Устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды Советский патент 1993 года по МПК G05D21/02 

Изобретение относится к технике измерения и регулирования состава высокотемпературных газовых сред, в частности к устройствам для регулирования газового состава в камерах сгорания двигателей, печах химико-термической обработки, печах стекольной промышленности, других устройствах, где в качестве первичного преобразователя используется твердоэлек- тролитный датчик (ТЭД).

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды содержит твердоэлектролитный датчик ТЭД 1 углеродного потенциала, источник опорного напряжения 2, повторитель напряжения 3, последовательно соединенные двухуровневый компаратор 4 и блок 5 регулирования и сигнализации. Устройство также содержит последовательно соединенные усилитель 6 с зздатчиком 7 коэффициента усиления, сумматор 8 с установленным на его втором входе источником 9 сдвигающего напряжения, при этом твердоэлектролитный датчик 1 углеродного потенциала соединен встречно с источником опорного напряжения 2, и через повторитель напряжения 3 - со входом усилителя 6. Выход сумматора 8 соединен со входом двухуровневого компаратора 4. Кроме того устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды содержит коммутатор сигналов 10, за00

со со

00

ел

датчик уровня напряжения 11, задатчик нуля 12, задатчики верхнего 13 и нижнего 14 пределов зоны регулирования, формирователь 15 сигналов управления и сигнализации, блок 16 гальванического разделения, переключатель 17 режимов индикации и индикатор 18.

Устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды работает следующим образом.

Твёрдоэлектролитный датчик 1, помещенный в высокотемпературную газовую среду, генерирует электродвижущую силу Е, функционально связанную с концентрацией контролируемого параметра С, При этом конкретный вид функциональной зависимости Е f(C) определяется характером объекта регулирования. Например, для печей цементации функциональная зависимость между ;ЭДСЕмв и углеродным потенциалом С, % в диапазоне значений С от 0,5 до 1,5%, что охватывает большинство применений, имеет вид

Е 794 4 0,043 Т х 9,652 - In ( -0,195)

1М

(D где С - концентрация окиси углерода в

печной атмосфере, %

Т - абсолютная температура, в печи, К.

Переключатель режимов индикации 17 устанавливают в положение индикации напряжения источника 2 и с помощью задат- -чика 11 устанавливают напряжение, соответствующее нижнему пределу диапазона регулирования, определяя его в соответствии с функциональной зависимостью Е f(C), Встречное включение источника опорного напряжения 2 и твердоэлектро- литного датчика 1 обеспечивает таким образом поступление на вход повторителя напряжения 3 разностного сигнала, из которого удалена неинформативная составляющая. С выхода повторителя напряжения 3 усиленный по мощности сигнал поступает на вход усилителя 6, с помощью которого производится нормирование информационного сигнала в соответствии с принятым стандартом, например(0-1)В,(0-5) мА. Нормированный сигнал с выхода усилителя 6 поступает на вход сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал от источника 9 сдвигающего напряжения. При помощи задатчиков 7 и 12 производится периодическая корректировка смещения нуля и накло- на градуировочной характеристики твердоэлектролитного датчика 1 по мере выработки его ресурса. Это позволяет увеличить ресурс в 4-5 раза.

С выхода сумматора 8 информационный сигнал поступает на входы двухуровневого компаратора 10.

При настройке регулятора переключатель режимов индикации 17 поочередно устанавливают в положение индикации уровней напряжения задатчиков 13, 14 и производят с их помощью установку верхнего и нижнего пределов зоны регулирования.

При выходе информационного сигнала за пределы зоны регулирования срабатывает один из уровней компаратора 10 и выдает сигнал на формирователь 15 сигналов управления и сигнализации, который выраба5 тывает соответствующие сигналы, подаваемые на вход блока 16 гальванического разделения, с выхода блока 16 гальванического разделения сигналы управления поступают на блок 5 регулирования и сигна-0 лизации, который изменяет состав газовой среды, возвращая контролируемый параметр газовой среды в пределы зоны регулирования. Включение между формирователем 15 сигналов управления и блоком 5 .

5 регулирования и сигнализации, блока 16 гальванического разделения позволяет не подсоединять на массу положительную клемму источника опорного напряжения 2, ее потенциал становится плавающим от0 носительно корпуса устройства. Этим обеспечивается высокая помехозащищенность измерительной схемы при наличии мощных источников, например, стартеров в автомобильных двигателях или электронагревате5 лей в печах. Одновременно предотвращается искажение сигнала при замыкании на корпус положительного полюса твердоэлектромагнитного датчика 1. Тем самым достигается повышение точно0 сти регулируемого параметра.

Выход источника опорного напряжения 2 с целью проверки стабильности его работы с помощью переключателя 17 режима индикации через коммутатор 10 может быть

5 вручную подключен к индикатору 18. Коррекция опорного напряжения осуществляется вручную посредством воздействия на задатчик уровня напряжения 11. Выходы задатчиков 13 и 14 пределов зоны регулирова0 ния также могут быть подключены к входам коммутатора сигналов 10 посредством переключателя 17 режимов индикации. Такое подключение осуществляется при необходимости изменения верхнего или нижнего

5 предела зоны регулирования. Точная подстройка нуля датчика, с целью увеличения его точности работы, осуществляется воздействием на задатчик нуля 12 после подключения выхода сумматора 8 к индикатору 18 коммутатора 10 посредством переключателя 17 режимов индикации. Наличие коммутатора 10. переключателя 17 и индикатора. 18 повышает сервисные возможности датчика что увеличивает точность и стабильность его работы.

Формула изобретения Устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды, содержащее размещенный в ней твердоэлек- тролитный датчик углеродного потенциала, источник опорного напряжения, повторитель напряжения, последовательно соединенные двухуровневый компаратор и блок регулирования и сигнализации, отличаю0

щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные усилитель с подстраиваемым коэффициентом усиления и сумматор с установленным на его втором входе источником сдвигающего напряжения, при этом твердоэлектрслитный датчик углеродного потенциала встречно соединен с источником опорного напряжения, выполненным подстраиваемым, и через повторитель напряжения - с входом усилителя с подстраиваемым коэффициентом усиления, а выход сумматора соединен с входом двухуровневого компаратора.

Изобретение относится к технике измерения и регулирования состава высокотемпературных газовых сред, в частности к устройствам для регулирования газового состава в камерах сгорания двигателей, печах химико-термической обработки, печах стекольной промышленности и др., где в качестве первичного преобразователя используется твердоэлектролитный датчик. Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство для регулирования состава высокотемпературной газовой среды содержит твердоэлектролитный датчик углеродного потенциала, источник опорного напряжения, повторитель напряжения, двухуровневый компаратор, блок регулирования и сигнализации,усилитель с подстраиваемым коэффициентом усиления, сумматор и источник сдвигающего напряжения, причем источник Опорного напряжения выполнен подстраиваемым. 1 ил. СО