Фотоэлектрический гигрометр

Фотоэлектрический гигрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(, ф

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 220777 (21) 2512313/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 25 1 1.7 9. Бюллетень ¹ 4 3

Дата опубликования описания 25.11.79 (51)М. Кл.

G 01 Н 21/50

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК523.275 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Э..Романовский и Б..В..Радзиевский (71) 385IBHT8Jlb (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к фотоэлектрическим конденсационным гигрометрам, предназначенным для измерения влажности газов по их температуре точки росы и может найти применение в машиностроении, например, для измерения влажности газа на эндогенераторах и влажности технологической атмосферы в агрегатах цементации и:нитроцементации изделий.

Гигрометры, работающие по принципу выпадения росы на охлаждаемом зеркальце обладают достаточной стабильностью, точностью и не критичны к наличию в газе агрессивных примесей. Однако в процессе эксплуатации таких гигрометров на охлаждаемом зеркальце могут накапливаться.

20 различного рода вещества, содержащиеся в газе как в виде механических примесей,так и в виде трудно испаряющихся конденсатов. Появление загрязнений на зеркальце приводит25 к снижению точности измерений гигрометром, а в отдельных случаях к полной потере его работоспособности.

Для восстановления работоспособносI ти гигрометра требуется очистка

30 зеркальца.

Известен конденсационный фотоэлектрический гигрометГ, который снабжен системой автоматического контроля и компенсации загрязнений чувствительного элемента (зеркальца), Этот гигрометр имеет первичный преобразователь, усилитель, регулятор тока, соединенные в замкнутую систеМу авторегулирования; исполнительный привод, в цепи которого включен контакт исполнительного реле и программный временной переключатель, управляющий промежуточным реле „один контакт которого в ключ ен параллельно резистору в цепи фотомоста, а другой - на входе регулятора тока, Кроме того, он содержит дополнительный усилитель, соединен ный со входом электронного ключа, последовательно с которым включены третий контакт промежуточного реле и катушка исполнительного реле, В случае загрязнения зеркальца исполнительное реле одним контактом включает исПолнительный привод, а другим — удерживает промежуточное реле во включенном состоянии до окончания компенсации загрязнения чувствительного элемента (1) .

699405

Однако этот гигрометр не может длительно работать при значительном загрязнении газов (особенно газов, применяемых гри химико-тåðмической обработке в машиностроении), которое приводит к загрязнению зеркальца в весьма короткий промежуток времени (загрязнение может наступить после двух-трех балансировок) . При этом дополнительная балансировка фотомоста уже не может восстановить работоспособность гигрометра. Кроме того, схема известного гигрометра сложна, а следовательно, менее надежна.

Ближайшим по технической сущности к предложен ному являет ся фот оэл ектрический гигрометр, содержащий первичный преобразователь „п-каскадный усилитель, блокинг-генератор, и регулируемый выпрямитель, соединенные В замкнутую систему авторегулирования, исполнительный привод с конечным переключателем, вторичный прибор и программный переключатель, контакты которого включены в цепях балансирного электродвигателя вторичного прибора, фотомоста и питанйя блокинг-генератора, Этот гигрометр содержит также исполнительное реле.

Контакты исполнительного реле присоединены в цепь привода щетки, обмотка которого включена через контакты программного переключателя параллельно силовому коммутатору.

В цепи силового коммутатора включен токоограничивающий резистор, шунтиру емый параллельно прис оедин ен ныл контактами программного переключателя. В одно из плеч моста включен дополнительный реэ истор, отличный по величине от основного (2) .

Однако непосредственное включение исполнительного реле на контроль состояния { включен-выключен ) силового коммутатора, а, следовательно, и состояния чувствительного элемента (загрязнен-чистый), не обеспечивает четкой работы устройств а, т. к. исполнительное реле может срабатывать от случайных кратковременных опираний силового коммутатора. Кроме того ограничение тока резистором особенно при высокой влажности газа часто бывает недостаточным, вследствие чего на зеркальце остается влага, а схема при контроле реагирует на нее как на загрязнение и, следовательно, выдает ложную команду на очистку. Кроме того, .механизм очистки производит очистку зеркальца, когда с него удален конденсат, т.е. по сухой поверхности. Очистка же сухого зеркала весьма затруднительна. Иередки случаи, когда зеркальце ие очищается от загрязнения, в результате чего наступает отказ в работе гигрометра. Эти причины приводят к дополнительным включениям ме— ханизма очистки зеркальца и вызывают преждевременный износ щеток и зеркалец, т. е. снижают срок службы гигрометра. Очистка же зеркальца без увлажнения его поверхности вызывает сбои в работе, вследствие чего снижается надежность гигрометра.

