Устройство для автоматического отбора проб жидкости Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПЮБ Изобретение относится к устройствам для отбора проб жидкости отдельными дозам например воды из открытых водоемов и вод токов, и предназначено для использования в системе контроля за составом сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, и в система контроля за качеством природных вод, рек и водоемов. Известно устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, содержаще надводный блок управления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, блока десятичной цифровой индикации глубины погружения и элемента связи. В устройство входит погруженный герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоот борники и механизмы закрывания их крышек Вход блока десятичной цифровой индикации глубины 1югружения через элемент связи соединен с выходом датчика давления, а выход блока индикации подключен к входу блока формирования управляющих сигналов, выход

ЖИДКОСТИ которого через элемент связи соединен с входом блока приема управляющих сигналовИ Недостатками данного устройства являются отсутствие индикации о происшедшем заборе пробы, а также отсутствие контроля, если по какой-либо причине отбор пробы не произощел, что снижает достоверность гфа цесса пробоотбора в целом. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит пробоотборный узел, дозатор, контейнер, вибратор, программный генератор импульсов, схему запрета, счетчик импульсов, триггер и замыкающий контакт. В этом устройстве сигнальный вход схемы запрета связан с выходом программного генератора импульсов, управляющий вход этой ьхемы соединен с выходом триггера, а выход связан с входами вибратора и счетчика импульсов, выход которого соединен со счетным входом триггера, а установочный вход триггера связан с вторым входом счетчика импульсов и через замыкающий контакт заземлен. Этот автомагический лробоотборник обеспечивает сравнительно точный отбор заданного количества пробы 2. Однако в известном устройстве отсутствуют контрюль наполнения пробоотборного узла отбираемой жидкостью, память о том, что в момент заполнения пробоотборной емкости отсутствует отбираемая жидкость, автоматический режим работы пробоотборного устройства в непрерывном циклическом режиме забора проб. Это обуславливает ограниченные функциональные возможности .-устройства, низкую надежность автоматического пробоотборника в целом и как следствие малую достоверность отбираемой пробы. Целью изобретения является расширение .функциональных возможностей и повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического отбора про содержащее программный генератор импульсов, пробоотборный блоК| введены блок памя ти, блок управления, узел формирования временных выдержек, блок индикащш, элемент 2И-ИЛИ и блок гальванической развязки, подключенный первым входом к потенци альному входу устройства, вторыми входами - к выходам пробоотборного блока, к первым входам блока индикации и к первым входам блока памяти, первыми выходами - к первы входам элемента 2И-ИЛИ, а вторым выходом к второму входу блока памяти, соединенного третьим входом с первым выходом узла фор мирования временных вьщержек и с вторым входом элемента , а выходами - с вторыми входами блока индикации, подключе ного третьим входом к первому выходу прог раммного генератора импульсов, связанного вторыми выходами с : первыми входами узла формирования временных вьщержек, подклюг ченного вторым выходом к третьему входу элемента 2И-ИЛИ вторыми входами - к первым выходам блока управления, соединенного вторым выходом с первым входом пробоотборного блока, второй вход которого подключен к выходу элемента 2И-ИЛИ. I ., Кроме того, узел формирования временны вьщержек содержит счетчик импульсов, два элемента И, два триггера,, два формирователя импульсов и формирователь команд, подключенный первыми входами к первым входам узла формирования временных вьщержек, а . первым и вторым выходами соответственно соединен со счетным входом и входом обнуле ние счетчика, соединенного соответствующими вь1ходами с входами первого элемента и второго элемента И, подключенного выходом к nepBoviy входу второго триггера, связанного вторым входом с соответствующим вторым 304 входом узла формирования временных выдержек и с вторым входом первого триггера, прямым выходом - с вторым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, инверсным выходом через первый формирователь импульсов - с третьим входом первого триггера, связанного четвертым входом с соответствующим вторым входом узла формирователя временных выдержек, прямым выходом - с первым выходом узла формирования временных вьщер;{сек и с соответствующим вторым входом формирователя команд , а инверсным выходом через соответствующий второй формирователь импульсов - с третьим входом второго триггера, причем вход второго элемента И подключен к соответствующему второму входу узла формирования временных выдержек. