Устройство для сигнализации Советский патент 1992 года по МПК G08B17/10 

Изобретение относится к автоматике, .измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для обнаружения и анализа взрывоопасных концентраций горючих газообразных ве- ществ и их смесей, и может быть использовано в системах контроля, например, при создании системы мониторинга окружающей среды, автоматической системы безопасности морских стационарных платформ и плавучих буровых установок континентального шельфа.

Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации устройства,

На фиг 1 изображена функциональная схема устройства для сигнализации; на фиг 2 - функциональная схема синхрогене- ратора; на фиг.З - регистра группы регистров.

УстройствЬ для сигнализации содержит (фиг 1) датчики 1, каждый из которых выпол- ней в виде камеры с двумя пробоотборниками и установленным в ней детектором 2, мультиплексор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, первый 5 и второй б регистры, блок 7 вычитания, первый 8 и второй 9 блоки сравнения, nepsbfu 10 и второй 11 элементы И, первый 12 и второй 13 блоки оперативной памяти, демультиплексор 14, триггеры 15, первый поверочный баллон 16, вторые по- верочные бал юны 17, одновходовый кла- пан 18 на первом поверочном баллоне 16, эжекторы 19, синхрогенератор 20, имеющий пусковой вход 21, вход Калибровка 22, установочный вход 23, адресные входы 24, первый - восьмой выходы 25-32, установочный зход 33 устройства, пэрвый 34 и второй 35 сигнальные выходы устройства и его адресный выход 36.

Датчик 1 имеет первый пробоотборник 37 с одновходовым клапаном 38, эторой пробоотборник 39 с управляемым вентилем 40, управляющий вход 41.

Эжектор 19 снабжен управляемым вентилем 42.

Устройство также содержит группу регистров 43, каждый из которых топологически привязан к соответствующим одновходовым клапанам на первом пробоотборнике каждого датчика, и блок 44 элементов ИЛИ, разрешающие входы устройства являются входами 45 выдачи данных регистров 43.

Синхрогенератор 20 содержит (фиг 2) управляемый генератор 46 импульсов, первый 47 и второй 48триггеры, первый- пятый элементы И 49-52, первый 54, второй 55 и третий 56 элементы ИЛИ, инвертор 57, первый 58, второй 59 и третий 60 регистры сдвига, первый 61, второй 62 и третий 63 элементы задержки, счетчик 64, блок 65 элементов И и блок 66 элементов ИЛИ.

Регистр 43 группы регистров (фиг.З) содержит по числу разрядов регистра установочные тумблеры 67, управляемый тумблер 63 и источник 69 опорного единичного напряжения.

Устройство для сигнализации работает следующим образом.

Перед работой устройства производится начальная установка всех элементов и узлов, в частности очистка содержимого блоков оперативной памяти, сброс всех регистров и счетчика в синхрогеиераторе (на фиг.1 и 2 цепи управления, сброса, фиксации и установки не показаны), причем исходное состояние счетчика соответствует первому адресу первого датчика Производится также установка второй группы поверочных баллонов, подвод трубопроводов и шлангов и установка эжекторов На практике при установке датчиков в технологических помещениях, размещение эхекторов возможно либо в непосредственной близости отдатчиков, либо в самой отдаленной от пего точке, в результате чего достигаются разные цели контроля.

Тумблерные регистры 43 устанавливаются также в непосредственной близости от сдновходовых клапанов 38 первых пробоотборников 37 каждого датчика, адреса которых набираются на регистрах (установочные тумблеры 67 на фиг.З).

Далее устройство для сигнализации работает непрерывно в режимах измерения, установки нуля и установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), причем установка нуля и установка НКПР выполняются последовательно и запускаются подачей сигнала Ка- либровка по входу 22 синхрогенератора 20, При отсутствии сигнала Калибровка работа устройства проходит в режиме измерения; при подаче питания на устройство триггеры группы 15 триггеров устанавлива- ются в нулевое состояние.

Рассмотрим работу устройства в каждом из режимов.

Режим установки нуля.

Синхрогенератор 20 вырабатывает сиг- нал режима установки нуля, поступающий с выхода 32 на второй вход второго элемента И 11, открывающий управляемые вентили вторых пробоотборников камер датчиков и разрешающий доступ инертного газа из вторых поверочных баллонов группы 17 в камеры датчиков. По сигналу с первого выхода 25 синхрогенератора 20 открываются управляющие входы камер датчиков 1, и инертный газ через открытые управляемые вентили вторых пробоотборников камер датчиков 1 поступает в камеры, под давлением вытесняя газы, оставшиеся в них От предыдущих циклов измерения. После заполнения камер датчиков 1 сигнал с пер- вого выхода 25 синхрогенератора 20 снимается и управляющие входы камер закрываются.

