Устройство для контроля наличия пламени

 

О П И С А Н И Е „,1661195

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалисттемескин

Республик сссс н

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ъ

;. с . (51) М. Кл. (61) Дополнительное к авт. свид-ву —— (22) Заявлено 13.02.76 (21) 2323365/24-06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

F 23 А(5/08

Государственный номнтет

СССР оо делам нзеаретеннй н отнрытнй (53) УДК 621.182..261 (088.8) Опубликовано 05.05. (9. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 10.05.79 (72) Автор изобретения

Г. С. Сергеев

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ПЛAMFHH

Изобретение относится к области контроля и автоматизации процессов горения.

Известно устройство для сигнализации развития ненормальных условий горения, содержащее фотодатчик, полосовой фильтр, усилитель, выпрямитель и реле (1).

Однако отмечается низкая надежность устройства, связанная с необходимостью применения сложного фильтра для отстройки полезного сигнала от помех.

Наиболее близким является устройство для контроля наличия пламени, содержащее фотодатчик, преобразователь сигнала фотодатчика в напряжение, усилитель-ограничитель, частотный дискриминатор и реле. Для срабатывания реле только при наличии на выходе усилителя напряжения непостоянной частоты, соответствующей непостоянному излучению пламени, в устройство введены амплитудный детектор, генератор отрицательного уровня, формирователь положительных импульсов и суммирую1ций узел (2).

Недостатком устройства является критичность к промышленным помехам. наводимым на фотодатчик, преобразователь и усилитель, так как ппри наличии на входе усилителя высокочастотной помехи, превы1наю1цей Hî амплитуде низкочастотный полезный сигнал, напряжение на выходе усилителя изменяет<.я с постоянной частотой помехи как при нали ши, так и при отсутствии пламени, à это может привести к несоответствию состояния реле наличию пламени.

Целью изобретения является повышение надежности устройства для контроля наличия пламени.

Это достигается тем, что устройство дополните;1ьно содержит накопительную ячей1с ку, вход которой подключен к точке соединения усилителя с частотным дискриминатором. а выход — — к преобразователю.

На фиг. 1 предс 1 Явлено х cTDQHcTBo для конт p O,. 1 H H Bil 1l H11H 11;1 а ?1 O H H: H а фи г. 2 его временные диаграммы.

1с

Устройство для контроля наличия пламени содержит фотодатчик 1, преобразователь 2, усилитель 3, накопительную ячейку 4, частотный дискри»HHHTop 5 и реле 6.

В качестве частотного дискриминатора мо2о жет быть применено последовательное соединение инерционного звена н порогового усилителя. Частотный дискрпх1инатор включает резистор 7. конде11сатор 8, диоды 9 и 10 и инерционный усилитель 1!.

6611

Фотодатчик 1 и преобразователь 2 формируют напряжение, пропорциональное интенсивности излучения пламени. В качестве фотодатчнка 1 и преобразователя 2 может быть применен делитель напряжения, состазленный из резистора и фоторезистора.,свободный вывод которого подключается в этом случае к отрицательному пол|осу источника пита ния.

Усилитель 3 представляет собой усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления. Напряжение на выходе усилителя 3 имеет предельное положительное или предельное отрицательное значение соответственно при отрицательной или положительной полярности напряжения на е о входе.

Накопительная ячейка 4 служит для формирования напряжения, быстро возрастающего при подаче на его вход напряжения положительной полярности и медленно уоываюгцего при подаче входного напряжения отрицательной полярности. В качестве накопительной ячейки 4 может быть применена диодно-конденсаторная цепь, обеспечиваюгцая быстрый заряд конденсатора через открытый диод и его медленный разряд при закрытом диоде.

Частотный дискриминатор 5 предназначен для формирования напряжения, значение которого меньше напряжения отпускания реле 6 при подаче на его вход знакопеременных импульсов с постоянной амплитудой и частотой выше 15 — -20 Гц и больше напряжения срабатывания реле 6 при частоте входных импульсов ниже 15 — 20 Гц.

Параметры дискриминатора 5 выбираются такими, чтобы после прекращения подачи

Hd его вход импульсов с частотой ниже 15-20 Гц напряжение на его выходе уменьшалось и за время, не превосходящее заданное значение, становилось ниже напряжения отпускапия реле 6. При подаче предельного положительного напряжения на вход дискриминатора 5 его конденсатор 8 быстро заря>кается через диод 9 также до предельного положителыюго напряжения. Г1ри изменении входного напряжения от предельного положительного до предельного отрицательного значения конденсатор 9 начинает перезаряжаться через резистор 7; и его напряжение сравнительно медленно уменьшается. Сопротивление резистора 7 и емкость конденсатора 8 выбраны такими, что при периодическом изменении входного напряжения от предельного положительного до предельного отрицательного значения и обратно с частотой выше 15 — 20 Гц напряжение на конденсаторе 8, периодически уменьшаясь от предельного положительного значения, никогда не доходит до нуля и остается положительным. Вследствие этого диод 10 всегда заперт, сигнал не поступает на вход инерционного усилителя 11, и напряжение на его выходе равно нулю. При

4 частоте входных импульсов ниже 15 — 20 Гц напряжение на конденсаторе 8 периодически проходит через нулевое значение и становится отрицательным. Поэтому диод 10 периодически открывается и на вход инерционного усилителя 11 подаются импульсы отрицательной полярности. Благодаря этому напряжение на выходе этого усилителя увеличивается и становится выше напряжения срабатывания реле 6.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения переменных: EI — сигнал фотодатчика (например, сопротивление фоторезистора);

Ua, Ua, U и Uq — соответственно напряжения на выходах преобразователя 2, усилителя 3, накопительной ячейки 4 и частотного дискриминатора 5; t — время.

