CS242253B1

CS242253B1 - Oxygen determination device

Info

Publication number: CS242253B1
Application number: CS831116A
Authority: CS
Inventors: Prokopi P Andreev; Vesselin G Manev
Original assignee: Prokopi P Andreev; Vesselin G Manev
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS111683A1

Abstract

Zařízení sestává ze sensoru. kyslíku v pracovní komoře, spojenému s indikátorem přes měnič proudu na napětí. Mezi sensoremi a měničem proudu na napětí je zapojen první přepínací blok, jehož druhý vstup je spojen s proudovým zdrojem a řídicí vstup s výstupem regulátoru přes filtrační blok a komparační blok. Mezi měničem proudu na napětí a indikátorem je zapojen druhý přepínací blok, jehož řídicí vstup je spojen se spouštěcím blokem přes časovači blok *a druhý výstup s dělicím blokem. Ke vstupu regulátoru je přílpojen první referenční zdroj 'Stabilizovaného napětí -a ik druhému vstupu komparačního bloku druhý referenční zdroj napětí. Výstup regulátoru je spojen s vyprazdiňcivacím blokem pracovní komory.The device consists of a sensor. oxygen in the working chamber, connected to the indicator via a current-to-voltage converter. Between the sensors and the current-to-voltage converter is connected a first switching block, the second input of which is connected to the current source and the control input to the regulator output via a filter block and a comparison block. Between the current-to-voltage converter and the indicator is connected a second switching block, the control input of which is connected to the trigger block via a timer block *and the second output to a divider block. A first reference source of 'Stabilized voltage -and also a second reference voltage source to the second input of the comparison block is connected. The regulator output is connected to the emptying block of the working chamber.

Description

Vynález se týká zařízení k určování obsahu kyslíku, které je použitelné pro přípravu čistých látek.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen determination apparatus useful for the preparation of pure substances.

Je známé zařízení lke zjišťování obsahu kyslíku, které sestává ze sensoru kyslíku umístěného v pracovní komoře a připojeného měničem proudu na naipětí k ,indikátoru. Toto zařízení pracuije tímto způsobem,: proud generovaný sensorem kyslíku se převádí měničem na napětí a vzniklý signál se vysílá do indikátoru.An oxygen detection device is known which consists of an oxygen sensor placed in a working chamber and connected by a voltage converter to a voltage indicator. This device operates in this way: the current generated by the oxygen sensor is converted to voltage by the converter and the resulting signal is transmitted to the indicator.

Nevýhoda tohoto známého zařízení spočívá v tom, že sensor kyslíku nelze chránit přeď vysokou koncentrací plynů, což snižuje jeho kapacitu a zkracuje životnost. V důsledku toho je použitelnost takového zařízení v soustavách pro automatickou regulaci složení plynů v pracovním médiu omezená.The disadvantage of this known device is that the oxygen sensor cannot be protected from high gas concentrations, which reduces its capacity and shortens the service life. As a result, the applicability of such a device in systems for automatically controlling the gas composition in the working medium is limited.

V jiných případech se k předběžnému určení obsahu kyslíku v pracovním médiu používá elektrické žárovky s odříznutou baňkou a koncentrace kyslíku se posuzuje podle životnosti žárovky.In other cases, an incandescent bulb is used to predict the oxygen content of the working medium and the oxygen concentration is judged by the life of the bulb.

Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v kvalitativní povaze určování, v tom, že toto určování trvá dlouho a je pro pracující nepohodlné.The disadvantage of this method lies in the qualitative nature of the determination, in that it takes a long time and is inconvenient for workers.

Existují rovněž způsoby, při kterých se k předběžnému stanovení koncentrace kyslíku používá pyroforních sloučenin. Nevýhoda těchto postupů spočívá v nebezpečí požáru.There are also methods in which pyrophoric compounds are used to predict the oxygen concentration. The disadvantage of these procedures lies in the risk of fire.

Účelem vynálezu je zkonstruovat zařízení k určování obsahu kyslíku tak, aby zajišťovalo, ochranu citlivého sensoru kyslíku a umožňovalo použití v soustavách k automatické regulaci složení plynného pracovního média.The purpose of the invention is to design an oxygen determination device to provide protection for a sensitive oxygen sensor and to allow use in systems for automatically controlling the composition of a gaseous working medium.

Předmětem vynálezu je zařízení k určování obsahu kyslíku, sestávající ze sensoru kyslíku, kiteírý je umístěn v pracovní komoře a připojen k indikátoru přes měnič proudu na napětí.An object of the invention is an oxygen content determination device consisting of an oxygen sensor, a kite being placed in a working chamber and connected to an indicator via a current-to-voltage converter.