Сигнал с второго выхода 26 синхрогенератора 20 инициирует первый адрес датчи- ка 1, мультиплексора 3, блоков 12 и 13 оперативной памяти и демультиплексора 14. Измеренное значение нулевого разбаланса первого детектора 2 соответствующего датчика 1 с его выхода поступает на первый вход мультиплексора 3, подключающего первый датчик 1 к входу аналого-цифрового преобразователя 4, преобразующего аналоговый сигнал в цифровой код и выдающего его для хранения на первый регистр 5. В связи с произведенным предварительно обнулением ячеек блока 12 оперативной памяти постоянно обнулены другие входы блока 7 вычитания, поэтому сигнал с выходов первого регистра 5 проходит через блок 7 вычитания.в данном режиме без изменения. С выхода блока 7 вычитания измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1 поступает на одни входы блоков 8 и 9 сравнения,. Однако поскольку первый элемент И 10 не разрешает прохождение результата сравнения с выхода блока 8 на первый сигнальный выход 34 устройства, срабатывает цепь блоков 9 и 11, ко времени прохождения сигнала на одни входы второго блока 9 сравнения поступает измеренное значение нулевого разбаланса датчика 1, на другие входы которого подается значение максимально допустимого нулевого разбаланса датчиков, обусловленное техническими условиями на качество работоспособности датчиков.

Второй блок 9 сравнения производит поразрядное сравнение кодов, поступающих на его входы, и в случае превышения кодом измеренного значения нулевого разбаланса датчика 1 кода максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков выдает по второму сигнальному выходу 35 устройства для сигнализации информацию высокого уровня, равную логической единице, о превышении максимально допустимого нулевого разбаланса детектора 2, физически означающего потерь детектором 2 соответствующего датчика 1 работоспособности. Этот же сигнал вместе с измеренным значением нулевого разбаланса датчика 1 с выходов блока 7 вычитания записывается в первый блок 12 оперативной памяти, сигнал разрешения записи в который поступает к этому времени с выхода 29 синхрогенератора 20. При этом запись контрольной логической единицы с выхода второго блока 9 сравнения производится в контрольный бит соответствующего байта первого блока 12 оперативной памяти, Оператором производится идентификация неисправных датчиков с выходов 35 и 36 устройства.

В случае нахождения кода измеренного значения нулевого разбаланса соответствующего датчика 1 в пределах допуска, ограниченного кодом максимально допустимого значения нулевого разбаланса датчиков на втором регистре 6, с выхода второго блока 9 сравнения производится в контрольный бит первого блока 12 оперативной памяти запись логического нуля. На этом съем и обработка информации с первого датчика 1 прекращается и синхрогенератор 20 с второго выхода 26 выдает адрес следующего датчика. Далее цикл обработки данных в режиме установки нуля повторяется. Таким образом производится опрос всех датчиков 1 и установление значений нулевого разбаланса каждого датчика с их записью в соответствующие ячейки первого блока 12 оперативной памяти.

Режим установки НКПР.

Синхрогенератор 20 вырабатывает сигнал режима установки НКПР, поступающий

с выхода 28 синхрогенератора 20 и подготавливающий по первому входу считывания блок 12 оперативной памяти к выдаче информации. Цель режима - установка индивидуальных значений НКПР с учетом технических особенностей датчиков, например их нулевого разбаланса,

Оператор в удобной ему для выполнения калибровки датчиков последовательности производит подключение поверочного баллона 16 со взрывоопасным газом, характерным для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПР, через одновходовый клапан 18 к первому пробоотборнику 37 с одновходовым клапаном 38 выбранного датчика 1. После завершения процесса подключения баллона 16 по входу 45 выдача данных регистра 43 (управляемый тумблер 68 на фиг.З), находящегося возле точки подключения, оператор через блок 44 элементов ИЛИ инициирует передачу адреса калибруемого датчика на адресные входы

24си нх роге итератор а 20. С первого выхода

25синхрогенератора 20 поступает сигнал, открывающий управляющие входы камер датчиков 1, газ повышенной концентрации (уровня НКПР) поступает в камеры датчиков

