NL7902585A

NL7902585A - Electronic circuit arrangement to detect gas leak - has transducer in series with current amplifier, memory unit, power amplifier and electronic valve, and has acoustic alarm

Info

Publication number: NL7902585A
Application number: NL7902585A
Authority: NL
Original assignee: Riccardo Mauro Tattini
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1980-10-07

Abstract

The electronic circuit arrangement consists basically of transducer cell (S) connected to a d.c. current amplifier (AC), a memory unit (M), a d.c. power amplifier (AP) and an electronic valve (EV). An oscillator (O) receives a signal from the power amplifier to stimulate an acoustic alarm following the detection of a leak. The transducer is placed in the region where a gas leak is to be detected and may trigger off the closure of the electronic valve in the gas supply circuit. The current amplifier includes two light emitting diodes in a circuit supplied by a battery, and has two transistors connected in the Darlington configuration. The memory stage utilises a silicon controlled rectifier in parallel with a pressure contact button and a voltage divider in the power amplifier. The oscillator circuit includes a capacitor turning circuit and is directly connected to a loudspeaker alarm.

Description

Λ " ' s.Λ "'s.

e VO 7503e VO 7503

Riccardo Mauro Tattini,Riccardo Mauro Tattini,

Imola, Italië.Imola, Italy.

Elektronische keteninrichting voor het detecteren van een gaslek, welke keteninrichting is bedoeld voor het automatisch bedienen van een klep voor het regelen van de gas-toevoer.Electronic chain device for detecting a gas leak, which chain device is intended for automatically operating a valve for controlling the gas supply.

De uitvinding heeft betrekking op een elektronische keteninrichting voor het detecteren van de aanwezigheid van een gas, en meer in het bijzonder giftige gassen, rook en dergelijke.The invention relates to an electronic chain device for detecting the presence of a gas, and more in particular toxic gases, smoke and the like.

5 Gevoelige cellen zijn reeds algemeen bekend, waar bij dergelijke cellen kunnen reageren in afhankelijkheid van de concentratie van een gas, zodat dergelijke cellen detectiemiddelen vormen die informatie kunnen geven omtrent de giftigheidsgraad, zoals gegeven door het weglekken van 10 enig gas. Dergelijke cellen zijn echter niet in staat om .nadat eenmaal een drempelwaarde voor de giftigheidsgraad is bereikt, automatisch te bewerkstelligen, dat de gastoevoer tijdig wordt onderbroken, zodat daartoe handbediening noodzakelijk is, hetgeen een zwaarwegend bezwaar betekent, 15 en wel in het bijzonder in verband met de veiligheid van personen die zich bevinden in de ruimte, waarin weggelekt gas aanwezig is.Sensitive cells are already well known, where such cells can react depending on the concentration of a gas, so that such cells form detection means which can provide information about the degree of toxicity, as given by the leakage of some gas. However, such cells are unable to automatically cause the gas supply to be interrupted in time, once a threshold value for the degree of toxicity has been reached, so that manual operation is necessary for this, which is a serious drawback, particularly in connection with this. with the safety of persons in the area where leaked gas is present.

De onderhavige uitvinding is bedoeld een inrichting beschikbaar te stellen, waarmede het mogelijk is om 20 wanneer eenmaal de aanwezigheid van een bepaald gaspercentage is vastgesteld, door tussenkomst van een elektronische keteninrichting een klep te bedienen die stroomopwaarts is aangebracht in een gastoevoerleiding, teneinde de gastoevoer automatisch te onderbreken, waarbij deze 25 klep in de blokkeerstand blijft, zelfs wanneer het gaspercentage lager wordt, aangezien deze klep slechts door handbediening weer in de doorlaatstand kan worden gezet.The present invention is intended to provide a device with which it is possible, once the presence of a certain gas percentage has been determined, to operate a valve arranged upstream in a gas supply pipe through an electronic chain device, in order to automatically supply the gas supply. to be interrupted, this valve remaining in the blocking position, even when the gas percentage becomes lower, since this valve can only be put back in the forward position by manual operation.

Een daartoe dienende inrichting is volgens de uit- 790 25 85 2 Γ vinding gerealiseerd in de vorm van een elektronische keteninrichting, waarvan deel uitmaken een gevoelige cel, een gelijkstroomversterker, een geheugeninrichting, voorzien van een druktoets voor het vrijmaken van deze geheugen-5 inrichting, een vermogensversterker, een oscillator voor het teweegbrengen van een akoestisch signaal, en een langs elektronische weg bedienbare klep.According to the invention, a device for this purpose is realized in the form of an electronic circuit device, which includes a sensitive cell, a direct current amplifier, a memory device, provided with a push button for releasing this memory device. , a power amplifier, an oscillator for producing an acoustic signal, and an electronically controllable valve.

