Устройство для автоматического отбора воздушной пробы Советский патент 1986 года по МПК G01N1/22 

ю

а

01

сд to

Изобретение относится к средствам подготовки и отбора воздушных проб и может применяться в автоматизированных системах управленияпроцессами очистки и контроля загрязнения окружающей среды аэрозолью, бактериями, пылью и газами.

Целью изобретения является повышение точности отбора воздушной пробы при изменении гидравлического сопротивления фильтра-накопителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматического отбора воздушной пробы; на фиг. 2 - блок-схема формирователя напряжения широтно-импульсной модуляции (вариант).

Устройство для автоматического отбора воздушной пробы содержит фильтр-накопитель 1, побудитель 2 расхода с вентилем 23 Б цепи питания, позволяющим регулировать производительность, и датчик 4 расхода, блок 5 измерения объема, подключенный к выходу датчика 4 расхода и состоящий из последовательно соединенных делителя 6 частоты, счетчика 7 и элемента 8 сравнения, к другому входу которого подключен задатчик 9 объема, блок измерения текущего расхода, включающий интегратор 10, задатчик 11 расхода и элемент 12 сравнения. Выходы элементов 8 и 12 сравнения и задатчик 1 расхода подключены к сумматору 13, на выходе которого установлен формирователь 14 напряжения широтно-импульсной модуляции.

Формирователь 14 напряжения широтноимпульсной модуляции состоит из последовательно соединенных электронного ключа 15, интегратора 16 линейно изменяющегося напряжения, амплитудного компаратора 17 и блока 18 сравнения, а также генератора 19 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа 15 и первым входом блока 18 сравнения.

Фильтр-накопитель 1 может быть выполнен в виде электростатического фильтра либо чашки Петри с питательной средой, либо жидкостного фильтра поглотителя и др..

Побудитель 2 расхода с вентилем 3 в цепи питания представляет собой воздуходуховку мембранного типа с двигателем, в цепи питания которого установлен вентиль 3 в виде электронного ключа.

Датчик 4 расхода тахометр.веского типа состоит из турбинки, помещенной в поток воздушной среды, скорость вращения которой пропорциональна величине расхода анализируемой среды, и регистратора скорости и вращения турбинки в виде оптронной пары светодиод-фотодиод.

Блок 5 измерения объема выполнен из последовательно соединенных делителя 6 частоты с переменным коэффициентом деления и счетчика 7 импульсов. Последовательность импульсов с выхода датчика 4

расхода преобразуется делителем 6 частоты в последовательность импульсов, каждый из которых соответствует единице измерения объема (например, литру). Счетчик 7 импульсов регистрирует количество импульсов, поступающих на его вход, и выдает на выходе величину, пропорциональную измеренному объему пробы.

Задатчик 9 объема пробы воздуха представляет собой электромеханический преобразователь кодов ПНР-ЮС, на выходе которого величина необходимого объема выдается в двоичном коде.

Генератор 19 прямоугольных импульсов, выполненный по схеме автоколебательного

мультивибратора, задает частоту следования импульсов питания двигателя побудителя 2 расхода воздуха. Частота определяет частоту пилообразного напряжения на выходе интегратора 16 линейно изменяющегося напряжения, выполненного на основе ин тегратора со сбросом. Сброс интегратора осуществляется электронным ключом 15. Крутизна пилообразного напряжения определяется величиной опорного напряжения (Jo. Выходное напряжение интегратора 16

поступает на первый вход амплитудного компаратора 17, на второй вход которого подается напряжение с выхода сумматора 13. Широтно-модулированное напряжение образуется на выходе блока 18 сравнения, на первый вход которого поступает импульсное

напряжение с выхода генератора 19 прямоугольных импульсов, а на второй вход - с выхода амплитудного компаратора 17. Задатчик 11 расхода построен на основе элетромеханического преобразователя кодов ППР-10, с выхода которого напряжение в аналоговой форме поступает на входы элемента 12 сравнения и сумматора 13. Сумматор 13 может быть реализован на базе операционных усилителей.

Устройство работает следующим об0 разом.

Анализируемый воздух просасывается побудителем 2 расхода через электростатический фильтр 1 и приводит во вращение турбинку тахометрического датчика 4 расхода. Скорость вращения турбинки датчика преобразуется фотоэлектрическим методом с помощью оптронной пары светодиодфотодиод в частоту прямоугольных импул. сов, поступающих на вход блока 5 и мерения объема и на вход интегратора 10, на

Q выходе которого образуется постоянное напряжение, пропорциональное текущему расходу анализируемой пробы.

В блоке 5 измерения объема последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход делителя 6 частоты, на

5 выходе которою образуются импульса, частота которых пропорциональна объему, выраженному в литрах отобранной воздушной пробы.

