Аналізатор горючих газів

1. Аналізатор горючих газів, що містить блок живлення, електронну схему обробки інформації, датчик низьких концентрацій метану, датчик високих концентрацій метану, блоки світлової і звукової сигналізації, кнопку включення і кнопку задання режимів роботи аналізатора горючих газів, який відрізняється тим, що в нього додатково введений датчик горючих газів, що містить послідовно з’єднані робочий та компенсаційний чутливі елементи, паралельно до яких підключені по C2 2 79969 1 3 У зазначеному детекторі горючого газу при підвищенні вмісту горючого газу ви ще зазначеного рівня перший міст, що містить термокаталітичний елемент, відключається і включається другій міст, що працює на кондуктометричному принципі. При цьому компенсаційний елемент другої мостової схеми, відключений і холодний у початковому стані починає розігріватися, і вимірювання другим мостом можливе тільки після закінчення перехідного процесу, пов'язаного з розігрівом компенсаційного елементу. У цей час вимірювання вмісту метану не відбувається, що знижує надійність газового захисту. Зазначені недоліки частково усунуті в системі контролю вмісту горючого газу в ша хтній атмосфері [див. патент України 61611А МКИ G01N25/22, Е21F17/18 // В.В.Білоножко, В.П.Білоножко, B.I.Голинько та ін. - Опубліковано 17.11.03р. Бюл.№11]. Ця система містить два вимірювальних мости, один із яких служить для вимірювання низьких концентрацій метану, а другий - високих, електронну схему, що забезпечує обробку інформації від датчика контролю вмісту низьких концентрацій метану (від 0 до 5об.%), підключеного до першого входу електронної схеми і датчика контролю високих концентрацій метану (від 5 до 100об.%), підключеного до другого входу електронної схеми, регулятора нульових показань, підключеного до третього входу електронної схеми, схем включення світлової, звукової сигналізації при досягненні заданих граничних значень вмісту метану в ша хтній атмосфері, передачі інформації про вміст метану на пристрої поверхневого комплекту апаратури, відключення об'єкта, що захищається, при досягненні граничного значення вмісту метану. Аналогічні технічні рішення (за винятком схем передачі інформації про вміст метану на пристрої поверхневого комплекту апаратури і відключення об'єкта, що захи щається) використовуються в переносних сигналізаторах метану і тих, що вбудовуються в устаткування. На відміну від пристрою за [заявкою №2475733 (Франція)] в описаній вище системі датчики низької і високої концентрації метану постійно включені і при перевищенні (при зменшенні) вмісту метану заданого рівня датчик низьких (високих) концентрацій відключається від схеми обробки інформації і підключається датчик високих (низьких) концентрацій метану. У результаті того, що датчики низької і високої концентрації метану постійно включені в системі відсутні перехідні процеси, зв'язані з розігрівом датчиків, що можуть досягати декількох хвилин, на протязі яких вміст метану в атмосфері не контролюється. Виключення перехідних процесів, зв'язаних з розігрівом датчика високої (низької) концентрацій підвищує надійність системи аерогазового захисту. Однак, ви ще описана система контролю вмісту метану досить складна, має порівняно велике енергоспоживання, що обмежує застосування зазначеного принципу, наприклад, у переносних приладах індивідуального, групового користування та у сигналізаторах метану, сполучених з різ 79969 4 ними пристроями, наприклад, головними світильниками шахтаря. Метою винаходу є підвищення надійності аерогазового захисту і спрощення аналізатора горючих газів. Поставлена мета досягається тим, що в аналізаторі горючих газів, який містить блок живлення, електронну схему, що забезпечує обробку інформації від датчика контролю вмісту низьких концентрацій горючих газів, наприклад, метану (виконаного, наприклад, як термокаталітичний датчик, що містить робочий і компенсаційний чутливі елементи, включені в мостову схему) і датчика високих концентрацій метану, блоки світлової і звукової сигналізації, кнопку включення і контролю працездатності аналізатора горючих газів, в якому з метою підвищення надійності аерогазового захисту і спрощення аналізатора горючих газів як датчик метану високих концентрацій використовується компенсаційний чутливий елемент термокаталітичного датчика метану, вихід якого підключений до першого входу електронної схеми, до другого входу якої підключений компенсаційний чутливий елемент термокаталітичного датчика метану, до третіх входів електронної схеми підключені резистори підстроювання нульових показань термокаталітичного датчика метану, до четвертого і п'ятого входів електронної схеми підключені кнопки включення і завдання режимів роботи аналізатора горючих газів відповідно, до першого другого і третього виходів електронної схеми підключені блоки цифрової індикації, звукової і світлової сигналізації відповідно. У варіанті аналізатора горючих газів з метою розширення функціональних можливостей, до четвертого і п'ятого виходів електронної схеми підключені блоки відключення об'єкта, що захищається, при перевищенні граничних значень вмісту горючих газів у контрольованій атмосфері і блок передачі даних відповідно. На Фіг. показана структурна схема аналізатора горючих газів. Аналізатор горючих газів складається з блоку живлення 1, що з'єднаний з електронною схемою обробки інформації 2 і датчиком горючого газу 3, що складається з послідовно з'єднаних робочого 4 і компенсаційного 5 чутливи х елементів. Паралельно з'єднаним робочим 4 і компенсаційним 5 чутливим елементам підключені послідовно з'єднані баластові резистори 6...14 мостової