SU1652755A1 - Устройство контрол пламени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам автоматического контрол  наличи  пламени в горелках теплоагрегатов. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности . Устройство содержит фотодатчик 1, повторитель 2 сигнала, соединенные через разделительный конденсатор 3 с входом усилител  5, выход которого соединен с формирователем 7 пилообразных импульсов и инвертором 8, выходы которых соединены с электронным ключом 9, соединенным с запоминающим блоком 10. Устройство обеспечивает контроль за наличием пламени в услови х воздействи  промышленных помех на линию св зи фотодатчика с остальной частью или помех на фотодатчик от источников освещени  помещени . 8 ил.

Description

ё

70

Ь

ФиП

О

ел ю VJ

ел

СП

Изобретение огноситс  к теплоэнергетике , в частности к устройствам автоматического контрол  наличи  пламени в горелках различных теплоагрегатов, и может быть применено дл  защиты котлоагрегатов при аварийном погасании пламени в их горелоч- ных устройствах, работающих на газообразном и жидком топливе.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства контрол  пламени.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства контрол  пламени; на фиг. 2 - диаграмма переменной составл ющей напр жени  Ui на выходе фотодатчика, напр жени  U2 на выходе повторител  и напр жени  Уз на первом входе усилител ; на фиг. 3 - диаграмма выходного напр жени  LM усилител ; на фиг. 4 - диа( рамма выходного напр жени  Us ограничител  амплитуды сигнала; на фиг. 5 - диаграмма вы- ходного напр жени  Ue формировател  пилообразных импульсов; на фиг. 6 - диаграмма выходного напр жени  U инвертора; на фиг. 7 - диаграмма выходного напр жени  Us электронного ключа; на фиг. 8диаграмма выходного напр жени  Ug запоминающего блока и устройства.

Устройство контрол  пламени содержит фотодатчик 1, повторитель 2 сигнала, конденсатор 3, источник А регулируемого опорного напр жени , усилитель 5, ограничитель 6 амплитуды сигнала, формирователь 7 пилообразных импульсов, инвертор 8, электронный ключ 9 и запоминающий блок 10. Выход фогодатчика 1 через после- довательно включенные повторитель 2 и конденсатор 3 соединен с первым входом усилител  5, второй вход которого подключен к источнику А регулируемого опорного напр жени , а выход через последователь- но включенные ограничитель б амплитуды сигнала, инвертор 8, электронный ключ 9 и запоминающий блок 10 соединен с выходной шиной устройства. Выход ограничител  б через формирователь 7 пилообразных им- пульсов подключен к управл ющему входу электронного ключа 9.

Фотодатчик 1 преобразует световое излучение в электрическое напр жение, пропорциональное интенсивности этого из- лучени . В качестве фотодатчика 1 может быть применен фоторезистор ФР1-3, включенный последовательно с посто нным резистором между положительной и отрицательной шинами питани . Выходом фотодатчика в этом случае  вл етс  точка соединени  резисторов.

Повторитель 2 с минимально возможным входным сопротивлением предназначен дл  уменьшени  вли ни  помех из работу устройства , наводимых на линию св зи фотодатчика 1 с усилителем. Например, в качестве повторител  2 может быть использован эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе типа КТ315.

Разделительный конденсатор 3 обеспечивает выделение переменной составл ющей сигнала повторител  2 и подачу ее на первый вход усилител  5.

Источник 4 опорного регулируемого напр жени  предназначен дл  подачи напр жени  смещени  на второй вход усилител 

5и  вл етс  средством регулировки чувствительности устройства контрол  пламени. Источник 4 может быть выполнен в виде потенциометра , подключенного между положительной и общей шиной питани . Подвижный контакт потенциометра образует выход источника 4.

Усилитель 5 обеспечивает усиление входного переменного сигнала по напр жению . Он может быть выполнен на микросхемном операционном усилителе типа К553УД2, первый вход которого - инвертирующий, а второй - неинвертирующий.

Ограничитель б амплитуды сигнала ограничивает амплитуду выходного сигнала усилител  5 снизу на уровне потенциала общей шины питани  и сверху на уровне некоторого положительного значени  потенциала, допустимого дл  формировател  7 пилообразного напр жени , управл ющего входа ключа 9 и инвертора 8. Ограничитель 6 амплитуды сигнала может быть выполнен в виде параметрического стабилизатора на последовательно включенных резисторе и стабилитроне. Вход стабилизаторам  вл етс  входом ограничител  6. Точка соединени  резистора и катода стабилитрона, образующа  выход стабилизатора,  вл етс  выходом ограничител  6. При этом анод стабилитрона подключаетс  к общей шине питани . В этом случае амплитуда выходного сигнала ограничител  6 не превышает напр жени  стабилизации стабилитрона. .

