RU2016487C1

RU2016487C1 - Device for protection of instruments against overloads

Info

Publication number: RU2016487C1
Authority: RU
Inventors: А.Б. Качоровский
Original assignee: Качоровский Алексей Борисович
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: device for protection of instruments against overload has spark protection unit including stabilizer diode 2, resistors 3, 4 connected in series, communication line 6 coupled to terminal 5, diode 7 and resistor 8 linked in series with communication line, point of their connection is coupled to neutral wire via diode 9. Stabilizer diode 2 is shunted by resistor 11. Instrument 13 is connected to terminal 12. Instrument converter is placed into load of power supply source 30. One of its circuit includes resistors 16, 17, 18, capacitor 19, transistor 20 and 21, feedback and intercommunication resistor 22 and forms amplifier of pickup signal. Second circuit includes voltage stabilizer built on field-effect transistor 24, transistor 25 which connection point is coupled to source of reference voltage via resistor 26. Source includes stabilizer diode 27 connected to base of transistor 25 and resistor 28. EFFECT: improved operational efficiency and reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электроизмерений и может использоваться в измерительных устройствах для обеспечения защиты датчика прибора и его измерительного преобразователя от перегрузок, создающих опасность инициирования взрыва в критических ситуациях. Устройства могут преимущественно использоваться для проведения измерений во взрывоопасных помещениях химической, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности. The invention relates to the field of electrical measurements and can be used in measuring devices to protect the sensor of the device and its measuring transducer from overloads, creating the danger of an explosion in critical situations. Devices can mainly be used for measurements in explosive rooms of the chemical, gas and oil refining industries.

Известны устройства взрывозащиты электроизмерительных цепей, блоки искрозащиты которых содержат ограничительные резисторы и стабилитроны [1]. Эти устройства не создают полного исключения проникновения токов и напряжений в цепь повышенной взрывоопасности. Known explosion protection devices for electrical circuits, spark protection units of which contain limiting resistors and zener diodes [1]. These devices do not completely exclude the penetration of currents and voltages into the high explosive circuit.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому эффекту является устройство защиты входных цепей измерительных приборов от перенапряжения, содержащее стабилитрон, диоды, предохранители и ограничительные резисторы, включенные последовательно в измерительные цепи и образующие блок искрозащиты [2]. Однако в данном устройстве предусмотрена защита входных цепей, содержащих только параметрические датчики мостового типа. Кроме того, используемые плавкие предохранители в качестве дублирующих элементов являются малонадежными устройствами. Closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a device for protecting the input circuits of measuring instruments against overvoltage, containing a zener diode, diodes, fuses and limiting resistors connected in series to the measuring circuits and forming an spark protection unit [2]. However, this device provides protection for input circuits containing only parametric bridge-type sensors. In addition, the fuses used as redundant elements are unreliable devices.

Цель изобретения - повышение уровня взрывозащиты и помехозащищенности выносных устройств измерительных приборов. The purpose of the invention is to increase the level of explosion protection and noise immunity of remote devices of measuring instruments.

Цель достигается тем, что в устройство для защиты измерительных приборов от перегрузок, содержащее блок искрозащиты измерительных цепей, включающий стабилитрон и измерительный преобразователь с датчиком на входе, причем последний предназначен для подключения к источнику питания, снабженному взрывозащитой, посредством линии связи, а к контрольно-измерительному прибору через линию связи и блок искрозащиты измерительных цепей, в блок искрозащиты введены два диода и четыре резистора, при этом он предназначен для подключения к измерительному преобразователю, выполненному в виде генератора тока. В блоке искрозащиты последовательно с линией связи включены диод, первый, второй третий резисторы, причем точка соединения диода и первого резистора через диод обратного включения присоединена к общей шине питания, а точка соединения первого и второго резисторов подключена к общей шине через стабилитрон, зашунтированный четвертым резистором, калиброванным по току сигнала измерительной цепи. The goal is achieved by the fact that in the device for protecting the measuring devices from overloads, containing the spark protection unit of the measuring circuits, including a zener diode and a measuring transducer with an input sensor, the latter is designed to be connected to a power supply equipped with explosion protection via a communication line, and to the control the measuring device through the communication line and the spark protection unit of the measuring circuits, two diodes and four resistors are introduced into the spark protection unit, while it is designed to be connected to the meter th transducer constructed as a current generator. In the spark protection unit, a diode, a first, a second and a third resistors are connected in series with the communication line, the connection point of the diode and the first resistor through the reverse connection diode connected to the common power bus, and the connection point of the first and second resistors connected to the common bus through a zener diode shunted by the fourth resistor calibrated by the current of the signal of the measuring circuit.

