RU2083045C1 - Arc-control device - Google Patents
Arc-control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2083045C1 RU2083045C1 RU96119459A RU96119459A RU2083045C1 RU 2083045 C1 RU2083045 C1 RU 2083045C1 RU 96119459 A RU96119459 A RU 96119459A RU 96119459 A RU96119459 A RU 96119459A RU 2083045 C1 RU2083045 C1 RU 2083045C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- current
- voltage
- resistor
- circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для искробезопасного питания двухпроводных объектов, например, датчиков, работающих во взрывоопасной среде. The invention relates to electrical engineering and can be used for intrinsically safe supply of two-wire objects, for example, sensors operating in an explosive atmosphere.
Известно устройство искрозащиты, в том числе и для двухпроводных датчиков, включающее последовательно соединенные предохранитель, ограничивающий и балластный резисторы с искробезопасным выходом и шунтирующий стабилитрон [1]
Недостатком указанного устройства является его низкая надежность искрозащиты при достаточно высокой точности или низкая точность при высокой надежности искрозащиты.A spark protection device is known, including for two-wire sensors, including a series-connected fuse, a limiting and ballast resistors with an intrinsically safe output and a shunt zener diode [1]
The disadvantage of this device is its low reliability of spark protection at a sufficiently high accuracy or low accuracy with high reliability of spark protection.
Наиболее близким к изобретению является устройство искрозащиты, содержащее цепочку из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов с искробезопасным выходом и отрицательным напряжением на входе и стабилитрон [2] В указанном устройстве функцию ограничивающего резистора выполняет предохранитель. Closest to the invention is an spark protection device containing a chain of series-connected fuses, limiters and ballast resistors with an intrinsically safe output and negative input voltage and a zener diode [2] In this device, a fuse acts as a limiter.
Недостатком данного устройства является появление обратного тока в цепи стабилитрона в условиях нормальной работы, что приводит к резкому снижению точности при использовании устройства для питания и съема сигнала с двухпроводных датчиков, выходным параметром которых является потребляемый по цепи питания ток. Если для снижения этой погрешности выбирать стабилитрон с высоким напряжением стабилизации, то снижается надежность искрозащиты. The disadvantage of this device is the appearance of a reverse current in the zener diode circuit under normal conditions of operation, which leads to a sharp decrease in accuracy when using the device to power and pick up a signal from two-wire sensors, the output parameter of which is the current consumed by the power circuit. If to reduce this error, choose a zener diode with a high stabilization voltage, then the reliability of the spark protection is reduced.
Технический эффект изобретения состоит в повышении надежности искрозащиты и/или повышении точности съема сигнала при использовании устройства для искробезопасного питания и съема сигнала с двухпроводных датчиков. The technical effect of the invention is to increase the reliability of spark protection and / or to increase the accuracy of signal pick-up when using the device for intrinsically safe power and signal pick-up from two-wire sensors.
Указанный эффект достигается тем, что устройство искрозащиты, содержащее цепочку из последовательно соединенных предохранителя, ограничивающего и балластного резисторов с искробезопасным выходом и отрицательным напряжением на входе и стабилитрон, снабжено двумя дополнительными диодами и последовательно соединенными дополнительными предохранителем и резистором, анод первого диода соединен с входом цепочки, анод второго диода связан с анодом стабилитрона, а катод с цепочкой между балластным и ограничивающим резисторами, выход дополнительного резистора связан с анодом второго диода и стабилитрона, катод стабилитрона заземлен, а свободный конец дополнительного предохранителя предназначен для соединения с дополнительным отрицательным напряжением. This effect is achieved by the fact that the spark protection device containing a chain of series-connected fuses, limiting and ballast resistors with an intrinsically safe output and negative input voltage and a zener diode, is equipped with two additional diodes and additional fuses and resistors connected in series, the anode of the first diode is connected to the input of the chain , the anode of the second diode is connected to the anode of the zener diode, and the cathode with a chain between ballast and limiting resistors, the output is additional A resistor is connected to the anode of the second diode and the zener diode, the zener diode cathode is grounded, and the free end of the additional fuse is designed to connect with an additional negative voltage.
