Устройство для контроля наличия пламени Советский патент 1979 года по МПК F23N5/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ПЛ.А,МЕНИ Фотодатчик 1 и преобразователь 2 формируют напряжение, пропорциональное интенсивности излучения пламени. В качестве фотодатчика 1 и преобразователя 2 может быть применен делитель напряжения, составленный из резистора и фоторёзистора, свободный вывод KOTOpoio подключается в этом случае к отрицательному полюсу источника питания. Усилитель 3 представляет собой усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления. Напряжение на выходе усилителя 3 имеет предельное положительное или предельное отрицательное значение соответственно при отрицательной или положительной полярности напряжения на его в.ходе. Накопительная ячейка 4 служит для формирования напряжения, быстро возрастающего при подаче на его вход напряжения положительной полярности и медленно убывающего при подаче входного напряжения отрицательной полярности. В качестве накопительной ячейки 4 может быть при.менена диодно-конденсаторная цепь, обеспечивающая быстрый заряд конденсатора через открытый диод и его .меДоТенный разряд при закрытом диоде. Частотный дискр.иминатор 5 предназначен для формирования напряжения, значение которого меньше напряжения отпускания реле 6 при подаче на его вход знакопеременных импульсов с постоянной амплитудой и частотой выше 15-20 Гц и больше напряжения с)абатывания реле 6 при частоте входны.х и.мпульсов ниже 15-20 Гц. Параметры дискриминатора 5 выбираются такими, чтобы после прекращения подачи на его вход импульсов с частотой ниже 15- 20 Гц напряжение на его выходе уменьшалось и за время, не превосходящее заданное значение, становилось ниже напряжения отпускания реле 6. При подаче предельного положительного напряжения на вход дискриминатора 5 его конденсатор 8 быстро заряжается через диод 9 также до предельного положительного напряжения. При изме}1ении входного напряжения от предельного положительного до предельного отрицательного значения конденсатор 9 начинает перезаряжаться через резистор 7; и его напряжение сравнительно медленно уменьшается. Сопротивление резистора 7 и емкость конденсатора 8 выбраны такими, что при периодическом изменении входного напряжения от предельного положительного до предельного отрицательного значения и обратно с частотой выше 15-20 Гц напряжение на конденсаторе 8, периодически уменьшаясь от предельного положительного значения, никогда не доходит до нуля и остается положительным. Вследствие этого диод 10 всегда заперт, сигнал не поступает на вход инерционного усилителя 1, и напряжение на его выходе равно нулю. При частоте входных импульсов ниже 15-20 Гц напряжение на конденсаторе 8 периодически проходит через нулевое значение и становится отрицательным. Поэтому диод 10 периодически открывается и на вход инерционного усилителя 11 подаются импульсы отрицательной полярности. Благодаря это.му напряжение на выходе этого усилителя увеличивается и становится выше напряжения срабатывания реле 6. На фиг. 2 приняты следующие обозначения переменных; Х - сигнал фотодатчика (например, сопротивление фоторезистора); Ut, Uj, U4. и Us - соответственно напряжения на выходах преобразователя 2, усилителя 3, накопительной ячейки 4 и частотного дискриминатора 5; t - время. В момент времени ii включается напряжение питания устройства. При этом вначале напряжение U на выходе ячейки, подаваемое на преобразователь 2, равно нулю, но так как преобразователь 2 имеет вспомогательный источник отрицательного напряжения, то напряжение U« на выходе преобразователя 2 и входе усилителя 3 имеет отрицательное значение. Поэтому напряжение Us на выходе усилителя 3 и входе накопительной ячейки 4 имеет предельное положительное значение. Это приводит к быстрому увеличению напряжения U4 на выходе ячейки 4 до положительного значения, компенсирующего отрицательное напряжение вспо.могательного источника, абсолютное значение которого выбрано меньшим наибольшего возможного значения напряжения U. При этом напряжение Ug также быстро увеличивается. В момент времени, когда это напряжение, увеличиваясь от отрицательного начального значения, проходит через нулевое значение и принимает весьма .малое положительное значение, напряжение Uj усилителя 3, имеющего большой коэффициент усиленияJизменяется скачком от предельного положительного до предельного отрицательного значения и подпитка накопительной ячейки 4 прекращается. После этого напряжение U ячейки медленно уменьшается. Уменьшается и напряжение U. на входе усилителя 3,причем даже очень малого спада напряжения Uj,, происходящего за весьма короткий промежуток времени, достаточно, чтобы его напряжение приняло малое отрицательное значение. В результате напряжение Uj усилителя 3 изменяется скачком от предельного отрицательного до предельного положительного значения. Далее в интервале времени tj процессы повторяются, если отсутствуют пламя и помеха. Таким образом, после включения питания напряжение Uz быстро возрастает от отрицательного значения до нуля и в интервале времени tj - ta остается равным нулю, с колебаниями с высокой частотой и малой амплитудой. При этом напряжение Uj на входе частотного дискриминатора также изменяется .