В момент времени tl включается напряжение питания устройства. При этом вначале напряжение U< на выходе ячейки, подаваемое на преобразователь 2, равно нулю, «Io так как преобразователь 2 имеет вспомогательный истОчник отрицательного напряжения, то напряжение U на выходе преобразователя 2 и входе усилителя 3 имеет отрицательное значение. Поэтому напряжение

Us на выходе усилителя 3 и входе накопительной ячейки 4 имеет предельное положительное значение. Это приводит к быстрому увеличению напряжения Uq на выходе ячейки 4 до положительного значения, компенсирующего отрицательное напряжение вспомогательного источника, абсолютное значение которого выбрано меньшим наибольшего возможного значения напряжения U . При этом напряжение Ua также быстро увеличивается. В момент времени, когда это напряжение, увеличиваясь от отрицательного начального значения, проходит через нулевое значение и принимает весьма малое положительное значение, напряжение Uz усилителя 3, имеющего большой коэффициент усиления, изменяется скачком от предельного положительного до предельного отрицательного значения и подпитка накопительной ячейки 4 прекрашается. После этого напряжение Uq ячейки медленно уменьшается. Уменьшается и напряжение U на входе усилителя З,причем даже очень малого спада напряжения U происходящего за весьма короткий промежуток времени, достаточно, чтобы его напряжение приняло малое отрицательное значение. В результате напряжение 11 усилителя 3 изменяется скачком от предельного отрицательного до предельного положительного значения. Далее в интервале времени 1 — t процессы повторяются, если отсутствуют пламя и помеха.

Таким образом, после включения питания напряжение Uz быстро возрастает от отрицательного значения до нуля и в интервале времени ta — ta остается равным нулю, с колебаниями с высокой частотой и малой амплитудой. При этом напряжение

661195

Бз на входе частотного дискриминатора также изменяется,с высокой частотой, вследствие чего напряжение Up на выходе этого дискриминатора остается равным нулю.

Если в интервале времени ts — ts отсутст вует пламя, но есть помеха с частотой 50 Гц, то первая же отрицательная полуволна напряжения помехи, поступающей на вход усилителя 3, приводит к появлению на выходе усилителя 3 положительного импульса напряжения с длительностью 10 мсек. Этот положительный импульс дополнительно подпитывает накопительную ячейку 4. В результате напряжение Uq ячейки получает дополнительное приращение, и благодаря этому положительное напряжение U< не только компенсирует отрицательное напряжение вспомогательного источника преобразователя 2, но и обуславливает появление некоторого положительного напряжения смешения на входе усилителя 3. После этого напряжение Uz на входе усилителя 3, представляющее собой сумму постоянного напряжения смешения и переменного напряжения помехи, периодически, с частотой 50 Гц, принимает малое отрицательное значение в моменты времени, соответствуюшие вершинам отрицательных полупериодов напряжения помехи. Второй и следующие отрицательные полупериоды напряжения помехи вызывают появление положительных импульсов напряжения Us с длительностью менее 10 мсек, однако, они также способствуют некоторому росту напряжения Uq накопительной ячейки

4 и положительного напряжения смещения на входе усилителя 3. Рост этого напряжения продолжается до тех пор, пока оно не станет почти равным амплитуде напряжения помехи. После этого в системе устанавливается состоян: е динамического равновесия, при котором лишь вершина отрицательных полуволн напряжения помехи обуславливает импульсную подпитку накопительной ячейки 4. Этого достаточно для поддержания выходного напряжения Uq ячейки на достигнутом уровне. Из этого следует, что в интервале времени tz — ts напряжение U на выходе усилителя 3 изменяется с высокой частотой помехи. Вследствие этого напряжение U частотного дискриминатора продолжает оставаться равным нулю, а реле 6 находится в отпущенном состоянии.

Если при наличии помехи в момент времени ts появляется пламя, то с появлением на входе усилителя 3 первой же отрицательной полуволны переменной составляющей низкочастотного полезного сигнала увеличиваются промежутки времени, в течение которых напряжение Ua на входе усилителя

3 принимает отрицательные значения. Вследствие этого увеличиваются длительности 110ложительных импульсов напряжения Us на выходе усилителя 3 и обеспечивается дополнительная подпитка накопительной ячейки 4, благодаря которой выходное напряжение U<

5 J (II

26

Х5

М

51че!1«ки Величивается до Tt:x 1!op, l 0K, 1 пол(; жительное напряжение сме;ценив на вход» (силителя 3 не станет аг>(!!.1,1 наибольшеи амплитуде переменной . Ост»вля1«оше!(напряжения U2. После этого поступает новое состояние динамического а и;:..пес«я. ИГ.Н отаром лип ь Вершина огр .!цатсль ых полуволн переменной составляюшеи 1!апр!1:хе«((:!

