RU2792322C1 - Gas analyser - Google Patents
Gas analyser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792322C1 RU2792322C1 RU2022120877A RU2022120877A RU2792322C1 RU 2792322 C1 RU2792322 C1 RU 2792322C1 RU 2022120877 A RU2022120877 A RU 2022120877A RU 2022120877 A RU2022120877 A RU 2022120877A RU 2792322 C1 RU2792322 C1 RU 2792322C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- gas analyzer
- housing
- analyzer according
- digital
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, а именно, к устройствам, предназначенным для определения концентрации газов, в частности, метана и других газообразных углеводородов (пропан, гексан и др.), и которые могут быть использованы для передачи информации о содержании горючих газов и паров горючих жидкостей (в том числе - паров нефтепродуктов), токсичных газов и кислорода в воздухе рабочей зоны, технологических газовых средах, пространств промышленных объектов, трубопроводах и воздуховодах, и подачи предупредительной сигнализации о соответствующих величинах.The present invention relates to the field of measuring technology, namely, to devices designed to determine the concentration of gases, in particular, methane and other gaseous hydrocarbons (propane, hexane, etc.), and which can be used to transmit information about the content of combustible gases and vapors of combustible liquids (including vapors of petroleum products), toxic gases and oxygen in the air of the working area, technological gaseous media, spaces of industrial facilities, pipelines and air ducts, and warning alarms about the corresponding values.
Уровень техникиState of the art
Из RU 2413934 известен газоанализатор, состоящий из датчика и электронного блока, которые соединены между собой кабелем, и предназначенный для непрерывного измерения молекулярного кислорода в потоках газа технологической цепочки. From RU 2413934 a gas analyzer is known, consisting of a sensor and an electronic unit, which are interconnected by a cable, and designed for continuous measurement of molecular oxygen in gas flows of a technological chain.
Недостатком данного газоанализатора являются низкие функциональные и эксплутационные возможности, обусловленные тем, что электронный блок управления не способен проводить диагностику исправности цепей питания или качества работы программы микроконтроллера, отсутствует возможность осуществления калибровки прибора удаленно по радио каналу. The disadvantage of this gas analyzer is the low functionality and operational capabilities, due to the fact that the electronic control unit is not able to diagnose the health of the power supply circuits or the quality of the microcontroller program, there is no possibility of calibrating the device remotely via a radio channel.
Наиболее близким по функциональным возможностям является газоанализатор, раскрытый в RU 77072 U1, включающий блок питания, датчик загазованности, блок звуковой и световой сигнализации, блок управления внешней цепи, блок автоматического отключения подачи газа и схему управления этим блоком.The closest in terms of functionality is the gas analyzer disclosed in RU 77072 U1, which includes a power supply, a gas sensor, an audible and light alarm unit, an external circuit control unit, an automatic gas shutoff unit and a control circuit for this unit.
Недостатком данного устройства является низкие функциональные и эксплутационные возможности, в частности, обусловленные тем, что блок звуковой и световой сигнализации не способен передавать наружу цифровые значения измеряемого параметра, что не позволяет получать удаленно или видеть информацию о количестве содержимого газа в анализируемой (измеряемой) среде непосредственно на приборе, кроме того, отсутствует возможность осуществления калибровки прибора удаленно по радиоканалу.The disadvantage of this device is low functionality and operational capabilities, in particular, due to the fact that the sound and light signaling unit is not able to transmit digital values of the measured parameter to the outside, which does not allow receiving remotely or seeing information about the amount of gas content in the analyzed (measured) medium directly. on the device, in addition, there is no possibility of calibrating the device remotely via a radio channel.
Наиболее близким по совокупности признаков является газоанализатор, раскрытый в RU 191610 U1, в котором предлагается инфракрасный газоанализатор, состоящий из цилиндрического корпуса, на поверхности которого установлен разъем для подключения внешних цепей, а внутри которого расположены инфракрасный оптический датчик, включающий в себя отверстия для входа и выхода анализируемого газа, инфракрасный светодиод, интерференционные фильтры и расположенную по ходу инфракрасного излучения светодиода газовую кювету с фокусирующими линзами инфракрасного излучения, фотоприемники инфракрасного излучения и электронный блок управления, включающий в себя коммуникационную плату, к которой присоединены управляющий микроконтроллер, формирователь сигналов интерфейса.The closest in terms of set of features is a gas analyzer disclosed in RU 191610 U1, which offers an infrared gas analyzer consisting of a cylindrical body, on the surface of which there is a connector for connecting external circuits, and inside which an infrared optical sensor is located, including holes for inlet and analyzed gas output, an infrared LED, interference filters and a gas cell located along the infrared radiation of the LED with infrared radiation focusing lenses, infrared radiation photodetectors and an electronic control unit, including a communication board to which a control microcontroller is connected, an interface signal generator.