Формирователь 7 пилообразных импульсов обеспечивает преобразование входных импульсов пр моугольной или трапецеидальной формы в импульсы пилообразной формы, амплитуда которых зависит от длительности входных импульсов. Причем скорость спада напр жени  выходного сигнала формировател  7 должна обеспечивать уменьшение этого сигнала до нул  во врем  пауз между следующими друг за другом импульсами напр жени  выходного сигнала ограничител 

6амплитуды сигнала. Формирователь 7 может быть выполнен в виде интегрирующей RC-цепи, в которой зэр д конденсатора, подключенного одним выводом к общей шине

питани , осуществл етс  входным сигналом через первый резистор, а разр д конденсатора при отсутствии входного сигнала - через второй резистор с сопротивлением меньшим, чем первый резистор, раза в три- четыре. Цепи зар да и разр да раздел ютс  диодами, Напр жение, формируемое на конденсаторе,  вл етс  выходным сигналом формировател  7.

Инвертор 8 может быть любого типа, например, в качестве его можно использовать логический элемент 2И-НЕ с объединенными входами, вход щий в микросхему типа К176ЛА7.

В качестве электронного ключа 9 может быть применен ключ, вход щий в микросхему К176КТТ.

Запоминающий блок 10 при отсутствии входных импульсов должен формировать уровень выходного напр жени , например низкого, соответствующего значению О, а при наличии последовательности входных импульсов должен формировать другой уровень выходного напр жени , например высокого , соответствующего значению 1. В качестве такого запоминающего блока может быть применен пороговый элемент с подключенной на входе накопительной RC- цепью, котора  представл ет собой последовательное соединение первого низкоомного и второго высокоомного резисторов , включенных между входом блока 10 и общей шиной питани , причем параллельно второму резистору включен накопитель- ный конденсатор, точка соединени  первого, второго резисторов и накопительного конденсатора соедин етс  с входом порогового элемента. В качестве порогового элемента могут быть применены микросхемные КМДП-логические элементы из серии микросхем К176 и К561. Порог переключени  таких элементов соответствует примерно половине напр жени  их питани . В зависимости от требуемых логических значений выходных сигналов порогового элемента могут быть использованы различные комбинации включений логических элементов, например последовательное включение двух элементов 2И-НЕ, В этом случае вход порогового элемента образуетс  объединенными между собой входами первого логического элемента , а выход - выходом второго логического элемента. При поступлении на вход запоминающего блока 10 импульсов посто нной длительности на накопительном конденсаторе напр жение возрастает на определенную величину за счет зар да его через первый резистор. При отсутствии входного импульса накопительный конденсатор разр жаетс  через второй резистор. Если частота входных импульсов превышает некоторое значение, напр жение на накопительном конденсаторе через определенное число входных импульсов, завис щее от соотношени  сопротивлений первого и второго резисторов, достигает порога переключени  порогового элемента. Пороговый элемент при этом измен ет свое состо ние и на его выходе, а следовательно, и на выходе блока 10, напр жение становитс  равным значению, соответствующему 1.

На фиг. 2-8 по оси абсцисс откладываетс  текущее значение времени t(ti - 13 - моменты времени), а по оси ординат значени  напр жений U, причем Un - значение напр жени  порога срабатывани  электронного ключа 9.

Устройство работает следующим образом .

Дл  определенности допустим, что значение выходного напр жени  источника 4 опорного напр жени  равно потенциалу общей шины питани , т.е. напр жение смещени  на втором (неинвертирующем) входе усилител  5 равно нулю. С момента ti до момента t2 сигналы соответствуют воздействию на фотодатчик 1 светового потока посто нной интенсивности, т.е. контролируемое плам  и помеха отсутствуют. При этом переменные составл ющие выходного напр жени  Ui фотодатчика 1, выходного напр жени  U2 повторител  2 и напр жени  1)з на первом (инвертирующем) входе усилител  5 равны нулю. Нулю равны и выходные напр жени  1М усилител  5, Us ограничител  6 амплитуды сигнала, Ue формировател  7 пилообразных импульсов, поступающего на управл ющий вход электронного ключа 9, поэтому электронный ключ 9 закрыт и выходное напр жение U инвертора 8, равное по значению 1, не поступает на вход запоминающего блока 10, его выходное напр жение Ug и выходное напр жение устройства в целом равно нулю. Таким образом , при отсутствии контролируемого пламени выходной сигнал устройства соответствует по значению О.