На чертеже изображена электрическая схема устройства. The drawing shows an electrical diagram of the device.

Устройство содержит блок 1 искрозащиты 1, содержащий стабилитрон 2, последовательно соединенные ограничительные резисторы 3 и 4. К клемме 5 подключен провод искробезопасной цепи линии 6 связи для передачи информационного сигнала. Последовательно с линией связи к клемме 5 в блоке 1 включены диод 7 и резистор 8, точка соединения которых через диод 9 соединена с общим (нулевым) проводом 10 схемы, а стабилитрон 2 зашунтирован резистором 11, калиброванным по току измерительной цепи. На выходе блока 1 к клемме 12 и к точке 10 общей шины подключен контрольно-измерительный прибор 13. The device comprises an spark protection unit 1, comprising a zener diode 2, series-connected limiting resistors 3 and 4. An intrinsically safe circuit wire of a communication line 6 is connected to terminal 5 to transmit an information signal. In series with the communication line to terminal 5 in block 1, a diode 7 and a resistor 8 are connected, the connection point of which through the diode 9 is connected to a common (zero) wire 10 of the circuit, and the zener diode 2 is shunted by a resistor 11 calibrated by the current of the measuring circuit. At the output of block 1, a control device 13 is connected to terminal 12 and to point 10 of the common bus.

Измерительный преобразователь 14 напряжения сигнала датчика 15 в сигнал тока выполнен по схеме генератора тока. Он содержит усилитель, состоящий из резисторов 16, 17, 18, конденсатора 19, двух транзисторов 20 и 21, резистора 22 обратной связи и резистора 23 взаимосвязи транзисторов. Стабилизатор напряжения питания усилителя содержит полевой транзистор 24, транзистор 25, резистор 26, стабилитрон 27 опорного напряжения и резистор 28. Сток транзистора 24 через линию 29 связи подключен к источнику 30 питания, снабженному устройством искрозащиты. The measuring Converter 14 voltage of the signal of the sensor 15 into a current signal is made according to the scheme of the current generator. It contains an amplifier consisting of resistors 16, 17, 18, a capacitor 19, two transistors 20 and 21, a feedback resistor 22 and a transistor interconnection resistor 23. The power supply voltage regulator of the amplifier contains a field effect transistor 24, a transistor 25, a resistor 26, a reference voltage Zener diode 27, and a resistor 28. The drain of the transistor 24 is connected through a communication line 29 to a power supply 30 equipped with an intrinsic protection device.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Напряжение от источника 30 питания через линию 20 связи поступает на стабилизатор напряжения, содержащий транзисторы 24 и 25, который обеспечивает постоянство напряжения питания усилителя. Режим работы усилителя по среднему току задается резистором 16, а преобразование напряжения сигнала датчика 15 в сигнал тока контролируется резистором 22 обратной связи за счет высокого коэффициента усиления сопряженных транзисторов 20 и 21. Ток, создаваемый преобразователем 14, поступает через линию 6 связи на клемму 5 блока 1 искрозащиты. Величина тока модулируется сигналом датчика 15. The voltage from the power source 30 through the communication line 20 is supplied to a voltage stabilizer containing transistors 24 and 25, which ensures the constant supply voltage of the amplifier. The mode of operation of the amplifier according to the average current is set by the resistor 16, and the conversion of the voltage of the sensor signal 15 into a current signal is controlled by the feedback resistor 22 due to the high gain of the coupled transistors 20 and 21. The current generated by the converter 14 is fed through the communication line 6 to the terminal 5 of the block 1 spark protection. The magnitude of the current is modulated by the signal of the sensor 15.

Ток сигнала проходит через диод 7, запирает диод 9 и через резистор 8 поступает на стабилитрон 2 и калиброванный резистор 11, создавая на них падение напряжения, пропорциональное силе тока сигнала, которое запирает стабилитрон 2 и через токоограничительные резисторы 3 и 4 поступает на клемму 12 и высокоомный вход контрольно-измерительного прибора 13. The signal current passes through the diode 7, locks the diode 9 and through the resistor 8 enters the zener diode 2 and the calibrated resistor 11, creating a voltage drop on them, proportional to the current strength of the signal, which closes the zener diode 2 and through the current-limiting resistors 3 and 4 goes to terminal 12 and high resistance input of the measuring instrument 13.

