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KYZC-1原油自动采样装置的整机电路优化方案

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.KYZC-1原油自动采样装置的电源电路图8-12 KYZC-1原油自动采样装置的电源电路控制电路所需的各路电源,都是由稳压IC提供的,保障了电路工作的稳定性。

KYZC-1原油自动采样装置的整机电路优化方案

1.KYZC-1原油自动采样装置的电源电路(见图8-12)

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图8-12 KYZC-1原油自动采样装置的电源电路

控制电路所需的各路电源,都是由稳压IC提供的,保障了电路工作的稳定性。将小信号处理电路和继电器显示器(供电电流较大的)的供电分开,并独立提供,能避免继电器动作时可能引发的电压波动,使小信号处理电路工作更为可靠。+12V、+5V作为控制电路的电源,另外两路12V、5V则被定义为Vcc1、Vcc2,用于提供继电器和显示电路的供电电压。

电源变压器T1的一次绕组的电源输入回路中,串入电源开关和熔断器,起到对装置的工作/停机控制和过电流故障时保护的作用。

HL1~HL5为各个电源电路正常工作的指示灯,便于监控各路电源的工作状态。

2.KYZC-1原油自动采样装置的主电路和控制电路一(见图8-13)

主电路包含KA1、KA2串接的控制触点电磁阀线圈和R、C线圈开断感应电压吸收电路。正常工作时,KA2常闭触点在采样油品重量未达到时,保持原状态,KA1的常开触点在控制电路的驱动下,产生多次闭合与断开动作,电磁阀随之工作,进行多次原油采样动作。当采样油重达设定值后,KA2动作,常闭触点开断,采样工作结束。

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图8-13 KYZC-1原油自动采样装置的主电路和控制电路一

控制电路包含总采样时间控制电路、上电延时控制电路(图8-13的上部电路),用于完成避免上电瞬间产生误采样动作和进行总采样(工作)时间的设定和控制。

【总采样时间控制电路】 因为原油采样的工作次数是长期和频繁的,若采用普通机械开关,使用寿命和可靠程度是有限的,图8-13中的SA2“开关”实质上是一片小小的金属片,镶嵌于装置的操作面板之上,当人体手指触摸金属片时,因人体感应电压的作用,向后续电路送入一个“采样启动”信号。

总采样时间控制电路由触摸开关电路、晶闸管10.5V电源通/断控制电路,和U10定时电路与U11计数器电路构成的长延时电路组成。

触摸开关电路由人体感应开关SA1、时基电路U9组成。U9(NE555)与外围元器件构成单稳态电路,稳态时3脚输出电压为0V,当从触发端2脚输入人体感应信号时,电路进入暂稳态,3脚输出电压变为电平,其暂稳态维持的长短由定时电路R9、C18的时间常数所决定,可有效预防瞬时输入的干扰信号。

U9输入的触发信号,经R10输入晶闸管SCR的门极,R11为SCR的负载电阻,防止后续电路的工作电流不能满足SCR的导通条件。SCR串接D1,是为了使D1、SCR串联压降远大于晶体管Q4的饱和导通压降,Q4导通时,使SCR导通电流为零而可靠关断。SCR被触发导通后,其阴极输出约10.5V的供电电压,提供U10的工作供电与采样执行电路的工作电源。SCR的关断是当总采样时间到时,Q4导通和截止后,SCR的导通条件被破坏而关断。实际上,SCR通过对10.5V电源的通断控制,实现了“采样启动”和“采样执行电路停止工作”的控制。

长定时电路由U10、U11两级定时电路、计数器电路构成。要完成较长的定时输出,NE555定时电路的定时时间是有限制的,另外,定时电容的取值也不宜太大(图中C22),采用定时和计数器相结合,能大大拓展定时时间,计数器U11相当于定时器U10的时间乘法器,使延时时间成倍数增长。U10与外围元器件组成无稳态振荡器,振荡频率(定时时间)可由电位器RP1设定。

U11为十进制计数/分频电路,Y0~Y9等10个译码输出端通常为低电平,在14脚时钟脉冲(上升沿)作用下,Y0~Y9输出端依次由低电平转换为高电平,且在递进过程中又转为低电平,如Y9为高电平时,Y8则自行由高电平转为低电平。U10振荡器的输出脉冲信号,作为U11的时钟信号,U10振荡10周期后,U11的Y9变为高电平,相当于将U10一个振荡周期的时间乘以(延长)了10倍。(www.xing528.com)

U11的11脚为高电平时,晶体管Q3导通,提供了晶体管Q4的基极偏流回路,Q4继而导通,相当于短接单向晶闸管SCR的阳极和阴极,导致SCR的正常导通条件被破坏而关断。此后,Q4的导通代替SCR为U10、U11电路供电,U11的CLK端再度输入的时钟信号,使Y9变为“0”电平,Y0变为“1”电平,晶体管Q3失去基极偏压而截止,供电10.5V电压变为0V。U10、U11电路和后级采样执行电路失去电源而停止工作,本次采样工作自动结束,装置等待从SA2输入的第二次“采样起动”信号。

