Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха Советский патент 1990 года по МПК G01N1/22 

S

ния количества проб, счетчик 16 проб, делитель 21 высокочастотных импульсов, Каскад 25 счетчиков импульсов, второй RS-триггер 29, второй элемент И 30, первый каскад 32 делителей, второй каскад 34 делителей, и третий каскад делителей 35 и элемент ИЛИ 36.

Устройство обеспечивает исключение отбора пробы при уровне загрязнения атмосферы ниже некоторого порогового уровня и равномерное распределение оставшегося количества проб на оставшееся до конца полного цикла время. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для автоматического отбора и дозирования проб атмосферного воздуха, и может быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и промышленных центрах, в том числе на промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях, и позволяет повысить информативность серии проб. Устройство содержит пробоотборный узел 1, вход которого подключен к блоку 2 задания продолжительности отбора пробы через командный вход 3, первый RS - триггер 5, первый элемент И 6, пороговый блок 7 уровня загрязнения атмосферы, элемент 9 задержки, генератор 11 импульсов с низкочастотным и высокочастотным выходами, блок 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блок 15 задания количества проб, счетчик 16 проб, делитель 21 высокочастотных импульсов, каскад 25 счетчиков импульсов, второй RS - триггер 29, второй элемент И 30, первый каскад 32 делителей, второй каскад 34 делителей, и третий каскад 35 делителей и элемент ИЛИ 36. Устройство обеспечивает исключение отбора пробы при уровне загрязнения атмосферы ниже некоторого порогового уровня и равномерное распределение оставшегося количества проб на оставшееся до конца полного цикла время. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для автоматического отбора и дозиро- зания проб атмосферного воздуха,, и быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и промышленных центрах, в том числе на промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях.

Цель изобретения - повышение информативности серии проб в цикле.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для автоматического отбора проб воздуха.

Устройство состоит из пробоотбор- ного узла 1, блока 2 задания продолжительности отбора проб с командным 3 и сигнальным 4 выходами, триггера 5, элемента И 6, порогового блока 7 уровня загрязнения атмосферы, шины 8 импульса начала отбора, элемента 9 задержки, шины 10 задержанного импульса начала отбора, источника 11 импульсов с высокочастотным 12 и низкочастотным 13 выходами, блока 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блока 15 задания количества проб в цикле, счетчика 16 про с входами 17 предустановки начальных значений, кодовыми выходами 18, входом 19 вычитания и входом 20 разрешения записи предостановки. В устройство также входят делитель 21 высокочастотных импульсов с выходом 22 переноса по вычитанию, который соединен с входом 23 сложения первого счечика 24 каскада 25 счетчиков импульсов, каждый счетчик 24 которого имеет выход 26 переноса по сложению, вход 27 обнуления и кодовые выходы 28, триггер 29, второй элемент И 30, счетчики 31, каскад 32 делителей, шина 33 запуска, каскады 34 и 35 делителей, состоящие также как и каскад 32 из счетчиков 31, а также элемент ИЛИ 36.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

До начала цикла отбора триггеры 5 и 29 приводятся в состояние О1 с помощью подачи импульса на R-входы триггеров от узла обнуления (не показан)„ Обнуляются также счетчики 24 в каскаде счетчиков 25 с помощью подачи импульса на входы 27 обнуления. С помощью блока 14 задания продолжительности полного отбора проб на входах 17 предустановки счетчиков 31 третьего каскада 35 делителей устанавливается число низкочастотных импульсов, соответствующее выбранной продолжительности полного цикла. Так, при частоте импульсов на низкочастотном выходе 1 имп/мин и продолжительности полного цикла отбора 24 ч с помощью блока задания продолжительности отбора задается число импульсов 60Х24 1440 имп, поступающее на входы предустановки 17 счетчиков 31 третьего каскада делителей 35. С помощью блока 15 задания количества проб в цикле на входах предустановки 17 счетчика проб 16 задается начальный код количества проб в цикле. При подаче в начале полного цикла отбора проб импульса запуска на шину 33 запуска устройства импульс поступает на S-вход триггера 5. Триггер 5 переходит в состояние 1. Одновременно с шины 33 запуска устройства импульс запуска поступает на вход 20 разрешения записи предустановки счетчика 16 проб, при -этом количество проб в цикле записывается с входов 17 предустановки на кодовые выходы 18 счетчика 16 проб, Прь поступлении импульса запуска с шины 33 запуска на вход 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 третьего каскада 35 делителей число низкочастотных импульсов, соответствующее полной продолжительности цикла, записыва515

ется с входов 17 предустановки счетчиков 31 третьего каскада 35 делителей на их кодовые выходы 28. При дальнейшем поступлении низкочастотных импульсов с выхода 13 источника импульсов 11 на вход вычитания 19 первого счетчика третьего каскада делителей число импульсов на кодовых выходах 28 счетчиков третьего каскада уменьшается. Таким образом, на кодовых выходах 28 счетчиков третьего каскада в каждый момент времени от начала цикла формируется кодовое значение количества импульсов, соответствующее времени, оставшемуся до конца полного цикла отбора (N т).