Uz, име;.оших наибольшук? амплитуд,. ц!Г«0дически, с частотой мерцания пламени, ьы. зывает появление положительных импульсов напряжения 1(з «!à выходе усилителя 3 и входе накопительной ячейки —,. Эт гх и. НульсоВ достаточно для и(?Д.(ерж«Hия напряжсния U+ и Ug, . - !а д(Ости! .-! "(h!?; «рОВ! -Их.

KHì 060«30м, Hpii н«личин пламен" H -llpP,«

?кение Ьз изменяется " iiзкой :. !c ГОтой . *!»пцания пламени, даже если «3I»ë!!ту д» полезного сигнала намного меньше спгпал«п0 lpxu. Это « ветичиt3«pт н -««»! -?Kt«!!Ие (« «и(криминатора 5, гследствис « .0 p».!p 6 ср...ОатыВает и сиГнал!1зирус«т О н;-.л!i«-!ill пл«вЂ” мени.

Если после установлг !iH опрсдсл»1И-ой величины положительного п«прях;ен:!я смсщения на входе усилителя,1 у,м,сньшае-,ся какая-либо переменная сост«(,«1я::ош я напряжения 1, f!«!прим«ср cc;iii ам(1,титх j 1 пряжения помехи стянет мен(ипс папряжеIiHB смешения, то после этого Напряжение

Hd ВХОДС «,"Си "l!ТЕ.1Я,) OCT«1С Я ПО, 10?Kilтельным 11 не I!pi!ни!«(ает От1?Нцатсль!!ь!х зн"-:— чений В течение н KOTOp010 и омс«кутка Времени. П". и «TO?I;i«!1ря?!хсн:1» (;с! . !Птс, lя

ОСТ«СТСЯ ;) ГГ?ИЦ IТЕ.lb«!!!3! «!, К(.:! i; "; . 1 Н;«,; ячейка 4 hp подпи l ыВ»стс:!. Оэ: Омх il«"-. .: ««Hжение Uy этой ячейки;ic, сино умс .-!ьп зс-::.-., но так как любые измене(шя «м((„и-,"дь! помсХИ ИЛ1! ПОЛЕЗНОГО СПГ!1«Л«001«1 1!.О !1«?!Н(?! (? меньше диапаз(. !!а .31!е!!2.«i!H !! 1!1;:?я?Нс!!и -!

Илl! g, —;0 П()C (! (,П«H» и СО Т« I„! H!0«,::.-1 нагря?кен!1а - (!1«п -:?Kp«i!«« -. «с: Н1,!

С1?«ВНГ!ТЕЛЬ«!(? KO«OTK; . !3ВС,;;! (,ii»!!0!i,!»0 HP

00JIPC 5---! 0 «»DHOB(«« li«!1pH«i(t«!iilH l,"0 (!»#

Т(1к!(м 00p«3» В . (т1?о«с твс Обеcilc ill!i 1ется автомати lp»KOP слежсииc -:iîñTOH:;!0! сосТВН 1B10LI!pÉ напояж(I!ия g на B. (0.1» х с!1лителя за амплитудой п»рсмсн110й cOcò«".ляlош(.и этОГО I!апpя?K(тнiiя. я пезультатс 1!а выходе усилHTc:(я 3 110явл?«ются «Hçêî «с Готные импульсы при наличии пламени и !3ь:сскачастотные — — при его Отс «тстви!i. При угасании пламени нап1?«д?кс!!ис.. с ч«стотно. 0 дискриминатора 5 уменьш«с гся з«время, определяемое параметрами 2Г,: ин»рп.(0:-:,НОГО усилителя, ДО з на-!2}i! ÿ « li p H l«ото(?Ом реле 6 отпускает и сиг!!«лиз«г,ст О н«.-«00,— мальной работе.

Фор.!!I?.!à Во(? «."тгнп.«:

Устройство для контооля нали гия пламени, содержащее $30TOn«T«v" с преобразова661195

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2 -(1 Г -4 юг. 1

//2

Составитель И. Аксенов

Редактор О. Филиппова Техред О. Дуговая Корректор Г. Назарова

Заказ 2412/32 Тираж 848 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

/ телем, усилитель, соединенный с частотным дискриминатором, и реле, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, устройство дополнительно содержит накопительную ячейку, вход которой подключен к точке соединения усилителя с частотным дискриминатором, а вь ход — к преобразователю.

1. Авторское свидетельство № 108667, кл. F 23 N 5/24, 1957.

2. Патент США № 2994859, кл. 340 — 228, 1961.