и под давлением вытесняет инертный газ, оставшийся в них от предыдущего режима работы устройства. После заполнения газо- вых камер датчиков взрывоопасным газом концентрации НКПР сигнал с первого выхода 25 синхрогенератора снимается и управляющие входы камер датчиков закрываются. Закрытие управляющих вхо- дов датчиков 1 является сигналом оператору о разрешении отключения первого поверочного баллона 16 и, поскольку инерционность оператора по отключению баллона 16 большая, это не препятствует поступлению измеренного значения отработки детекторог. 2 уровня НКПР (в дальнейшем - индивидуальное значение НКПР) с выхода первого датчика 1 на соответствующий вход мультиплексора 3, выполняюще- го коммутацию измерительного канала к входу аналого-цифрового преобразователя 4. После этого оператор аналогично произ- водит подключение первого поверочного баллона 16 со взрывоопасным газом кон- центрации уровня НКПР через одновходовый клапан 18 к первому пробоотборнику камеры следующего датчика 1, обеспечивая выполнение режима установки НКПР в цикле опроса датчиков. При этом подключение к соответствующему датчику оператором производится с учетом значений сигналов на втором сигнальном выходе 35 устройства и его адресном выходе 36 (идентификация неисправного датчика по его адресу), полученных в режиме установки нуля датчиков (т.е. оператор не производит подключение первого поверочного баллона 16 к выявленным неисправным датчикам), Поскольку сигнал с выхода 28 синхрогенератора 20 разрешает чтение измеренного в предыдущем режиме значения нулевого разбаланса первого датчика, выбираемого из соответствующей ячейки блока 12 оперативной памяти, код нулевого разбаланса датчика 1 поступает на другие входы блока 7 вычитания, содержимое контрольного бита (байта с кодом значения нулевого разбаланса датчика) поступает на установочный вход 23 синхрогенератора 20 и автоматически либо разрешает при нулевом сигнале продолжение обработки данных в режиме, либо при единичном сигнале блокирует обработку данных по данному адресу.

Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует аналоговый сигнал в цифровой код, который хранится на первом регистре 5 и поступает на одни входы блока 7 вычитания, на другие входы которого к этому времени поступает код нулевого разбаланса этого же датчика и происходит вычитание (установление динамического диапазона измерения). С выхода 31 синхрогенератора 20 поступает на блок 13 оперативной памяти сигнал разрешения записи, после чего в соответствующую ячейку этого блока оперативной памяти производится с выходов блока 7 вычитания запись кода индивидуального НКПР, соответствующего динамическому диапазону подключенного датчика 1 (прохождение соответствующих сигналов на выходы 34 и 35 устройства запрещается отсутствием сигналов на выходах 27 и 32 синхрогенератора 20). На этом сьем и обработка измеренной информации данного датчика 1 прекращается и производится опрос всех остальных датчиков 1 устройства аналогично описанному.

Режим измерения.

Режим измерения в устройстве для сигнализации может выполняться либо после последовательной отработки режимов установки нуля и установки НКПР автоматическим запуском, либо автономно, после подачи пускового сигнала на вход 22 синхрогенератора 20. Сигнал режима измерения поступает с выхода 30 синхрогенераторэ 20 и однозначно соответствует сигналу разрешения считывания информации по второму входу разрешения считывания первого блока 12 оперативной памяти из ячейки, инициируемой синхрогенератором 20 по его второму выходу 26.

С первого выхода 25 синхрогенератора 20 поступает сигнал, открывающий управляющие входы камер датчиков 1. После их проветривания в процессе работы в камеры поступает анализируемый газ, концентрация которого определяется детектором 2, и через мультиплексор 3 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, которым преобразовывается в цифровую форму и поступает для хранения в первый регистр 5.

К этому времени код нулевого разбалан- са датчика считывается из соответствующей ячейки первого блока 12 оперативной памяти (значение содержимого контрольного бита учитывается идентично режиму установки НКПР) и поступает на другие входы блока 7 вычитания, на одни входы которого подается код, соответствующий текущей концентрации взрывоопасного газа в контролируемой среде. В блоке 7 вычитания происходит определение (с учетом значения нулевого разбаланса датчика) нулевой точки отсчета сигнала по амплитуде.