На чертеже приведена схема предложенного устройства для искробезопасного питания и съема сигнала в двухпроводных датчиках. The drawing shows a diagram of the proposed device for intrinsically safe power and signal pick-up in two-wire sensors.
Устройство содержит диод 1 и связанную с анодом диода 1 цепочку из последовательно соединенных предохранителя 2, ограничивающего резистора 3 и балластного резистора 4. Выход цепочки является искробезопасным. Катод диода 1 связан с отрицательным выходом источника питания, при этом положительный выход источника питания заземлен через резистор нагрузки (на чертеже источник питания и резистор нагрузки не показаны). Устройство содержит также последовательно соединенные дополнительный предохранитель 5 и дополнительный резистор 6. Свободный конец дополнительно предохранителя связан с дополнительным отрицательным напряжением источника питания. Кроме того, устройство содержит стабилитрон 7 и второй диод 8, аноды которых соединены между собой и со свободным концом дополнительного резистора 6. Катод диода 8 связан с цепочкой между балластным и ограничивающим резисторами 4 и 3, а катод стабилитрона 7 заземлен. Датчик 9 связан одним своим входом со свободным концом балластного резистора 4 (искробезопасным выходом цепочки), а второй вход датчика заземлен. The device contains a diode 1 and a chain of a series-connected fuse 2, a limiting resistor 3 and a ballast resistor 4 connected to the anode of the diode 1. The output of the circuit is intrinsically safe. The cathode of diode 1 is connected to the negative output of the power source, while the positive output of the power source is grounded through a load resistor (the power source and load resistor are not shown in the drawing). The device also contains in series an additional fuse 5 and an additional resistor 6. The free end of the additional fuse is connected to the additional negative voltage of the power source. In addition, the device contains a zener diode 7 and a second diode 8, the anodes of which are connected to each other and to the free end of the additional resistor 6. The cathode of the diode 8 is connected to the chain between the ballast and limiting resistors 4 and 3, and the cathode of the zener diode 7 is grounded. The sensor 9 is connected at one of its input to the free end of the ballast resistor 4 (intrinsically safe output of the chain), and the second input of the sensor is grounded.
В предложенном устройстве ограничивающий резистор 3 вместе с предохранителем 2 обеспечивают максимальный ток стабилитрона 7 в аварийном режиме на уровне, который не может вывести из строя до срабатывания предохранителя 3. Стабилитрон 7 ограничивает напряжение холостого хода во взрывоопасной среде. Балластный резистор 4 ограничивает ток короткого замыкания во взрывоопасной среде. Дополнительное отрицательное напряжение источника питания, дополнительный резистор 6 и дополнительный предохранитель 5 обеспечивают напряжение на стабилитроне в нормальном режиме на уровне, несколько большем потенциала в точке соединения ограничивающего и балластного резисторов. Второй диод 8 предотвращает ответвление части тока датчика 9 в стабилитрон в нормальном режиме. Первый диод 1 ограничивает ток короткого замыкания во взрывоопасной среде в аварийном режиме в случае изменения полярности отрицательного источника питания. In the proposed device, the limiting resistor 3 together with the fuse 2 provide the maximum current of the zener diode 7 in emergency mode at a level that cannot fail before the fuse 3 is activated. The zener diode 7 limits the open circuit voltage in an explosive atmosphere. Ballast resistor 4 limits the short circuit current in an explosive atmosphere. An additional negative voltage of the power source, an additional resistor 6 and an additional fuse 5 provide the voltage on the zener diode in normal mode at a level slightly higher than the potential at the junction point of the limiting and ballast resistors. The second diode 8 prevents the branching of part of the current sensor 9 in the zener diode in normal mode. The first diode 1 limits the short circuit current in an explosive atmosphere in emergency mode in case of a change in the polarity of the negative power source.