вимірювальної схеми. Точки з'єднання робочого 4 і компенсаційного 5 чутливи х елементів і баластових резисторів 6 і 7 утворять вихід датчика 3 низьких концентрацій метану, що з'єднаний з першим входом електронної схеми 2. Компенсаційний елемент 5 утворює датчик високих концентрацій і підключається до другого входу електронної схеми 2. Баластові резистори 7...14 підключені до третіх входів електронної схеми 2, до четвертого і п'ятого входів якої підключена кнопка 15 включення аналізатора горючих газів і кнопка 16 завдання режимів роботи відповідно. До першого виходу електронної схеми обробки інформації 2 підключений блок індикації 17, до 5 другого ви ходу схеми 2 підключений блок звукової сигналізації 18, до третього виходу схеми 2 підключений блок світлової сигналізації 19. У варіанті використання аналізатора горючих газів до четвертого і п'ятого виходів електронної схеми 2 підключені відповідно блок 20 відключення об'єкта, що захи щається, і блок 21 передачі даних. Робота пристрою, приведеного на Фіг., полягає в наступному. При включенні кнопкою 15 аналізатора горючих газів в атмосфері чистого повітря через робочий 4 і компенсаційний 5 чутливі елементи протікає струм, що розігріває їх до сталої температури. При цьому через різницю електричних і теплотехнічних характеристик робочого 4 і компенсаційного 5 елементів можливий розбаланс мостової вимірювальної схеми датчика 3. У результаті в точках "а" і "в" датчика 3 з'я виться сигнал, що надходить на перший вхід електронної схеми 2. Цей сигнал усувається корегуванням нульових показань аналізатора, що здійснюється автоматично схемою 2 після закінчення режиму прогріву за допомогою різної комбінації підключення резисторів 7...14 до третіх входів схеми 2 до вирівнювання потенціалів точок "а" і "в" датчика 3. У режимі градуювання аналізатора, що задається кнопкою 16, на датчик 3 по черзі подається перевірочна газова суміш (ПГС) зі значеннями вмісту метану в повітрі рівного, наприклад, 2; 7 і 50об.%. При цьому відбувається градуювання датчика 3 низьких концентрацій метану (по ПГС зі вмістом метану 2об.%) і датчика високих до концентрацій метану 5 (по ПГС зі вмістом метану 7 і 50об.%). Подачею ПГС вмістом метану 7об.% задається також перехід обробки інформації схемою 2 з датчика низької концентрацій 3 на датчик високих концентрацій 5. При градуюванні аналізатора горючих газів кнопкою 16 задається також, наприклад, по цифровому індикаторі блоку 17, концентрація метану в контрольованій атмосфері (наприклад, 5об.%) при який відбувається перехід вимірювання вмісту метану з датчика 5 високих концентрацій на датчик 3 при зменшенні вмісту метану в атмосфері. По цифровому табло блоку індикації 17 кнопкою 16 задаються також граничні рівні вмісту метану в атмосфері, при яких спрацьовують блоки 18 і 19 світлової і звукової сигналізації і блок 20 відключення об'єкта, що захищається. З появою метану в контрольованій атмосфері (зі вмістом його до 7об.%) на робочому 4 каталітично активному елементі датчика 3 метан окисляється, що призводить до підвищення його температури та опору. Порівняльний елемент 5 79969 6 датчика 3 у цей же час дещо охолоджується за рахунок збільшення теплоємності метаноповітряного середовища і його опір зменшується. У результаті при живленні датчика 3 постійним струмом падіння напруги на робочому 4 елементі збільшується, а на порівняльному 5 елементі датчика 3 - зменшується. З цієї причини в точці "а" датчика 3 міняється потенціал і на виході мостової схеми з'являється сигнал пропорційний вмісту метану в контрольованій атмосфері. Вихідний сигнал з датчика 3 надходить на перший хід електронної схеми 2, обробляється по заданій програмі і на цифровому індикатора 17 висвічується значення вмісту метану в атмосфері. При підвищенні вмісту метану до заданого граничного значення, наприклад, до 2об.%, електронна схема 2 видає сигнал на включення блоку 18 звукової і блоку 19 світлової сигналізації. Якщо аналізатор горючих газів стаціонарний електронна схема 2 видає також сигнал на блок 20 відключення об'єкта, що захищається, і блок 21 передачі даних, наприклад, на поверхню шахти поточних значень вмісту метану. Зміна падіння напруги на порівняльному 5 чутливому елементі (який є термокондуктометричним датчиком високих концентрацій метану) надходить на другий вхід електронної схеми 2, що блокує (наприклад, програмно) обробку цього сигналу до визначеної величини вмісту метану, наприклад, до 7об.%. При досягненні вмісту метану 7об.% електронна схема 2 блокує обробку сигналу з датчика 3 і обробляє сигнал, з порівняльного елемента 5, що працює при цьому, як термокондуктометричний датчик метану аж до 100об.%. При зниженні вмісту метану до 5об.% електронною схемою 2 блокується обробка сигналу, що надходить з порівняльного 5 елемента і деблокується обробка сигналу з датчика 3. Запропонована схема в порівнянні з відомими має менше електроспоживання, що дозволяє на її основі створювати малогабаритні аналізатори горючих газів, підвищити надійність аерогазового захисту, простими засобами вирішити задачу вимірювання вмісту метану в діапазоні від 0 до 100об.% на основі термокаталітичних датчиків, випуск яких освоєний у масовому виробництві. Реалізація електронної схеми можлива на мікропроцесорах тип у АТТINУ26L чи інших серій. Реалізація блоків живлення 1, індикації 17, звукової 18, світлової 19 сигналізації, блоків відключення 20 і передачі даних 21 можлива на серійних електротехнічних і електронних елементах широкого використання. 7 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 79969 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601