Устройство для контроля пламени

Устройство для контроля пламени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛАМЕНИ , содержащее источник питания, датчик пламени, соединенный с Преобразователем сигнала, компаратор с неинвертирующим входом, соединенный через импульсный частотный дискриминатор с исполнительным KJB04ом, с первым входом интегратора и через инерционный ключ - с вторым входом интегратора , третий вход которого соединен с источником питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит переменный резистор, подключенный к положит,ельному выходу источника питания , выполненного двухполярньм, компаратор имеет дополнительный инвертирующий вход, а интегратор четвертый вход, к которому подключен второй конец переменного резистора , а выход интегратора подсоединен к неинвертирующему входу компаратора , к инвертирующему входу которого подсоединен преобразователь сигнала.

COOS C08ETCHHX

COUHIIM

РЕСПУБЛИК

Om (11) заю F 23 N 5/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576995/24-06 (22) 08.04.83 (46) 15. 12.84. Бюл. В 46 (72) А.А.Александров и В.В.Ремизов (71) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики

Чебоксарского производственного объединения "Промприбор" (53) 621. 182. 261(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 108667, кл. F 23 N 5/24, 1957.

2, Авторское свидетельство СССР

9 661195, кл. F 23 N 5/08, 1976.

3. Блок контроля факела БКФ. Схема электрическая принципиальная.

6Яа.369.522.33, завод "Теплоприбор", r. Уяан-удэ, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛАИКНИ, содержащее источник питания, датчик пламени, соединенный с преобразователем сигнала, компаратор с неинвертирующии входои, соединенный через импульсный частотный дискриминатор с исполнительным ключом, с первым входом интегратора и через инерционный ключ — с вторым входом интегратора, третий вход которого соединен с источником питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит переменный резистор, подключенный к положительному выходу источника lIH тания, выполненного двухполярным, компаратор имеет дополнительный инвертирующий вход, а интегратор— четвертый вход, к которому подключен второй конец переменного резис- Щ тора, а выход интегратора подсоединен к неинвертирующему входу компаратора, к инвертирующеиу входу кото. рого подсоединен преобразователь сигнала.

1129467

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устрой-. ствам для контроля наличия пламени в огнетехнических агрегатах, и может быть применено для защиты котлоагрегатов при аварийном погасании пламени в их горелочных устройствах, работающих на газообразном и жидком топливе.

Известно устройство для контроля 10 пламени, реагирующее на пульсации излучения пламени и содержащее фотодатчик, полосовой фильтр, выпрямитель и реле. Пламя, освещая фотодатчик, создает на его выходе 15 пульсирующее напряжение, постоянная составляющая которого и высокочастотный сигнал помехи задерживаются фильтром верхних частот, а переменная составляющая полезного сигнала 20 подается через усилитель переменного тока на выпрямитель, с выпрямителя на обмотку исполнительного реле, которая удерживает реле в сработан— ном состоянии. При погасании пламени 25 переменная составляющая напряжения на выходе фотодатчика исчезает, что приводит к отключению реле f1) .

Недостатком этого устройства является его низкая надежность, свя- щ занная с необходимостью в сложном линейном фильтре с высокой избирательностью, позволяющей отстроить полезный сигнал от помех, и стабильностью параметров элементов фильтра, З при изменении температуры окружающей среды и старении элементов фильтра.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные фо.торезистор, преобразователь, усили- 40 тель, частотный дискриминатор исполнительное реле и накопительную ячейку, вход которой подключен к точке соединения выхода усилителя и входа частотного дискриминатора, а ее выход подсоединен к преобразователю.

Фоторезистор и преобразователь формируют напряжение, пропорциональное пульсациям интенсивности излучения пламени, / ля этого свободный вывод 50 фоторезистора подключен к отрицательному полюсу источника питания.