В нормальном режиме устройство работает следующим образом. Датчик 9, функционально представляющий собой источник тока, управляемый измеряемым параметром, запитан от искробезопасной цепи устройства. Ток потребления датчика 9 проходит через цепочку последовательно соединенных предохранителя 2, ограничивающего резистора 3 и балластного резистора 4. Тип стабилитрона 7 и его обратный ток, задаваемый дополнительным резистором 6 и дополнительным отрицательным напряжением источника питания, выбирается так, чтобы при минимальном выходном токе с датчика 9 второй диод 8 работал при обратном смещении. При этом обратный ток стабилитрона 7 не влияет на точность съема выходного сигнала датчика 9 с резистора нагрузки. In normal mode, the device operates as follows. The sensor 9, which is functionally a current source controlled by the measured parameter, is powered from the intrinsically safe circuit of the device. The current consumption of the sensor 9 passes through a chain of series-connected fuse 2, a limiting resistor 3 and a ballast resistor 4. The type of zener diode 7 and its reverse current, set by an additional resistor 6 and an additional negative voltage of the power source, is selected so that with a minimum output current from the sensor 9 the second diode 8 worked at a reverse bias. In this case, the reverse current of the zener diode 7 does not affect the accuracy of removal of the output signal of the sensor 9 from the load resistor.
Параметры первого диода не влияют на точность устройства, поскольку он включен в цепь источника тока, а влияние второго диода может проявиться только через его обратный ток. Однако этот ток определяется очень малым обратным напряжением (обычно от нуля до двух вольт) и поэтому оказывает пренебрежимо малое влияние на точность устройства. The parameters of the first diode do not affect the accuracy of the device, since it is included in the circuit of the current source, and the influence of the second diode can manifest itself only through its reverse current. However, this current is determined by a very small reverse voltage (usually from zero to two volts) and therefore has a negligible effect on the accuracy of the device.
Обеспечение искробезопасности электрических цепей, питающих датчик 9, происходит, таким образом, за счет ограничения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания до безопасных значений. Ensuring intrinsic safety of the electrical circuits supplying the sensor 9, is thus due to the limitation of the open circuit voltage and short circuit current to safe values.
В нормальном режиме работы диод 8 заперт, а отрицательное напряжение на входе обеспечивает питание датчика 9. In normal operation, the diode 8 is locked, and a negative input voltage provides power to the sensor 9.
В аварийном режиме предложенного устройства отрицательное напряжение на входе и дополнительное отрицательное напряжение могут возраста по модулю, а также изменить знак, то есть трансформироваться в положительное напряжение. In the emergency mode of the proposed device, the negative input voltage and additional negative voltage can age modulo, and also change sign, that is, transform into a positive voltage.
Рассмотрим аварийный режим, когда оба напряжения возрастают по модулю, но не изменяют знака. В этом режиме оба дополнительных диода смещены в прямом направлении, а стабилитрон в обратном. Сопротивления ограничивающего резистора 3, предохранителей 2 и 5 и дополнительного резистора 6 должны быть выбраны таким образом, чтобы ток стабилитрона 7 не превысил безопасного для него уровня за интервал времени от начала аварийного режима до срабатывания предохранителей. Напряжение холостого хода во взрывоопасной среде равняется сумме обратного напряжения на стабилитроне 7 и прямого напряжения на втором диоде 8. Ток короткого замыкания ограничивается балластным резистором 4 на уровне, который не должен вызвать воспламенения во взрывоопасной среде. Consider the emergency mode, when both voltages increase in absolute value, but do not change sign. In this mode, both additional diodes are biased in the forward direction, and the zener diode is reversed. The resistances of the limiting resistor 3, fuses 2 and 5, and the additional resistor 6 should be selected so that the current of the zener diode 7 does not exceed a level safe for it over the time interval from the start of the emergency mode to the operation of the fuses. The open circuit voltage in an explosive atmosphere is the sum of the reverse voltage at the zener diode 7 and the forward voltage at the second diode 8. The short circuit current is limited by the ballast resistor 4 at a level that should not cause ignition in an explosive atmosphere.
