Автоматический фотометр Советский патент 1982 года по МПК G01J1/44 

(5) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФОТОМЕТР

I

Изобретение относится к фотометрии, а именно к автоматическим фотометрам для измерения световых потоков, и может быть использовано для фотометрических измерений в физических и химических исследованиях в химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Известен автоматический фотометр, содержащий оптическую систему, фо топреобразователь и измерительный усилитель Ги.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический фотометр, содержащий установленные в корпусе оптическую систему, систему сменных поглотителей и фотопреобразователь, соединенный с входами пороговой схемы и измерительного усилителя, выход которого соединен с входами двух детекторов порогового уровня, два генератора импульсов, выходы которых соединены со счетными входами

реверсивной счетно-переключающей схемы с источником питания, выходы которой соединены с электромагнитами , кинематически соединенными со сменными поглотителями 2.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая точность измере)ий, обусловленная низким уровнем автоматизации процессов регистрации, так как не автоматизиtoрованы процессы снятия результатов, смены неизбирательных поглотителей, находящихся в световом потоке. Кроме того, в известном устройстве не определяется положение фотометра в

5 пространстве. В результате возможны дополнительные ошибки.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей.

20

Для достижения указанной цели в автоматический фотометр, содержащий установленные в корпусе оптическую систему, систему сменных

поглотителей и фотопреобразователь, соединенный с входами пороговой схемы и измерительного усилителя,выход которого соединен с входами двух детекторов порогового уровня, два генератора импульсов, выходы которых соединены с счетными входами реверсивной счетно-переключающей схемы с источником питания, выходы которой соединены с электромагнитами, кинематически соединенными со сменными -поглотителями, введены пять схем совпадения, блок формирования номера поглотителя, фазовращатель, преобразователь угол-код, преобразователь аналог-код, блок селекции, блок ключей, перфоратор с блоком управления, инвертор, счетно-коммутирующая схема, блок задержки и блок формирования запуска, выход которого соединен со входами преобразователей угол-код и аналог-код, другой вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, а выход - с входом блока селекции, другие входы которого соединены с выходами преобразователя угол-код, блока формирования номера поглотителя, блока формирования запуска и счетно-коммутирующей схемы, счетный вход которой соединен с выходом первой схемы совпадения, один вход которой соединен с выходом блока задержки, а другой вход - с выходом реверсивной счетно переключающей схемы, вход сброса которой соединен с выходом второй схемы совпадения, один вход которой соединен с выходом пороговой схемы, адругой вход - с вторыми входами третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами соответствующих детекторов порогового уровня, а выходы - с входами соответствующих генераторов импульсов, с входом инвертора и с вторым выходом счетно-коммутирующей схемы, третий выход которой соединен с входом блока управления, выход которого соединен с входом блока ключей, вход которого соединен с выходом блока селекции, а выход - с входом перфоратора, выход которого соединен с входом блока управления и с одним входом пятой схемы совпадения другой вход которой соединен с выходом инвертора, а выход - с входом блока задержки, причем корпус выполнен вращающимся, кинематически связанным с фазовращателем, соединенным

с входом преобразователя угол-код,а выходы реверсивной счетно-переключающей схемы соединены с соответствующими входами блока формирования номера поглотителя,

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит корпус 1, установленный на оси 2. У стенок корпуса 1 установлена оптическая система 3 и фотопреобразователь 4, а перед фотопреобразователем установлена система сменных поглотителей 5- Фотопреобразователь соединен электрически с входом измерительного усилителя 6, выход которого в свою очередь соединен с детекторами 7 и 8 порогового уровня. Фотопреобразоватёль i соединен электрически с входом пороговой схемы 9. Выход каждого детектора 7 и 8 порогового уровня, а также пороговой схемы 9 связан с входом своей схемы 10-12 совпадения. Выход каждой схемы 10 и 11 совпадения соединен с входом своего гене ратора 13 и 1 импульсов. А выход схемы 12 совпадения соединен с входом сброса реверсивной счетно-переключающей схемы 15, счетные входы которой подключены к выходам генераторов 13 и Ц импульсов.

