

Устройство для сигнализацли, садерж:— щее датч|лк, выпалненныл в виде камеры: установленным B ней деTектором и подгаговительнай камеры, упранля|а|ций вход камеPbl ДаТЧИ Ка Г|ОДКЛ jÎЧЕ Н K ВЫ ХО Ц«. УП Ранл8Н |" >! камерол датчика синхрагенератора, адресHbl8 Выуоды KQTQI 0 0 подKT!ючены к адрес—

10 | Г;

2,3 —,г.

L ..

4«п

l«!.". !

«0 Э = ным входам блока оперативной па...лти, аналого-цифровой преобразонатель, блок вычитания, регистр, два блока элементов И, блок сравнения и два поверочных баллона с управляемыми вентилями, выходы регистра подключены к вхоцам сигнала данных блока операт.:ннай памяти и первым входам элеменгов И первого блока элементов И, вторые входь! элементов И которого и вторые входы элементов И второго блока элементов

И подключены к первому ныхоцу разрешен!". я считывания и и 8 р еда ч |л да и н ы у. с и н х р ОГенера Гааа, первый Выход у!правл8ния понеро«|ным балла;,ам каторага пацключе|к уп р|анля|ашему Bxopy управляемоГО вентиля пеавоГО пон8рачнОГО Оаллона, нтоаой ны ход разрешения считывания и передачи данных синхрогенератора подкл очен к первому входу считывания алака оперативной памяти, первый выход разрешения записи синхрогенератора падкл|о!BH к первому входу:-ar,иок! блан<а опер-;тиьной памяти, в -Ixopb первого блока элементов И падклю|ены к одним входам блока сравнения, выход которого является сигнальным выхода:, устройст!ва, пу:";

8!СЯ ВХОДОМ "КалибРОВКа" Устаайства, ОРИН из р,;.. !qo B выхода В уп ра В лен и я и ОабазаОорнь:" !и и Г|адгатани сел ьнОй KBMepef1и

СИНХРОГOHBPBTÎPB ПОДКЛ|0 18Н К «У! IPIBBBflto ще! |у,хад«у входного клапана подготав:iтельнoй камерь! датчлка, подкл|оче?,наго к ней через насос, подготовительная камера датчика fep83 ныхОдна!л Klief" эн падкл|очена к камеао цатч|лка, pp«jTOA аазояд Выходов !

iп «а ле| ия Выходными КГ|апанами проба

3a6QpHbix и j !of! l QTQB!!ITBBbHQÉ K Mep cv.HxPQf 8,:Cf«"* | |0«а IQ q!

Вхацу «н:;,<аг„но|-о клапана Ватчи,(а с т л и ч ato щ е 8 с я TGM, что., c цс-;лью расширения

«р«ункц!лснаг|ыых нозмож. |Остей устройства, В ?|8! а ВВ8дены ГЗрабозабааные кам8ры, ОЛОК В :Oopl:È"X )ÇH8HI!!é, Г33ОВЪ|й I epeK!! IQ««атель,:I TpeT:,Iß 6JIQ, < эл =м "HT«QB И Выход

ДЕТВКГС.Р& ПОД!. Л|ОЧ8Н К ИН(t)QPI«ifal!,IitoHHOI:/V

Bxop«) алака выбарк|(|"хра| |8?|ия, выход уп ранле!-:|!я блокам Bb!60pKv-xðeнений синхГзогенератара Г|адкл!!Очен к «,пранляюц3ему нхo B«i !/: Лака н« 600КИ х ран(! Ия, Выход яа1 |у ска прео разонателя синхпогенератара подк!H!o Ie! к Bxi;ду запуска а||ало! о-fl!!Igpoнаго и-!83-!браза!Вателя Bb;.KQ,-«па|,|знака l

BНаЛ0i-Сном«l ВХОН« У «:HBBOÃC!-ЦИ;„OOBQIO ПРЕo6j«B3i«,- а-!-!эля. цифр!Овай выход которагс. гсдк".ûeeH к первым входам блока вь|чита

10 ния, выходы KQTGpGÃÎ падкл1ачены к Входам регистра, выходы —.ретьега блока элементов

И падкл.ачены к вторым входам блока вычитания„инФормацианные Выходы блока оперативной памяти подключены к первым 5 входам элементов И второго и третьего блоков элементов И, второй выход управления паверочнь.м баллонам синхрогенератора под«лючен к управляюще .лу входу управляемого вентиля второго поверочного балла- 10 на, адресные выходы си - хрогенератора подключены к управляющим входам газаВОга переключателя, выходные клапаны пробазабарных камер подключены соответственно к магистральньн входам газового пе- 15 реключателя, выходы управления выходными клапанами прабОзабарных N подготовительной камеры синхрогенератора подключены к соответствующим управля ащим входам выходных,-<лапанав камер, 20 выходы управления пробазабарнылли и подготовительной камерами синхрогенератора подключены к соответствующим управляющим входам входных клапанов пробозабарных камер, подключенных к пробозабарным камерам через насосы, магистральный выход газово= î переключателя подключен к прабаатборнику камеры датчика, магистральный выход газового переключателя подключен к управляемым вентилям первого и второго поверочных баллонов, режимный вход синхрагенератора является режимным входом устройства, первый выход разрешения считывания и передачи данных синхрогенератара подключены к второму входу считывания блока оперативной памяти, второй выход разрешения записи синхрагенератора соединен с вторым входом разрешения записи блока оперативной памяти, второй выход разрешения считывания и передачи данных синхрагенератара подключен к второму входу третьего блока элементов И, Выходы второго блока элементов И соединены с другими входами блока сравнения, 1756915

Составитель M.Çîçóëÿ

Техред M,Мор;ентал

Корректор А,Ворович

Редактор И.Дербак

Заказ 3090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета оо изобре-,ениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. К-35, Раув ская наб„ 4/5

Производственно-издательский комсYнат "Патен I", г. Ух<город, A,Ãàãàðêíà, 101

РИЯД Цс пВИО3- ЯЯ(ци Яцъй1

Раин ц иРдеиор тпрр, ЯиОдлдд,а. РОЯ"Ой 8Р.Уою - б)Р