Opgemerkt wordt, dat in afwijking van conventionele toepassingen bij bekende detectiemiddelen, in het 10 onderhavige geval gebruik wordt gemaakt van een bestuur bare silieiumdiode (SCR), als vervanging voor een elektro-mechanisch relais, aangezien een dergelijk relais bij het omschakelen van de contacten daarvan,vonken kan veroorzaken die op hun beurt ontsnappend gas tot ontsteking zouden 15 kunnen brengen. De bestuurbare silieiumdiode komt daarente gen aan dit bezwaar tegemoet, aangezien hierbij geen beweegbare mechanische contacten aanwezig zijn en bovendien de mogelijkheid is gegeven om in een geheugeninrichting informatie indicatief voor een alarmtoestand op te slaan, * 20 aangezien voor het opheffen van de alarmtoestand, zoals ont staan nadat de bestuurbare silieiumdiode in werking is gekomen, handbediening nodig is.It should be noted that, in derogation from conventional applications with known detection means, in the present case use is made of a controllable silicon diode (SCR), as a replacement for an electro-mechanical relay, since such a relay is switched when the contacts thereof are switched , could cause sparks which in turn could ignite escaping gas. The controllable silicon diode, on the other hand, addresses this drawback, since there are no movable mechanical contacts and the possibility is also given to store information indicative of an alarm condition in a memory device, * 20 since it is possible to cancel the alarm condition, such as after the controllable silicon diode has come into operation, manual operation is required.

"Volgens de uitvinding wordt bewerkstelligd, dat wanneer de gasconcentratie een bepaalde drempelwaarde heeft 25 bereikt, de elektronische keteninrichting slechts èèn puls naar de klep overdraagt, waardoor de gastoevoer langs mechanische weg wordt geblokkeerd, waarbij deze klep in de blokkeerstand blijft staan, zelfs wanneer de gasconcentratie afneemt; deze klep kan uitsluitend door handbediening 30 weer in de doorlaatstand worden gezet.According to the invention, it is effected that when the gas concentration has reached a certain threshold value, the electronic chain device transmits only one pulse to the valve, thereby blocking the gas supply by mechanical means, this valve remaining in the blocking position, even when the gas concentration decreases, this valve can only be returned to the forward position by manual operation 30.

Volgens een verder aspect van de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een inrichting voor het teweegbrengen van akoestische signalen met een luidspreker, die uitsluitend door bediening van een druktoets kan worden ontkoppeld. 35 Uit de uitvinding vloeien duidelijke voordelen voort.According to a further aspect of the invention, use is made of an apparatus for generating acoustic signals with a loudspeaker, which can only be disconnected by operating a push button. Clear advantages derive from the invention.

7902585 37902585 3

Door de detectieketeninrichting volgens de uitvinding is verzekerd, dat de toevoer van enig gas wordt onderbroken zodra de concentratie van weglekkend gas een waarde heeft bereikt die door een giftigheidsgraaddrempel is gegeven; 5 zelfs indien de gasconcentratie bijzonder gering is, kan de gastoevoer uitsluitend door bediening van de klep die stroomopwaarts in de gastoevoerleiding is opgenomen, worden hersteld. De aanwezigheid van een gevaarlijke gasconcentratie kan bovendien worden gesignaleerd door middel van een 10 akoestische inrichting, zoals een luidspreker die op zijn beurt uitsluitend door handbediening van een druktoets kan worden uitgeschakeld. Tenslotte is een keteninrichting volgens de uitvinding eenvoudig en goedkoop van uitvoering, zodat een dergelijke keteninrichting zich leent voor toe-15 passing in huizen, fabrieken en op al dié plaatsen waar weglekkend gas gevaar kan betekenen voor personen die zich aldaar bevinden.The detection circuit arrangement according to the invention ensures that the supply of any gas is interrupted as soon as the concentration of leaking gas has reached a value given by a degree of toxicity threshold; Even if the gas concentration is very low, the gas supply can only be restored by operating the valve which is incorporated upstream in the gas supply pipe. The presence of a dangerous gas concentration can moreover be signaled by means of an acoustic device, such as a loudspeaker which in turn can only be switched off by manual operation of a push button. Finally, a chain device according to the invention is simple and inexpensive in design, so that such a chain device is suitable for use in houses, factories and in all those places where leaking gas can pose a danger to persons present there.