С Входом реверсивной счетно-переключающей схемы 15 связан также источник 16 питания. Выходи реверсивной счетно-переключающей схемы 15 соединены параллельными связями с блоком 17 формирования номера поглотителя, и с электромагнитами 18, а электромагниты в свою очередь кинематически соединены с поглотителями 5. Ось 2 вращения связана кинематически с фазовращателем 19. Выход которого в свою очередь соединен с входом преобразователя 20 угол-код. Выход измерительного усилителя 6 связан с входом преобразователя 21 аналогкод. Выходы преобразователя 20уголкод, преобразователя 21 аналог-код и блока 17 формирования номера поглотителей соединейы параллельными связями с входами блока 22 селекции. Выход блока 22 селекции связан параллельными связями с входом блока 23 ключей. Выход блока 23 ключей связан параллельными связями с входом перфоратора 2. Выход перфоратора соединен с входом блока 25 управления перфоратором и входом блока 2б совпадения, с другим входом 5 блока 26 совпадения соединен выход инвертора 27- Вход инвертора 27 сое динен с выходо/я счетно-коммутирующей мы 28,причем этот же выход соединен с входами схем 10-12 совпадения. Другой выход счетно-коммутирующей схемы соединен с входом блока 25 управ ления перфоратором, выход которого соединен с входом блока ключей. Выход схемы 26 совпадения соединен с входом блока 29 задержки, выход которого соединен с входом схемы 30 совпадения, другим входом схема 30 совпадений соединена с выходом реверсивной счетно-переключающей схемы 15. Выход схемы 30 совпадения со динен с счетным входом счетно-коммутирующей схемы 28. Выходы счетнокоммутирующей схемы 28 соединены параллельными связями с входами блока 20 22 селекции и блоком 31 формирования запуска, выходы которого соединены с входами преобразователя 20 уголкод и преобразователя 21 аналог-код. Устройство работает следующим образом. Электрический сигнал, пропорциональный световому потоку с выхода фотопреобразователя , поступает на измерительный усилитель 6 и далее 30

на детекторы 7 и 8 пороговых уровней Если световой поток на входе фотопреобразователя k и соответствующий ему сигнал на выходе усилителя 6.. превосходит уровень, определяемый верхним пределом измерений усилителя 6, на протяжении некоторого заданного времени, то детектор 7 запускает через схему 11 совпадения генератор 13 импульсов, если на другой вход схемы Л1 совпадения поступает с выхода счетно-коммутирующей схемы 28 сигнал запрета печати, соответствующий логической единице. Импульсы с генератора 13 импульсов поступают на реверсивную счетно-переключающую схему 15, которая коммутирует подаваемое от источника 16 питание электромагнитов 18 тдк, что в рабочее положение устанавливается комбинация поглотителей 3, превосходящая плотность предыдущей комбинации на единицу. Если световой поток на выходе фотопреобразователя ниже уровня, определяемого нижним пределом измерения усилителя 6, на протяжении некоторого заданного времени, то детектор 8 порогового уровня запускает через схему 10 совпадения генера25

то есть в промежутках между циклами регистрации информации. Поскольку регистрация одного цикла информации (в течение одного цикла регистрируется информация с преобразова теля 21 аналог-код, преобразователя 20 угол-код и формирователя 17 номера поглотителя) занимает времени значительно меньше по сравнению с временем переключения поглотителей 5, то задержка переключения погло.тителей 5 практически не приводит к повышению переутомления фотопреобразователя . Во всех случаях на время переключателя поглотителей 5 реверсивная счетно-переключающая схема 15 выдает на вход схемы 30 совпадения сигнал, соответствующий логическом.у нулю, запрещающий прохождение импульсов на счетный вход счетно-коммутирующей схемы 28, то есть во время переключения noi лотителей 5 не может идти регистрация информации. С выхода измерительного усилителя 6 сигнал подается на преобразователь 21 аналог-код, с выхода которого информация в параллельном коде выдается на блок 22 селекции. При вращении оси 2 про7«тор И импульсов, если на другой вход схемы 10 совпадения поступает/с выхода счетно-коммутирурцей схемы 28 сигнал запрета печати, соответствующий логической единице. Импульсы с генератора k импульсов поступают на вход реверсивной счетнопереключающей схемы 15, которая коммутирует подаваемое от и сточника 16 питания питание электромагнитов 18, так что в рабочее положение устанавливается комбинация поглотителей 5, имеющая в десять раз большее пропускание. При ступенчатом возрастании светового потока сверх допустимого уровня, например на три десятичных порядка, срабатывает пороговая схема 9,выходной сигнал которой через схему 12 совпадения переводит реверсивную счетно-переключающую схему 15, если на другой вход схемы 12 совпадения поступает сигнал Запрет печати, в состояние, при котором все поглотители 5 включены в рабочее положение. Введение дополнительно схем 10-12. совпадения позволяет переключать поглотители 5 только при отсутствии регистрации информации, когда со счетно-коммутирующей схемы 28 выдается сигнал Запрет печати.

