Устройство контроля пламени

 

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля наличия пламени в горелках теплоагрегатов. Целью изобретения является повышение надежности . Устройство содержит фотодатчик 1, повторитель 2 сигнала, соединенные через разделительный конденсатор 3 с входом усилителя 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 условиях воздействия промышленных помех на линию связи фотодатчика с остальной частью или помех на фотодатчик от источников освещения помещения. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s F 23 N 5/08

ГОСУДАРСТВЕН-ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4455998/06 (22) 07.07.88 (46) 30.05.91. Бюл. М 20 (71) Чебоксарское производственное объединение "Электроприбор" (72) В.Л.Ложенков, А,А.Александров и В.В.Ремизов (53) 621.182.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1268890, кл. F 23 N 5/08, 1986.

Патент США Гв 3805258, кл. 340-282.2, 1972. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛАМЕНИ (57) Изобретение относится к устройствам автоматического контроля наличия пламени

„„53J „„1652755 À1 в горелках теплоагрегатов. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит фотодатчик 1, повторитель 2 сигнала, соединенные через разделительный конденсатор 3 с входом усилителя 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 условиях воздействия промышленных помех на линию связи фотодатчика с остальной частью или помех на фотодатчик от источников освещения помещения. 8 ил.

1652755

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам автоматического контроля наличия пламени в горелках рэзл".÷íü х теплоагрегэтов, и может быть применено для защиты котлоагрегатов при аварийном погасании пламени в их горелочных устройствах, работающих на газообразном и жидком топливе.

Цель изобретения — повышение надежности устройства контроля пламени.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства контроля пламени; на фиг. 2 — диаграмма переменной составляющей напряжения U> на выходе фотодатчика, напряжения U2 на выходе повторителя и напряжения Оз на первом входе усилителя; на фиг. 3 — диаграмма выходного напряжения 04 усилителя; на фиг. 4 — диа рамма выходного напряжения Us ограничителя амплитуды сигнала; на фиг, 5 — диаграмма выходного напряжения Uu формирователя пилообразных импульсов; на фиг. 6 — диаграмма выходного напряжения Ут инвертора; на фиг. 7 — диаграмма выходного напряжения Ua; нэ фиг, 8— диаграмма выходного напряжения Ug запоминающего блока и устройства.

Устройство контроля пламени содержит фотодатчик 1, повторитель 2 сигнала, конденсатор 3, источник 4 регулируемого опорного напряжения, усилитель 5, ограничитель 6 амплитуды сигнала, формиоователь 7 пилообразных импульсов, инвертор

8, электронный ключ 9 и запоминающий блок 10. Выход фотодатчика 1 через последовательно включенные повторитель 2 и конденсатор 3 соединен с первым входом усилителя 5, второй вход которого подключен к источнику 4 регулируемого опорного напряжения, а выход через последовательно вклюценные ограничитель 6 амплитуды сигйала, инвертор 8, электронный ключ 9 и запомина,ощий блок 10 соединен с выходной шиной устройства, Выход ограничителя

6 через формирователь 7 пилообразных импульсов подключен к управляющему входу электронного ключа 9.

Фотодатчик 1 преобразует световое излучение в электрическое напряжение, пропорциональное интенсивности этого излучения, В качестве фотодатчика 1 может быть применен фотореэистор ФР1-3, включенный последовательно с постоянным резистором между положител ьной и отрицательной шинами питания. Выходом фотодатчика в этом случае является точка соединения резисторов.

Повторитель 2 с минимально возможным входным сопротивлением предназначен для уменьшения влияния помех на работуустрой5

55 ства, наводимых на линию связи фотодатчика 1 с усилителем. Например, в качестве повторителя 2 может быть использован эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе типа КТ315, Разделительный конденсатор 3 обеспечивает выделение переменной составляющей сигнала повторителя 2 и подачу ее на первый вход усилителя 5, Источник 4 опорного регулируемого напряжения предназначен для подачи напряжения смещения на второй вход усилителя

5 и является средством регулировки чувствительности устройства контроля пламени.

Источник 4 может быть выполнен в виде потенциометра, подключенного между положительной и общей шиной питания, Подвижный контакт потенциометра образует выход источника 4, Усилитель 5 обеспечивает усиление входного переменного сигнала по напряжению. Он может быть выполнен на микросхемном операционном усилителе типа К553УД2, первый вход которого — инвертирующий, а второй — неинвертирующий.

Ограничитель 6 амплитуды сигнала ограничивает амплитуду выходного сигнала усилителя 5 снизу нэ уровне потенциала общей шины питания и сверху на уровне некоторого положительного значения потенциала, допустимого для формирователя 7 пилообразного напряжения, управляющего входа ключа 9 и инвертора 8. Ограничитель 6 амплитуды сигнала может быть выполнен в видв параметрического стабилизатора на последовательно включенных резисторе и стабилитроне. Вход стабилизатора. является входом ограничителя 6. Гочка соединения резистора и катода стабилитрона, образующая выход стабилизатора, является выходом ограничителя 6. При этом анод стабилитрона подключается к общей шине питания. В этом случае амплитуда выходного сигнала ограничителя 6 не превышает напряжения стабилизации стабилитрона.