Недостатком данного газоанализатора также являются низкие функциональные и эксплуатационные качества, не позволяющие повысить надежность и безопасность эксплуатации прибора. Этот недостаток обусловлен тем, что электронный блок управления, включающий в себя коммуникационную плату, к которой присоединен управляющий микроконтроллер, не способен проводить диагностику исправности цепей питания или качества работы программы микроконтроллера. В электрической схеме отсутствует радиоблок для обеспечения удаленного доступа к газоанализатору, в частности, передачи данных измерений и калибровки прибора удаленно по радиоканалу и для этого требуется подключение внешних кабелей. Также не предусмотрено блока индикации для отображения рабочей информации снаружи корпуса, в частности, для оперативного отображения на самом приборе измеряемых значений, и не предусмотрено измерение температуры атмосферы внутри корпуса и, соответственно, контроля температуры электронных блоков внутри корпуса. The disadvantage of this gas analyzer is also low functional and operational qualities, which do not allow to improve the reliability and safety of the device. This disadvantage is due to the fact that the electronic control unit, which includes a communication board to which the control microcontroller is connected, is not capable of diagnosing the health of the power circuits or the quality of the microcontroller program. There is no radio unit in the electrical circuit to provide remote access to the gas analyzer, in particular, the transmission of measurement data and calibration of the device remotely via the radio channel, and this requires the connection of external cables. Also, there is no indication block for displaying operating information outside the case, in particular, for prompt display of measured values on the device itself, and there is no provision for measuring the temperature of the atmosphere inside the case and, accordingly, monitoring the temperature of electronic units inside the case.
Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.
Задачей заявляемого технического решения является повышение функциональных и эксплуатационных качеств газоанализатора.The objective of the proposed technical solution is to improve the functional and operational qualities of the gas analyzer.
Для решения поставленной задачи предлагается газоанализатор, имеющий корпус с прикрепленной к нему измерительной камерой, выполненной с возможностью впуска и выпуска анализируемой среды, в которой размещен чувствительный элемент для измерения параметров анализируемой среды, причем на поверхности корпуса расположены кабельный ввод для подключения внешних цепей и разъем блока контактных соединений, а внутри корпуса размещены главный электронный блок с микропроцессором, блок цифроаналогового преобразователя и интерфейсный блок. Предлагаемый газоанализатор отличается тем, что он дополнительно содержит установленный внутри корпуса блок радиосвязи для обеспечения удаленного доступа к газоанализатору и блок индикации для отображения рабочей информации снаружи корпуса, причем интерфейсный блок соединяет блок цифроаналогового преобразователя, блок радиосвязи, чувствительный элемент и блок индикации с главным электронным блоком, а блок цифроаналогового преобразователя выполнен с возможностью формирования унифицированного аналогового сигнала и его выход соединен с блоком контактных соединений.To solve this problem, a gas analyzer is proposed, which has a housing with a measuring chamber attached to it, made with the possibility of inlet and outlet of the analyzed medium, in which a sensitive element is placed for measuring the parameters of the analyzed medium, and on the surface of the housing there are a cable entry for connecting external circuits and a block connector contact connections, and inside the housing there is a main electronic unit with a microprocessor, a digital-to-analog converter unit and an interface unit. The proposed gas analyzer is characterized in that it additionally contains a radio communication unit installed inside the housing to provide remote access to the gas analyzer and an indication unit for displaying operating information outside the housing, the interface unit connecting the digital-to-analog converter unit, the radio communication unit, the sensing element and the display unit with the main electronic unit , and the digital-to-analog converter unit is configured to form a unified analog signal and its output is connected to the contact connection unit.
Указанные блоки предпочтительно выполнены на соответствующих печатных платах и соединены между собой проводным шлейфом, соединяющим блоки через штепсельные коннекторы, установленные на печатных платах этих блоков.These blocks are preferably made on the respective printed circuit boards and are interconnected by a wire loop connecting the blocks through plug connectors installed on the printed circuit boards of these blocks.
Корпус газоанализатора предпочтительно выполнен из металла, а измерительная камера выполнена из пластика и жестко крепится к корпусу посредством подходящего крепежного элемента (например, резьбового или штифтового) через отверстие в поверхности корпуса.The body of the gas analyzer is preferably made of metal, while the measuring chamber is made of plastic and is rigidly attached to the body by a suitable fastener (eg threaded or pinned) through a hole in the surface of the body.
Блок индикации предпочтительно снабжен расположенным на поверхности корпуса устройством отображения для отображения измеряемых значений, которое может представлять собой дисплей для отображения числовых значений измеряемых параметров.The display unit is preferably provided on the surface of the housing with a display device for displaying measured values, which may be a display for displaying numerical values of measured parameters.