Синхрогенератор 20 по третьему выходу 27 выдает сигнал разрешения считывания, поступающий на одноименный вход второго блока 13 оперативной памяти, из соответствующей ячейки которого на другие входы первого блока 8 сравнения поступает код индивидуального НКПР, соответствующего динамическому диапазону данного датчика 1, на одни входы блока 8 сравнения подается код измеренного значения текущей концентрации газа. Блок 8 производит сравнение кодов и, в случае равенства либо превышения кодом текущей концентрации газа кода индивидуального НКПР (сигнал логической единицы на выходе блока 8), первый элемент И 10 по своему второму входу ранее поступившим сигналом с третьего выхода 27 синхрогенератора 20 разре- шает выдачу тревожного сигнала на первый сигнальный выход 34 устройства и внешнее устройство индикации (прохождение соответствующего сигнала на выход 35 устройства запрещается отсутствием сигнала на выходе 32 синхрогенератора 20).

Сигнал с выхода 27 синхрогенератора 20 также поступает на вход синхросигнала выбора демультиплексора 14, адрес которого определен на втором выходе 26 синхро- генератора 20 и на вход сигнала данных которого поступает в виде логического сигнала результат сравнения с выхода первого блока 8 сравнения и первого элемента И 10. Демультиплексор 14 производит инициали- зацию первого триггера группы 15 триггеров, выполненной из D-триггеров, поступление логической единицы на вход которого вызывает открывание управляемого вентиля эжектора 19 и выброс инертного

газа из соответствующего поверочного баллона второй группы 17 поверочных баллонов. Длительность выброса флегматизатора зависит от длительности каждого цикла опроса датчиков в режиме измерения. Поступление на вход сигнала данных демультиплексора 14 нулевого сигнала не вызывает через триггер группы 15 триггеров открывание управляемого вентиля эжектора 19, и соответственно, выброс инертного газа в контролируемую среду, Далее синх- рогенератор 20 с второго выхода 26 выдает адрес следующего датчика 1. При этом, как и в предыдущем режиме, исключается опрос датчиков, для которых содержимое кон- трольного бита в первом блоке 12 оперативной памяти равно логической единице,

После завершения цикла опроса всех датчиков и, в случае необходимости, выброса флегматизирующей газовой добавки в контролируемую анализируемым датчиком среду после выдачи им соответствующего единичного тревожного сигнала на первом сигнальном выходе устройства, производится регулирование выброса порций флег- матизирующих добавок повторным логическим сигналом на входе сигнала данных демультиплексора 14: логическая единица вызывает повторный выброс очередной порции инертного газа, логический нуль не вызывает такого выброса ввиду очевидности отсутствия аварийной ситуации.

Синхрогенератор 20 работает следующим образом (фиг 2),

Микрооперации сдвига с выходов регистра 60 сдвига через элементы ИЛИ 55, задержки 63 и триггер 48 выдают управляющие сигналы на выходах 25, 29 и 32 синхрогенератора 20, через элемент ИЛИ 54 изменяется содержимое счетТйТаТ элемент ИЛИ 56 разрешает прохождение кода через элементы И 65 и ИЛИ 66 на выходы 26 синхрогенератора, Единичным сигналом с выхода старшего разряда счетчика 64 изменяется состояние триггера 48. Микрооперации сдвига с выходов регистра 59 сдвига через элементы ИЛИ 55 и задержки 62 выдают сигналы на выходах 25, 29 и 32 синхрогенератора 20, через элемент ИЛИ 54 изменяется содержимое счетчика, элемент ИЛИ 56 разрешает прохождение кода через элементы И 65 и ИЛИ 66 на выходы 26 синхрогенератора. Единичным сигналом с выхода старшего разряда счетчика 64 изменяется состояние триггера 48. Микрооперации сдвига с выходов регистра 59 сдвига через элементы ИЛИ 55 и задержки 62 выдают сигналы на выхода 25 и 31 синхрогенератора 20, блокируется элемент И 65, и код адреса с его входов 24 через элемент ИЛИ 65 поступает на его выходы 26. Единичным сигналом с выхода старшего разряда счетчика 64 изменяется состояние триггера 47, прохождение импульсов с выхода управляемого генератора 46 на входы регистров 58-60 управляется элементами И 50-52. Микрооперации сдвига с выходов регистра 58 сдвига через элементы ИЛИ 55 и задержки 61 выдают управляющие сигналы на выходах 25 и 27 синхрогенератора, производится через элемент ИЛИ 54 изменение содержимого счетчика 64, код которого через элементы И 65 (работу которого разрешает элемент ИЛИ 56) и блок 66 элементов ИЛИ выдается на выходах 26 синхрогенератора. Выдается также сигнал на его выходах 28 и 30.

