Устройство для защиты измерительных приборов от перегрузок

 

Сущность изобретения: устройство содержит блок 1 искрозащиты, включающий стабилитрон 2, последовательно соединенные резисторы 3, 4, причем к клемме 5 подключена линия 6 связи, последовательно с линией связи измерительной цепи включенные диод 7 и резистор 8, точка соединения которых через диод 9 соединена с нулевым проводом 10, при этом стабилитрон 2 зашунтирован резистором 11, а на выходе блока к клемме 12 подключен контрольно-измерительный прибор 13. В нагрузку источника 30 питания включен измерительный преобразователь, одна из цепей которого, включающая резисторы 16, 17, 18, конденсатор 19, транзисторы 20 и 21, снабженные резистором 22 обратной связи и резистором 23 взаимосвязи, образует усилитель сигнала датчика, а другая - стабилизатор напряжения, выполненный на полевом транзисторе 24, транзисторе 25, точка соединения которых через резистор 26 соединена с источником опорного напряжения, состоящего из стабилитрона 27, включенного на базу транзистора 25, и резистора 28. 1 ил.

Изобретение относится к области электроизмерений и может использоваться в измерительных устройствах для обеспечения защиты датчика прибора и его измерительного преобразователя от перегрузок, создающих опасность инициирования взрыва в критических ситуациях. Устройства могут преимущественно использоваться для проведения измерений во взрывоопасных помещениях химической, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.

Известны устройства взрывозащиты электроизмерительных цепей, блоки искрозащиты которых содержат ограничительные резисторы и стабилитроны [1]. Эти устройства не создают полного исключения проникновения токов и напряжений в цепь повышенной взрывоопасности.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемому эффекту является устройство защиты входных цепей измерительных приборов от перенапряжения, содержащее стабилитрон, диоды, предохранители и ограничительные резисторы, включенные последовательно в измерительные цепи и образующие блок искрозащиты [2]. Однако в данном устройстве предусмотрена защита входных цепей, содержащих только параметрические датчики мостового типа. Кроме того, используемые плавкие предохранители в качестве дублирующих элементов являются малонадежными устройствами.

Цель изобретения - повышение уровня взрывозащиты и помехозащищенности выносных устройств измерительных приборов.

Цель достигается тем, что в устройство для защиты измерительных приборов от перегрузок, содержащее блок искрозащиты измерительных цепей, включающий стабилитрон и измерительный преобразователь с датчиком на входе, причем последний предназначен для подключения к источнику питания, снабженному взрывозащитой, посредством линии связи, а к контрольно-измерительному прибору через линию связи и блок искрозащиты измерительных цепей, в блок искрозащиты введены два диода и четыре резистора, при этом он предназначен для подключения к измерительному преобразователю, выполненному в виде генератора тока. В блоке искрозащиты последовательно с линией связи включены диод, первый, второй третий резисторы, причем точка соединения диода и первого резистора через диод обратного включения присоединена к общей шине питания, а точка соединения первого и второго резисторов подключена к общей шине через стабилитрон, зашунтированный четвертым резистором, калиброванным по току сигнала измерительной цепи.

На чертеже изображена электрическая схема устройства.

Устройство содержит блок 1 искрозащиты 1, содержащий стабилитрон 2, последовательно соединенные ограничительные резисторы 3 и 4. К клемме 5 подключен провод искробезопасной цепи линии 6 связи для передачи информационного сигнала. Последовательно с линией связи к клемме 5 в блоке 1 включены диод 7 и резистор 8, точка соединения которых через диод 9 соединена с общим (нулевым) проводом 10 схемы, а стабилитрон 2 зашунтирован резистором 11, калиброванным по току измерительной цепи. На выходе блока 1 к клемме 12 и к точке 10 общей шины подключен контрольно-измерительный прибор 13.