В интерфейсном блоке предпочтительно установлен датчик температуры для измерения температуры атмосферы внутри корпуса и обеспечения контроля температуры размещенных в нем электронных блоков. Причем интерфейсный блок представляет собой модуль печатной платы, включающий: схему согласования и распределения сигналов к главному электронному блоку от периферийных устройств; схему защиты главного электронного блока; схему задержки отключения питания и датчик температуры установленный на печатной плате интерфейсного блока. Preferably, a temperature sensor is installed in the interface unit to measure the temperature of the atmosphere inside the housing and to control the temperature of the electronic units placed therein. Moreover, the interface unit is a printed circuit board module, including: a circuit for matching and distributing signals to the main electronic unit from peripheral devices; protection scheme of the main electronic unit; a power off delay circuit and a temperature sensor installed on the printed circuit board of the interface unit.
В одном из вариантов выполнения чувствительный элемент выполнен в виде оптического датчика, содержащего: оптическую линзу; излучатель инфракрасного луча; приемник инфракрасного излучения; формирователь цифрового сигнала. In one embodiment, the sensing element is made in the form of an optical sensor, containing: an optical lens; infrared beam emitter; infrared receiver; digital signal conditioner.
Блок радиосвязи предпочтительно представляет собой приемо-передатчик, установленный внутри корпуса и соединенный штепсельным коннектором с интерфейсным блоком. Блок радиосвязи может быть дополнительно предназначен для беспроводной калибровки чувствительного элемента, удаленной передачи данных измерений.The radio communication unit is preferably a transceiver installed inside the housing and connected by a plug connector to the interface unit. The radio communication unit can be additionally designed for wireless calibration of the sensitive element, remote transmission of measurement data.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности и безопасности работы газоанализатора.The technical result of the claimed invention is to improve the reliability and safety of the gas analyzer.
Указанный технический результат достигается посредством выше представленной совокупности признаков с отличительными признаками, непосредственно влияющими на указанный технический результат.The specified technical result is achieved by means of the above set of features with distinctive features that directly affect the specified technical result.
А именно, в отличие от аналогов и прототипа, в заявляемом газоанализаторе установлен блок радиосвязи, обеспечивающий возможность соединения главного электронного блока с другими внешними устройствами по каналу радиосвязи для настройки и калибровки чувствительного элемента и изменения параметров измерения. Namely, unlike analogues and the prototype, in the claimed gas analyzer, a radio communication unit is installed, which makes it possible to connect the main electronic unit with other external devices via a radio communication channel to configure and calibrate the sensing element and change the measurement parameters.
Такое решение позволяет передавать данные измерений, настраивать и калибровать прибор во взрывоопасных зонах, не используя проводных соединений, тем самым не нарушая герметичность газоанализатора, что в свою очередь повышает надежность и безопасность работы устройства.This solution allows you to transfer measurement data, configure and calibrate the device in hazardous areas without using wired connections, thereby not violating the tightness of the gas analyzer, which in turn increases the reliability and safety of the device.
Блок индикации, установленный в корпусе газоанализатора, может отображать цифровое значение концентрации горючих газов и цифровое значение унифицированного аналогового сигнала, передаваемого от блока аналогово-цифрового преобразователя во внешние цепи управления. The display unit installed in the gas analyzer housing can display the digital value of the concentration of combustible gases and the digital value of the unified analog signal transmitted from the analog-to-digital converter unit to external control circuits.
Такое решение дополнительно повышает функциональные возможности и эксплутационные качества, а также позволяет оперативно передавать рабочую информацию, включая данные измерений, и производить проверку работоспособности газоанализатора, не подключая внешних измерительных приборов. При этом не нарушается герметичность и целостность внешних цепей, что также влияет на надежность и безопасность работы устройства.This solution additionally increases the functionality and performance, and also allows you to quickly transfer operating information, including measurement data, and check the performance of the gas analyzer without connecting external measuring instruments. This does not violate the tightness and integrity of external circuits, which also affects the reliability and safety of the device.
Кроме того, в отличие от аналогов и прототипа, в заявляемом газоанализаторе установлен интерфейсный блок, объединяющий данные чувствительного элемента, блока радиосвязи, блока цифроаналогового преобразователя, дополнительного датчика температуры и блока индикации в общий последовательный интерфейс и передающий данные на главный электронный блок с возможностью обеспечения контроля цепей питания и температуры внутри корпуса газоанализатора.In addition, unlike analogs and prototype, in the proposed gas analyzer there is an interface unit that combines the data of the sensitive element, the radio communication unit, the digital-to-analog converter unit, an additional temperature sensor and the display unit into a common serial interface and transmits data to the main electronic unit with the ability to provide control power supply and temperature circuits inside the gas analyzer case.