ЦелЫ изобретения — увеличение срока службы и надежности гигромет)о р °

Это достигается тем, что гигрометр, содержащий первичный преобразователь, и-каскадный усилитель, блокинг-генератор и регулируемый выпрямитель, соединенные в замкну,тую систему авторегулирования, исполнительный привод с конечным переключателем, вторичный прибор и программный переключатель, контакты которого включены в цепях балансирного электродвигателя вторичного прибора, фотомоста и питаниЯ блокинг-генератора, дополнительно снабжен блоком памяти и конденсатором, присоединенным через замыкающие контакты программно25 го переключателя к коллектору предоконечного усилителя, а размыкающими к блоку памяти, который присоединен размыкающим контактом конечного переключателя к источнику питания

ДД и содержит за>ыкающий контакт в цепи исполнительного привода, соединенный последовательно с замыкающим контактом программного переключателя.

35 На чертеже показана функциональная схема устройства.

Фотоэлектрический гигрометр содержит первичный преобразователь

1, блок управления 2, программный пеРеключатель 3, вторичный прибор

4, (электронный мост KCN), Первичный преобразователь 1 ,состоит из герметичной камеры, внутри которой размещены осветитель 5, рабочее б и вспомогательное 7 зеркальца,, а также фоторезисторы 8 и 9 °

П од р аб очи м з ерк ал ьц ем помещены термоэлектрический холодильник 10 и терморезистор. Через основание первичНого преобразователя 1 проc„ пущен вал, соединяющий исполнительный привод 11, со щеткой 12 и конечным переключателем, имеющим контакты 13. Блок управления 2 представляет собой электронное устрой.>5 ство, состоящее иэ фотомоста, образованного резисторами 14-16 и фоторезисторами 8 и 9 и присоединенного к усилителю 17. Усилитель

17 через промежуточные элементы (на чертеже не показаны) посредством предоконечного усилителя-транзистора 18 и блокинг-генератора 19 связан с регулируемым выпрямителем

20, питающим холодильник 10 . Гигрометр имеет также устройство

699405 контроля состояния и о-,истки чувствительного элемента (зеркальца 6), которое является составной частью блока управления 2. Оно состоит из конденсатора 21, соединенного замыкающим контактом 22 с коллектором транзистора 18, а размыкающим - с блоком памяти 23, который может быть выполнен, например, в виде реле с самоблокировкой.

Блок памяти 23 имеет выходной контакт 24, который включен в цепь исполнительного привода 11. Для отключения памяти в цепь блока памяти 23 включен размыкающий контакт 13 конечного переключателя.

Программный переключатель 3 может быть выполнен, например, в виде программного реле времени, В опытном образце устройства он выполнен в виде кулачкового механизма, встроенного во вторичный прибор 4 (ур ав н ов ешен ный мост типа КСМ-ЗП) и связанного с приведом диаграммной бумаги. Настройка программного переключателя 3 сл едующа я:

-время измерения, мин 28+0,5

-время контроля и чистка зерк ала, мин О, 6+0, 1

-время запоминания результата измерения влажности газ а (конт акт 28 разомкнут), мин 1,6L0,2

Программный переключатель 3 снабжен контактами 25, для отключения блокинг-генератора 19 и включения исполнительного привода 11, контактом 26, соединенным параллель— но с резистором 15, и контактом 27 в цепи 6 алан сирн ого двигателя вт оричного прибора 4 .

Принцип действия гигрометра в режимах измерения влажности газа и кснтроля состояния зеркальца основан на том, что напряжение разбаланса фотомоста Иф пропорционально ). разности сопротивлений его плеч, а толщина слоя росы на. рабочем зеркальце пропорциональна напряжению раз баланса.

Работает гигрометр следующим образом.

В н екот орый момент времени программный переключат ель 3 своими контактами 27, 25, 22 и 26 соответственно, отключит балансирный двигатель вторичного прибора 4 произойдет з апоминание результатов предыдущего измерения; отключит питание блокинг-генератора 19 начнетс я нагрев рабочего з ерк аль ца

6 и испарение с него влаги, подклюТит конденсатор 21 к коллектору транзистора 18, закоротит резистор

15 — начнется контроль состояния зеркальца. Если зеркальца чистое, напряжение разбаланса фотомоста

60 ложные команды на очистку зеркальца и ненужные очистки, приводящие к преждевременному износу щетки и зеркальца. Кроме того, применение блока памяти дает возможность полЯ ностью исключить случаи, когда

2О

4О ф5

55 уменьшится (резистор 1" зашунтиро:ван), но не изменит знака. Поэтому транзистор 18 останется отпертым и конденсатор 21 не зарядится.