В аварийной ситуации, которая предполагает возникновение пробоя изоляции внутри прибора 13, на клемму 12 поступает напряжение 250 В переменного тока с частотой 50 Гц. При этом резисторы 3 и 4 ограничивают силу тока обеих полярностей, образуя с резистором 11 делитель напряжения. При положительной полярности тока (по схеме напряжение на стабилитроне 2 не поднимается выше его напряжения стабилизации, а при отрицательной - не выше его напряжения p-n-перехода. В случае отказа стабилизатора (обрыва) ограничение напряжения 250 В происходит на делителе напряжения, состоящем из резисторов 3, 4 и 11, до безопасного уровня, а в случае отказа резистора 11 - ограничение выполняется стабилитроном 2. Таким образом, имеет место дублирование средств защиты цепей от перенапряжения, чем достигается повышение надежности их искробезо- пасности. In an emergency situation, which implies a breakdown of insulation inside the device 13, a voltage of 250 V AC with a frequency of 50 Hz is supplied to terminal 12. In this case, resistors 3 and 4 limit the current strength of both polarities, forming a voltage divider with resistor 11. With a positive polarity of the current (according to the scheme, the voltage on the Zener diode 2 does not rise above its stabilization voltage, and with a negative voltage it does not rise above its pn junction voltage. In the event of a failure of the stabilizer (open), the voltage is limited to 250 V on the voltage divider, consisting of resistors 3 , 4 and 11, to a safe level, and in the event of a failure of the resistor 11, the limitation is performed by the zener diode 2. Thus, there is a duplication of the means of protecting the circuits from overvoltage, thereby increasing their reliability intrinsically safe ty.

В рассмотренной аварийной ситуации источник 30 питания автоматически отключается. В этом случае ток от него на клемму 5 не поступает, тогда при положительной полярности напряжения +250 В диод 7 не пропускает его с делителя 3, 4 и 11 в линию 6, а при отрицательной полярности напряжения 250 В диод 9 замыкает катод диода 7 на общую шину 10, что полностью исключает прохождение тока в искробезопасную линию 6 связи. Дополнительное ограничение тока в диоде 9 достигается в резисторе 8. In the considered emergency situation, the power supply 30 is automatically turned off. In this case, no current flows from it to terminal 5, then, with a positive polarity of voltage +250 V, diode 7 does not pass it from a divider 3, 4 and 11 to line 6, and with a negative polarity of voltage 250 V, diode 9 closes the cathode of diode 7 to a common bus 10, which completely excludes the passage of current into an intrinsically safe communication line 6. An additional current limitation in the diode 9 is achieved in the resistor 8.

В случае невыключения источника 30 питания в предполагаемом аварийном состоянии ток из линии 6 проходит через диод 7, резистор 8 и через стабилитрон 2 и резистор 11 без превышения при этом ранее заданных пределов напряжения, обеспечивающих искрообезопасность цепей. If the power supply 30 is not turned off in the assumed emergency state, the current from line 6 passes through the diode 7, the resistor 8, and through the zener diode 2 and the resistor 11 without exceeding the previously set voltage limits, providing spark-safe circuits.

Повышение помехозащищенности измери- тельных цепей наряду с повышением взрыво- защиты достигается передачей информационного сигнала модулированным сигналом тока от измерительного преобразователя. An increase in the noise immunity of the measuring circuits along with an increase in explosion protection is achieved by transmitting an information signal by a modulated current signal from the measuring transducer.

Claims

A DEVICE FOR PROTECTING MEASURING INSTRUMENTS FROM OVERLOADS, containing an intrinsic protection unit for measuring circuits, including a zener diode, a measuring transducer with an input sensor, designed to connect to a power supply with an explosion-proof through a communication line, and to a control and measuring instrument through a communication line and an intrinsic protection unit for measuring circuits , characterized in that, in order to increase the level of explosion protection and noise immunity, two diodes and four resistors are introduced into the spark protection block of the measuring circuits, and measure The inverter is made in the form of a current generator, with the diode, the first, second, and third resistors included in the spark protection block and the communication line, the connection point of the diode and the first resistor is connected to the common bus through the reverse connection diode, and the connection point of the first and second resistors is connected to the common bus through a zener diode, shunted by a fourth resistor, calibrated by the current of the signal of the measuring circuit.