(Podstata vynálezu spočívá v tom, že sensor kyslíku je připojen k měniči proudu na napětí přes přepínací blok, jehož druhý vstup je spojen se zdrojem proudu, zatímco výstup měniče proudu na napětí je připojen k indikátoru přes druhý přepínací blok, jehož druhý výstup je spojen s indikátorem přes dělicí blok, přičemž vstup indikátoru je rovněž spojen se vstupem regulátoru, jehož druhý vstup je připojen k prvnímu referenčnímu zdroji napětí, zatímco jeho výstup je spojen s blokem pro· vyprazdňování pracovní komory, přičemž vstup regulátoru je rovněž spojen s řídicím vstupem prvního přepínacího bloku přes sériově zapojený filtrační blok a komparační blok a druhý vstup komparačního bloku je připojen ke druhému (referenčnímu zdroji napětí, zatímco řídicí vstup druhého přepínacího bloku je připojen přes časový blok ke spouštěcímu bloku.(The principle of the invention is that the oxygen sensor is connected to a voltage converter via a switching block whose second input is connected to a power source, while the voltage converter output is connected to an indicator via a second switching block whose second output is connected with an indicator through a partition block, wherein the indicator input is also connected to an input of a controller whose second input is connected to a first reference voltage source while its output is connected to a working chamber emptying block, wherein the controller input is also connected to a control input of the first a switching block via a series-connected filter block and a comparing block, and a second comparing block input is connected to a second (reference voltage source), while the control input of the second switching block is connected via a time block to the trigger block.

Výhoda zařízení k určování obsahu kyslíku podle vynálezu je v tom, že zajišťuje ochranu sensoru kyslíku proti vysoké koncentraci kyslíku v· plynném pracovním médiu, takže zařízení je použitelné v automatických regulačních soustavách, které slouží k regulaci složení plynného pracovního média.An advantage of the oxygen determination device according to the invention is that it provides protection of the oxygen sensor against the high oxygen concentration in the gaseous working medium, so that the device is usable in automatic control systems for regulating the composition of the gaseous working medium.

Vynález je v následujícím vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení, znázorněným na blokovém schématu výkresu.The invention is explained in the following with reference to an exemplary embodiment shown in the block diagram of the drawing.

Zařízení sestává ze sensoru 1 kyslíku, například elektrochemického, který je umístěn v pracovní komoře 2 a je připojen k indikátoru 3 analogového nebo digitálního (typu měničem 4 prdudu na napětí, který pracuje na standardním nebo kompenzačním principu. Pracovní komora 2 může být tvořena nádobou s hadicí nebo jakýmkoliv jiným kontrolovaným objemem.The device consists of an oxygen sensor 1, for example an electrochemical sensor, which is located in the working chamber 2 and is connected to an analogue or digital indicator 3 (type of current-to-voltage converter 4, working on a standard or compensating principle). hose or any other controlled volume.

Sensor 1 kyslíku je připojen k měniči 4 proudu na napětí přes první přepínací blok 5, který sestává z elektronických nebo elektromechanických přepínacích elementů a je svým, druhým vstupem připojen k proudovému zdiro-ji 6.The oxygen sensor 1 is connected to the voltage converter 4 via a first switching block 5, which consists of electronic or electromechanical switching elements and is connected to the current source 6 by its second input.

Výstup měniče 4 proudu na napětí je připojen k indikátoru 3 přes druhý přepínací blok 7 z elektronických nebo elektromechanických přepínacích elementů, jehož druhý vstup je spojen s dělicím blokem 8 zajišťujícím nezbytný dělicí koeficient.The output of the current-to-voltage converter 4 is connected to the indicator 3 via a second switching block 7 of electronic or electromechanical switching elements, the second input of which is connected to a separation block 8 providing the necessary separation coefficient.

Vstuip indikátoru 3 je spojen se vstupem regulátoru 9, který je podle konkrétní potřeby dvoupolohový, itřípolohový neb'o spojitý a jehož druhý vstup j,e připojen k prvnímu referenčnímu zdroji 10 stabilizovaného napětí.The input 3 of the indicator 3 is connected to an input of a regulator 9 which, according to the particular need, is two-position, three-position or continuous and whose second input is connected to the first reference voltage source 10.

Výstup regulátoru 9 vede k vypirazdňovacímu bloku 11 pro vyprázdnění pracovní komory 2. Vyprazdňovací blok 11 může patřit ke standardnímu vybavení zařízení nebo může tvořit přídavnou jednotku.The output of the regulator 9 leads to an emptying block 11 for emptying the working chamber 2. The emptying block 11 can be standard equipment or can be an additional unit.