После поступления импульса запуска на шину 33 отбор первой пробы не происходит до момента, пока концентрация загрязняющего вещества не превзойдет заданное пороговое значение. В этот момент на выходе порогового блока 7 уровня загрязнения атмосферы возникает сигнал 1, а поскольку триггер 5 уже приведен в состояние 1, на выходе элемента И 6 и на шине импульса начала отбора 8 также возникает сигнал 1.

По этому сигналу, поступающему на S-вход второго триггера 29, на выходе триггера возникает сигнал 1, который разрешает прохождение высокочастотных импульсов с высокочастотного выхода 12 источника 11 импульсов на вход 19 вычитания первого счетчика 31 второго каскада 34 делителей и на вход 19 вычитания делителя 21 высокочастотных импульсов. Частота импульсов по этому каналу составляет 100 кГц, в то время как с низкочастотного выхода поступают импульсы с частотой ,v 1 имп/мин.

Одновременно при поступлении импульса на вход 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 второго каскада 34 делителей значение N переписывается с входов 17 предустановки 17 на выходы счетчиков 31. В то же время при подаче импульса с шины 8 начала отбора на R-вход первого триггера 5 триггер переводится в состояние О.

После прохождения через элемент И 30 NQCT импульсов, на выходе 22 переполнения по вычитанию последнего счетчика 31 во втором каскаде 34 возникает импульс, поступающий на R-вход второго триггера 29, перево

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Јб

дя сто в состояние О, что запрещает поступление высокочастотных импульсов а вход 1 9 первого счетчика второго каскада 34. Таким образом, на вход 19 вычитания делителя 21 высокочастотных импульсов поступает пачка высокочастотных импульсов, количество которых равно НрГТ, а на его выходе переполнения пс вычитанию возникает пачка высокочастотных импульсов, кояиNOCTчество которых равно , где п0 по

количество проб в цикле, заданно с

помощью счетчика.16 проб на входах 17 предустановки делителя 21 высокочастотных импульсов. Действительно, при поступлении каждых п0 импульсов на вход 19 вычитания делителя 21 ка его выходе 22 переполнения по вычитанию возникает импульс, поступающий на его вход 20 разрешения записи предустановки, и значение п0 при этом восстанавливается на кодовых выхода ч делителя 21, Toe, осуществляется процесс деления поступающих импульсов в п0 число раз.

NOCT

Очевидно, что - это число

по

импульсов, соответствующее интервалу

между пробами, если их отбирать с

равными интервалами в течение остав

шегося времени до конца полного цикла отбоиа.

Пачка импульсов числом поступо

пает на вход 23 сложения первого счетчика 24 в каскаде счетчиков 25 импульсов о После поступления всей пачки импульсов на кодовых выходах 28 счетчиков 24 формируется код, равньй числу

импульсов в пачке, т.е. ---т. Этот код

по

поступает на входы 17 предустановки начальных значений счетчиков 31 первого каскада 32 делителей.

Через время задержки fitj, определяемое элементом 9 задержки, импульс начала отбора поступает р блок а- дания продолжительности отбора , зключаюшяй через командный выхйд 3 пробоотборный узел 1. Начинается отбор пробы. Время задержки At j выбирается из условия завершения рования кода предустановки на входах 17 счетчиков первого каскада 32 и составляет 0,02 с при значении высс кой частоты 100 кГц, низкой частоты 1 имп/мин и максимальной продолжительности полного цикла 24 ч (из расчета прохождения пачки из 1440 высокочастотных импульсов).

Одновременно задержанный импульс начале отбора с шины 10 поступает на входы 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 первого каскада

вается с входов предустановки на выходы счетчиков 31. Поскольку низкочастотные импульсы с выхода 13 источника 11 импульсов поступают на вход 19 вычитания первого счетчика 31 пер- ного каскада 32, импульс на выходе 22 переноса по вычитанию последнего счетчика первого каскада возникает

NOCT после поступления импульсов с

по

низкочастотного выхода 13 от источника 11 импульсов, т.е. числа импульсов , соответствующего промежутку между отборами проб, если их производить с равными интервалами, равномерно в течение оставшегося времени до конца полного цикла отбора.

Задержанный импульс начала отбора с шины 10 поступает также на вход вычитания счетчика 16 проб, и значе - ние на его кодовых выходах 18 и входах 17 предустановки целителя 21 высокочастотных импульсов уменьшается на единицу и составляет п0 -1.

Через время, определяемое блоком 2 задания продолжительности отбора проб, отбор пробы заканчивается, счетчики 24 в каскаде счетчиков 25 обнуляются и устройство подготовлено к отбору следующей пробы.