Такое решение позволяет повысить эксплуатационные качества в плане повышения надежности и безопасности эксплуатации газоанализатора, поскольку оно позволяет предотвратить выход из строя компонентов газоанализатора, в частности, чувствительного элемента, блока радиосвязи, блока цифроаналогового преобразователя и блока индикации, в частности, из-за превышения рабочей температуры или зависания программы. Such a solution improves performance in terms of improving the reliability and safety of the gas analyzer, since it helps prevent failure of the gas analyzer components, in particular, the sensitive element, the radio communication unit, the digital-to-analog converter unit and the display unit, in particular, due to exceeding the operating temperature or program freezes.
Соответственно, конструкция предложенного газоанализатора (измерителя концентрации газа), среди прочего, выгодна и эффективна тем, что способна проводить самодиагностику, вследствие чего, по меньшей мере частично, предотвращать неисправность внутренних блоков устройства и получать или передавать по каналу радиосвязи или отображать на блоке индикации информацию об анализируемой среде и качестве работы газоанализатора, тем самым исключая разгерметизацию, нарушение целостности электрических цепей, что может иметь место при подключении проводных измерительных приборов.Accordingly, the design of the proposed gas analyzer (gas concentration meter), among other things, is advantageous and effective in that it is capable of performing self-diagnosis, as a result of which, at least in part, preventing malfunction of the internal units of the device and receiving or transmitting information via a radio communication channel or displaying information on the display unit about the analyzed medium and the quality of the gas analyzer, thereby excluding depressurization, violation of the integrity of electrical circuits, which can occur when connecting wired measuring instruments.
Как результат, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение надежности и безопасности работы газоанализатора. As a result, the proposed technical solution improves the reliability and safety of the gas analyzer.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
На фигурах изображены:The figures show:
фиг. 1 - вид газоанализатора спереди;fig. 1 - front view of the gas analyzer;
фиг. 2 - вид газоанализатора сбоку;fig. 2 - side view of the gas analyzer;
фиг. 3 - функциональная схема газоанализатора.fig. 3 - functional diagram of the gas analyzer.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Представленный на фиг. 1 и 2 газоанализатор имеет герметичный корпус 1, предпочтительно выполненный из металла, такого как алюминий или нержавеющая сталь. Корпус 1 имеет основную цилиндрическую часть, на фронтальной стороне которой установлена передняя крышка 2, снабженная резьбой.Shown in FIG. 1 and 2, the gas analyzer has a sealed
Снизу к основной части корпуса 1 герметично прикреплена пластиковая измерительная (демпферная) камера 3, содержащая отверстия для проникновения внутрь нее анализируемой окружающей среды (под действием давления самой среды) и предназначенная для защиты чувствительного элемента от пыли, осадков и механических повреждений. А именно, среда попадает в измерительную камеру 3 через впускное отверстие на ее нижнем участке и выходит через выпускные отверстия 4 для выхода анализируемой среды.From below, a plastic measuring (damper)
На фронтальной стороне корпуса 1 имеется смотровое окно/стекло 5, закрепленное на передней крышке 2 и предназначенное для обзора индикации, отображаемой на дисплее, установленном в основной части корпуса. В частности, внутри алюминиевого корпуса, с фронтальной стороны, крепится плата электронных компонентов и дисплей, и электронные компоненты закрываются алюминиевой крышкой, в середине которой, установлено смотровое стекло. Индикация может отображать такую информацию, как процент концентрации содержания горючих газов, единицу измерения, мощность сигнала радиосвязи и сервисные данные для обслуживания.On the front side of the
На поверхности корпуса 1 имеется крепежное отверстие 6 и герметичный кабельный ввод 7 для подключения внешних цепей, в частности, выполненный в виде уплотнительного кольца со сквозным отверстием, вставленного в отверстие алюминиевого корпуса и прижатого при помощи резьбового соединения крепежным элементом, например, болтом со сквозным отверстием, через которое проходят электрические цепи электрического питания прибора и цепь аналогового сигнала, содержащего данные о концентрации горючих газов в анализируемой среде, которые подключаются к блоку контактных соединений, установленных в отверстие с тыльной стороны корпуса 1 и закрытых задней крышкой 9. С правой стороны (на фиг. 1) алюминиевого корпуса 1 расположено отверстие 8 с резьбой для подключения заземляющей клеммы.On the surface of the
Задняя крышка 9 установлена на тыльной стороне корпуса 1 для защиты клеммных соединений и также снабжена резьбой. Кабель с токоведущими цепями может пропускаться через кабельный ввод и фиксироваться болтом, и задняя крышка обеспечивает, при необходимости, доступ монтажника к клеммам блока контактных соединений с целью подключения к ним электрических цепей. The
Пластиковая измерительная камера 3 крепится снизу основной части корпуса 1 посредством болтовых соединений, например, через отверстие 10 в поверхности корпуса (показано одно, но может быть несколько, разнесенных по окружности).The
На фиг. 3 представлена функциональная схема предлагаемого газоанализатора, показывающая его основные блоки, размещаемые внутри корпуса 1, и их функциональную взаимосвязь друг с другом. Тонкими линиями указаны цепи питания, широкими стрелками - сигналы. In FIG. 3 is a functional diagram of the proposed gas analyzer, showing its main blocks located inside the
В частности, внутри корпуса 1 размещаются: блок контактных соединений 11; блок питания 12; главный электронный блок 13; интерфейсный блок 14; блок цифроаналогового преобразователя 15; чувствительный элемент 16; блок радиосвязи 17; блок индикации 18. Указанные блоки предпочтительно выполняются на соответствующих печатных платах и соединены между собой проводным шлейфом, соединяющим блоки через штепсельные коннекторы, установленные на печатных платах этих блоков.In particular, inside the