Усилитель представляет собой компаратор с инвертирующим входом, напряжение на его выходе принимает пре- 55 дельное положительное или предельное отрицательное значение, соответственно при отрицательной или положительной полярности входного напряжения. Накопительная ячейка служит для формирования напряжения, быстро возрастающего при подаче на ее вход напряжения положительной полярности и медленно убывающего при подаче входного напряжения отрицательной полярности, Преобразователь, усилитель и накопительная ячейка образуют амплитудно-импульсный преобразователь. Под воздействием излучения пламени постоянная составляющая сигнала на выходе фоторезистора, а следовательно, на входе преобразователя имеет отрицательное значение, так как свободный вывод фоторезистора . подключен к отрицательному полюсу ис. точника питания. Эта постоянная со-. ставляющая сигнала вызывает на выходе компаратора предельное положительное значение напряжения, которое через накопительную ячейку обеспечивает питание преобразователя, компенсируя отрицательную составляющую его входного сигнала, поэтому на вход компаратора поступает после этого лишь переменная составляющая, а на выходе компаратора формируются импульсы напряжения. При наличии помехи пульсирующий низкочастотный сигнал фоторезистора складывается со сравнительно высокочастотным сигналом помехи (с частотой So Гц) .

Результирующий сигнал достигает максимальных значений в моменты времени, соответствующие пиковым значениям полезного сигнала. Именно в эти моменты времени амплитудноимпульсный преобразователь вырабатывает короткие по времени импульсы с постоянной амплитудой, которые поступают на вход импульсного частотного дискриминатора. При этом частота импульсов оказывается строго равной частоте пульсаций пламени, а частотный дискриминатор реагирует на поступающие импульсы лишь в том случае, если их частота следования не превышает 15-20 Гц, поэтому при наличии пламени на выходе дискриминатора имеется сигнал, удерживающий реле во включенном состоянии. При погасании пламени входной сигнал амплитудно-импульсного преобразователя представляет собой лишь сигнал помехи с частотой 50 Гц, поэтому на

его выходе формируются импульсы с той же частотой следования, на ко1129467

45 ния (3) . з торые частотный дискриминатор не реагирует, вследствие чего выходное реле отключается и сигнализирует об отсутствии пламени. При отсутствии полезного сигнала и сигнала помехи на входе амплитудно-импульсного преобразователя последний вырабатывает импульсы с частотой следования свыше 50 Гц, в результате исполнительное реле также находится н отключенном состоянии )2) .

В известном устройстве отсутству-. ет сложный полосовой фильтр, что несколько-повышает надежность устройства. Однако исходя из функционального назначения накопительной ячейки которая служит для формироt вания напряжения быстровозрастающего при подаче -на ее вход напряжения .положительной полярности и медленно убывающего при подаче входного напряжения отрицательной, полярности, следует, что при поступлении на вход амплитудно-импульсного преобраэова25 теля.импульсной помехи большой амплитуды и малой длительности импульсы на его выходе исчезают на сравнительно длительный промежуток времени (равный примерно постоянной. составляющей снижения напряжения на вы- ЗО ходе накопительной ячейки), т.е. чувствительность устройства к полезному сигналу в этот промежуток времени резко снижена. Периодически следующие друг за другом импульсные помехи 35 могут вызывать ложную сигнализацию об отсутствии пламени на длительный промежуток времени, При работе устройства в системе управления и контроля описанная ситуация вполне ре- 4О альна из-за наличия большого коли чества кабельных и межблочных связей различного характера, обьединенных в одной конструкции. е

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля пламени, содержащее источник питания, датчик пламени, соединенный с преобразователем сигнала, компара- 50 тор с неинвертирующим входом, соединенный через импульсный частотный дискриминатор с исполнительным ключом, с первым входом интегратора и через операционный ключ — со вторым входом интегратора, третий вход которого соединен с источником пита4

Недостатком такого устройства является низкая надежность, обусловленная сильным влиянием на чувстви- тельность устройства промышленньс помех с частотой 50 Гц и питающего напряжения источника, отсутствием органа регулировки чувствительности и большой инерционностью.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля пла. мени, содержащее источник питания, датчик пламени, соединенный с преобразователем сигнала, компаратор с неинвертирующим входом, соединенный через импульсный частотный дискриминатор с исполнительным ключом, с .. первым входом интегратора и через инерционный ключ — со вторым входом интегратора, третий вход которого соединен с источникЬм питания, дополнительно содержит переменный резистор, подключенный к положительному выходу источника питания выполненного двухполярным, компаратор имеет дополнительный инвертирующий вход, а интегратор — четвертый вход, к которому подключен второй конец пе ременного резистора., а выход интегратора подсоединен к неинвертирующему входу компаратора, к инвертирующему входу которого подсоединен преобразователь сигнала.