Vstup regulátoru 9 je připbjen přes sériový filtrační blok 12 a komparační blok 13 k řídicímu vstupu prvního přepínacího bloku 5. Druhý vstup komparačního bloku 13 je spojen ke druhému referenčnímu zdroji 14 stabilizovaného napětí.The controller input 9 is coupled through the serial filter block 12 and the comparator block 13 to the control input of the first switching block 5. The second input of the comparator block 13 is coupled to the second stabilized voltage reference source 14.

Řídicí vstup druhého přepínacího bloku 7 je připojen přes časovači blok 15 ke spouštěcímu bloku 16, který se spouští ručně nebo automaticky v předem stanovených časových intervalech.The control input of the second switching block 7 is connected via a timing block 15 to a trigger block 16, which is triggered manually or automatically at predetermined time intervals.

Popsané zařízení pracuje takto:The described device works as follows:

V normálních podmínkách a při koncentraci kyslíku v zaručeném pracovním rozsahu (zařízení je sensor 1 kyslíku připojen přes první vstup přepínacího bloku 5 k měniči 4 proudu :na napětí. Signál z výstupu měniče 4 proudu na napětí se přivádí na první vstup regulátoru 9 a odtud na filtrační blo'k 12 a současně do indikátoru 3.Under normal conditions and at an oxygen concentration within the guaranteed operating range (the device is connected to the oxygen inverter 4 via the first input of the switching block 5 to the inverter 4). filter block 12 and simultaneously into indicator 3.

V případě, že obsah kyslíku v pracovní komoře 2, zjištěný seinsorem 1 kyslíku, překračuje stav, daný stabilizovaným napětím prvního referenčního zdroje 10, uvede regulátor 9 v činnost vyprazdňovací blok 112 4. 2If the oxygen content in the working chamber 2, as detected by the oxygen seinsor 1, exceeds the state given by the stabilized voltage of the first reference source 10, the regulator 9 actuates the discharge block 112 4. 2

Při opětném dosažení požadovaného obsahu kyslíku v pracovním plynu odpojí regulátor 9 vyprazdnovací blok 11. Tímto způsobem je funkce uzavřeného systému k automatické regulaci účinně řízena sensoirem 1 kyslíku.Upon regaining the desired oxygen content in the working gas, the controller 9 disconnects the emptying block 11. In this way, the function of the closed system for automatic regulation is effectively controlled by the oxygen sensor 1.

V případě, že koncentrace kyslíku v· kontrolovaném plynném médiu v pracovní komoře 2 překročí pracovní rozsah zařízení, je uveden v činnost ochranný proudový otvor, který sestává z filtračního bloku 12 a komparačního bloku 13, na jehož druhý vstup se přes druhý referenční zdroj 14 stabilizovaného napětí přivádí napětí odpovídající velikosti koncentrace kyslíku, která je pro sensor 1 kyslíku maximálně přípustná.If the oxygen concentration in the controlled gaseous medium in the working chamber 2 exceeds the operating range of the device, a protective current opening is activated, which consists of a filter block 12 and a comparator block 13, at the second input of which the voltage supplies the voltage corresponding to the oxygen concentration which is maximum permissible for the oxygen sensor 1.

Pří překročení maximální hodnoty přepne komparační blok 13 přes řídicí vstup první přepínací blok 5, odipojí jej od sensoru 1 kyslíku a připojí jej přes druhý vstup k proudovému zdroji 6 s vysokou intenzitou proudu, který imituje podmínky při přetížení.When the maximum value is exceeded, the comparator block 13 switches the first switching block 5 through the control input, disconnects it from the oxygen sensor 1 and connects it via the second input to a high current source 6 which imitates overload conditions.

Proud iz přepínacího bloku 5 přichází do měniče 4 proudu na napětí, jehož výstupní napěťový signál se vede přes první výstup druhého přepínacího bloku 7 k indikátoru 3, k regulátoru 9 a filtračnímu bloku 12. V tomto stavu je indikátor 3 nucené v podmínkách přetížení, což také vizuálně indikuje, a regulátor 9 je vnuceně v aktivním stavu ke spuštění vyprazdňovacítío bloku 11.The current i from the switching block 5 comes to the voltage converter 4, whose output voltage signal is passed through the first output of the second switching block 7 to the indicator 3, to the controller 9 and the filter block 12. In this state the indicator 3 is forced under overload conditions. also visually indicates, and the controller 9 is forced to be in an active state to trigger the emptying of the block 11.

Filtrační blok 12 udržuje komparační blok 13 nucené v aktivním stavu k udržování simulovaného přetížení při odpojeném sensoru 1 kyslíku a připojeném proudovém zdroji 6.The filter block 12 keeps the comparator block 13 forced in an active state to maintain the simulated overload when the oxygen sensor 1 is disconnected and the power source 6 is connected.