с высокой частотой, вследствие чего напряжение Us на выходе этого дискриминатора остается равным нулю. Если в интервале времени it - ta отсутст вует пламя, но есть помеха с частотой 50 Гц, то первая же отрицательная полуволна напряжения помехи, поступающей на вход усилителя 3, приводит к появлению на выходе усилителя 3 положительного импульса напряжения с длительностью 10 мсек. Этот положительный импульс дополнительно подпитывает накопительную ячейку 4. В результате напряжение U+ ячейки получает дополнительное приращение, и благодаря этому положительное напряжение U4 не только компенсирует отрицательное напряжение вспомогательного источника преобразователя 2, но и обуславливает появление некоторого положительного напряжения смещения на входе усилителя 3. После этого напряжение Uz на входе усилителя 3, представляющее собой сумму постоянного напряжения смещени) и переменного напряжения помехи, периодически, с частотой 50 Гц, принимает малое отрицательное значение в моменты времени, соответствующие верщинам отрицательных полупериодов напряжения помехи. Второй и следующие отрицательные полупериоды напряжения помехи вызывают появление положительных импульсов напряжения Us с длительностью менее 10 мсек, однако, они также способствуют некоторому росту напряжения U. накопительной ячейки 4 и положительного напряжения смещения на входе усилителя 3. Рост этого напряжения продолжается до тех пор, пока оно не станет почти равным амплитуде напряжения помехи. После этого в системе устанавливается состояние динамического равновесия, при котором лищь вершина отрицательных полуволн напряжения помехи обуславливает импульсную подпитку накопительной ячейки 4. Этого достаточно для поддержания выходного напряжения U4. ячейки на достигнутом уровне. Из этого следует, что в интервале времени tz - tj напряжение Ua на выходе усилителя 3 изменяется с высокой частотой помехи. Вследствие этого напряжение Us частотного дискриминатора продолжает оставаться равным нулю, а реле 6 находится в отпущенном состоянии. Если при наличии помехи в момент времени ts появляется пламя, то с появлением на входе усилителя 3 первой же отрицательной полуволны переменной составляющей низкочастотного полезного сигнала увеличиваются промежутки времени, в течение которых напряжение Ui на входе усилителя 3 принимает отрицательные значения. Вследствие этого увеличиваются длительности положительных импульсов напряжения Us на выходе усилителя 3 и обеспечивается дополнительная подпитка накопительной ячейки 4, благодаря которой выходное напряжение U4 ячейки увеличивается до тех пор, пока по.ю жительное напряжение смещения на входе усилителя 3 не станет равным наибольи.ей амплитуде переленной состлвляюьлен напряжения Ua. После этого поступает новое состояние дннамического раз;:спесия, при котором лни;ь вершина отрицзтельпых полуволн переменной состивлнющен напряжения IJz, имеющих наибольшую амплитуду, iiep -oдически, с частотой мерцания пламени, вызывает появление положительных и.мпульсов напряжения Us на выходе уси.ителя 3 входе накопительной ячейки 4. Этих нмпульсов достаточно для поддержан ,; напряжения Ufr к Uj ка достигнчть х уровнях. Таким образо.м, np.ii на,1ячин n.naNieiisi напряжение Оз изменяется с низкой частоте; мерцания пламени, даже если алшлитуда полезного сигнала намного меньше сигнала помехи. Это увеличивает напряжение Is дискриминатора 5, вследствие чего оеле б срабатывает и сигналмз фует о налпчми пламени. Если после установления оппеде.пенной величины положительного натцтяллсяия о/лещенпя на входе усплителя 3 уменьи ается какая-либо переменная составляющая кгпряження Ua, например, если амплитуда напрямчения помехи станет меньи1е напряжения смещения, то после этого ;апряжен11е Ua на входе успллггеля 3 остается полож тельным 1; не принимает отрицательных значений в течеьще некоторого промежутка времени. При этом напряхчение 11; 3 остается отрицательяым i накоиптельнан ячейка 4 не подпнтьшаетея. Поэтому напряжение UiL этой ячейки медленно умсньяшется, но так как любые изменоия ам,1итуды помехи или полезного сигнала обычно намного меньше диапазона изменения кшрнжеши Ui или Ui, то постоянная составлп ои;,ия напряжения Us, (иапрях екие CMe:ueiniH) за сравнительно короткое нремя (, не более 5-10 периодов напряжения иомехи) уменьшается до значения, {lanijoro г:,:;;ли.-уде переменной составлнюиюи паг:рн:-кепий 1. После этого в системе уста1 авлиьается новое состояние динамического рапиовесия. Таким образом, в ycTpoiieTBe обеспечивается автомат15ческое слежелие поето нно|; составляющей напряжения Ut на входе уеилителя 3 за амплитудой переменюй составляющей этого напряжен Я. В резу. ьтате lia выходе усилителя 3 появляются низкочастотные и.мпульсы при налнч ;и пламени и высокачастотные - прн его отсутствии. При угасании пламени напряжение U чаетотного дискриминатора 5 уменьгааетсп за , определяемое параметра и его инерционного усилителя, до значения, при котором реле б отпускает и сигиа-милирует о ненормальной работе. Формула usoopeTeHiifi Устройство для контроля налиЧ)-;я пламени, содержащее фотодатчик с преобразователем, усилитель, соединенный с частотным дискриминатором, и реле, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности,устройство дополнительно содержит накопительную ячейку, вход которой подключен к точке соединения усилителя с частотным дискриминатором, а - к преобразователю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 108667, кл. F 23 N 5/24, 1957.

2.Патент США № 2994859, кл. 340-228 1961.

-f-nr- - r

г