На фиг.1 представлена схема устройства для контроля пламени, на фиг.2 — схема импульсного частотного дискриминатора, на фиг.3 — схема инерционного ключа, на фиг.4 — диаграмма входного сигнала Х; на фиг.5диаграмма выходного напряжения О, преобразователя сигнала и выходного напряжения 0 интегратора, на фиг.бдиаграмма выходного напряжения О. компаратора; на фиг.7 — диаграмма выходного напряжения 0 инерционного ключа, на фиг.8 — диаграмма выходного напряжения IJ на выходе импульсно5

ro частотного дискриминатора.

Устройство для контроля пламени (фиг.1) содержит датчик 1 пламени, преобразователь 2 сигнала, компаратор 3, интегратор 4, импульсный частотный дискриминатор 5, инерционный ключ 6, исполнительный ключ 7, диод 8, переменный резистор 9.

Фоторезисторный датчик 1 (вместо фоторезисторного датчика возможно

5 112946 применение- нонизационного датчика) совместно с преобразователем 2 сигнала формирует напряжение переменного тока, пропорциональное интенсивности излучения пламени (либо 5 проводимости пламени в случае применения ионизационного датчика). В качестве преобразователя 2 сигнала может быть применен делитель напряжения, составленный из резисторов 10 и 11 и конденсатора 12, причем резистор 10 и датчик пламени образуют второй делитель напряжения. Свободные выводы резисторов 10 и 11 и датчика пламени подключены соответственно к положительному, общему и отрицательному выходам двухполярного . источника питания. Входом преобразователя 2 сигнала является точка соединения резистора 10 и конденсатора 12, а выходом — точка соединения конденсатора 12 и резистора 11. Выход преобразователя 2 соединен с ин"вертирующим входом компаратора 3.

Компаратор 3 выполнен на операционном усилителе в мнкросхемном исполнении с высокоомньии инвертирующим и неинвертирующим входами, например на микросхемном операционном усилителе К574 УД1 с разомкнутой отрицательной и слабой положительной обратньии связями. Неинвертирующий вход компаратора 3 подключен к выходу интегратора 4.

Интегратор 4 предназначен для формирования напряжения, значение которого равно потенциалу общего выхода двухполярного источника питания при включении электрического питания устройства, быстроубывающего при подаче на первый вход положительного напряжения, быстровозвращающего при подаче на второй вход отрицательного напряжения, медленноубывающего при подаче на третий вход положительного

45 напряжения. В качестве интегратора

4 применен интегратор, выполненный на операционном усилителе 13 в микросхемном исполнении с инвертирующим и неинВертирующим входами, например, на операционном усилителе

К553УД2, охваченном емкостной отрицательной обратной связью, для этого между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом подключен конденсатор 14. Выход опе- . рационного усилителя 13 является выходом интегратора 4.

7 б

Входы 15 — 18 интегратора 4, являющиеся соответственно первым, вторым, третьим и четвертым его входами, образованы анодом диода 19, одним иэ выводов резисторов 20 и 21 и неинвертирующим входом усилителя 13, прн этом катод диода 19 и вторые выводы резисторов 20 и 21 соединены с инвертирующим входом усилителя 13, причем резистор 21 выбирается высокоомным, а электрическое сопротивление резистора 20 на порядок ниже.

Вход 16 интегратора 4 подключен к выходу инерционного ключа 6, вход 15 через диод 8 - к выходу компаратора

3, причем анод диода 8 соединен с входом 15 интегратора 4, а его катод — с выходом компаратора 3.

Вход 18 интегратора 4 через переменный резистор 9 подключен к положительному выходу внешнего двухполярного источника питания, а к общему его выходу подключен вход 17 интегратора 4. Переменный резистор 9, i подключенный последовательно к резистору 21, служит для изменения скорости уменьшения выходного нанряже-ния интегратора 4 и является органом изменения чувствительности устройства для контроля пламени. Диод 8 предназначен для детектирования выходного сигнала компаратора 3.