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема узла формирования временных выдержек; на фиг. 3 - схема блока гальванической развязки; на фиг. 4 - схема блока индикащш; на фиг. 5 - схема блока управления. Устройство содержит блок 1 памяти, программный генератор 2 импульсов, блок 3 гальванической развязки, блок 4 индикации, блок 5 управления, узел 6 формирования временных вьщержек, элемент 2И-ИЛИ 7, пробоотборный блок 8 и потенциальный вход 9. Узел 6 формирования временных вьщержек содержит формирователь 10 команд. счетчик II импульсов, первый и второй злементы И 12 и 13, первый и второй триггеры 14 и 15, первьш и второй формирователи 16 и 17 импульсов, первый выход 18, второй выход Г9, первые частотные входы 20 и 21, вторые входы (блокировочный) 22. (единичный) вход 23 и 24. Блок 3 гальванической развязки содержит первые резисторы 25, стабилитрон 26, первьш конденсатор 27, опто-электронный ключ 28, первые два усилителя 29 и 30, инвертор 31. Блок 4 индикации содержит первый (частотный) вход 32, второй (потенциальный) вход 33, третий (потенциальньш) вход 34, два элемента 2 И-ИЛИ 35, вторые резисторы 36, светодиоды 37, плюсовую шину источника 38 питания. Блок 5 управления содержит переключатели 39-43, первые выходы 44-46, второй выход 47 и четыре элемента 2И-НБ 48-51. третий формирователь 52 импульсов, вторые конденсаторы 53, третьи резисторы 54, диод 55, два элемента И-НЕ 56. Устройство работает следующим образом. Для запуска устройства в автоматическом режиме служит блок 5 управления, выполняющий функции генерации управляющих сигналов (фиг. 5). Переключатель 39 необходим для выбора автоматического режима работы устройства. С помощью переключателя 41, тре тьего формирователя 52 импульсов блок 5 управления генерирует одиночный импульс пуска, необходимый для запуска узла 6 формирования временных выдержек и поступающий на второй (единичный) вход 23 первого триггера 14 узла 6 формирования временных выдержек. Переключатель 43 коммутирует высокий потенциал на первом выходе 44 блока 5 управления разрешающий: работу первого элемента И 13 по второму (блокировочному) входу 22. Переключатель 42 формирует сигнал сброса в ноль по первому выходу 45 блока 5 управления триггеров 14 и 15, узла 6 формирования временных выдержек , поступающий на второй вход 24 узла 6 формирования временных выдержек. На первый (частотный) вход 20 формирователя 10 команд (фиг. 2) с первого выхода программного генератора 2 импульсов поступают импульсы с периодом следования,например в 2 с (для формирования выдержки трех минут на забор очередной пробы), а на первь (частотный) вход 21 формирователя 10 команд с первого выхода программного генератора 2 импульсов поступают импульсы с периодом следования, например в 1 мин (для формирования выдержки времени в 60 мин на паузу между очередными заборами проб). В момент прихода с первого выхода 5 управления импульса пуска на второй вход 23 узла 6 формирования временных вы держек, триггер 14 устанавливается в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 14 с единичного выхода (первый выход 18 узла 6) разрещает прохождение частотной последовательности импульсов с периодом в 2 с через формирователь 10 команд на счетный вход десятичного п-разрядного счетчи ка И, что и является началом формирования трехминутной выдержки времени, необходимой для очередного забора пробы пробоотбор ным блоком 8, т. е. высоким уровнем с пер вого выхода 18 узла 6 пробоотборный блок 8 устанавливается в положение отбора очередной пробы в приемную колбу. Прямые и инверсные выходы десятичного п-разрядного счетчика 11 распаяны (через мон тажное поле в соответствии с трехминутным алгоритмом забора фобы) на соответствующи входы первого элемента И 12. Для формирования временной выдержки на паузу между очередными заборами проб задействован деши ратор, выполненный на втором элементе И 13 и второй триггер 15, причем входы элемента И 13 запаяны (через монтажное поле в соответствии с 60 мин алгоритмом пауз между очередными заборами проб) на соответствующие прямые и инверсные выходы десятичного п-разрядного счетчика 11, коэффициент пересчета которого, например, может бьггь выбран равным 127 (семь десятичных разрядов). Длительность формируемых вьщержек времени узлом 6 формирования временных выдержек определяется выражением Г Т К, где Т - период соедования импульсов опорной частоты; К код времени, установленный на дещифраторе (путем запайки соответстствующих выходов десятичного п-разрядного счетчика И на входы элементов И 12 и 13). При совпадении высоких потенциалов кода времени на входах элемента И 12, т. е. дещифратора, триггер 14 устанавливается в нулевое состояние. В момент изменения состояния триггера 14 высоким потенциалом с его инверсного выхода через второй формирователь 17 импульсов триггер 15 устанавливается в единичное состояние, а низким потенциалом с прямого выхода