Ter. nadere toelichting van de uitvinding zal in het onderstaande een uitvoeringsvoorbeeld daarvan worden be-20 handeld met verwijzing naar de tekening. In de tekening is: fig. 1 een blokschema van de hoofdelementen die deel uitmaken van een uitvoeringsvoorbeeld van een keteninrichting volgens de uitvinding; en fig. 2 een meer gedetailleerd schema van een uit-25 voeringsvoorbeeld van een keteninrichting volgens de uitvinding, waarbij de in fig, 1 weergegeven hoofdelementen binnen de door onderbroken lijnen begrensde kaders zijn getekend.Ter. a further exemplary embodiment thereof will be discussed below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 is a block diagram of the main elements that form part of an embodiment of a chain device according to the invention; and FIG. 2 is a more detailed diagram of an embodiment of a chain device according to the invention, in which the main elements shown in FIG. 1 are drawn within the boundaries delimited by broken lines.

Bij de in fig. 1 weergegeven configuratie is S een 30 gevoelige cel, AC een gelijkstroomversterker, M een geheu-geninrichting, voorzien van een voor het vrijmaken daarvan dienende druktoets, AP de gelijkstroomvermogensversterker, 0 een oscillator voor het teweegbrengen van een akoestisch signaal, en EV een langs elektronische weg bedienbare klep. 35 Met verwijzing naar het in fig. 2 weergegeven sche- 790 25 8 5 ;v li ma zal de werking van een en ander in het onderstaande nader worden beschreven. Hierbij zij opgemerkt, dat in het schema volgens fig. 2 de weerstanden, de condensatoren en de dioden respectievelijk zijn aangeduid door R, C en D.In the configuration shown in FIG. 1, S is a sensitive cell, AC is a DC amplifier, M is a memory device, provided with a push button serving to release it, AP is the DC power amplifier, O is an oscillator for producing an acoustic signal, and EV an electronically controllable valve. With reference to the diagram shown in Fig. 2, the operation of the above will be described in more detail below. It should be noted here that in the diagram according to Fig. 2 the resistors, the capacitors and the diodes are indicated by R, C and D.

3 Bij aanwezigheid van gas wordt de weerstandswaarde van de gevoelige cel S kleiner, zodat de over het glijcon-tact van de voor het regelen van de gevoeligheid van de keteninrichting dienende spanningsdeler R1 ontwikkelde spanning wordt vergroot.In the presence of gas, the resistance value of the sensitive cell S becomes smaller, so that the voltage developed across the sliding contact of the voltage divider R1 serving to control the sensitivity of the chain device is increased.

10 Vanneer deze spanning een waarde bereikt overeen komende met de drempelwaarde van de darlington transistor-configuratie Tl (ongeveer 1,2 V.), wordt deze transistor geleidend, waardoor de emitterspanning van deze transistor vanaf 0 V. naar positieve waarden toeneemt. Vanneer de aan 15 de bestuurbare siliciumdiode SCR gelegde spanning de waarde bereikt, waarbij deze diode wordt ingeschakeld, wordt deze diode geleidend, zodat al de van de keteninrichting deel uitraakende eenheden, die van de werking van deze diode afhankelijk zijn, beginnen te functioneren. Deze dio-20 de SCR moet twee functies verrichten: de eerste ftinctie is een trekkerfunctie. met andere woorden de functie waar- dat door wordt verhinderd/spanningen als aanwezig aan de emitter van de transistor Tl daaropvolgende trappen bereiken, wanneer deze transistor Tl ofwel blakkerend is (minimale 25 spanning ), ofwel op een maximale spanning staat, maar echter niet in een lineair werkgebied is ingesteld. Een tweede functie is een geheugenfunctie ten aanzien van de aan de poort g gelegde spanning, waarbij de diode in ,de geleidende toestand is geschakeld, en dat de geleidende toe-30 stand van de diode SCR blijft gehandhaafd, zelfs indien de spanning aan deze poort wordt weggenomen, zodat met andere woorden deze diode SCR werkzaam is om een signaal, overeenkomende met een momenteel wegvallen van de spanning in het heheugen op te slaan. Verder maakt van de keteninrichting 35 deel uit een druktoets P door middel waarvan deze ketenin- 790 25 85 5When this voltage reaches a value corresponding to the threshold value of the darlington transistor configuration T1 (about 1.2 V.), this transistor becomes conductive, increasing the emitter voltage of this transistor from 0 V. to positive values. When the voltage applied to the controllable silicon diode SCR reaches the value at which this diode is turned on, this diode becomes conductive, so that all the units forming part of the circuit arrangement, which depend on the operation of this diode, start to function. This dio-20 SCR has two functions to perform: the first function is a trigger function. in other words, the function which prevents / voltages as present at the emitter of the transistor T1 reach subsequent stages, when this transistor T1 is either blinking (minimum voltage) or at a maximum voltage, but not in a linear work area is set. A second function is a memory function with respect to the voltage applied to the gate g, wherein the diode is switched to the conductive state, and that the conductive state of the diode SCR is maintained even if the voltage is applied to this gate so that, in other words, this diode SCR is operative to store a signal corresponding to a current voltage drop. Furthermore, the chain device 35 forms part of a push-button P by means of which this chain device 790 25 85 5

Aa

richting kan worden vrijgegeven.direction can be released.