Выход компаратора 3, подключенный через диод 8 ко входу 15 интегратора 4, кроме того, соединен со входом импульсного частотного дискриминатора 5.и со входом инерционного ключа 6.

Импульсный частотный дискримина-. тор 5 предназначен для формирования на выходе логического сигнала одного уровня (нанример, низкого, соответствующего значению "логич.0") при подаче на его вход импульсов с постоянной амплитудой и длительностью с частотой следования ниже 4-7 Гц и выше 30-35 Гц и формирования на выходе логического сигнала другого уровня (например, высокого, соответствующего значению "логич.1") при частоте следования импульсов на входе 7-30 Гц.

Импульсный частотный дискриминатор 5 (фиг ° 2) содержит инверторы 22 и 23 и логический элемент 2И-НЕ 24, в качестве которых применен логический элемент с высоким входным .сопротивлением, например иэ числа логи1129467 ческих элементов микросхем серии

К176 или К561. Сигнал со входа дискриминатора на вход инвертора 22 подается через низкочастотный фильтр образованный интегрирующей цепочкой на резисторе 25 и конденсаторе 26.

Для ускоренного разряда конденсатора 26 служит цепь последовательно включенных резистора 27 и диода 28, которые подключены параллельно ре- 1р зистору 25. Выход инвертора 22 подключен ко входу инвертора 23 и через низкочастотный фильтр., образованный резисторами 29 и 30, диодом 31 и конденсатором 32 †. ко входу 33 логического элемента 24. Выход инвертора 23 через низкочастотный фильтр, .образованный резисторами

34 и 35, диодом 36 и конденсатором

37, подключен ко входу 38 логичес- Zp кого элемента 24, выход которого является выходом импульсного частотного дискриминатора 5.

Конденсатор 26 медленно заряжает25 ся через резистор 25 при подаче положительного импульса и быстро разряжается через резистор 27 и диод

28 при подаче отрицательного импульса. Номиналы резисторов 25 и 27, диода 28 и конденсатора 26 должны выбираться такими, чтобы только положительные импульсы с частотой следования ниже 30-35 Гц обеспечивали заряд конденсатора 26 до напряжения порога переключения инвертора 22.

Поэтому при частоте следования импульсов выше 30-35 Гц выходной сигнал инвертора 22 имеет значение логич.1", а при частоте ниже 3035 Гц выходной сигнал инвертора 22 по частоте соответствует входному, но по значению является инверсным, причем изменяется длительность и скважность импульсов, так как пере ключение инвертора 22 по отношению 45 к положительному фронту импульса, .поступающему на вход низкочастотного фильтра, образованного резисторами 25 и 27, диодом 28 и конденсатором 26, сдвинуто на время заряда конденсатора 26 до напряжения порога переключения инвертора 22. Момент обратного переключения инвертора 22 по отношению к отрицательному фронту входного сигнала низкочастотного фильтра сдвинут незначительно, так как сопротивление резистора 27 вы-. бирается очень низким, из условия допустимого выходного тока компаратора 3. Если логический сигнал на выходе инвертора 22 имеет неизменное значение "логич.1"(частота импульсов на входе дискриминатора 5 вьппе 35 Гц) значения сигналов на входах 33 и 38 элемента 24 имеют соответственно "логич.О" и "логич.1", а на выходе элемента 24 и на выходе дискриминатора 5 — "логич.1

Конденсаторы 32 и 37 быстро заряжаются соответственно через низкоомные резисторы 30 и 35, диоды 31 и

36 при высоком уровне сигналов на входах низкочастотных фильтров и медленно разряжаются соответственно через высокоомные резисторы 29 и 34 при низком уровне сигналов на указанных входах. Номиналы резисторов

30 и 35 выбйраются из условия допустимого выходного тока инверторов

22 и 23, а резисторов 29, 34 и конденсаторов 32, 37 должны выбираться такими, чтобы только положительные импульсы с частотой следования ниже 4-7 Гц обеспечивали разряд конденсаторов 32 и 37 до напряжения порогов переключения по входам 33 и