В качестве блока контактных соединений 11 для подключения электрических цепей и блока питания 12 могут использоваться обычные для таких устройств и хорошо известные специалистам средства.As a block of
Главный электронный блок 13 физически также может представлять собой обычный микроконтроллер, снабженный микропроцессором. The main
Интерфейсный блок 14 представляет собой модуль печатной платы, в частности, включающий: The interface unit 14 is a printed circuit board module, in particular including:
а) схему согласования и распределения сигналов к главному электронному блоку от периферийных устройств;a) a scheme for matching and distributing signals to the main electronic unit from peripheral devices;
б) схему защиты главного электронного блока;b) protection scheme of the main electronic unit;
в) схему задержки отключения питания.c) power off delay circuit.
В интерфейсном блоке 14 также дополнительно установлен датчик температуры, который является частью комплекса диагностики и выполняет задачу по контролю температуры воздуха именно внутри корпуса газоанализатора. Расположение датчика температуры в интерфейсном блоке наиболее предпочтительно, так как печатная плата интерфейсного блока, контактирует с воздушным пространством полости корпуса и расположена в центральной части корпуса. Таким образом, установка в интерфейсном блоке датчика температуры обеспечивает наилучшие условия для измерения температуры атмосферы внутри корпуса и обеспечения контроля температуры, размещенных в нем электронных блоков, что дополнительно повышает надежность и безопасность работы устройства.An additional temperature sensor is also installed in the interface unit 14, which is part of the diagnostics complex and performs the task of controlling the air temperature inside the gas analyzer housing. The location of the temperature sensor in the interface block is most preferable, since the printed circuit board of the interface block is in contact with the air space of the housing cavity and is located in the central part of the housing. Thus, the installation of a temperature sensor in the interface unit provides the best conditions for measuring the temperature of the atmosphere inside the case and ensuring temperature control of the electronic units located in it, which further increases the reliability and safety of the device.
Сигналы, поступающие от других блоков, соединенных с интерфейсным блоком 14 с помощью штепсельных коннекторов и разъемов, проходят через схему согласования и распределения сигналов (а), которая согласует физические уровни напряжений данных блоков с физическим уровнем главного электронного блока и распределяет эти сигналы к выводам главного электронного блока. Каждый сигнал проходит через схему защиты главного электронного блока (б), которая представляет собой защиту по превышению напряжения и тока, состоящую из цепей стабилитронных узлов и токоограничивающих сопротивлений. На печатной плате установлен упомянутый датчик температуры для мониторинга за температурой воздуха внутри алюминиевого корпуса. В случае отклонения напряжения питаний, сформированных блоком 12 питания (бросок или короткое замыкание), или отклонения температуры внутри корпуса от номинальных значений, сработает схема защиты главного электронного блока (б), блок питания 12 отключится, а схема задержки отключения питания (в), состоящая из конденсаторов, установленных на печатной плате интерфейсного блока 14, обеспечит кратковременное электроснабжение главного электронного блока для того, чтобы контроллер успел сформировать и сохранить отчет о неисправности и при необходимости отправил его по радиосвязи на станцию клиента. В качестве станции клиента может быть ноутбук или переносной коммуникатор, подключенные к данному радиоканалу. Задача станции клиента - производить запрос информации (метрологические данные, статус исправности, архив, и.т.д.) для ведения контроля за устройством и его наладки.Signals coming from other blocks connected to the interface block 14 by means of plug connectors and connectors pass through the signal matching and distribution circuit (a), which matches the physical voltage levels of these blocks with the physical level of the main electronic block and distributes these signals to the outputs of the main electronic block. Each signal passes through the protection circuit of the main electronic unit (b), which is a protection for excess voltage and current, consisting of circuits of zener diode assemblies and current-limiting resistances. The mentioned temperature sensor is installed on the printed circuit board to monitor the air temperature inside the aluminum case. In the event of a deviation of the supply voltage generated by the power supply unit 12 (surge or short circuit), or a deviation of the temperature inside the case from the nominal values, the protection circuit of the main electronic unit (b) will operate, the
Таким образом, интерфейсный блок 14 не допускает прямых коммуникаций между блоками и главным электронным блоком (контроллером) и в предпочтительном варианте оснащен защитами по превышению питания и короткому замыканию, в частности, за счет установки в интерфейсном блоке схемы задержки отключения питания, которая хранит запасённую электроэнергию в конденсаторах и в случае сбоя или обрыва питающих цепей позволяет контроллеру провести анализ неисправности и сформировать отчет. В общем, дополнительно решается задача, чтобы устройство не просто умело самодиогнастироваться, а успевало собирать и сохранять данные после сбоя и отключения устройства. Т.е обеспечивается средство регистрации последних событий (черный ящик). Thus, the interface unit 14 does not allow direct communications between the units and the main electronic unit (controller) and is preferably equipped with over-power and short circuit protection, in particular, due to the installation of a power-off delay circuit in the interface unit, which stores the stored electricity in capacitors and in the event of a failure or interruption of the supply circuits, allows the controller to analyze the failure and generate a report. In general, the task is additionally solved so that the device is not only able to self-diagnose, but has time to collect and save data after a failure and turning off the device. That is, a means of registering recent events (black box) is provided.