Zodra de diode SCR in de geleidende toestand is geschakeld verdwijnt de basisspanning voor de transistor T2, waardoor deze transistor T2, vanuit een toestand, waarbij 5 een maximale spanning bestaat geraakt in een blokkerende toestand (minimale spanning), waarbij de verbinding met aarde wordt verbroken en de transistor T3 met darlington configuratie via de condensator C9 kortdurend geleidend wordt (verzadigingstoestand) door de aan de basis daarvan 10 aangelegde spanning. De sterke stroom die hierbij via de collector van deze transistor T3 vloeit, bekrachtigt de klep EV, waardoor de gastoevoer wordt onderbroken, welke klep in de gesloten toestand blijft, zelfs wanneer de transistor T3 weer in de daarvoor geldende toestand terugkeert, met ande-15 re woorden de toestand van minimale spanning.Once the diode SCR is switched to the conducting state, the base voltage for the transistor T2 disappears, causing this transistor T2, from a state where a maximum voltage exists, to become a blocking state (minimum voltage), disconnecting the ground and the Darlington configuration transistor T3 becomes conductive via the capacitor C9 for a short time (saturation state) by the voltage applied to its base. The strong current flowing through the collector of this transistor T3 energizes the valve EV, thereby interrupting the gas supply, which valve remains in the closed state, even when the transistor T3 returns to the prevailing state, with another 15 ie the state of minimum voltage.

In het voorafgaande is beschreven op welke wijze een relais, zoals toegepast bij conventionele uitvoeringen van dergelijke keteninrichtingen, in dit geval is vervangen door een bestuurbare siliciumdiode SCR? in dit verband 20 wordt opgemerkt, dat een dergelijke maatregel in het raam van de onderhavige uitvinding is voorgesteld, teneinde te verhinderen, dat vonken ontstaan die kunnen worden veroorzaakt wanneer mechanische beweegbare contacten van een relais worden omgelegd. Aangezien een dergelijke bestuurbare 25 siliciumdiode geen beweegbare contacten heeft, is het ont staan van vonken uitgesloten, waarmede tevens is verhinderd, dat een ontploffing als gevolg van dergelijke vonken ontstaat.The foregoing describes how a relay, as used in conventional embodiments of such circuit devices, has been replaced in this case by a controllable silicon diode SCR? in this regard, it is noted that such a measure has been proposed within the scope of the present invention to prevent sparks from being generated when mechanical movable contacts of a relay are diverted. Since such a controllable silicon diode has no movable contacts, the occurrence of sparks is excluded, which also prevents an explosion as a result of such sparks.

In fig. 2 is door het door NE555 aangeduide kader 30 een oscillator voorgesteld, die van de oscilleerwerking wordt gestart door de laad- en ontladingscyclus van de condensator C7; dergelijke cyclus is echter niet mogelijk wanneer deze condensator niet kan worden geladen, wanneer via de diode D8 en de transistor T2 een verbinding met aarde is 35 gevormd; wanneer gas aanwezig is in de omgeving waarin de 780 25 8 5 λ hi 6 keteninrichting is opgesteld is zoals reeds is opgemerkt, de transistor T2 blokkerend en de condensator C7 is via de diode D8 niet meer met aarde verbonden. In een dergelijke situatie kan de bovenb-edoelde cyclus worden afgewikkeld, 5 waarbij de oscilleerwerking kan plaats vinden; de door de ze oscilleerwerking teweeggebrachte trillingen worden versterkt door NE555, waarbij de aldus versterkte trillingen via de condensator C8 en de weerstand R15 worden toegevoerd aan een luidspreker die een daarmede overeenkomend akoes-10 tisch signaal teweegbrengt.In FIG. 2, through the frame 30 designated by NE555, an oscillator is shown which is started from the oscillating action by the charge and discharge cycle of the capacitor C7; however, such a cycle is not possible if this capacitor cannot be charged when a connection to earth is made via the diode D8 and the transistor T2; when gas is present in the environment in which the 780 25 8 5 λ hi 6 circuit arrangement is arranged, as already noted, the transistor T2 is blocked and the capacitor C7 is no longer connected to earth via the diode D8. In such a situation, the above-mentioned cycle can be completed, whereby the oscillating action can take place; the vibrations produced by the oscillating action are amplified by NE555, the vibrations thus amplified being applied through the capacitor C8 and the resistor R15 to a loudspeaker which produces a corresponding acoustic signal.