Рассмотрим аварийный режим, когда напряжения питания изменяют знак. При этом напряжение холостого хода во взрывоопасной среде в худшем случае может достигнуть потенциала катода первого диода 1. В этом режиме ток короткого замыкания, определяемый суммой обратного тока диода 1 и незначительного прямого тока второго диода 8, оказывается на несколько порядков меньше, чем в предыдущем случае, а потому не должен вызвать воспламенения во взрывоопасной среде. Consider the emergency mode when the supply voltage changes sign. In this case, the open circuit voltage in an explosive atmosphere in the worst case can reach the cathode potential of the first diode 1. In this mode, the short circuit current, determined by the sum of the reverse current of diode 1 and a slight forward current of the second diode 8, is several orders of magnitude smaller than in the previous case and therefore must not cause ignition in explosive atmospheres.
Отрицательное напряжение на входе цепочки выбирается типично около 20 В с тем, чтобы при протекании тока датчика, равного верхнему пределу его изменения (типично 20 мА), напряжение на контактах датчика 9 (напряжение в искробезопасной цепи) было бы больше нижнего предела напряжения питания датчика. Дополнительное отрицательное напряжение и дополнительный резистор 6 подбирают так, чтобы обеспечить определенный начальный ток стабилизации стабилитрона 7 (типично около 25 мА). Стабилитрон 7 выбирают такого типа, чтобы при выбранном начальном токе стабилизации обеспечить напряжение стабилизации (типично около 22 В), которое бы запирало второй диод 8 в нормальном режиме. В качестве стабилитрона 7 могут быть использованы два последовательно включенных стабилитрона, например, типа Д815Д. Второй диод 8 выбирают таким образом, чтобы его обратный ток при напряжении в несколько вольт не влиял на точность работы в нормальном режиме. Первый диод 1 должен обеспечивать достаточно малый обратный ток при максимальном напряжении на его катоде (типично до 50 В). В качестве диодов 1 и 8 могут быть выбраны приборы типа Д229. Ограничительный резистор 8 и дополнительный резистор 6 должны быть выбраны таким образом, чтобы максимальный ток стабилитрона 7 в аварийном режиме (типично около 0,5 А) не превышал бы допустимого для этого прибора значения. Балластный резистор 4 (типично около 300 Ом) выбирают так, чтобы в аварийном режиме ток короткого замыкания не превышал бы допустимого значения с точки зрения исключения воспламенения. The negative voltage at the input of the chain is typically selected at about 20 V so that when the sensor current flows equal to the upper limit of its change (typically 20 mA), the voltage at the terminals of the sensor 9 (voltage in the intrinsically safe circuit) would be greater than the lower limit of the sensor supply voltage. An additional negative voltage and an additional resistor 6 are selected so as to provide a certain initial stabilization current of the zener diode 7 (typically about 25 mA). The zener diode 7 is selected in such a way that, at a selected initial stabilization current, a stabilization voltage (typically about 22 V) is provided that would lock the second diode 8 in normal mode. As the zener diode 7 can be used two series-connected zener diode, for example, type D815D. The second diode 8 is selected so that its reverse current at a voltage of several volts does not affect the accuracy of normal operation. The first diode 1 should provide a sufficiently small reverse current at a maximum voltage at its cathode (typically up to 50 V). As diodes 1 and 8, devices of type D229 can be selected. The limiting resistor 8 and the additional resistor 6 must be selected so that the maximum current of the zener diode 7 in emergency mode (typically about 0.5 A) does not exceed the value acceptable for this device. The ballast resistor 4 (typically about 300 ohms) is selected so that in emergency mode the short circuit current does not exceed the allowable value from the point of view of eliminating ignition.