Все это позволяет существенно повысить надежность и безопасность работы газоанализатора, особенно, в критических условиях эксплуатации. Например, места установки газоанализаторов могут находиться в близи печей, горелочных устройств или обогревателей. Такие условия становятся критичными при эксплуатации датчиков и могут привести к перегреву и выходу из строя электронных компонентов. На практике такую неисправность отследить практически невозможно, так как радиокомпоненты визуально могут не иметь признаков повреждений. Контроль внутренней среды газоанализатора позволит избежать перегрева, так как сработает защита, а отчет укажет на превышение температурного режима. Также сформированный контроллером отчет в момент сбоя датчика поможет центру обслуживания ускорить и улучшить качество ремонта на основании данных, выгруженных из черного ящика.All this allows to significantly increase the reliability and safety of the gas analyzer, especially in critical operating conditions. For example, gas analyzer installation sites may be near furnaces, burners, or heaters. Such conditions become critical during the operation of sensors and can lead to overheating and failure of electronic components. In practice, it is almost impossible to trace such a malfunction, since the radio components may not visually show signs of damage. Monitoring the internal environment of the gas analyzer will help to avoid overheating, as the protection will work, and the report will indicate that the temperature is exceeded. Also, a report generated by the controller at the time of a sensor failure will help the service center speed up and improve the quality of repairs based on data downloaded from the black box.
Чувствительный элемент 16 представляет собой оптический датчик, содержащий:The
- оптическую линзу (зеркало);- an optical lens (mirror);
- излучатель инфракрасного луча;- an infrared beam emitter;
- приемник инфракрасного излучения (ИК);- receiver of infrared radiation (IR);
- формирователь цифрового сигнала.- digital signal generator.
Чувствительный элемент соединяется со штепсельным разъёмом в отверстии снизу корпуса 1. Снаружи по оси этого отверстия на корпус 1 надевается кожух измерительной (демпферной) камеры, который закрепляется болтовыми соединениями расположенными, перпендикулярно оси этого отверстия.The sensitive element is connected to the plug connector in the hole at the bottom of the
При подаче питания излучатель ИК (излучатель инфракрасного сигнала) генерирует луч в зеркало, которое установлено под фиксированным углом так, чтобы луч попадал в приемник ИК (приемник инфракрасного сигнала), который расположен параллельно с ИК излучателем. Приемник ИК преобразует энергию ИК излучения в электрическую. При попадании горючего газа между излучателем и зеркалом, интенсивность ИК излучения поглощается этим газом, тем самым снижается уровень электрического заряда на приемнике ИК. Сигнал электрического заряда преобразуется в цифровой сигнал, формирователем цифрового сигнала.When power is applied, the IR Emitter (Infrared Signal Emitter) generates a beam into a mirror that is set at a fixed angle so that the beam hits an IR Receiver (Infrared Signal Receiver) which is parallel to the IR Emitter. The IR receiver converts the IR radiation energy into electrical energy. When a combustible gas enters between the emitter and the mirror, the intensity of the IR radiation is absorbed by this gas, thereby reducing the level of electric charge on the IR receiver. The electric charge signal is converted into a digital signal by a digital signal conditioner.