38 элемента 24, а при.частоте выше указанной напряжение на конденсаторах 32 и 37 оставалось бы вьппе порогов переключения по входам 33 и 38 элемента 24. Инвертор 23 обеспечивает сдвиг по фазе входных сигналов низкочастотных фильтров, образованных резисторами 29 и 30, диодом 31, конденсатором 32, резисторами 34 и 35, диодом 36, конденсатором 37. Поэтому на выходе элемента

2И-НЕ 24 в первом случае логический сигнал равен "логич.1", а во втором — "логич.0". Таким образом, инвертор 22 и низкочастотный фильтр, образованный резисторами 25 и 27, диодом 28, конденсатором 26, определяют верхнее значение, а элемент

2И-НЕ 24, инвертор 23 и низкочастотные фильтры, образованные резисторами 29, 30, 34, 35, диодами 31, 36, конденсаторами 32, 37 — нижнее значение частотной полосы, при которой импульсный частотный дискриминатор 5 изменяет значение выходного сигнала.

Инерционный ключ 6 предназначен для сокращения времени переходных процессов при резком значительном снижении (в пределах чувствительности) амплитуды входного сигнала

1 129467

1О

Резистор 43 необходим для обеспе-. чения потенциала общего выхода внешнего источника питания на выходе ключа 6 при открытом трайзисторе 39, Р и его сопротивление выбирается из условия необходимого значения положительного напряжения на выходе клюустройства- для контроля пламени. Он обеспечивает формирование на выходе короткого положительного импульса определенной длительности через заданное время после подачи на вход только положительного напряжения, причем если сигнал на входе имел положительное значение в течение времени меньшего заданного, импульс на выходе инерционного. ключа 6 не возникает, кроме того, импульс на выходе существует только во время наличия положительного напряжения на входе.

Инерционный ключ 6 (фиг,3) содержит долеврй транзистор 39 с р-ипереходом и каналом р-типа, напри-. мер КП103, резисторы 40-43, диод

44, конденсатор 45 и стабилитрон 46.

Исток транзистора 39 соединен через 2п резистор 42 с положительным выходом внешнего источника питания, через стабилитрон 46 и резистор 43

-с его общим выходом, причем анод стабилитрона 46 подключен к истоку 25 транзистора 39, а его катод — к резистору 43. Соединение .резистора 43 и катода стабилитрона 46 является выходом инерционного ключа 6, Сток транзистора 39 соединен с общим вы- щ ходом внешнего источника питания, а затвор его через резистор 41 подключен к положительному выходу источника и через последовательно соединенные резистор 40 и диод 44 — к входу ключа 6, причем катод диода подключен ко входу ключа 6, а анод к резистору 40. Параллельно резистору 41 включен конденсатор 45. Сопротивление резистора 40 выбирается из условия предельно допустимого выходного тока компаратора 3, резистора 42 — из условия предельно допустимого тока исток-сток транзистора

39. Сопротивление резистора 41 и емкость конденсатора 45 выбираются . из условия необходимого времени инерционности ключа 6, определяемого временем разряда конденсатора 45 через резистор 41 до напряжения отсечки транзистора 39. ча 6 при закрытом транзисторе 39.

Напряжение Зенеровского пробоя стабилитрона 46 должно быть ниже напряжения положительного выхода внешнего источника питания, но выше напряжения исток-сток транзистора 39 в режиме насыщения. При отрицательном напряжении на входе инерционного ключа 6 конденсатор 45 быстро заряжается через низкоомный резистор 40 и диод 44 транзистор 39 открыт, напряжение на его истоке ниже напряжения Зенеровского пробоя стабилитрона 46. При последующей подаче на вход инерционного ключа 6 положительного напряжения диод 44 закрывается и конденсатор 45 начинает медленно разряжаться через высокоомный резистор 41

По истечении определенного времени при достижении напряжения на конденсаторе 45 значения напряжения отсечки транзистор 39 закрывается, напряжение на его истоке резко возрастает, после чего стабилитрон 46 открывается и по цепи резистор 42— стабилитрон 46 — резистор 43 потечет ток, при этом на выходе ключа 6 напряжение положительно. Последующая подача отрицательного напряжения на вход ключа 6 приводит к быстрому заряду конденсатора 45 через низкоомный резистор 40 и диод 44, открытию транзистора 39, закрытию стабилитрона 46 и исчезновению положительного напряжения на выходе ключа 6.