【上电延时控制电路】 在装置瞬时上电期间,有可能因电源扰动等原因,造成末级执行电路,误输出采样信号,产生不必要或有害的采样(放油)动作,运放电路N1、晶体管Q1、Q2等电路组成上电延时控制电路。N1反相端电压因R14、C21的积分延时作用,暂时低于同相端分压所得的6V电压,N1输出高电平信号,晶体管Q1、Q2同时导通,将SCR的门极电位和末级执行电路中晶体管Q7的基极电压短接到地,使其不具备采样动作的可能。延时约2s以后,N1反相端电位因电容充电高于6V,输出状态反转,晶体管Q1、Q2截止,结束对SCR和Q7的“钳制”。在R14上并接二极管D3,可在装置停电时,提供电容C21的快速放电通路,以便在重新上电时,延时电路能正常起到延时控制作用。

3.KYZC-1原油自动采样装置的控制电路二

控制电路二,用于处理由电子秤送来的称重信号和在采样油量到达后,中止采样动作,即切断主电路电磁阀的供电电源。当超量发生时,启动声光报警,提醒工作人员注意。电路构成如图8-14所示。

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图8-14 KYZC-1原油自动采样装置的控制电路二

【称重电路】 称重传感器YZG-1B、精密运算放大器N0和运放电路N5、N6、N2用于将秤盘上的油重,转化为信号电压,处理后送入控制电路。称重传感器YZG-1B是一个电阻桥结构,其中一臂为标准电阻对+5V分压形成电压基准,一臂为压力-电阻的传感元件,将秤盘上的压力变化转化为差分电压,输入到N5的两个输入端,点画线框内为电子秤的原电路。N0输出的称重信号,经N5电路进行电压放大(RP2为输出零点调整电位器,称重信号为0时,调RP2使N5的输出为0V,一路送入N6电压跟随器电路,经RP3调整,输入数显表头(请参见第3.2节图3-3电路),显示采样油品的重量;一路经R30、C25抗干扰电路送入电压跟随器N2电路,从1脚输出后送入后级油重到达告知与超量报警电路。

【油重到达告知与超量报警电路】 运放电路N2从1脚输出的称重电压信号,又分为两路:①输入电压比较器N3的同相输入端,当采样油重等于设定油重时,同相端输入电压值高于反相端设定电压值时,控制晶体管Q5导通,驱动继电器KA2动作,其常闭触点断开,放油电磁阀失电,采样动作停止;②送入电压比较器N4的同相输入端,当采样油重严重超重时,同相输入端的称重电压信号高于反相端设定值,N4输出高电平信号,控制晶体管Q6导通,控制后续报警电路动作。

N3、N4电路组成迟滞电压比较器电路,反相端都由稳压集成电路LM317提供的2V电压,经RP5-1(双联同轴电位器,RP5-2用于采油量显示范围整定,见图8-15)调整后送入。RP5-1、RP5-2用于采样油重的设定,如设定采样油重1000g,使N3的反相端基准电压为1V,数码显示器的输入电压为1V,显示值为1000。N4的反相端电压由RP6-1设定,为采样油重超量报警值设定,正常采样油量设置为1000g,超量报警值设置为1200g,当实际采样油量超重时,输出报警控制信号。

N3的输出的高电平信号,经电容C29进行“脉冲耦合”,触发由U13及外围元件组成的单稳态电路,使U13维持1s左右的高电平输出,驱动讯响器HA(音响报警器件),发出“嘀、嘀”声,示意采样油重达标,采样过程结束。这是一个瞬态信号,发出音响的时间较短;N4输出超重信号时,由Q6直接驱动讯响器HA,发出持续的“嘀、嘀”报警声,直到工作人员将采油样桶提离装置,进行处理为止。电路中二极管D6,为隔离二极管,当Q6导通时,D6反偏截止,以避免损坏U13。

4.KYZC-1原油自动采样装置的末级执行电路与显示电路(见图8-15)

U13与外围元件组成低频多谐振荡器电路,在SCR受控导通期间,得到10.5V工作电源而产生振荡输出,其输出脉冲的高电平(平顶)时间,由RP7-1、C44定时电路的参数所决定,可调整时间范围为0.003~3.3s;输出脉冲的低电平(谷底)时间,由RP8-1、C44定时电路的参数所决定,可调速时间范围为33~360s。假定RP7-1、RP8-1均在最大调整位置,则KA1常开触点即按闭合3.3s、断开360s的时间周期进行动作,驱动电磁阀KA3进行多次原油采样动作,直到采样油重达到设定值后,KA2常闭触点开断,采样终止。HL11为“工作中”指示灯,与采样动作同步点亮。

SA3为手动采样和“放油”动作开关,手动原油采样时,按下SA3一次,即采油一次;自动采样前,按下SA3,可实施“放空”操作,使采样值准确。

RP7、RP8均为同轴双联电位器,RP7-2、RP8-2的整定电压,送入数码显示表头,旋转电位器进行“采样时间”和“采样间隔时间”设定时,可同步显示设定值,方便设定操作与监控。装置出厂前或维修后使用前,需细心整定RP9、RP10、RP11、RP12的电阻值,使表头显示值与相应的设定值对应,显示准确。

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图8-15 KYZC-1原油自动采样装置的末级控制电路与显示电路

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