DK157504B - Flammedetekteringskredsloeb - Google Patents

Description

i

DK 157504 B

Den foreliggende opfindelse angår et flammedetekte-ringskredsløb omfattende et fotorør, der er følsomt for ultraviolet lys fra en flamme, og som er indkoblet i et vekselstrømsf ødet indgangskredsløb, som indbefatter et mod-5 stands-kondensatorseriekredsløb til cyklisk at oplade og af lade kondensatoren, når røret afføler en flamme, og som har en udgang, der er forbundet til modstands-kondensatorseriekredsløbet, og en integrator, som fødes af indgangskredsløbet for at integrere en del af det cykliske udgangssignal, lo og som føder en forstærker, som derved energiforsyner et relæ i afhængighed af tilstedeværelsen af en flamme.

Flammedetekteringsudstyr af ultraviolet type er blevet benyttet i mange år til forskellige anvendelser. En meget benyttet anvendelse er ved detektering af en flamme i en 15 brænder, hvor detekteringsudstyret sikrer korrekt og sikker funktion af brænderudstyret. Ultraviolet flammedetekterings-udstyr er typisk baseret på et gasfyldt rør, idet en spænding lægges over røret. Ved tilstedeværelse af en ultraviolet kilde bliver røret ledende og tillader gennemgang af en 2o strøm. Kredsløb af denne type anvender typisk et ultraviolet følsomt rør, som bringes til at lede og derpå slukkes ved tilførslen af en vekselspænding.

Kredsløb af denne art er tilbøjelige til at lide af en fejltype, der kort kan beskrives som en kortslutning af 25 det ultravioletfølsomme rør. En sådan fejl skyldes nærmere angivet en isolationsfejl eller lækage af vand, som påvirker rørets ledninger. En sådan fejl er også mere præcist en fejl, der frembringer en betydelig modstand over rørets ledninger, dvs. det er ikke sædvanligvis en sand kortslut-3o ning i den betydning, at der er en forsvindende ringe modstand.

Britisk patentskrift nr. 1.096.992 viser et kredsløb, hvor denne fejltype er diskuteret og behandlet. I virkeligheden baserer dette kredsløb sig i det væsentlige på 35 en niveaudiskriminering, hvor fejlstrømmen, som skyldes en sådan kortslutning, er mindre end den strøm, der skyldes rørets strømledning i afhængighed af en flamme. Det er tydeligt, at dette kredsløb kun er immunt overfor kortslutninger med en højere modstand end modstanden i røret, når 2

DK 157504 B

det er ledende.

En anden kredsløbsudformning, der er bestemt til at beskytte mod reaktion på en sådan fejl, er blevet udformet således, at en kortslutning af røret forårsager et 5 udgangssignal, der ikke reageres på samme måde som en rørreaktion på tilstedeværelsen af en ultraviolet kilde, såsom en flamme. Typisk bevirker en kortslutning ens strømledning i begge retninger af en vekselstrøm, medens det ul-travioletfølsomme rør normalt kun leder i hele eller en del lo af den ene halvdel af perioden af den tilførte vekselspænding.

Selv om dette kredsløb i almindelighed er tilfreds^ stillende, har det vist sig, at der er et område af resistanser for kortslutningen, som det ikke på vellykket måde 15 kan klare. Dette område ligger i området af 7.000 til 60.000 ohm. Selv om fejl i dette område er sjældne, er muligheden for denne fejltype meget uønsket. Muligheden for denne fejltype opstår, fordi forstærkere til afføling af forskellen i ledeevne mellem på den ene side rørets ledeev-2o ne for skiftevise halvperioder og på den anden side kortslutningsledeevnen for begge halvperioder ikke kan fremstilles ved masseproduktion, og individuel afstemning af forstærkerne ville være for kostbar.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at til-25 vejebringe et middel til beskyttelse imod kortslutningsfejl, og ifølge opfindelsen opnås dette med et flammedetekteringskredsløb, som er ejendommeligt ved, at røret leder med en karakteristisk skarp begyndelsesstrømforøgelse, når en flamme er til stede,og at der findes et impulsføl-3o somt kredsløb, som fødes af indgangskredsløbet og indbefatter en normalt ledende omskifter, der er forbundet med forstærkerens indgang for at kortslutte indgangen til forstærkeren, hvilket impulsfølsomme kredsløb er indrettet til i afhængighed af de skarpe begyndelsesstrømforøgelser at af-35 bryde den normalt ledende omskifter.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk diagram over en udførel-

