Устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды Советский патент 1981 года по МПК G08C19/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О ЗАГРЯЗНЕНИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к информационноизмерительной технике, применяемой в системах контроля загрязнения окружающей среды, и может быть использовано для оперативной передачи информации о состоянии объекта кон роля. Известно устройство для передачи информа ции о состоянии окружающей среды, содержащее в каждом канале датчики, схемы фиксации превышения допустимой нормы загрязнения, блоки развязки, а также блок управления и регистрации 1. Однако функциональные возможности известного устройства ограничены, так как оно позволяет лишь зафиксировать номер канала, в котором произошла превышение допустимого уровня загрязнения. В то же время, для систем контроля состояния окружающей среды существует несколько вполне определенных зон опасного загрязнения и поэтому потре&1телю важно знать номер зоны, соответструющей контролируемому объекту. Известно многоканальное устройство для сигнализации, содержащее датчики с коммутаюром, блок управления, трехуровневый дешифратор и блок идентификации 2. Данное устройство позволяет регистрировать три различных уровня превышения нормального значения параметра, причем эти значения для всех каналов одинаковые. Известен также многопороговый сигнализатор, содержащий датчики, коммутатор с блоком управления, блок установок и регистратор, в котором для каждого канала формируется свой уровень превьпыения 3. Но в системах контроля загрязнения необходимо фиксировать несколько уровней превь1шения для каждого измеряемого ингредиента. Кроме того, быстродействие такого устройства невысокое, так как все каналы опрашиваются по очереди, без учета кратности превышения заданных уровней. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоканальное устройство для передачи информации, содержащее в каждом информационном канале последовательно соединенные датчики, аналого-цифровые преобразователи, блоки управления запуском, регистры и ключи, управляющие входы которых подключены к выходам распределителя импульсов, вход распределителя подключен к выходу элемента И, к первому и второму входам которого подключены генератор импульсов и триггер, нулевой вход триггера подсоединен к выходу многовходового элемента ИЛИ, единичный вход триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, один вход которого соединен с канальным выходом блока регистрации, а другой - через элемент задержки - с выходом второго элемента ИЛИ адресный вход блока регистрации соединен с выходом блока определения адреса, входы которого объединены с соответствующими входами многовходового элемента ИЛИ и с информационными входами блока регистрации, а вхо Сброс триггера соединен с управляющим входом блока управления записью и с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к кадровому выходу блока регистрации и шиие Пуск 4.

В указанном устройстве можно использоват приоритет при опросе каналов, для чего запуск триггера следует осуществлять сигналом переполнения регистра канала. Фиксация только одного уровня превышения для каждого канала ограничивает применение этого устройства в системах контроля загрязнения окружающей среды. Для оценки степени загрязнения исполь. зуется понятие Зона опасности, характеризующееся определенным уровнем загрязнения. Для каждого вещества этот уровень различен. .Число зон загрязнения обычно не превыщает четырех: допустимая, вызьшающая опасение, опасная и чрезвычайно опасная 5. Поэтому важно в канал связи в первую очередь передавать параметры с наибольщим уровнем концентрации. Этот фактор вызывает необходамост фиксации зон опасного загрязнения для каждого измеряемого вещества и передачи на вход номеров ЗОИ в соответствии с их опасностью.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды, содержащее в каждом информа10{онном канале последовательно соединенные датчик, аналого-цифровой преобразователь, блок управления запуском, регистр записи и ключ, генератор импульсов, первый выход которого соединен с первым входом элемента И, выход элемента И соединен с первым входом распределителя импульсов, выхода которого соединены с управляющими входами: ключей всех информационных каналов, блок определения адреса каналов, выход которого соединен с адресным входом блока регисрации, канальный выход которого соединен с

нал шифратор, дополнительные ключи, элемент ИЛИ и дешифратор, входы которого соеданены с выходами разрядов регистра записи, выходы децшфратора соединены с информационными входами дополнительных ключей, выходы которых соединены с соответствующими входами шифратора, выход шифратора соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом ключа, выход элемента ИЛИ соединен со входом Сброс регистра записи и соответствующим информационным входом блока регистрации, первые выходы блоков управления опросом каналов соединены с управляющими входами соответствующих дополнительных ключей информационных каналов, информационные входы которых соединены с соответствующими информационными входами блоков управления опросом каналов, первые, вторые и третьи управляющие входы блоков управления опросом каналов соответственно объединены и подключены соответственно к выходу генератора импульсов, к выходу третьего элемента ИЛИ и к выходу первого элемента ИЖ, входы Сброс всех блоков управления опросом каналов объединены и подключены к выходу второго элемента ИЛИ, второй выход первого блока управления опросом каналов через элемент НЕ соединен с третьим входом элемента И, второй выход второгЬ блока управления