При учете приведенных выше рекомендаций погрешность съема сигнала датчика определяется обратным током диода 8 и не превышает единиц микроампер или сотых долей процента от диапазона изменения тока датчика. В аварийном режиме напряжение холостого хода не превышает 26 В, а ток короткого замыкания 90 мА, что обеспечивает надежную искрозащиту. Если обеспечить те же значения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания в аварийном режиме в устройстве прототипе при том же типе стабилитрона, то ток стабилитрона составил бы единицы миллиампер, что соответствует погрешности около 10% Для снижения этой погрешности до уровня сотых долей процента пришлось бы использовать стабилитрон с напряжением стабилизации примерно на 7 В больше, что увеличило бы напряжение холостого хода и ток короткого замыкания в аварийном режиме, то есть резко снизило бы надежность искрозащиты. When taking into account the above recommendations, the error in picking up the sensor signal is determined by the reverse current of diode 8 and does not exceed units of microamps or hundredths of a percent of the range of the sensor current. In emergency mode, the open circuit voltage does not exceed 26 V, and the short circuit current is 90 mA, which ensures reliable spark protection. If you provide the same values of open circuit voltage and short circuit current in emergency mode in the prototype device with the same type of zener diode, then the zener diode current would be units of milliamps, which corresponds to an error of about 10%. To reduce this error to the level of hundredths of a percent, one would have to use a zener diode with a stabilization voltage of about 7 V more, which would increase the open circuit voltage and short circuit current in emergency mode, that is, would sharply reduce the reliability of spark protection.
На вход цепочки с диодом 1 можно подавать и положительные напряжения. При этом необходимо поменять местами полярность стабилитрона 7, диодов 1 и 8, а работоспособность устройства не изменится. Positive voltages can also be applied to the input of the circuit with diode 1. In this case, it is necessary to interchange the polarity of the zener diode 7, diodes 1 and 8, and the operability of the device will not change.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96119459A RU2083045C1 (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | Arc-control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96119459A RU2083045C1 (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | Arc-control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2083045C1 true RU2083045C1 (en) | 1997-06-27 |
| RU96119459A RU96119459A (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20186043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96119459A RU2083045C1 (en) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | Arc-control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2083045C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713881C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-02-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Spark protection device |
-
1996
- 1996-10-08 RU RU96119459A patent/RU2083045C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. ГОСТ 22782.5-78. Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь". 2. Патент Великобритании 2205699, кл. H 02 H 9/00, 1988. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713881C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-02-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Spark protection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4394613A (en) | Full-charge indicator for battery chargers | |
| ES8306292A1 (en) | Solid-state load protection system having ground fault sensing | |
| KR890003132A (en) | Temperature Stable RF Detector | |
| CA2315896A1 (en) | Electronic circuit for monitoring voltage variation | |
| US4999552A (en) | Torque motor driver | |
| SU576079A3 (en) | Overload protection for electrical installations | |
| RU2083045C1 (en) | Arc-control device | |
| US4276577A (en) | Motor vehicle battery charging installation | |
| SE8803918D0 (en) | STROEMBEGRAENSARE | |
| US4789842A (en) | Composite transistor device with over-current protection | |
| US4091432A (en) | Constant current-source with high voltage protection, compliance circuit | |
| KR0147950B1 (en) | Power supply device with overload protection circuit | |
| SU1267388A2 (en) | Bipolar stabilized power source | |
| SU1576897A1 (en) | Bipolar voltage stabilizer with current protection | |
| US4480196A (en) | Input protection circuits for integrated circuit devices | |
| US4612438A (en) | Light intensity sensor providing a variable output current | |
| SU1108418A2 (en) | Device for protecting voltage stabilizer | |
| JP2724564B2 (en) | Overvoltage alarm device | |
| SU1689932A1 (en) | Constant voltage stabilizer | |
| SU1500793A1 (en) | Arrangement for spark-proofing data and power d.c. circuits of current-to-voltage converters | |
| SU1527627A1 (en) | Unit for supply of different-polarity voltages | |
| SU1068915A1 (en) | D.c.voltage stabilizer | |
| SU1034025A1 (en) | Dc voltage stabilizer | |
| KR100565191B1 (en) | Power protection circuit | |
| KR840002474Y1 (en) | Detection of abnormal voltage |