Импульсы отрицательного напряжения, подаваемые на вход ключа 6 с периодом следования меньшим времени разряда конденсатора 45 до напряжения отсечки транзистора 39, обеспечивают периодический подзаряд конденсатора, 45, поддерживая тем самым транзистор

39 в открытом состоянии, а стабилитрон 46 — в закрытом.

Выход импульсного частотного дискриминатора 5 соединен со входом исполнительного ключа 7,.который выполнен любым известным образом, обеспечивающим усиление по мощности и, в случае необходимости, преобра. зование уровня любого значения логического сигнала, а также гальваническое разделение входного и выходного сигналов, причем входной логический сигнал должен быть согласован по уровню с выходным логическим сигналом импульсного частотного дискриминатора 5, а входное сопротивление

1129467

12 ключа 7 соответствовать нагрузоч.— ной способности дискриминатора 5 по выходу. В частном случае исполнитель- ный ключ 7 может содержать реле, кон такты которого образуют собой выход устройства для контроля пламени, На фиг.4-8 по оси ординат откладывается текущее значение времени

,1,- 5 — моменты времени, по оси абсцисс lJ — значение напряжения 10 общего выхода внешнего двухполярного. источника питания.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В момент времени 11 включается 15 напряжение питания. Предположим для определенности, что входной сигнал Х соответствует воздействию на датчик 1 пламени светового потока постояннои интенсивности, т.е. пламя 20 отсутствует. При этом за счет резистора 11 на выходе преобразователя 2 сигнала и инвертирующем входе компаратора 3 напряжение по значению равно напряжению Uä общего выхода 25 внешнего двухполярного источника питания, которое подается и на вход 17 интегратора 4. Поэтому на выходе интегратора 4 и неинвертирующем входе компаратора 3 напряжение 0 стре-30 мится к значению 11о, но так как на вход 18 интегратора 4 через переменный резистор 9 подается положительное напряжение, напряжение U< остается несколько меньшим 0о . а напряже- 35 ние ц на выходе компаратора 3 при1 нимает предельное отрицательное значение.

Отрицательное выходное напряжение компаратора 3-через диод 8 посту-40 пает. на вход 15 интегратора 4 и обеспечивает быстрое увеличение напряжения 0< интегратора 4. В момент времени,,когда это напряжение, увеличиваясь от отрицательного началь- 45 ного значения, проходит через значение напряжения Ц и принимает весьма малое положительное значение, напряжение 0 5 компаратора 3 изменяется скачком от предельного 50 отрицательного до предельного положительного значения, а диод 8 закрывается. При этом напряжение от входа 15 интегратора 4 отключается, а под действием положительного на- 55 пряжения на его входе 18 выходное напряжение U< интегратора 4, следова тельно, и на неинвертирующем входе компаратора 3 начинает медленно уменьшаться, причем даже очень мало- го спада напряжения U интегратора 4, происходящего за весьма короткий промежуток времени, достаточно, чтобы

1 оно приняло малое отрицательное значение, в результате чего напряжение компаратора 3 изменяется скачком от предельного положительного до „ ,предельного отрицательного значения.

Далее в интервале времени t -1 процессы повторяются, если не изменяется характер входного сигнала Х.

Таким образом, после включения питания напряжение Ug быстро возрастает от отрицательного значения до положительного и в интервале времени t1 - 2 колеблется c MRJloH амплитудой и частотой, выбираемой с помощью параметров интегратора 4 несколько выше 50 Гц. При этом напряжение U на выходе компаратора 3, следовательно, и на входе импульсного частотного дискриминатора 5 также изменяется с частотой вьппе 50 Гц, вследствие чего напряжение U5 на выходе дискриминатора 5 остается равным "логич.0", а напряжение 04 на выходе инерционного ключа 6 — равным напряжению Ц.