Сигнал логической единицы на входе 23 синхрогенератора 20 через элементы И 49 и ИЛИ 54 управляет изменением содержимого счетчика 64.

Формула изобретения

1.Устройство для сигнализации по авт.св. № 1345226. отличающееся тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации, в него введены блок элементов ИЛИ и группа регистров, входы выдачи данных которых являются разрешающими входами устройства, а выходы подключены соответственно к входам блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с адресными входами синхрогенератора.

2.Устройство по п. 1,отличающееся тем, что синхрогенератор содержит управляемый генератор импульсов, два триггера, пять элементов И, три элемента ИЛИ, инвертор, три регистра сдвига, три элемента задержки, счетчик, блок элемен тов И и блок элементов ИЛИ, вход инвертора и первый вход первого элемента И объединены и являются установочным входом синхрогенератора, выход инвертора подключен к первым входам второго и третьего элементов И, управляющий вход управляемого генератора импульсов является пусковым входом синхрогенератора, выход управляемого генератора импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И и вторым входам первого, второго и третьего элементов И, установочный вход первого триггера является входом Калибровка синхрогенератора, прямой выход первого триггера подключен к первому входу пятого, второму входу четвертого и третьему входу третьего элементов И, инверсный выход первого триггера подключен к третьему входу второго элемента И и является

шестым выходом синхрогенератора, выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента И подключен к входу первого регистра сдвига, первый выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к второму входу второго элемента ИЛИ и входу первого элемента задержки, выход которого является треть0 им выходом синхрогенератора,третий выход первого регистра сдвига подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к третьему входу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента И подключен к входу

5 второго регистра сдвига, первый выход которого подключен к четвертому входу второго элемента ИЛИ, второй выход - к входу второго элемента задержки, выход которого является седьмым выходом синхрогенера0 тора, третий выход второго регистра сдвига подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и к первому сигнальному входу первого триггера, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего регистра

5 сдвига, первый выход которого подключен к пятому входу второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом синхрогенератора, второй выход третьего регистра сдвига подключен к выходу третьего

0 элемента задержки, выход которого является пятым выходом синхрогенератора, третий выход третьего регистра сдвига подключен к первому сигнальному входу второго триггера и четвертому входу пер5 вого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу счетчика, выход старшего разряда которого подключен к вторым сигнальным входам первого и второго триггеров, прямой выход второго триггера

0 подключен к четвертому входу третьего элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого является четвертым выходом синхрогенератора, инверсный выход второго триггера подключен к третьему

5 входу четвертого элемента И и является восьмым выходом синхрогенератора, адресные входы которого подключены к первым входам блока элементов ИЛИ, выходы которого являются вторым выходом синх0 рогенератора, а вторые входы блока элементов ИЛИ подключены к выходам блока элементов И, первые входы которого подключены к выходам разрядов счетчика, а второй вход подключен к выходу третьего

5 элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к инверсным выходам первого и второго триггеров.

3. Устройство поп.1,отличающее- cjt тем, что регистр группы регистров содержит управляемый тумблер и по числу ся входом выдачи данных регистра, источ- разрядов - установочные тумблеры, выходы ник опорного единичного напряжения через которых являются выходами регистра, вход управляемый тумблер подключен к объедиуправления управляемого тумблера являет- ненным входам установочных тумблеров.

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике, в частности к автоматическим системам для обнаружения и анализа критических концентраций горючих и взрывоопасных газов (ГВГ). Цель изобретения - повышение удобства эксплуатации устройства, Изобретение является дополнительным к устройству по авт.св. № 1345226 и сохраняет режимы его работы, установки нуля детекторов, установки нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) и измерения. Первый режим производится в атмосфере инертного газа-флегматизатора, подаваемого на датчики 1 из поверочных баллонов 17, второй режим - при взрывоопасном газе, характерном для контролируемой среды, концентрация которого соответствует НКПР, и поступающем на датчики 1 из подключаемого к ним оператором в удобной ему последовательности поверочного баллона 16 через одновходовые клапаны 18 и 38. Передача адреса калибруемого датчика 1 осуществляется оператором по входу 45 соответствующего регистра 43, находящегося возле точки подключения бал