De in fig. 2 weergegeven licht-emitterende diode D2 lacht uitsluitend bij aanwezigheid van gas op, terwijl de licht-emitterende diode Dl dienst doet als een signaal-lamp, waarbij de diode D12 verzekert, dat de stroom uit-15 sluitend kan vloeien uit de door de batterij bepaalde rich ting naar de keteninrichting en niet in omgekeerde richting.The light-emitting diode D2 shown in Fig. 2 only lights up in the presence of gas, while the light-emitting diode D1 serves as a signal lamp, the diode D12 ensuring that the current can flow exclusively from the direction determined by the battery towards the chain device and not in the reverse direction.

Voor het opladen van de batterij dienende keteninrichting is niet weergegeven of beschreven, aangezien een dergelijke keteninrichting algemeen bekend is.Chain device serving for charging the battery has not been shown or described, since such a chain device is generally known.

20 Wanneer de gevoelige cel S zich bevindt in een gas- atmosfeer, zoals ontstaan door een lek, is deze cel niet in staat om een stroom.teweeg te brengen, die voldoende sterk is om de geheugeninrichting te bedienen. In verband hiermede is in de keteninrichting de gelijkstroomverster-25 ker AC opgenomen.When the sensitive cell S is in a gas atmosphere, such as caused by a leak, this cell is unable to generate a current strong enough to operate the memory device. In this connection, the DC amplifier AC is included in the circuit arrangement.

De geheugeninrichting M houdt een registratie bij van al de gaslekken, zo'wel de relatief lang aanhoudende alswelde kortdurende lekken. De geheugeninrichting is gekoppeld met de vermogensversterker AP, die op zijn beurt 30 via twee uitgangen daarvan, respectievelijk de klep EVThe memory device M keeps a record of all the gas leaks, i.e. the relatively long-lasting as well as short-term leaks. The memory device is coupled to the power amplifier AP, which in turn, through its two outputs, respectively, the valve EV

kan bedienen en de oscillator 0 kan starten.can operate and the oscillator 0 can start.

Zoals in fig. 2 is geïllustreerd kan de voor de keten benodigde gelijkstroom worden verkregen met behulp van een batterij, die is aangebracht txxssen aarde en de 35 bovenste aansluiting van de klep EV.As illustrated in FIG. 2, the DC current required for the circuit can be obtained using a battery disposed between earth and the top terminal of valve EV.

790 2 5 8 5 7 Λ790 2 5 8 5 7 Λ

De in het voorafgaande beschreven uitvoeringsvorm is slechts een bij wijze van illustratie gegeven uitvoe-ringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding; talrijke modificaties kunnen worden gerealiseerd zonder het kader van 5 de uitvinding te verlaten» 7 STO 2 5 8 5The embodiment described previously is only an illustrative embodiment of the present invention; numerous modifications can be made without departing from the scope of the invention »7 STO 2 5 8 5

Claims

1. Electronic chain device for detecting and leaking gas, as well as for automatically / timely operating a valve included in a gas supply pipe, wherein this valve is switched to a position which blocks the gas flow when the leakage gas concentrates a predetermined has reached threshold value, characterized by a sensitive cell (S); a direct current amplifier (AC); a memory device (-M), which is provided with a push button (P) for releasing this memory device; a DC power amplifier (AP); • an oscillator (0) for producing an acoustic signal; and an electrically operated valve (EV),

Electronic chain device according to claim 1, characterized in that said valve is adapted to receive a blocking pulse triggered by the chain device as a result of which the gas supply is interrupted, which valve remains in the blocking state, even if the concentration of gas is reduced, whereby this valve can only be made permeable again by manual operation.

3. Electronic chain device according to claim 1 or 2, characterized by means for generating an acoustic alarm signal, which means can be deactivated exclusively by manual operation.

4. Electronic chain device according to any one of the preceding claims 1-3, characterized in that the power supply of the chain device can be provided both by an electric main energy source or by a battery,

Electric chain device according to any one of the preceding claims 1-4, characterized by a controllable semiconductor diode (SCR) as a replacement for a normally used relay, in order to exclude spark generation, 7 9 ^ 0 2 5 8 5