Если в интервале времени 1 - 5 отсутствует пламя, т.е. промьппленная помеха с частотой 50 Гц (входной сигнал Х колеблется с частотой 50 Гц), то напряжение U на выходе преобраэователя 2 и инвертирующем входе компаратора 3 также колеблется с частотой помехи около значения напряжения цо и первая же положительная полуволна этого напряжения приводит к появлению на выходе компаратора 3 отрицательного импульса, имеющего несколько большую. длительность, чем предшествующие. Этот импульс поступает через диод 8 на вход 15 интегратора 4 и обеспечивает увеличение напряжения 0 íà его выходе до значения амплитуды напряжения 0 на выходе преобразователя 2.

Далее в системе устанавливается состояние динамического равновесия, при котором в моменты превышения вершинами положительных полуволн напряжения 0 преобразователя 2 напряжения U на выходе интегратора 4 обеспечивается формирование компаратором 3 отрицательных импульсов напряжения 0 . Таким образом, в интервале времени 1 - 1 напряжение 0з жения, подаваемого на вход интегратора 4 его выходное напряжение О< медленно уменьшается. По истечении времени инерционности клю <а 6, которое выбирается равным двум †тр периодам полезного низкочастотного сигнала, в момент времени Ф он срабатывает, подавая на вход 16 интегратора 4 положительное напряжение Ц . После этого напряжение на выходе интегратора быстро снижается до значения напряжения на выходе преобразователя 2 сигнала, а в момент, когда напряжение 0< .становится несколько ниже напряжения О< по величине, компаратор 3 формируег отрицательный импульс напряжения .

Этот импульс обеспечивает отключение инерционного ключа 6, напряжение 0< на его выходе опять становится равным по величине 0О .Одновременно отрицательный импульс напряжения Ug компаратора 3 подается через диод 8 на вход 15 интегра-: тора 4, что приводит к увеличению

его выходного напряжения U до значения, соответствующего амплитуде напряжения .О< на выходе преобразова теля 2.

Далее в системе устанавливается новое состояние динамического равновесия.

Таким образом, в устройстве для контроля пламени обеспечивается автоматическое слежение значения напряжения 0 на выходе интегратора

4 и; следовательно, на неинвертирующем входе компаратора 3 за амплитудой переменного напряжения 0< на выходе преобразователя 2 сигнала и, следовательно, на инвертирующем входе компаратора 3, в результате чего на его выходе формируются отрицательные импульсы, следующие с частотой 10-30 Гц при наличии пламени, 11 - отрицательные импульсы, следующие с частотой 5<< Гц и выше—

13 1129467 на выходе компаратора 3 изменяется с частотой промьш<ленной помехи

50 Гц; вследствие чего напряжение 05 частотного дискриминатора 5 продолtl 1< жает оставаться равным логич.О напряжение U на выходе инерционного ключа 6 — напряжению 0д

Если при наличии помехи в момент времени 4g появляется пламя, амлитуда суммарного сигнала (помехи и 10 низкочастотного сигнала, обусловленного мерцанием излучения пламени) увеличивается, а максимумы этого, . сигнала следуют с частотой, соответствующей пульсации интенсивности излучения пламени. Первая же положительная полуволна суммарного напряжения 0<, имеющая амплитуду большую амплитуды помехи, при превышении напряжения Ug приводит к формированию на выходе компаратора 3 отрицательного импульса, увеличенной длительности. Этот импульс обеспечивает ,быстрое увеличение напряжение Ц на выходе интегратора 4 до значения амплитуды напряжения U< . Далее в системе наступает новое состояние динамического равновесия, при котором лишь вершины положительных полуволн напряжения <<<, имеющих наиболь шую амплитуду, периодически, с частотой мерцания пламени, вызывают появление отрицательных импульсов напряжения 0 на выходе компаратора

3, т.е. при наличии пламени в интервале времени - напряжение Ug из35 меняется с частотой мерцания пламени 10-30 Гц, даже если амплитуда полезного сигнала намного меньше амплитуды сигнала помехи. Это приводит к формированию на выходе импульсного частотного дискриминатора

5 напряжения 35 равного "логич.1", вследствие чего на выходе устройства для контроля пламени возникает

45 сигнал, извещающий о появлении пламени.