опросом каналов соединен с разрешающим входом первого блока упрагвления опросом каналов, второй выход и разрешающий вход третьего блока управления опросом каналов соединен соответственно с разрещающим вхо.дом второго блока управления опросом каналов и шиной логического нуля. : Кроме того блок управления опросом каналов вьтолнен на триггере, распределителе первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом триггера, выход триггера соединен со вторым входом элемента И, информационный и кадровый выходы блока регистрации соединены соответственно с выходом устройства и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к шине Пуск, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющими входами блоков управления запуском информационных каналов, вторым входом распреде- лителя импульсов и входом Сброс триггера и через элемент задержки со вторым входом первого элемента ИЛИ, информационные входь блока регистрации объединены с соответствуквдилш входа ли блока определения адреса каналов и третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом триггера, введены блоки управления опросом каналов, элемент НЕ и в каждый информационный каимпульсов, элементах И, НЕ, ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами триггера и элемента НЕ соответственно, выход элемента И соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого объединен с первым входом триггера и подключен к входу Сброс блока управления опросом каналов, входы элемента ИЛИ, четвертый вход элемента И, второй и третий входы триггера и вход элемента НЕ соединены соответственно с информционными, первым, вторым и третьим управляющими и разрешающим входами блока управления опросом каналов, выходы распределителя и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления опросом каналов.

На фиг; 1 показана функциональная блоксхема предлагаемою устройства; на фиг, 2 - блок-сзсема управления опросом каналов , на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит в каждом информационном канале 1 датчик 2, блок 3 управления запуском, регистр 4 записи, ключ 5, дешифратор 6, первый 71, второй 72 и третий 7з дополнительные клющ1, шифраторы 8 номеров зон загрязнения, элемент ИЛИ 9 и аналого-цифровой преобразователь 10. Кроме того, устройство содержит блок 11 определения адреса канала, блок 12 регистрации, первый и второй элементы ИЛИ 13 и 14, первый 151, второй 152 и третий 15з блоки управления опросом каналов, распределитель 16 импульсо элемент И 17, генератор 18 импульсов, элемент НЕ 19, триггер 20, элемент 21 задержки третий элемент ИЛИ 22, щину 23 Пуск и цишу 24 логического нуля. Блок 15 управления опросом (фиг. 2) вьшолнен на элементе И 25, элементе НЕ 26, триггере 27, элементе ИЛИ 28 и распределителе 29 импульсов. Устройство работает следующим образом. Датчики 2 формируют электрический сигнал, соответствующий кощентрации загрязняющего параметра. Аналого-цифровые преобразователи 10 преобразуют аналоговые входные сигналы датчиков 2 в число-импульсный код. Блок 3- управления записью осуществляет перенос информации в регистр 4 по команде, поступающей на управляющий вход блока 3. Выходы разрядов регистра 4 подсоединены к ключу 5 и дешифратору 6. Дешифратор 6 имеет три выхода 1, 2 и 3, соответствуюище трем предельным значениям уровня загрязнения, которые разделяют, в общем слу чае, четыре зотл опасности. Эти выходы подключены к информационным входам блоков