DK 1575Q4B

sesform for flammedetektermgskredsløbei ifølge opfindelsen forbundet med et ultraviolet følsomt rør, < * fig. 2 en bølgeform af tid (T) i forhold til strøm 5 (C) i en modstand i kredsløbet i fig. 1 og fig. 3 en bølgeform af strømmen (C) i forhold til tiden (T), når der forekommer en korrekt strømbølgeform.

På tegningen viser fig. 1 et flammedetekterings-lo kredsløb lo indbefattende et ultraviolet følsomt rør 11, der er placeret således, at det detekterer en flamme. Det viste kredsløb anvendes typisk i et brænderstyresystem til sikker drift af en brænder. Det foreliggende kredsløb kan også finde anvendelse i forbindelse med ikke styrede ilde-15 brande, såsom brandalarm- og kontrolsystemer.

Det ultraviolet følsomme rør 11 er forbundet med et indgangskredsløb 12, der har et par terminaler 13 og 14 forbundet med det ultraviolette rør 11, idet indgangskredsløbet 12 strømforsynes af en vekselstrømskilde 15.

2o Denne kilde kan typisk være en 6o Hz spændingskilde, som er egnet til at fungere sammen med det pågældende rør 11. Indgangskredsløbet 12 indbefatter yderligere en parallel kombination af en modstand 16 og en kondensator 17, der igen over en leder 2o er forbundet med en parallel kombi-25 nation af en diode 21 og en anden kondensator 22, der er forbundet med spændingskilden 15, og med en leder 23, der danner en fælles jord for hele kredsløbet. Røret 11 er i serie med en modstand 24. Kondensatorerne 22 og 17 tillige med modstandene 16 og 24 og dioden 21 danner et seriekreds-3o løb, som tilvejebringer en cyklisk opladning og afladning af kondensatorerne. Opladningen og afladningen af kondensatorerne varierer afhængigt af strømledetiIstanden af røret 11 og skal forklares nærmere nedenfor.

En diode 25 er forbundet med en modstand 26, som 35 er parallelkoblet med en kondensator 27, og dioden 25 er forbundet med indgangskredsløbet 12. Parallelkombinationen af modstanden 26 og kondensatoren 27 virker som en integrator. Integratoren bestående af modstanden 26 og kondensatoren 27 har en leder 3o, på hvilket sted en signalspænding frembringes afhængigt af strømledetilstanden af røret 11. Signalspændingen på lederen 3o føres over en mod- 4

DK 157504 B

. stand 31 til en yderligere leder 3'2. Lederen 32 er for bundet med en modstand 33 og en flammestrømmålerstikdåse 29 samt med en kondensator 34/ der er i parallelforbindelse, til den fælles leder 23. Parallelkombinationen af mod-5 standen 33 (indbefattende stikdåsen 29) og kondensatoren 34 er over en yderligere modstand 35 forbundet med en diode 36, der danner en indgang til en tretrinstransistorforstærker 4o. Udgangen på transistorforstærkeren eller flammeforstærkeren 4o er en transistor 41, som er forbundet i lo s^rie med et relæ 42. Relæet er forbundet mellem en strømforsyningsleder 43 og transistoren 41, der igen er forbundet med jordlederen 23. Ledeevnen af transistoren 41 i afhængighed af et signal over dioden 36 styrer indtrækningen og frafaldet af en omskifter i relæet 42, såfremt lederen 15 43 er strømforsynet fra en kilde, såsom et jævnstrømspo tential 44, der er vist som et sædvanligt batteri. I realiteten vil kilden 44 være et potentiale, som tilvejebringes ved ensretning eller spændingsregulering fra en vekselstrømskilde, der kan være fælles med kilden 15.