Если в интервале отсутствует плам , но на фотодатчик 1 воздействует пульсирующий световой поток от ламп освещени  или/и на линию св зи фотодатчика 1 с остальной частью устройства наводитс  помеха от промышленной сети, то переменные составл ющие напр жений Ui, Ib, Уз соответственно на выходе фотодатчика 1, повторител  2, инвертирующем входе усилител  5 колеблютс  с частотой помехи 100 или 50 Гц от нулевого значени  напр жени . Выходное напр жение 1М усилител  5 поступает на вход ограничител  6 амплитуды сигнала, на выходе которого напр жение Us представл ет собой трапецеидальные импульсы определенной амплитуды, следующие с частотой, равной частоте входного сигнала. Эти импульсы поступают на вход инвертора 8 и на вход формировател  7 пилообразных импульсов, обеспечива  на его выходе следующие с той же частотой пилообразные импульсы напр жени  Ue, амплитуда которых в этом случае ниже порога Un срабатывани  электронного ключа 9, поэтому этот ключ находитс  в закрытом состо нии , запреща  прохождение импульсов напр жени  U с инвертора 8 на вход запоминающего блока 10, который сохран ет значение своего выходного напр жени  Ug равным нулю, т.е. выходной сигнал устройства соответствует О и свидетельствует об отсутствии пламени.

Если при наличии помехи в момент и по вл етс  контролируемое плам , то сигналы Ui, LJ2, из представл ют собой суммарный сигнал помехи и более низкочастотного сигнала, обусловленного мерцанием излучени  пламени. После обработки усилителем 5 и ограничителем 6 амплитуды сигнал в виде трапецеидальных импульсов напр жени  Us. следующих с частотой мерцани  контролируемого пламени, поступает на формирователь 7, который формирует пилообразные импульсы с той же частотой. Так как длительность импульсов напр жени  Us в данном случае больше, то амплитуда пилообразных импульсов Ue превышает порог Un срабатывани  электронного ключа 9, поэтому последний открываетс  и обеспечивает прохождение инвертированных инвертором 8 импульсов напр жени  Us в виде пр моугольных импульсов напр жени  U с выхода ограничител  6 на вход запоминающего блока 10. Длительность им пульсов напр жени  Ue, поступающих че рез открытый электронный ключ 9 на вход запоминающего блока 10, соответствует периоду времени с момента формировани  инвертором 8 положительного фронта импульса напр жени  момента закрыти  электронного ключа 9 после снижени  напр жени  U6 на его входе (выходе формиро вател  7 пилообразных импульсов) ниже порога Un срабатывани  Частота этих импульсов соответствует частоте мерцани  контролируемого пламени. Запоминающий блок 10 обеспечивает изменение выходного сигнала Ug из О в 1, если число поступающих за определенное врем  импульсов напр жени  Us превышает установленное значение, Параметры запоминающего блока 10 выбираютс  таким образом, чтобы случайные импульсы от помех на входе с рой- ства не приводили к ложным сра агыеани-  м его.

При погасании контролируемого пламе- ни процессы в устройстве проход т аналогично описанному дл  интервалов времени

ИЛИ .

Изменение чувствительности устройства рассмотрим при его работе после момента ta.

Изменением величины напр жени  источника 4 регулируемого напр жени  производитс  смещение диаграммы выходного напр жени  усилител  5 по оси ординат.

Увеличива  смещение, можно добитьс  такой ситуации, чтобы на выходе ограничител  6 трапецеидальные импульсы напр жени  Us стали следовать с частотой помехи, а при еще большем смещении исчезли совсем и на выходе ограничител  6 напр жение стало равным нулю. Это влечет за собой установление на выходе устройст ва О (Нет ггламени). Трапецеидальные импульсы Us на выходе ограничител  б по вл ютс  снова только при увеличении амплитуды сигнала из на входе усилител  5, значит, при увеличении интенсивности излучени  мерцающего контролируемого пламени . Это означает, что напр жением

источника 4 чувствительность устройства уменьшена.

Устройство дл  контрол  пламени не формирует ложного сигнала о наличии плэмени при воздействии на фотодатчик пульсации интенсивности излучени  от ламп освещени  и при помехах, наводимых от промышленной сети переменного тока на линию св зи фотодатчика с остальной частью устройства, причем обеспечиваетс  возможность изменени  чувствительности устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство контрол  пламени, содержащее фотодатчик с повторителем сигнала, соединенные через разделительный конденсатор с входом усилител  с ограничителем амплитуды, формирователь импульсов, источник регулируемого опорного напр жени  и запоминающий блок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности , оно снабжено инвертором и электронным ключом, причем входы инвертора и формировател  импульсов подсоединены к

   выходу ограничител  амплитуды, выходы - к входам электронного ключа, выход которого соединен с входом запоминающего блока, а источник регулируемого напр жени  присоединен к второму входу усилител .