триггера 14, поступающим на второй (блокировочный) вход формирователя 10, десятичный п-разрядный счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние и запрещается прохождение первой частотной последовательности (например, с периодом 2 с) на счетный вход десятичного п-разрядного счетчика 11. Высоким потенциалом с прямого выхода триггера 15, поступающим на соответствующий второй (блокировочный) вход формирователя 10 разрешается прохождение на счетный вход десятичного п-раэрядного счетчика 11 импульсов другой частоты (например, с периодом следования импульсов в 1 мин), поступающей на первый (частотный) вход 21 узла 6 формирования временных выдержек. Таким образом, на втором йыходе 19 узла 6 формирования временных выдержек появляется высокий потенциал, а на первом выходе 18 - низкий, т. е. пробоотборный блок 8 через элемент 2И-ИЛИ переходит иэ режима набора пробы в режим ожидания очередного забора пробы. При совпадении высоких уровней кода времени на входах элемента И и наличии высокого уровня на втором (блокировочном) входе 22 узла 6 формирования временных выдержек (с первого выхода 44 блока 5 управления), установившимся на выходе элемента И 13 низким потенциалом триггер 15 сбрасывается в исходное нулевое состояние, В момент изменения состояния триггера 15 высоким потенциалом с его инверсного выхода через первый формирователь 16 импульсюв триггер 14 устанавливается в единич ное состояние. Таким образом, 60-минутный .цикл паузы заканчивается и начинается трехминутный цикл забора очередной пробы. В дальнейшем временной алгоритм работы узла 6 формирС вания временных вьщержек повторяется в ав томатическом, режиме, так как конец предыд щего цикла формирования одновременно явля ется началом формироваиия последующего. Пробоотборный блок 8 в своей конструк ции имеет устройство, фиксирующее положение отбираемой i пробы (номер пробы). Например, это может быть щеточный переключа тель, фиксирующий положение заборных колб с отбираемой жидкостью и вьщающий сигнал (например, +5В) в каждом положении забора проб на потенциальный вход 34 блока 4 ин дакации текущего забора проб (фиг. 4), что приводит к индикации соответствующего положению отбираемой пробы светодиода 37, расположенного на передней панели блока 4 индикации (текущего забора проб). Блок 4 индикации (фиг. 4) представляет собой например п количество сборок на микросхеме К 155.ПР1 (где п - количество каналов индикации, сооуветствующих количеству отбираемых проб пробоотборным блоком 8). На частотный вход 32 параллельно по всем каналам индикации поступают импульсы с первого выхода программного генератора 2 импульсов с периодом следования импульсов 1 с. На потенциальные входы 33, которых может быть взя п-е количество, поступает сигнал с выхода блока 1 памяти (т. е. с выхода соответствую щего п-го триггера памяти). В момент нахождения пробоотборного блока 8 в определенном положении забора пробы с его выхода на первый вход блока 4 индикации текущего забора проб поступает сигнал (например +5В). При наличии отбираемдй .жидкое™ в подводящем трубопроводе происходит визуальная фиксация о происходящем отборе по п fcaнaлy, т. е. загорается ровным светом на передней панели блока 4 индикации светодиод 37. В случае, если сигнал о том, что отбираемая жидкос ь в момент забора п пробы отсутствует, то на потеициальиом входе 9 устройства появляется высокий потеициал, который через блок 3 гальванической развязки воздействует иа соответствующий триггер блока 1 памяти. Блок 1 памяти состоит из RS-триггеров, причем их количество соответствует количеству отбираемых проб. Если отбираемая жидкость в момент забора п пробы отсутствовала, то RS-триггер соответствуюцдего п канала 308 переходит в единичное состояние и на соответствующем потенциальном входе 33 блока 4 индикации (текущего забора проб) появляется высокий потенциал, что приводит к миганию с частотой в 1 Гц соответствующего свесветодиода 37 блока 4 индикации (текущего забора проб). Эхо позволяет обслуживающему персоналу зафиксировать, по какому из п каналов отбор иовой пробы не произощел. Информация о неотобранных новых Fipo6ax хранится в течение одного полного цикла работы устройства. (Например, если количество. отбираемых проб равно 24, а частота отбора проб раз в один час, то инфо|эмация о неотобранных новых пробах будет сохранена в течение 24 ч). При прохождении полного цикла отбора проб сброс RS-триггера п канала блока 1 памяти в нулевое состояние происходит автоматически при отсутствии высокого потенциала на потенциальном входе 9 устрой тва, что соответствует наличию отбираемой жидкости в подводящем трубопроводе. Блок 3 гальванической развязки (фиг.