15 управления и к дополнительным ключам 7i-72-7з соответственно. Таким образом, на информационном входе ключа 5 образуется цифровой код, соответствующий величине измеряемого параметра, а на информационных входдх дополнительных ключей 7 формируется сигнал (перепад напряжения), соответствзтощий факту достижения предельных (критических) значений загрязняющих параметров. Так, если значение концентрации измеряемого веп ества соответствует второй зоне опасности, то сигнал превышения образуется на выходе 1 дешифратора 6, если значение концентрации вещества соответствует самой опасной - четвертой зоне, то сигнал превьппения образуется на. всех трех выходах дешифратора 6. : Шифратор 8 формирует цифровой код, соответствующий номеру зоны загрязнения, который поступает на вход элемента ИЛИ 9. Другой вход элемента И1Ж 9 соединен с выходом ключа 5. В результате на выходе элемента ИЛИ 9 образуется либо код номера зоны, либо /код, соответствующий величине измеряемого параметра. Этот код с выхода элемента ИЛИ 9 всех каналов 1 поступает на входы третьего элемента ИЛИ 22, в блок 11 определения адреса, на информационные входы блока 12 регистрации и на вход Сброс регистра 4. Последняя связь позволяет обнулять регистр 4 и снимать сигналы на выходе дешифратора 6 при поступлении информации данного канала 1 на блок 12 регастрации. Это предотвращает возможные вторичные записи этого канала, так как на входах ключей 5 и 7 сигналы будут отсутствовать, а новая запись информации В регистр 4 может быть произведена лишь при наличии разрешающего сигнала на управляющем входе блока 3 управления записью. БЛОК 12 регистрации служит для регистрации на долговременный носитель информации (например, перфоленту, магнитную ленту) об измеряемых значениях параметров или о номерах зон опасности - по информационным входам, и одновременно для регистрации соответствующих номеров каналов - по адресному входу. Регистрируемая информационная и служебная части одновременно вьщаются с выхода устройства в канал связи (на фиг. 1 не показан). Кроме того, в блоке 12 регистрации формируются два служебных сигнала: Конец регистрации на канальном выходе, образуемый после каждой регистрации канальной информации и поступающий на одном из входов первого элемента ИЛИ 13, и Сброс на кадровом выходе, образуемый после окоп чания регистрации всех каналов 1 и поступающий на один из входов второго элемента ИЛИ 14. Второй вход элемента ИЛИ 14 соединен с шиной 23 Пуск.

i Выход элемента ИЛИ 14 соединен с управляющим входом блока 3 управления записью и со входом элемента задержки 21. Элемент 21 задержки предназначен для задержки на время т сигнала начала опроса каналов, поступающего с элемента 21 на вход первого элемента ИЛИ 13 относительно сигнала Сброс, Это время определяется необходамостью записи информации с преобразователя 10 в регистр 4 по кошнде Сброс, поступающей с выхода элемента ИЛИ 14 на управляющий вход блока 3 управления записью.

Одновременно сигнал Сброс с выхода элемента ИЛИ 14 поступает на сброс блоков 15i-15з управления опросом каналов (распределители импульсов 29 и триггеры 27), а также на сброс распределителя 16 импульсов и триггера 20 устройства.

Распределитель 16 импульсов предназначен для формирования импульсов опроса при считьтании информации с регистров 4, поэтому его выходы соединены с управляющими входами канальных ключей 5. Запуск распределителя 16 импульсов осуществляется элементом И 17, который открьшается, когда на всех его входах имеется высокий потенциал напряжения, соответствующий логической единице. На вход элемента И 17 поступают импульсы с генератора 18 и сигналы блокировки с выхода блока 15| зт1равлешш, поступающие через элемент НЕ 19, и с нулевого выхода триггера 20. В исходном состоянии, когда на вход Сброс триггера 20 приходит сигнал Сброс элемента ИЛИ 14, низкий потенциал на выходе триггера 20 запрещает прохождение импульсов с генератора 18 через элемент И 17 на распределитель 16. Управление триггера 20 с раздельным запуском осуществляется по нулевому входу импульсом Начало регистрации, образуемым на выходе Элемента ИЛИ 22 при поступлении информации с выхода элемента ИЛИ 9, и по единичному входу импульсом Конец регистрации, образуемым на выходе элемента ИЛИ 13.

БЛОК 15 управления опросом каналов предназначен для опроса дополнительных ключей 7, причем сначала опращиваются ключи 7з каналов, регистрирующих самую высокую зону опасного загрязнения, затем ключи 7jH7i.

Опрос ключей 7 осуществляется выходными импульсами распределителя 29, который запускается через элемент И 25 импульсами генератора 18. Элемент И 25 пропускает импульсы генератора 18 при ошовремеином наличии трех высоких (разрепшющих) потенциалов напряжения: при наличии сигнала превыщения на соответствующем выходе депшфратора 6 в каком-либо канале 1, когда на выходе элемента ИЛИ 28 образуется логическая единица;

при наличии разрещающего сигнала на выходе элемента НЕ 26, т.е. когда на входе блока 15 управления имеется низкий потенциал (кроме третьего блока 15з, на вход которого постоянно подключен низкий потенциал, соответствующий логическому нулю. Поэтому на вход элемента И 25 через элемент НЕ 26 этого блоаа поступает разреигающий сигнал); при срабатьшании триггера 27, запуск которого идентичен запуску триггера 20. Таким образом, импульсы с генератора 18 проходят через элемент И 25 на распределитель 29 для опроса ключей 7 в том случае, когда, во-первых, уровень загрязнения превь1сил предельное значение рассматриваемой зоны опасности, во-вторых, когда произощел опрос ключей 7 блоком 15 более высокого ранга, и, в-третьих, когда в устройстве закончилась регистрация предыдущего канала.