Návrat zařízení do normálních pracovních podmínek se spouští spouštěcím blokem 16, který nastaví přes časovači blok 15 druhý přepínací blok 7 do druhé polohy, ve které výstup měniče 4 proudu na napětí, který simuluje vysoký signál, prochá6 zí dělicím blokem 8 s předem stanoveným dělicím koeficientem.The return of the device to normal operating conditions is triggered by a trigger block 16 which sets the second switching block 7 via timing block 15 to a second position in which the output of the current converter 4 for voltage simulating a high signal passes through the dividing block 8 .

Dělicí koeficient dělicího bloku .8 zajišťuje, že napětí na jeho výstupu je nižší než napětí nastavené pomocí druhého· referenčního zdroje 14 stabilizovaného napětí. Toto nižší napětí se vede na druhý vstup komparačního bloku 13, který po srovnání obou napětí přepne první přepínací blok 5 tak, aby sensor 1 kyslíku byl připojen ke vstupu měniče 4 proudu na napětí.The partition coefficient of partition block 8 ensures that the voltage at its output is less than the voltage set by the second stabilized voltage reference source 14. This lower voltage is applied to the second input of comparator block 13 which, after comparing the two voltages, switches the first switching block 5 so that the oxygen sensor 1 is connected to the input of the current converter 4 to voltage.

Zpožďovací časovači blok 15 zajišťuje nezbytnou dobu k nastavení sensoru 1 kyslíku do limeáirního aktivního stavu a zabraňuje, aby sensor 1 pracoval v nelineárním stavu nasycení, ke kterému dochází po určité době vystavení vysoké koncentraci kyslíku v pracovním médiu.The delay timer 15 provides the necessary time to set the oxygen sensor 1 to the lime active state and prevents the sensor 1 from operating in a non-linear saturation state that occurs after a period of exposure to a high oxygen concentration in the working medium.

Potom se druhý přepínací blok 7 přepne do normálního stavu, což zajišťuje přímé spojení výstupu měniče 4 proudu na napětí s indikátorem 3, regulátorem 9 a filtračním blokem 12.Thereafter, the second switching block 7 switches to the normal state, which ensures the direct connection of the output of the current converter 4 to voltage with the indicator 3, the controller 9 and the filter block 12.

Jakmile vyprazdňovací blok 11 snížil koncentraci kyslíku v pracovní komoře 2 db takové míry, že leží v normálním pracovním rozsahu zařízení, začne sensbr 1 kyslíku znovu aktivně fungovat v uzavřené automatické regulační soustavě a indikátor 3 přestane ukazovat stav přetížení a začne znovu indikovat velikost koncentrace, zatímco komparační blok 13 zůstává v pasivním stavu.As soon as the evacuation block 11 has reduced the oxygen concentration in the working chamber 2d to such an extent that it lies within the normal operating range of the device, the oxygen sensor 1 will again actively operate in the closed automatic control system. the comparator block 13 remains in a passive state.

Výhoda zařízení podle vynálezu je v tom, že životnost sensoru kyslíku, který má omezenou kapacitu, je v podstatě zvýšená, odpadají předběžné subjektivní zkoušky, ke kvalitativnímu stanovení obsahu kyslíku v kontrolovaném objemu a odstraní se riziko poškození sensoru. Tím jsou dány podmínky k vytvoření soustavy pro automatickou regulaci při kontinuálním provozu za účelem udržování čisté atmosféry v piracovní komoře.An advantage of the device according to the invention is that the service life of an oxygen sensor having a limited capacity is substantially increased, there is no preliminary subjective testing to qualitatively determine the oxygen content in the controlled volume and the risk of sensor damage is eliminated. This provides the conditions to create an automatic control system for continuous operation to maintain a clean atmosphere in the piracy chamber.

Claims

Subject

Oxygen content measuring device, consisting of an oxygen sensor which is housed in a process chamber and connected to an indicator via a voltage-to-current converter, characterized in that the oxygen sensor (1) is connected to a voltage-to-current converter (4) via a first switching block (5), the second input of which is connected to the current source (6), the output of the voltage converter (4) being connected to the indicator (3) via a second switching block (7), the second of which is connected to the indicator (3) via a splitter block (8), the input of the indicator (3) being also connected to the input of the controller (9), the second input of which is inventively coupled to the first reference voltage source (1), while its output is connected to the emptying block (1); 1) a working chamber (2), wherein the controller input (9) is also connected to the control input of the first switching block (5) by a serial filter block (12J and a comparator block (13) and a second input) the up comparator block (13) is connected to the second stabilized voltage reference source (14), while the control input of the second switching block (7) is coupled to the trigger block (16) via the timing block (15).