Датчик горючих газів

Винахід належить до області газового аналізу і може бути застосований в газоаналізаторах горючих газів, що використовують термокаталітичний метод газового аналізу і, зокрема, у засобах шахтної метанометрії. Відомі термокаталітичні газоаналізатори і сигналізатори горючих газів мають діапазон вимірів чи сигнальних концентрацій, що не перевищує 50-100% від нижньої концентраційної границі розповсюдження полум'я [див. Сигналізатор СГТ-4М Те хнічні умови ТУ25-7407.043-91, № Госреєстра Росії 12809-99, ФДУП "СПО Аналитприбор" м. Смоленськ, Росія]. Для метану або природного газу ця величина відповідає значенням об'ємних часток від 2,5 до 5%. Така межа вимірів (сигнальних концентрацій) є максимально можливою для відомих термокаталітичних датчиків. Крім того, відомі термокаталітичні датчики неоднозначні, - вони можуть мати той самий вихідний сигнал на достехіометричних та післястехіометричних концентраціях (наприклад, для метану однаковий вихідний сигнал може бути при значеннях об'ємних часток близько 2,5% та близько 80%). Відомий, також, термокаталітичний датчик горючих газів, що містить вимірювальний та компенсаційний чутливі елементи, з'єднані в мостову вимірювальну схему, стабілізатор струму чутливи х елементів, підсилювач сигналу мостової вимірювальної схеми, компаратор формування аварійного сигналу, пристрій шунтування вимірювального чутливого елемента та компаратор підтримки аварійного сигналу [див. Опис винаходу до деклараційного патенту України № UA 65162 А від 15.03.2004, бюл. №3]. Головними недоліками цього, обраного, як прототип відомого рішення, є складність устрою, необхідність убудовувати регульоване ззовні джерело струму та необхідність кожний раз після заміни чутливи х елементів, виготовлених під фіксовану напругу, встановлювати стр ум. Крім того використання прототипу є ефективним тільки, якщо збільшення об'ємної частки горючого газу триває повільно. Тоді при досягненні першої порогової концентрації (1-2%) спрацьовує аварійна сигналізація. Якщо ж збільшення об'ємної частки горючого газу є миттєвим, наприклад з 0,5%т до 30% перша порогова концентрація не досягається і аварійна сигналізація не спрацьовує. Це зв'язано з інерційністю чутливих елементів. У основу винаходу поставлено завдання створити такий датчик горючих газів, в якому, шляхом введення нових елементів та зв'язків між ними стало би можливим спрощення пристрою, зникнення необхідності убудовувати регульоване ззовні джерело струму та зникнення необхідності кожний раз після заміни чутливи х елементів встановлювати стр ум. А також уникнути можливості неоднозначності в роботі чутливи х елементів при миттєвому збільшенні об'ємної частки горючого газу. Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що датчик горючих газів, який містить вимірювальний та компенсаційний чутливі елементи, з'єднані в мостову вимірювальну схему, підсилювач сигналу мостової вимірювальної схеми і компаратор формування аварійного сигналу, згідно винаходу, додатково містить стабілізатор напруги, вхід якого підключений через вимірювальний шунт до джерела живлення, а вихід підключений до входу мостової вимірювальної схеми, а також вимірювач струму, вхід якого підключений до вимірювального шунта, а ви хід до компаратора формування аварійного сигналу, вимірювач напруги, вхід якого підключений до виходу підсилювача сигналу мостової вимірювальної схеми, а вихід підключений до входу схеми керування, входи якої підключені до виходів компаратора формування аварійного сигналу та вимірювача напруги. На Фігурі зображено функціональну схему датчика горючих газів, який заявляється. Запропонований датчик містить - джерело живлення (1), стабілізатор напруги (2), вимірювальний шунт (3), вимірювач струму (4), мостову вимірювальну схему, яка включає в себе вимірювальний та компенсаційний чутливі елементи (5), підсилювач сигналу мостової вимірювальної схеми (6), вимірювач напруги (7), компаратор формування аварійного сигналу (8), та схему керування, однією з функцій якої є видача аварійного сигналу (9). Працює запропонований датчик горючих газів таким чином. Мостова вимірювальна схема (5) також як і увесь датчик живиться від стабілізатора напруги (2), який підключений через вимірювальний шунт (3) до джерела енергії (1). При відсутності горючого газу в аналізованому середовищі сигнал на виході мостової вимірювальної схеми відсутній, відповідно відсутній сигнал і на виході підсилювача сигналу мостової вимірювальної схеми (6) і на виході вимірювача напруги (7). Схема керування, яка відслідковує вихідний сигнал вимірювача напруги не спрацьовує і відповідно не видає аварійного сигналу. Вимірювач струму (4) не реєструє зростання струму на вимірювальному шунті (3), сигнал на виході компаратора формування аварійного сигналу (8) відсутній. С хема керування, яка відслідковує вихідний сигнал компаратора формування аварійного сигналу не спрацьовує і відповідно не видає аварійного сигналу. Датчик, вцілому, працює в режимі очікування і аварійного сигналу не видає. У міру появи горючих газів у аналізованому середовищі на виході мостової вимірювальної схеми (5) формується сигнал, відповідно посилений сигнал з'являється і на виході підсилювача (6). Схема керування (9) за допомогою вимірювача напруги (7) відслідковує зростання напруги і при досягненні в аналізованому середовищі першої порогової концентрації горючого газу приймає рішення про видачу аварійного сигналу. В тому випадку, якщо зростання концентрації горючого газу є миттєвим вимірювач струму (4) фіксує зростання струму на вимірювальному шунті (3) до заданої величини. На виході вимірювача струму з'являється сигнал який аналізується компаратором формування аварійного сигналу і передається схемі керування (9), яка при досягненні заданої величини струму приймає рішення про видачу аварійного сигналу. Таке відслідковування схемою керування струму на вимірювальному шунті дозволяє забезпечити аналіз концентрації горючих газів в аналізованому середовищі при будь-яких значеннях об'ємних часток горючих газів і з будь-якої швидкістю їх появи. Так, при реалізації датчика горючих газів, що заявляється досягається технічний результат, який полягає в спрощенні пристрою, зникненні необхідності убудовувати регульоване ззовні джерело струму та зникненні необхідності кожний раз після заміни чутливих елементів встановлювати струм. А також стає можливість уникнути неоднозначності в роботі чутливи х елементів при миттєвому збільшенні об'ємної частки горючого газу.