2o Hidtil er det beskrevne kredsløb af den i indlednin gen nævnte kredsløbstype som et med ultraviolet følsomt rør forsynet flammedetekteringskredsløb, der ikke er beskyttet mod den utilsigtede tilstedeværelse af en lav resistans over terminalerne 13 og 14. For at gøre flammedetekterings-25 kredsløbet immunt mod resistanskortslutninger over terminalerne 13 og 14 findes der et impulsfølsomt kredsløb 5o, som indbefatter en transistor 51, der er forbundet fra lederen 43 over en diode 52 til et forbindelsespunkt 53 mellem en modstand 54 og en kondensator 55. Forbindelsespunktet 3o 53 er forbundet med en portelektrode 56 i en felteffekt- transistor 6o, som indeholder en kilde- og en drænelektrode, der er forbundet således, at felteffekttransistoren 6o kortslutter modstanden 33. Denne kortslutning eliminerer signalspændingen, som findes på lederen 32, med mindre felt-35 effekttransistoren 6o kan drives ud af ledetilstanden ved hjælp af en spænding ved 53 på sin portelektrode 56. Dette kræver tilstedeværelse af en ladning på kondensatoren 55, som tilvejebringes, når transistoren 51 er rigtigt ledende 5

DK 157504 B

» gennem dioden 52.

Basis i transistoren 51 er over en modstand 61 forbundet med forsyningsspændingen på lederen 43,og modstanden 61 er parallelkoblet med en diode 62. Dioden 62 5 er over en kondensator 63 og en leder 64 forbundet med et forbindelsespunkt 65. Spændingen i forbindelsespunktet 65 er den spænding, som frembringes over modstanden 24 og indikerer strømledetilstanden af røret 11. Dette vil blive forklaret nedenfor i forbindelse med fig. 2 og 3. Kredslø-lo bet fuldendes ved at forbinde en modstand 66 til forstærkeren 4o over en leder 67 og en leder 68 til en yderligere jævnspændingskilde 7o. Denne tilvejebringer en negativ forspænding på forstærkeren 4o, som skal overvindes af flammesignalstrømmen for at omskifte relæet 42.

15 Hvis det først antages, at der ikke findes nogen flamme, vil tilførslen af spænding til det foreliggende kredsløb ikke muliggøre, at relæet 42 bliver ledende. Når der ikke findes nogen flamme, er røret 11 et i det væsentlige åbent kredsløb, og indgangskredsløbet 12 tilvejebrin-, 2o ger derfor ikke en spændingskilde over modstanden 24. Der frembringes en spænding over kondensatoren 63, som dannes ved jævnspændingskilden 44's opladning af kondensatoren 63 gennem modstanden 61 og tilbage gennem modstanden 24. Når røret 11 er i en ikke ledende tilstand, er der ikke noget 25 signal på lederen 3o, men selv om der var, ville feltef-fekttransistoren 6o, der er i en ledende tilstand, kortslutte dette signal.

I tilfælde af at der findes en flamme, som kan bringe røret 11 til at lede, vil strømledeevnen af røret frem-3o bringe en strøm i modstanden 24, som vist i fig. 2. En strøm forekommer ikke under den positive halvdel af den tilførte bølgeform, som frembringes af spændingskilden 15, og den forekommer ikke, før røret 11 tilføres et tilstrækkeligt negativt potential over terminalerne 13 og 14,til at 35 røret slår over og pludseligt leder. Dette er vist ved den skarpe ændring af strømmen til tidspunktet lo. Strømmen fortsætter derefter med at løbe ved 71, indtil strømmen når nullinien, på hvilket tidspunkt røret 11 bringes til at bli- 6