З) предназначен для нормализации по уровням и гальванической развязки по входу сигнала, поступающего на потенциальный вход 9 устройства, и сигнала о положении пробоотборного блока 8 (забор очередной пробы или пауза между очередными заборами проб). Блок 3 представляет собой, например, выходное устройство, выполненное на усилителях 29-30. Входной сигнал на усилителе 29-30 поступает через опто-электронный ключ 28. В качестве элемента 28, например, может быть использован опто-электронный ключ типа АОД101В. Стабилитрон 26 стабилизирует уровень логического нуля на входе каиала. Помехозащищенность схемы обеспечивается входаым фильтром, выполненным на резисторе 25 и емкости 27. В ручном режиме работы устройства оператор имеет возможность путем включения на блоке 5 управления переключателей 40 и 41 сформировать сигнал ручного пуска иа втором выходе 47 блока управления, который минуя узел 6 .формирования временных выдержек прямо воздействует на пробоотборньй блок 8. Кроме того, оператор имеет возможность после забора очередной пробы сформировать на первом выходе 45 блока 5 управления с помощью переключателя 42 сигнал сброса в нулевое состояние триггеров 14 и 15 узла 6 формирования временных выдержек по второму входу 24, которым устройство подготавливается к забору последующей пробы, минуя выдержку времени на паузу между очередными заборами. Предлагаемое изобретение по сравнению с известными устройствами для автоматического 910 отбора проб обеспечивает получение пробы жидкости путем контроля процесса наполнени в ручном и автоматическом режимах работы и фиксации отсутствия отбираемой для кон. троля жидкости в момент очередного забора пробы. Возможность сохранения проб в течение всего периода работы с постоянными характеристиками, а также замена невостребованных проб свежими происходит автоматически, с заданной периодичностью. Устройство может быть подключено к совместной работе -со сре ствами непрерывного контроля качества сточных вод, при этом возможен автоматический переход по внешнему сигналу на отбор проб по другой, например, ускоренной программе, с целью уточнения динамики изменения качества контролируемой жидкости. Устройство может быть использовано для взятия проб сточных вод перед окончательной очисткой или перед сбросом их в водные объекты. С помощью предлагаемого устройств может определяться состояние загрязнения воды или водотока с привязкой по времени сброса загрязняющих веществ. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического отбора проб жидкости , содержащее программный генератор импульсов, пробоотборный блок, отличающееся тем, что с целью расщирения функциональных возможностей и повышения Надежности устройства, в него введены блок памяти, блок управления, узел формирования временных вьщержек, бло индикации, элемент 2И-ИЛИ и блок гальвани ческой развязки, подключенный первым входом к потенциальному входу устройства, вто рыми входами - к выходам пробоотборного блока, к первым входам блока индикации и к первым входам блока памяти, первыми выходами - к первым входам элемента 2И-ИЛИ, а вторым выходом - к второму входу блока памяти, соединенного третьим входом с первым выходом узла формирования временных выдержек и с вторым входом элемента 2И-ИЛИ, а выходами - с вторыми входами блока индикации, подключенного третьим входом к первому выходу программного генератора импульсов, связанного вторыми выходами с первыми входами узла формирования временных вьщержек, подключенного вторым выходом к третьему входу элемента 2 И-ИЛИ, а вторыми входами - к первым выходам блока управления, соединенного вторым выходом с первым входом пробоотборного блока, второй вход которого подключен к выходу элемента 2 И-ИЛИ. 2. Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что, узел формирования временных вьщержек содержит счетчик импульсов, два элемента И, два триггера, два формирователя импульсов и формирователь команд, подключенный первыми входами к первым входам узла формирования временных выдержек.а первым и вторым выходами соответственно соединен со счетным входом и входом обнуления счетчика, соединенного соответствующими выходами с входами первого элемента и второго элемента И, подключенного выходом к первому входу второго триггера, связанного вторым входом с соответствующим вторым входом узла формирования временных вьщержек и с вторым входом первого триггера, прямым выходом - с вторым выходом узла формирования временных вьщержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, инвесрным выходом через первый формирователь импульсов - с третьим входом первого триггера, связанного четвертым входом с соответствующим вторым входом узла формирования временных вьщержек, прямым выходом - с первым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, а инверсным выходом через соответствующий второй формирователь импульсов --с третьим входом второго триггера причем вход второго зп мента И подключен к соответствующему второму входу уэла формирования временных вьщержек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 509816, кл. G 01 N 1/10, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР N 581415, кл. G 01 N 1/10, 1976 (прототип).

Ф1/г /