Блок радиосвязи 17 представляет собой приемо-передатчик, установленный внутри корпуса и соединенный штепсельным коннектором с интерфейсным блоком. Это позволяет клиенту (оператору, сервисному или ремонтному персоналу) получить удаленный доступ к газоанализатору и изменять его конфигурации, а также получать информацию об измерениях и статусе работы. А именно, внедрение данного модуля дополнительно позволяет:The
- дублировать канал связи в случае обрыва кабеля;- duplicate the communication channel in case of a cable break;
- калибровать датчик и вносить изменения в работу удаленно;- calibrate the sensor and make changes to the work remotely;
- производить манипуляции сразу с несколькими газоанализаторами (ускоряет время обслуживания);- perform manipulations with several gas analyzers at once (speeds up the service time);
- проводить наладку работы газоанализатора, не вскрывая оболочку и не нарушая целостность взрывобезопасной оболочки во взрывоопасных зонах (повышение надежности в эксплуатации).- adjust the operation of the gas analyzer without opening the shell and without violating the integrity of the explosion-proof shell in explosive zones (increase in reliability in operation).
Блок индикации 18 для отображения цифровых значений измеряемой концентрации горючих газов содержит дисплей, например, жидкокристаллический дисплей (LCD) или дисплей на органических светодиодах (OLED). В процессе работы устройства от главного электронного блока непрерывно поступает цифровой сигнал с данными, которые в свою очередь преобразуются в информационные объекты в рабочем поле матрицы блока индикации в виде текста, гистограмм и цифр (для вывода такого рода данных наиболее подходят указанные виды дисплеев, с помощью которых пользователь сможет получать эти данные без подключения внешних цепей/приборов). В частности, может отображаться следующая информация:The
концентрация измеряемой среды;concentration of the measured medium;
единица измерения;unit of measurement;
молекулярная формула газа;molecular formula of the gas;
мощность сигнала радиоантенны;radio antenna signal strength;
статус работы устройства;device operation status;
символы достижения пороговой концентрации;symbols of reaching the threshold concentration;
диагностические коды ошибок;diagnostic error codes;
номер устройства или тэг.device number or tag.
Начало работы устройства начинается с подачи напряжения на блок контактных соединений 11 и запуск блока питания 12, которые соединены проводным шлейфом, соединяющим блоки через штепсельные коннекторы, установленные на печатных платах блоков. Блок питания 12 формирует соответствующий уровень напряжений питания для каждого отдельного блока. Когда в чувствительном элементе 16 напряжение питания достигнет нормы, формирователь цифрового сигнала, установленный в чувствительном элементе 16, будет непрерывно передавать в интерфейсный блок 14 сигнал с данными о концентрации горючих газов в анализируемой среде и качестве работы чувствительного элемента 16. Блок радиосвязи 17 принимает команды по радиоканалу от клиента (например, ноутбук или переносной коммуникатор, подключенные к данному радиоканалу) и передает в интерфейсный блок 14, далее принимает сигнал с данными от интерфейсного блока 14 и передает обратно по радиоканалу. Блок цифроаналогового преобразователя 15 принимает от интерфейсного блока 14 цифровой сигнал, содержащий данные о концентрации горючих газов в анализируемой среде, преобразует и передает унифицированный аналоговый сигнал, содержащий данные о концентрации горючих газов в анализируемой среде, на блок контактных соединений 11 (унифицированный сигнал - это пропорциональное значению физической величины значение определенного вида (ток, напряжение) выходного сигнала преобразователя, в определенном диапазоне его возможных изменений (например: ток в диапазоне 4-20мА, напряжение в диапазоне ±5В или 0-10В)).The start of operation of the device begins with the supply of voltage to the block of
Кроме того, блок цифроаналогового преобразователя 15 передает на интерфейсный блок 14 цифровой сигнал с данными о температуре блока цифроаналогового преобразователя 15. Блок индикации 18 принимает цифровой сигнал с данными о концентрации горючих газов в анализируемой среде от интерфейсного блока 14 и представляет соответствующие цифровые значения на устройстве отображения 5, например, на упомянутом LCD или OLED дисплее. Интерфейсный блок 14 с установленным внутри датчиком температуры принимает цифровые сигналы от блока радиосвязи 17, блока цифроаналогового преобразователя 15, чувствительного элемента 16 и датчика температуры, встроенного в интерфейсный блок 14, согласует физические уровни сигналов и отправляет в главный электронный блок 13. Главный электронный блок 13 принимает цифровые сигналы с данными о температуре внутри устройства, концентрации горючих газов в анализируемой среде, напряжениях питания всех блоков устройства от интерфейсного блока 14.In addition, the digital-to-