Если же зеркальце загрязнено, то напряженке разбаланса изменит знак (загрязненное зеркальце имеет пониженную отражательную способность) и транзистор 18 запрется. B результате Yîíäeícàòîð 21 зарядится до напряжения пи-ания. По истечении з аданного на контроль времени (0,51, 5 мин), программный переключатель 3 вернет свои контакты в исходное состояние (за исключением контакта 27) . При этом контакт

25 включит питание блокинг-генератора 19, а контакт 26 — расшунтиру ет резистор 15 — н ачнетс я интенсивное охлаждение рабочего зеркальца; контакт 22, переключит конденсатор 21 на блок . памяти 23, который запомнит загрязненное состояние зеркальца б (подготовив контактом 24 цепь включения исполнительного привода 11) . Интенсивное охлаждение рабочего зеркальца будет продолжаться до выпадения на нем слоя росы, когда наступит равновесие между поступающей и испар яющей влагой, температура з еркальца установится и станет равной температуре точки росы газа. К этому времени контакт 27 вернется в исходное положение и начнется рабочий процесс измерения и регистрации влаж» ности газ а. Временной промежуток до нового цикла контроля состояния зеркальца выбирается в зависимости

or загрязненности газа от 30 мин. до нескольких суток. После завершения цикла измерения влажности программный переключатель 3 повторит описанные вью е переключения, Кроме того, как только контакт 25 переключится с исполнительный привод 1 1 получит питапие, и начнется очистка зеркальца 6 по мокрой поверхности зеркальца, так как на нем еще сохранилась роса. Пр .вод 11 в процессе вращения с помощью контакта 13 конечного переключателя станет на самопитание, а блок памяти 23 отключится, После завершения щеткой 12 одного оборота конечный переключатель контактом 13 отключит привод

11 от сети.

Снабжение гигрометра конденсатором в качестве элемента ссуществляющего контроль состояния зеркальца, и блоком памяти, запоминающего это состояние, позволит исключить, 699405

Формула изoápcTения минус 15, плюс 20

Составитель A.Âoëêoâ

Техред C.Ìèãàé

Корректор Т.Скворцова

Редактор А.Виноградов

Заказ 7214/47 Тираж 1073 П одписн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 130 35, Москва, Ж-35, Раушская н аб ., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, Ул. Проектная, 4

Механизм очистки не в состоянии очистить зеркальце из-за отсутствия на его поверхности увлажнения. Это поз вол яет ув еличить срок его службы гигрометра за счет более длительной безремонтной работы зеркальца и щетки, а также повысить надежность, за счет устранения отказов, связанных с протиркой сухого зеркальца.

Фотоэлектрический гигрометр (ФЭà — 21) является комплектующим прибором установки контроля и регулирования влажности защитной атмосферы в агрегатах химико-термической обработки стальных деталей на машиностроительных з аводах.

Основные технические данные ги грометра:

-предел измерения, С

-основная погрешность, 1

-напряжение питания, .В 220

-потребляемая мощность, BA 60

-масса, кг. 12

-наибольшее число чисток, после которых требуется обслуживание (промывка шетки) до 500

Гитрометр (в составе упомянутой установки) прошел государств енные испытания, ему Присвоена категория высшего качества и в настоящее время он передан для серийного производств а.

Фотоэлектрический гигрометр, содержащий первичный пр еобраз ов атель, и-каскадный усилитель, блокинггенератор и регулируемый выпрямитель, соединенные в замкнутую сист ему авторегулирования, исполни тельный привод с конечным переключателем, вторичный прибор и программный переключатель, контакты которого включены в цепях балансирного электродвигателя вторичного прибора, фот омост а и питани я бло кин г-генератора, о тли чающий с я тем, что, с целью увеличения срока службы и надежности он дополнительно снабжен предконечным усилителем, блоком памяти и конденсатором, присоединенным через замыкающие контакты программного переключателя к коллектору предконечного усилителя, а через . размыкающие — к блоку памяти, который присоединен через размыкающий контакт конечного переключателя к источнику питания и содержит замыкающий контакт в цепи исполнительного привода, соединенный последовательно с замыкающим контактом йрограммного переключателя, ЗО Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 93623356, кл. 73-17А, 1971 °

2 Авторское свидетельство СССР 9428261, кл. G 01 N 25/68, 1971.