Измерительный преобразователь 14 напряжения сигнала датчика 15 в сигнал тока выполнен по схеме генератора тока. Он содержит усилитель, состоящий из резисторов 16, 17, 18, конденсатора 19, двух транзисторов 20 и 21, резистора 22 обратной связи и резистора 23 взаимосвязи транзисторов. Стабилизатор напряжения питания усилителя содержит полевой транзистор 24, транзистор 25, резистор 26, стабилитрон 27 опорного напряжения и резистор 28. Сток транзистора 24 через линию 29 связи подключен к источнику 30 питания, снабженному устройством искрозащиты.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение от источника 30 питания через линию 20 связи поступает на стабилизатор напряжения, содержащий транзисторы 24 и 25, который обеспечивает постоянство напряжения питания усилителя. Режим работы усилителя по среднему току задается резистором 16, а преобразование напряжения сигнала датчика 15 в сигнал тока контролируется резистором 22 обратной связи за счет высокого коэффициента усиления сопряженных транзисторов 20 и 21. Ток, создаваемый преобразователем 14, поступает через линию 6 связи на клемму 5 блока 1 искрозащиты. Величина тока модулируется сигналом датчика 15.

Ток сигнала проходит через диод 7, запирает диод 9 и через резистор 8 поступает на стабилитрон 2 и калиброванный резистор 11, создавая на них падение напряжения, пропорциональное силе тока сигнала, которое запирает стабилитрон 2 и через токоограничительные резисторы 3 и 4 поступает на клемму 12 и высокоомный вход контрольно-измерительного прибора 13.

В аварийной ситуации, которая предполагает возникновение пробоя изоляции внутри прибора 13, на клемму 12 поступает напряжение 250 В переменного тока с частотой 50 Гц. При этом резисторы 3 и 4 ограничивают силу тока обеих полярностей, образуя с резистором 11 делитель напряжения. При положительной полярности тока (по схеме напряжение на стабилитроне 2 не поднимается выше его напряжения стабилизации, а при отрицательной - не выше его напряжения p-n-перехода. В случае отказа стабилизатора (обрыва) ограничение напряжения 250 В происходит на делителе напряжения, состоящем из резисторов 3, 4 и 11, до безопасного уровня, а в случае отказа резистора 11 - ограничение выполняется стабилитроном 2. Таким образом, имеет место дублирование средств защиты цепей от перенапряжения, чем достигается повышение надежности их искробезо- пасности.

В рассмотренной аварийной ситуации источник 30 питания автоматически отключается. В этом случае ток от него на клемму 5 не поступает, тогда при положительной полярности напряжения +250 В диод 7 не пропускает его с делителя 3, 4 и 11 в линию 6, а при отрицательной полярности напряжения 250 В диод 9 замыкает катод диода 7 на общую шину 10, что полностью исключает прохождение тока в искробезопасную линию 6 связи. Дополнительное ограничение тока в диоде 9 достигается в резисторе 8.

В случае невыключения источника 30 питания в предполагаемом аварийном состоянии ток из линии 6 проходит через диод 7, резистор 8 и через стабилитрон 2 и резистор 11 без превышения при этом ранее заданных пределов напряжения, обеспечивающих искрообезопасность цепей.

Повышение помехозащищенности измери- тельных цепей наряду с повышением взрыво- защиты достигается передачей информационного сигнала модулированным сигналом тока от измерительного преобразователя.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащее блок искрозащиты измерительных цепей, включающий стабилитрон, измерительный преобразователь с датчиком на входе, предназначенный для подключения к источнику питания с взрывозащитной через линию связи, а к контрольно-измерительному прибору через линию связи и блок искрозащиты измерительных цепей, отличающееся тем, что, с целью повышения уровня взрывозащиты и помехозащищенности, в блок искрозащиты измерительных цепей введены два диода и четыре резистора, а измерительный преобразователь выполнен в виде генератора тока, причем в блоке искрозащиты последователь с линией связи включены диод, первый, второй и третий резисторы, точка соединения диода и первого резистора через диод обратного включения подключена к общей шине, а точка соединения первого и второго резисторов подключена к общей шине через стабилитрон, зашунтированный четвертым резистором, калиброванным по току сигнала измерительной цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1