Повышение функциональных возможностей и эксплуатационных качеств, обеспечивающих надежность и безопасность работы, достигается, в частности, за счет того, что главный электронный блок 13, непрерывно контролирующий температуру внутри устройства с помощью датчика температуры, установленного внутри интерфейсного блока 14, и напряжения в цепях блока питания 12, отключает устройство в случае превышения температуры внутри устройства, превышении напряжений в электрических цепях блока питания 12, формирует цифровой сигнал с данными о превышении температуры внутри устройства, превышении напряжений в электрических цепях блока питания 12, сохраняет отчет о неисправности и при необходимости отправляет его по радиоканалу в адрес станции клиента через блок радиосвязи 17. Такое решение позволяет предотвратить выход из строя газоанализатора по причине превышения температуры внутри устройства или превышения напряжения в цепях блока питания 12, т.е повысить надежность/работоспособность газоанализатора и безопасность его эксплуатации. Наличие в предлагаемом газоанализаторе блока радиосвязи 17 обеспечивает возможность соединения главного электронного блока 13 с другими внешними устройствами по каналу радиосвязи для настройки, проверки работоспособности и калибровки устройства. Таким образом оперативный ремонтный персонал может обслуживать газоанализатор удаленно, не вскрывая устройство, что в свою очередь повышает безопасность работы устройства и эффективность обслуживания, не нарушая герметичность и целостность внешних цепей. Этому же дополнительно способствует блок индикации, в частности, отображающий цифровые данные, так как позволяет, при необходимости, получать данные измерений и производить проверку работоспособности газоанализатора, не подключая внешних измерительных приборов, тем самым не нарушая герметичность и целостность внешних цепей. The increase in functionality and performance, ensuring the reliability and safety of work, is achieved, in particular, due to the fact that the main
Claims (12)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792322C1 true RU2792322C1 (en) | 2023-03-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU75472U1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-08-10 | Аристова Любовь Савельевна | INTERFERENCE OPTICAL-ELECTRONIC GAS ANALYZER |
RU77072U1 (en) * | 2008-07-02 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Плюс" (ООО "ЦИТ-Плюс") | ROOM GAS CONTROL DEVICE |
RU2413934C2 (en) * | 2009-03-10 | 2011-03-10 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод" | Gas analyser |
RU191610U1 (en) * | 2019-03-05 | 2019-08-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | INFRARED GAS ANALYZER |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU75472U1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-08-10 | Аристова Любовь Савельевна | INTERFERENCE OPTICAL-ELECTRONIC GAS ANALYZER |
RU77072U1 (en) * | 2008-07-02 | 2008-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Инновационных Технологий-Плюс" (ООО "ЦИТ-Плюс") | ROOM GAS CONTROL DEVICE |
RU2413934C2 (en) * | 2009-03-10 | 2011-03-10 | Открытое акционерное общество "Производственное объединение "Электрохимический завод" | Gas analyser |
RU191610U1 (en) * | 2019-03-05 | 2019-08-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | INFRARED GAS ANALYZER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1332964C (en) | Diagnostic system for combustion controller | |
CN1080876C (en) | Barrier device | |
CN105606666B (en) | A kind of portable switch cabinet partial discharge detection device and method based on gas sensor | |
US4352099A (en) | Gas sensing unit for use in environment comprising explosive gases | |
CA2835934C (en) | Intrinsically safe serviceable transmitter apparatus and method | |
CN104715580A (en) | Self-calibrated type GIS indoor sulfur hexafluoride gas leakage monitoring and alarming system | |
CN113167735A (en) | Gas analyzer with chemochromic sensor assembly | |
KR20180071626A (en) | Apparatus and system for detecting symptom of fire and gas leak | |
US6611208B1 (en) | Integrated field monitoring and communications system | |
US5010322A (en) | Housing for a process controller | |
RU2792322C1 (en) | Gas analyser | |
CN203825781U (en) | Self-calibration type sulfur hexafluoride gas leakage monitoring alarm device in GIS chamber | |
US7132659B2 (en) | Sensor having a communication device, sensor communication system and method of communicating information from a sensor | |
CN104054116A (en) | Remote smokestack monitor system based on communication type automatic smokestack measuring device | |
CN108956724A (en) | It is a kind of for monitoring the intelligent detector of cable tunnel multiple gases | |
KR20190014405A (en) | Oil immersed transformer diagnosis apparatus and method for installing thereof | |
US4687327A (en) | Oil mist monitor | |
CN212568689U (en) | Comprehensive automatic detection and calibration device for mining safety instrument | |
KR200378065Y1 (en) | Digital Gas Detector for power trasformer | |
KR100506319B1 (en) | Telemetering Management System For Water Quality Analyzer | |
RU211885U1 (en) | Wireless self-powered gas analyzer | |
US20240112553A1 (en) | Smart conduit plug | |
KR102561859B1 (en) | Switchboard self-diagnostic system capable of smart monitoring for degradation | |
CN213399298U (en) | Predictive maintenance data acquisition system for petrochemical industry | |
CN212111329U (en) | Integrated intelligent gas transmitter |