После поступления на вход первого счетчика 31 первого каскада 32

-т импульсов с низкочастотного выП0

хода 13 источника 11 импульсов на выход 22 переноса по вычитанию последнего счетчика 31 первого каскада возникает импульс, переводящий триггер 5 в состояние 1. Однако если при этом уровень загрязнения воздуха ниже поро гового, то на выходе порогового блока уровня загрязнения атмосферы 7 находится О и соответственно на выходе первого элемента rf 6 также находится О. В тот момент когда уровень загрязнения атмосферы превосходит заданный пороговый уровень, на выходе порогового блока 7 возни- кает 1, появляется импульс начала

отбора на шине 8, формируется новое значение кода для счетчиков 31 первого каскада 32, соответствующее равным интервалам между отборами оставшихся проб для оставшегося времени до конца полного цикла отбора, а спустя время ut начинается отбор пробы, т.е„ повторяется цикл отбора пробы и подготовки устройства к отбору следую - щей пробы. При этом число проб, для которого формируется число импульсов, уменьшено в предыдущем цикле на единицу и составляет п„-1. Далее процесс отбора проб и формирования кода для счетчиков 31 первого каскада циклически повторяется. Для правильной работы устройства в тех случаях, когда интервалы между отборами проб становятся меньше продолжительности отбора пробы, предусматривается блокировка сигнала порогового блока 7 уровня загрязнения до момента выработки сигнала об окончании отбора пробы, поступающего по сигнальному выходу 4 блока 2 задания продолжительности отбора проб 2 (блокировка не показана).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает изменение интервала между отборами проб с учетом времени, оставшегося до конца полного цикла, и количества свободных проб. При этом повышается информативность серии проб, так как отбор проб производится только в информативной области концентраций, а интервал между отборами проб уменьшается за счет того, что пробы в неинформативной области кон-г -центрации не отбираются.

Так, для суточного хода концентрации при продолжительности полного цикла отбора 15 ч, количестве проб 8 и начале цикла отбора в 6 ч отбираются 3 пробы в области первого максимума (б ч, 7 ч 30 мин, 9 ч) с интервалом 1,5 ч, и 5 проб в области второго максимума с интервалом и 25 мин, т.е отбираются все 8 проб, в том числе 5 на втором максимуме. При начале цикла отбора в И ч с продолжительностью полного цикла 24 ч на втором максимуме отбираются 2 пробы, (19 и 21 ч) с интервалом 2ч, а на первом - четыре пробы (б ч, 6 ч 50 мин, 7 ч 40 мин, 8 ч 30 мин) с интервалом 50 мин, т.е. в цикле отбираются 6 из 8 проб. Таким образом, для суточного хода концентрации количество информативных проб поу15

вышается в ,5-2 раза (для известных технических решений в цикле отбираются 4 информативные пробы). В тех случаях, когда концентрация загрязняющего вещества в течение всего цикла отбора превышает пороговое значение, предлагаемое устройство производит отбор проб в том же режиме, что и известные устройства.

Устройство разработано для автоматического пробоотборника ПУСК-2«,

Формула изобретения

Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха, содержащее пробоотборный узел с побудителем расхода, блок задания продолжительности полного цикла отбора проб, блок задания количества проб в цикле, блок задания продолжительности отбора пробы, счетчик проб и пороговый блок уровня загрязнения атмосферы, отличающееся тем, что, с целью повышения информативное- ти серии проб в цикле, в его состав дополнительно введены генератор импульсов с высокочастотным и низкочастотным выходами, каскад счетчиков импульсов, делитель высокочастотных им- пульсов, имеющий входы предустановки начальных значений, первый и второй RS-триггеры, первый и второй элементы И, элемент задержки, первый, второй и третий каскады делителей, имею-i щих входы предустановки начальных значений, и элемент ИЛИ, причем первы вход элемента ИЛИ и входы разрешения записи начальных значений счетчика проб и третьего каскада делителей сое динены с шиной запуска устройства, выход элемента ИЛИ соединен с S-входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход элемента И связан с

выходом порогового блока уровня чаг- рязнения, а выход - с R-входом первого триггера, S-входом второго триггера, входом разрешения записи начальных значений второго каскада делителей, а через элемент задержки - с входом вычитания счетчика проб, входом блока задания продолжительности отбора проб и входом разрешения записи начальных значений первого каскада делителей, командный выход блока задания продолжительности отбора проб связан с пробоотборным узлом, а сиг- нал-ьный - с входом обнуления каскада счетчиков импульсов, кодовые выходы каскада счетчиков импульсов соединены с входами предустановки первого каскада делителей, выход переноса которого соединен с вторым вхо- дом элемента ИЛИ, низкочастотный выход генератора импульсов соединен с входами вычитания первого и третьего каскадов делителей, а высокочастотный выход - с первым входом второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера а выход - с входами вычитания второго каскада делителей и делителя высокочастотных импульсов, выход переноса и вход разрешения записи начальных значений делителя соединены с входом сложения каскада счетчиков импульсов а входы предустановки - с кодовыми выходами счетчика проб, входы предустановки которого соединены с кодовыми выходами блока задания количества проб, выход переноса второго каскада делителей соедин-ен с R-входом второго триггера, а входы предустановки - с кодовыми выходами третьего каскада делителей, входы предустановки которого соединены с кодовыми выходами блока задания продолжительности полного цикла отбора проб.