Формирователь 7 пилообразных импульсов обеспечивает преобразование входных импульсов прямоугольной или трапецеидальной формы в импульсы пилообразной формы, амплитуда которых зависит от длительности входных импульсов, Причем скорость спада напряжения выходного сигнала формирователя 7 должна обеспечивать уменьшение этого сигнала до нуля во время пауз между следующими друг за другом импульсами напряжения выходного сигнала ограничителя

6 амплитуды сигнала. Формирователь 7 может быть выполнен в виде интегрирующей

RC-цепи, в которой зэряд конденсатора, подключенного одним выводом к общей шине

1652755 питания, осуществляется входным сигна- сатор разряжается через второй резистор. лом через первый резистор, а разряд кон- Если частота входных импульсов превыденсатора при отсутствии входного сигна- шает некоторо орое значение, напряжение ла — через второй резистор с сопротивлением на накопительном конденсаторе че ре через опременьшим, чем первый резистор, раза в три- 5 деленное число входных импульсов, зависячетыре. Цепи заряда и разряда разделяются щее от соотношения сопротивлений первого к диодами, Напряжение, формируемое на и второго резисторов. достигает порога пе онденсаторе, является выходным сигна- ключения порого о в го элемента. Пороговый лом формирователя 7, элемент при этом изменяет свое состояние и

Инвертор 8 может быть любого типа, 10 на его выходе, а следовательно, и на выходе например, в качестве его можно использо- блока 10, напряже и яжение становится равным вать логический элемент 2И-НЕ с обьеди- значению, соответствующему "1". ненными входами, входящий в микросхему типа К176ЛА7. ется текущее значение времени с(1! — t3—

В качестве электронного ключа 9 может 15 моменты времени), а по ни, а по оси ординат значебыть применен ключ, входящий в микросхе- ния напряжений U, и ч U му К176КТ1. ний, причем и — значение напряжения порога срабатывания электЗапоминающий блок 10 при отсутствии ронного ключа 9. входных импульсов должен формировать Устройство работает следующим обрауровень выходного напряжения, например 20 зом. низкого, соответствующего значению "0", а Для определеннос д ленности допустим, что знапри наличии последовательности входных чение выходного напряжения источника 4 импульсов должен формировать другой уро- опорного напряжения равно потенциалу обвень выходного напряжения, например вы- щей шины питани, т, . ия, т.е. напряжение смещесокого, соответствующего значению "1". В 25 ния на втором (неин м неинвертирующем) входе качестве такого запоминающего блока мо- усилителя 5 равно н . C улю. момента 1! до жет быть применен пороговый элемент с момента tz сигналы соответствуют еоздейподключенной на входе накопительной RC- ствию на фотодат 1 д тчик светового потока цепью, которая представляет собой после- постоянной интенси н ивности, т,е. контролидовательное соединение первого 30 руемое пламя и помеха отсутствуют, При низкоомного и второго высокоомного рези- этом переменные составляющие выходного сторов, включенных между входом блока 10 напряжения U! фотодатчика 1, выходного и общей шиной питания, причем параллель- напряжения Uz повторителя 2 и напряжения но второму резистору включен накопитель- Оз на первом (инвер ) и в ртирующем) входе усилиный конденсатор, точка соединения 35 теля 5 равны нулю. Нулю равны и выходные первого, второго резисторов и накопитель- напряжения U4 усилителя 5, U ограничитегн ла, в формирователя ного конденсатора соединяется с входом ля 6 амплитуды сигнала, U ф порогового элемента. В качестве порогово- 7 пилообразных импул о, ы импульсов, поступающего го элемента могут быть применены микро- на управляющий вхо ий вход электронного ключа схемные КМДП-логические элементы из 40 9, поэтому электронный ключ 9 закрыт и серии микросхем К176 и К561. Порог пере- выходное напряжение От инвертора 8, равключения таких элементов соответствует ное по значению "1", ию ", не поступает на вход примерно половине напряжения их пита- запоминающего блока 10, его выходное ния. В зависимости от требуемых логиче- напряжение Оу и выходное напряжение ских значений выходных сигналов 45 устройства в целом равно нулю. Таким обпорогового элемента могут быть использо- разом, при отсутствии контролируемого ваны различные комбинации включений ло- пламени выходной сигнал устройства соотгических элементов, например ветствуетпо значению "0". последовательное включение двух элемен- Если в интервале t — 1 рвале 2-1з отсутствует платов 2И-НЕ, В этом случае вход порогового 50 мя, нона фотодатчик1 воздействует пульсиэлемента образуется объединенными меж- рующий световой поток от ламп освещения ду собой входами первого логического эле- или/и на линию связи фотодатчика 1 с осмента, а выход — выходом второго тальной частью устройства наводится помелогического элемента. При поступлении на ха от промышленной сети, то переменные вход запоминающего блока 10 импульсов 55 составляющие напряжений U>, О, Оз соотпостоянной длительности на накопитель- ветственно на выходе фотодатчика 1, повтоном конденсаторе напряжение возрастает рителя 2, инвертирующем входе усилителя на определенную величину за счет заряда 5 колеблются с частотой помехи 100 или его через первый резистор. При отсутствии 50 Гц от нулевого значения напряжения. входного импульса накопигельный конден- Выходное напряжение О4 усилителя 5 по1652755 с;упает на вход ограничителя 6 амплитуды сигнала, на выходе которого напряжение Up представляет собой трапецеидальные импульсы определенной амплитуды, следующие с частотой, равной частоте входного сигнала. Эти импульсы поступают на вход инвертора 8 и на вход формирователя 7 пилообразных импульсов, обеспечивая на его выходе следующие с той же частотой пилообразные импульсы напряжения 0в, амплитуда которых в этом случае ниже порога 0л срабатывания электронного ключа 9, поэтому этот ключ находится в закрытом состоянии, запрещая прохождение импульсов напряжения U7 с инвертора 8 на вход запоминающего блока 10, который сохраняет значение своего выходного напряжения Ug равным нулю, т.е. выходной сигнал устройства соответствует "0" и свидетельствует об отсутствии пламени.