DK 157504B

ve ikke ledende af den normale konfiguration af dets indkobling i indgangskredsløbet 12. Den pludselige strømgennemgang i modstanden 24 til tidspunktet 7o ændrer spændingen, som er blevet opbygget over kondensatoren 63, og denne 5 pludselige spændingsændring på kondensatoren 63 bringer transistoren 51 til pludseligt at drives til ledende tilstand. Den pludselige ledende tilstand af transistoren 51 tilvejebringer impulsen eller strømmen, som er vist ved 72 i fig. 3,til forbindelsespunktet 53 af kondensatoren 55 lo og portelektroden 56 i felteffekttransistoren 6o. Kredsløbet er således udformet, at et lille antal impulser er påkrævet for at hæve spændingen over kondensatoren 55 på portelektroden 56 i felteffekttransistoren 6o til at bringe transistoren 6o til at spærre. I det samme tidsrum bliver 15 de frembragte "on"- og "off"-impulser tilført udgangsdioden 25, som en indgangs- eller signalspænding på lederen 3o for at oplade kondensatoren 27, som danner styresignalet for transistorforstærkeren 4o. Det er tydeligt, at når en spænding frembringes på lederen 3o, og felteffekttransi-2o storen 6o drives ud af ledetilstanden, bliver spændingen på lederen 3o et drivsignal for transistorforstærkeren 4o, som igen indkobler transistoren 41 for at trække relæet 42, hvilket angiver tilstedeværelsen af en flamme ved røret 11, så snart den negative forspænding, som tilføres over 25 modstanden 66,er blevet overvundet.

Det vil forstås, at bølgeformerne vist i fig. 2 og 3 skal optræde i et gentaget antal perioder for at oplade kondensatorerne 27 og 55 til tilvejebringelse af et egnet signal til transistorforstærkeren 4o for at energiforsyne 3o udgangsrelæet 42. Dette eliminerer muligheden for, at et transient eller forstyrrende signal tilfældigt energiforsyner styrerelæet 42.

Hvis kredsløbet betragtes med en resistans over terminalerne 13 og 14, vil det ses, at signalet, som optræder 35 over modstanden 24, er det signal, der er vist i fig. 2 ved 73. I dette tilfælde optræder den skarpe forkant ikke, og den nødvendige strømimpuls 72 (vist i fig. 3) tillades nu at passere af transistoren 51. Tilstedeværelsen af en 7

DK 157504 B

tesistans over terminalerne 13 og 14 i det foreliggende kredsløb bliver derfor korrekt detekteret og afvist som en usikker tilstand uden at trække styrerelæet 42, som det skete i kredsløbet før tilføjelsen af det foreliggende 5 kredsløb.

Claims (4)

1. Flammedetekteringskredsløb omfattende et fotorør (11), der er følsomt for ultraviolet lys fra en flamme, og som er indkoblet i et vekselstrømsfødet indgangskredsløb 5 (12), som indbefatter et modstands-kondensatorseriekredsløb (16,17,22,24) til cyklisk at oplade og aflade kondensatoren (17,22), når røret afføler en flamme, og som har en udgang, der er forbundet til modstands-kondensatorseriekredsløbet, og en integrator (26,27), som fødes af indgangskredsløbet lo for at integrere en del af det cykliske udgangssignal, og som føder en forstærker (4o), som derved energiforsyner et relæ (42) i afhængighed af tilstedeværelsen af en flamme, kendetegnet ved, at røret leder med en karakteristisk skarp begyndelsesstrømforøgelse (fig. 2), når en flam-15 me er til stede, og at der findes et impulsfølsomt kredsløb (5o), som fødes af indgangskredsløbet (fra 65) og indbefatter en normalt ledende omskifter (6o), der er forbundet med forstærkerens (4o) indgang for at kortslutte indgangen til forstærkeren, hvilket impulsfølsomme kredsløb er indrettet 2o til i afhængighed af de skarpe begyndelsesstrømforøgelser at afbryde den normalt ledende omskifter.

2. Flammedetekteringskredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det impulsfølsomme kredsløbs udgangsomskifter er en felteffekttransistor (6o), hvis kilde- 25 og drænelektroder er forbundet således, at de kortslutter indgangen på forstærkeren.

3. Flammedetekteringskredsløb ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det impulsfølsomme kredsløb indbefatter en yderligere transistor (51) i serie med en konden- 3o sator (55), der er forbundet med portelektroden (56) i feltef fekttransistoren, hvilken yderligere transistor omskiftes i afhængighed af, at røret er strømledende ved tilstedeværelsen af en flamme for at tilvejebringe en ladning på kondensatoren (55) til at bringe felteffekttransistoren til at 35 afbryde.

4. Flammedetekteringskredsløb ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den yderligere transistors (51) basiselektrode er koblet til indgangskredsløbet ved hjælp DK 157504B 9 af en yderligere kondensator (63).