Блоки 151-15з управления опросом каналов соединены по входам-выходам последовательно, от более высокого ранга (блок 15з к блоку 15i). Выход последнего подключен к входу элемента НЕ 19. Это и обеспечивает первоначальный опрос ключей 7з, а затем ключей TI и 7i: пока на выходе 3 депшфратора 6 какого-либо канала 1 имеется информация, на выходе злемента ИЛИ 28 блока 15з удерживается высокий потенциал, который через элемент НЕ 26 блока 152 передается на вход элемента И 25 блока 152 как низкий (запрещающий) и т.д.

Интервал (фиг. 3) определяет время считывания информации с регистра 4 или с депшфратора 6 через ключи 5 или 7, а интервал t pgp определяет время регистрации ийформшщи в блоке 12 регистрации.

По сигналу Пуск на щше 23 импульс сброса (фиг. За), образованный на выходе элемента ИЛИ 14, обнуляет распределители 16 и 29 импульсов, триггеры 20 и 27, а также поступает на управляющий вход блока 3 управления записью. С этого момента начинается запись информации с преобразователя 10 в регистр 4, которая длится время, не более чем t; Задержанный на время г в элементе 21 задержки пусковой импульс поступает в качестве сигнала Конец регистращш через элемент ИЛИ 13 на единичный вход риггера 20 (фиг. 36), разрещая прохождение импульсов с генератора 18 (фиг. Зг) через элемент И 17 на вход распределителя 16 импульсов. Кроме этого, для открытия элемента И 17 необходим высокий потенциал на третьем его входе, что имеет место, если ни на одном выходе дещифратора 6 не будет сигнала, т.е. если уровни загрязнения находятся в норме. При этом на выходе элемента ИЛИ 28 и, следовательно, на выходе блока 15 - низкий потенциал. ТаКИМ образом, после опрокидывания триггера 20 на его выходе образуется высокий потенциал (фиг. Зв), поэтому первый же импульс генератора 18 проходит через элемент И 17 (фиг. Зе) на распределитель 16. На первом выходе распределителя 16 образуется импульс (фиг. Зж), который открьтает ключ 5 первого канала, и информация с регистра 4 поступает через ключ 5 и элемент ИЛИ 9 на рлемент ИЛИ 22 и на информационный вход бло ка 12 регистрации. На выходе элемента ИЛИ 22 формируется импульс Начало регистрации (фиг. Зд), который опрокидывает триггер 20 (фиг. Зв), закрывая элемент И 17 в течение времени tpgf. устанавливает режим регистрации, после чего на канальном выходе блока 12 регистрации образуется импульс Конец ре гистрации, который через элемент ИЛИ 13 (фиг. 36) вновь опрокидывает триггер 20 (фиг. Зв), импульс с генератора 18 проходит на распределитель 16, подключая второй канал (фиг, Зи) и т.д. до последнего канала (фиг. З По окончании опроса последнего канала на ка ровом выходе блока 12 регистрации формиру ется импульс сброса, который пройдя через элемент ИЛИ 14, поступает на сброс элементов устройства, начиная тем сако 1м-следующий иикл опроса (фиг. За) и т.д. В резуга тате, в предлагаемом устройстве устанавливается режим поочередного опроса каналов, как в и вестном, так как все параметры находятся в норме. tbpu превышении каким-либо параметром нормы начинают работать блоки 15. В общем случае на части каналов имеется превышение третьего уровня, т.е. на выходах 1, 2 я 3 дешифраторов 6 этих каналов - выорквй потенциал, на другой части каналов - превышение второго уровня и т.д. В этом случае на выходе элемента ИЛИ 28 блока 15з появляется высокий потенциал, элемент И 25 при срабатывании триггере 27 открывается, так как на входе блока 15з - логический нуль, который через элемент НЕ 26 не блокирует элемент И 25. Сигналы с распределителя. 29 опрашивают дополнительные ключи }. Так как после каждого опроса канала регистры обнуляются, то после опроса всех ключей 7з высокий потенциал на выходе элемента ИЛИ 28 блока 15з снимается. На вход элемента И 25 блока 152 (через элемент НЕ 26 блока 15) поступает разрешающий (высокий) потенциал. Диалогично, после опроса ключей 7 снимается блокировка с элемента И 25 блока 15 j; высокий уровень с вь{хода 1 дешифратора 6 какого-jmбо канала через элемент ИЛИ 28 блока I5i поступает на вход элемента И 24. После рп;рокидьтакия триггера 27 опрашиваются клю4 ,10 чи 7|, снимается запрет с элемента И 17, поэтому каналы 1 с нормальными значениями параметров опрашиваются