Если при наличии помехи в момент ta появляется контролируемое пламя, то сигналы 01, 02, 0з представляют собой суммарный сигнал помехи и более низкочастотного сигнала, обусловленного мерцанием излучения пламени. После обработки усилителем 5 и ограничителем б амплитуды сигнал в виде трапецеидальных импульсов напряжения 0к, следующих с частотой мерцания контролируемого пламени, поступает на формирователь 7, который формирует пилообразные импульсы с той же частотои. Так как длительность импульсов напряжения 0 в данном случае больше, то амплитуда пилообразных импульсов Ug превышает порог

Un срабатывания электронного ключа 9, поэтому последний открывается и обеспечивает прохождение инвертированных инвертором 8 импульсов напряжения Us в виде прямоугольных импульсов напряжения 07 с выхода ограничителя 6 на вход запоминающего блока 10. Длительность импульсов напряжения 08, поступающих че рез открытый электронный ключ 9 «а вход запоминающего блока 10, соответгтвует периоду времени с момента формирования инвертором 8 положительного фронта импульса напряжения 07 до момента закрытия электронного ключа 9 после снижения напряжения 0г, на еговходе(выходе формирователя 7 пилообразных импульсов) ниже порога 0л срабатывания. Частота этих импульсов соответствует частоте мерцания контролируемого пламени. Запоминающий блок 10 обеспечивает изменение выходного сигнала Ug из "0" в "1", если число поступающих эа определенное время импульсов напряжения 0в превышает установленное значение, Параметры запоминающего блока 10 выбираются таким образом, чтобы слу5

55 чай.1ые импульсы от помех на входе усройства не приводили к ложным срабагываниям его.

При погасании контролируемого пламени процессы в устройстве проходят аналогично описанному для интервалов времени т1 т2 или т2 сз.

Изменение чувствительности устройства рассмотрим при его работе после момента тз.

Изменением величины напряжения источника 4 регулируемого напряжения производится смещение диаграммы выходного напряжения усилителя 5 по оси ординат, Увеличивая смещение, можно добиться такой ситуации, чтобы на выходе ограничителя б трапецеидальные импульсы напряжения Uq стали следовать с частотой помехи, а при еще большем смещении исчезли совсем и на выходе ограничителя 6 напряжение стало равным нулю. Это влечет за собой установление на выходе устройства "0" ("Нет пламени"). Трапецеидальные импульсы Ug на выходе ограничителя 6 появляются снова только при увеличении амплитуды сигнала 0з на входе усилителя 5, значиг, при увеличении интенсивности излучения мерцающего контролируемого пламени. Это означает, что напряжением источника 4 чувствительность устройства уменьшена.

Устройство для контроля пламени не формирует ложного сигнала о наличии пламени при воздействии на фотодатчик пульсации интенсивности излучения от ламп освещения и при помехах, наводимых от промышленной сети переменного тока на линию связи фотодатчика с остальной частью устройства, причем обеспечивается воэможность изменения чувствительности устройства, Формула изобретения

Устройство контроля пламени, содержащее фотодатчик с повторителем сигнала, соединенные через разделительный конденсатор с входом усилителя с ограничйтелем амплитуды, формирователь импульсов, источник регулируемого опорного напряжения и запоминающий блок, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено инвертором и электронным ключом, причем входы инвертора и формирователя импульсов подсоединены к выходу ограничителя амплитуды, выходы— к входам электронного ключа, выход которого соединен с входом запоминающего блока, а источник регулируемого напряжения присоединен к второму входу усили.1 ЕЛ Я.

1 2

Оз

0 6 п

8

Составитель И. Аксенов

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 1763 Тираж 362 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101