Счетчик 7 регистрирует количество импульсов, поступающих на его вход, и выдает на выходе величину в двоичном коде, пропорциональную текущему объему пробы. Эта величина поступает на первый вход первого элемента 8 сравнения, на второй вход которого подается в двоичном коде заданное значение объема отбираемой пробы с задатчиком 9 объема. Совпадение текущего и заданного объемов отбираемой пробы приводит к формированию импульса на выходе первого элемента 8 сравнения, поступающего на вход сумматора 13, с выхода которого сигнал через формирователь 14 напряжения щиротно-импульсной модуляции подается на управляющий вход вентиля 3, который прерывает цепь питания двигателя побудителя 2 расхода, и отбор пробы прекращается.

Предлагаемое устройство для автоматического отбора воздущной пробы обеспечивает стабилизацию заданного расхода. С этой целью прямоугольные импульсы с выхода датчика 4 расхода подаются на вход интегратора 10. С выхода интеграт- па 10 напряжение, пропорциональное 11и.,1:ему расходу, поступает на один из Bxojoi нторого элемента 12 сравнения, на другой вход которого подается постоянное напряжение с задатчика 11 расхода.

Напряжение рассогласования, пропорциональное разности заданного и фактического расхода, с выхода элемента 12 сравнения поступает на вход сумматора 13, на другой вход которого подается напряжение с выхода задатчика 11 расхода.

Напряжение с выхода сумматора 13 поступает на вход амплитудного компаратора 17. В блоке формирователя 14 напряжения широтно-импульсной модуляции на второй вход амплитудного компаратора подается напряжение с выхода интегратора 16 линейно изменяющегося напряжения. Интегратор 16 вырабатывает последовательность импульсов линейно изменяющегося напряжения с частотой, определяемой генератором 19 прямоугольных импульсов, который управл5;ет работой электронного ключа 15. Электронный ключ 15 периодически разрн/ктет интегрирующую емкость в интеграторе линейно-изменяющегося напряжения. На выходе амплитудного компаратора 17 образуются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется соотношением напряжений на входах амплитудного компаратора 17 Эти импульсы поступают на первый вход блока 18 сравнения, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 19 прямоугольных импульсов

той же частоты, но другой длительности. На выходе блока 18 сравнения образуется напряжение щиротно-импульсной модуляции, скважность которого определяется величиной напряжения, поступающего с выхода сумматора 13. С .выхода формирователя 14 напряжение поступает на управляющий вход вентиля 3, включенного в цепь питания двигателя побудителя 2 расхода, и изменяет частоту вращения двигателя, а следовательно, и расход воздушной среды обратно пропорционально скважности управляющих импульсов, соответствующей изменению гидравлического сопротивления фильтра-накопителя.

Изобретение обеспечивает автоматический отбор необходимого объема воздущной пробы с заданным стабилизированным расходом в щироком диапазоне при изменении гидравлического сопротивления фильтранакопителя в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического отбора воздущной пробы, содержащее установленные в линии подачи воздущной среды фильтр-накопитель пробы, побудитель расхода с регулятором производительности в цепи питания, датчик расхода, подключенный к блоку измерения объема пробы с задатчиком объема и ч.чемсмгом сравнения, и блок измерения текущсго расхода, управляющий вход которого подк к датчику расхода, отличающееся TL. , .то, с целью повыщения точности отбора воздушной пробы при изменении гидравлического сопротивления фильтра-накопителя, устройство снабжено сумматором и формирователем напряжения широтно-импульсной модуляции, подключенным выходом к регулятору производительности побудителя рас.хода, при этом первый вход сумматора соединен с выходом элемента сравнения блока измерения объема пробы, второй и третий входы сумматора соединены с соответствующими рыходами блока измерения текущего расхода, а выход сумматора подключен к управляющему входу формирователя напряжения широтно-импульсной модуляции.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок измерения текущего расхода выполнен в виде связанного с датчиком расхода интегратора и задатчиком расхода, подключенных к элементу сравнения, соединенного выходом с вторым в.ходом сумматора, при этом выход задатчика подключен к третьему входу сумматора.

B)i.o/n.f3 1

Г I

Изобретение относится к устройству для автоматического отбора воздушной пробы, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить точность отбора воздушной пробы. Устройство содержит последовательно соединенные фильтр-накопитель I, побудитель 2 расхода с вентилем 3 и датчик 4 расхода. Побудитель 2 расхода присоединен к последовательно связанным формирователю 14 напряжения широтно-импульсной модуляции, сумматору 13, первому элементу 12 сравнения, и интегратору 10. Последний подключен к блоку 5 измерения объема, выполненному в виде взаимосвязанных делителя 6 частоты и счетчика 7 и соединенному с вторым элементом 8 сравнения с задатS чиком 9. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л