последними. По окончании опроса всех каналов 1 в блоке 12 регистрацни формируется кадровый импульс сброса и весь цикл записи, опроса и регистрации повторяется. Таким образом, в предлагаемом устройстве в каждом канале помимо измерительной информации формируются номера зон загрязнения и, кроме того, повышается оперативность получения информации за счет использования в устройстве адаптивиого опроса с учетом опасностн зон загрязнения, что позволяет своевременно применять меры по предотвращению опасных уровней загрязнения. Предлагаемое устройство может быть использовано либо в качестве низового звена многоканальной системы сброса информации с передачей информации о загрязнении по каналу связи в центральный пункт, либо в качестве автономного прибора для регистрации .множества загрязняющих ингредиентов. Формула изобретения I. Устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды, содержащее в каждом информационном канале последовательно соедаиенные датчик, аиалого-цифровсА преобразователь, блок управления запуском, регистр записи и ключ, генератор импульсов, первый выход которого соеданен с первым входом элемента И, выход элемента И соединен с первым входом распределителя импутьсов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей всех информационных каналов, блок определения адреса, каналов, которого соединен с адресным входом блока регистрации, канальный выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с едяннчным входом триггера, выход триггера соединен со вторьпм входом элемента И, информационный и кадровый выходы блока регистрации соединены соответственно с выходом стройства и первым входом второго элемена ИЛИ, второй вход которого подключен к ине Пуск, выход второго элемента ИЛИ оеданш с управляющими входами блоков щявления запуском информационных канаов, BTO{HdM входом i распределителя импульсов входом тртггера и через элемент адержки со вторым входом первого элемента ЛИ, информащюнные входы блока регистраии объединены с соответствующими входами лока определения адреса каналов н третьего лемента ИЛИ, выход которого соедкнен с нулевым входом триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блоки управления опросом каналов, элемент НЕ и в каждый информационный канал шифратор, дополнительные ключи, элемент ИЛИ и дешифратор, входы которого соединены с выходами f aзpядoв регистра записи, выходы дешифратора соединены с информационными входами дополнительных ключей, выходы которых соедшены с соответствуюш;ими входами шифратора, выход шифратора соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом ключа, выход элемента ИЛИ соединен со входом Сброс регистра записи и соответствующим информационным входом блока регистрации, первые выходы блоков управления опросом каналов соединены с управляющими входами соответствующих дополнительных ключей информационных каналов, информационные входы которых соединены с соответствующими информационными входами блоков управления опросом каналов, первые, вторые и третьи управляющие входы блоков управления опросом каналов соответственно объединены и подключены соответственн к выходу генератора импульсов, к ВЫХОДУ третьего элемента ИЛИ и к выходу первого элемента ИЛИ, входы Сброс всех блоков управления опросом каналов обьединены и подключены к выходу второго элемента ИЛИ, второй выход первого блока управления опросом каналов через элемент НЕ соединен с третьим входом элемента И, второй выход второго блока управления опросом каналов соединен с разрешающим входом первого блока управления опросом каналов, второй выход и разрешающий вход третьего блока управления опросом каналов соединен соответственно с разрешающим входом второго блока управления опросом каналов и щиной логического нуля.

Сброс блока управления опросом каналов, входы элемента ИЛИ, четвертый вход элемента И, второй и третий входы триггера и вход элемента НЕ соединены соответственно с информационными, первым, вторым и третьим

0 управляющими и разрешающим входами блока управления опросом каналов, выходы распределителя и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления опросом каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Выход

Г

ж

и

Ч. J

0

4ЛЗ

1

15

6

27

Т