Если в момент времени 4 уменьшается амплитуда входного сигнала Х, в результате, например, исчезнове- 50 ния помехи, то после этого напряжение U> на выходе интегратора 4 оказывается более высоким, чем напряжение 0< преобразователя 2, напряжение 0 на выходе компаратора 3 оста- 55 ется предельно положительным в течение некоторого промежутка времени.

Под действием положительного напряпри.его отсутствии. Поэтому при наличии пламени напряжение 05 на выходе импульсного частотного дискриминатора

5 соответствует значению "логич.1", нри котором исполнительный ключ 7 срабатывает и сигнализирует о нормальной работе огнетехнического агрегата, а при погасании пламени напряжение 0 принимает значение

"логич.О", что приводит к отключению ключа 7, который в этом случае

11294б7 сигнализирует о нарушении нормального режима работы огнетехнического агрегата.

При изменении величины электрического сопротивления переменного резистора 9 изменяется величина положительного напряжения, подаваемого на вход 18 интегратора 4, что приводит к изменению скорости уменьшения напряжения 0 на его выходе 10 в промежутке времени между отрицательными импульсами напряжения 0g компаратора 3, подаваемыми на вход

15 интегратора 4 через диод 8. Установка с помощью резистора 9 скорости уменьшения напряжения Ц на выходе интегратора 4, превышающей скорость уменьшения положительной полуволны переменной составляющей полезного сигнала напряжения 0, на выходе преобразователя 2 сигнала приводит к колебаниям напряжения 0 (с частотой 50 Гц при наличии сиг. нала помехи и значительно вьапе

50 Гц при его отсутствии) около зна- 25 чения напряжения $, аналогично тому, как это происходило в интервале времениt»-t>. При этом на выходе компаратора 3 и входе импульсного частотного дискриминатора 5 формиру- ЗО ются отрицательные импульсы, следующие с частотой .около 5, Гц, а на выходе дискриминатора 5 напряжение О принимает значение "логич.О", что припривэдит к возникновению на выходе устройства для контроля пламени ложного сигнала о погасании пламени.

Только увеличение амплитуды входного сигнала Х до такого значения, при котором скорость уменьшения положительной полуволны напряжения 5» на выходе преобразователя 2 сигнала превысит скорость уменьшения напряжения U интегратора 4, приводит к нормальному функционированию устрой-. ства. Это значит, что чувствительность устройства стала. хуже. Таким образом, с помощью переменного резис. тора 9 изменяется чувствительность устройства для контроля пламени, и переменный резистор 9 является органом регулировки чувствительности.

16

Таким образом, предлагаемое устройство для контроля пламени имеет более высокую надежность, влияние промышленных помех на работу данного устройства значительно ниже. Bosможность применения в устройстве микросхемных операционных усилителей для реализации схем компаратора и интегратора позволяет расширить их

„динамический диапазон, а применение микросхем, допускающих широкий разброс напряжения питания, позволяет использовать простые по конструкции и схемным решениям источники питания, а также исключить влияние колебания напряжения питания на функционирование устройства для контроля пламени. Наличие органа регулировки чувствительности устройства для контроля пламени обеспечивает селективность контроля в огнетехнических агрегатах с несколькими горелочными устройствами. Применение логических схем в реализации импульсного частотного дискримина= тора позволяет уменыпить его инерционность и увеличить быстродействие устройства для контроля пламени, кроме того, появляется возможность поднять нижнее значение частот, на которые не реагирует устройство для контроля пламени, что обеспечивает сигнализацию лишь об устойчивом пламены и предотвращает влияние одиночных импульсов на нормальное функционирование устройства.

Предлагаемое устройство для контроля пламени может быть применено в различных устройствах и системах контроля и защиты огнетехнических агрегатов при погасаиии пламени в их горелочных устройствах, работающих на газообразном и жидком топливе, в частности в условиях, когда возможно воздействием промышленных помех на линию передачи сигнала с датчика контроля пламени на вход преобразователя сигнала. Применение предлагаемого усгройства позволяет повысить надежность и безопасность работы таких устройств и систем.

1129467 г.2

Фиг.я

1129467

Составитель И.Аксенов

ТехредС,Легеза

Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Тимохина

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9431/32 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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