порционально ее углу поворота изменяется разность фаз выходных напряжений фазовращателя 19- Разность фаз измеряется преобразователем 20 угол-код и в параллельном коде выдается на блок 22 селекции. Блок 17 формирования номера поглотителя также выдает в параллельном коде на блок 22 селекции число, соответствующее комбинации поглотителей 5С выхода перфоратора 2k поступают импульсы синхронизации, совпадающие с началом его цикла работы, .на вход блока 25 управления перфоратором и схемы 2б совпадения. Если счетнокоммутирующая схема 28 снимает сигнал запрета печати, то на входе инвертора 27 устанавливается сигнал логического нуля,и с его выхода на вход схемы 26 совпадения поступает сигнал логической единицы, и имлульсы синхронизации проходят на вход блока 29 временной задержки, причем задержка равна или немного больше времени между поступлением сигнала на переключение поглотителей 5 с выхода схемы 10, 11 или 12 совпадения и выдачей сигнала, сигнализирующего о переключении поглотителей -реверсивной счетно-переключающей схемой 15 на вход схемы 30 совпадения. Если не происходит переключение поглотителей 5. то на вход схемы 30 совпадения с реверсивной счетно-переключающей схемы 15 поступает сигнал логической единицы, и импульсы синхронизации проходят на счетный вход счетно-коммутирующей схемй 28, которая выдает на вход блока 25 управления перфоратором сигнал печати, а также по параллельным связям коммутирует блок 22 селеции так, что на его выходе в такт импульсам синхронизации последовательно появляется информация с блока 27 формирования номера поглотителя, преобразователя 21 анало код и преобразователя 20 угол-код. Эта информация поступает на блок 23 ключей и по сигналам с блока 25 управления перфоратором печатается перфоратором 2. Наличие блока 29 временной задержки позволяет исключить ошибку в работе регистрирующегй устройства, когда сигнал переключения поглотителей на блок 15 выдается одновременно со снятием сигнала запрета печати с входов схем 10-12 совпадения, то есТь когда

вследствие инерционности реверсивной счетно-коммутирующей схемы 15 сигнал о переключении поглотителей с ее выхода на схему 30 совпадения

может поступить после того, как со входов схем 10-12 совпадения будет снят сигнал Запрет печати, но поскольку блок 29 временной задержки осуществляет задержку импульса

синхронизации на время, немного большее, чем инерционность, то это исключает прохождение импульса синхронизации на вход счетно-коммутирующей схемы 28 при наличии сигнала

о переключении поглотителей на входе схемы 30 совпадения, то есть выдачу сигнала печати с счетно-коммутирующей схемы 28 на блок управления перфоратором и печать информации

во время переключения поглотителей, так ка-к сигнал печати счетно-коммутирующей схемой 28 выдается после снятия сигнала запрета печати по первому импульсу синхронизации с

выхода схемы 30 совпадения. Блок 31 формирования запуска формирует импульсы запуска преобразователя 20 угол-код и преобразователя 21 аналог-код.

Предлагаемый фотометр может применяться в качестве быстродействующего, регистрирующего устройства для измерения световых потоков, например в нефелометрах, а также в химической, медицинской и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет ускорить процесс обработки данных, повысить точность их получения, а также расширить количество регистрируемых параметров. При наличии интерфейса информация может непосредственно вводиться в вычислительную машину. Наличие аатоматической регистрации уменьшает число обслуживающего персонала при проведении фотометрических измерений.

Формула изобретения

Автоматический фотометр, содержащий установленные в корпусе оптическую систему, систему сменных поглотителей и фотопреобразователь, согдиненный с входами пороговой схемы и измерительного усилителя, выход которого соединен с входами двух детекторов порогового уровня. 9 два генератора импульсов, выходы которых соединены с счетными входами реверсивной счетно-переключаю щей схемы с источником питания, вы ходы которой соединены с электрома нитами, кинематически соединенными со сменными поглотителями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введены пять схем совпадения, блой формирования номера поглотителя, фазовращатель, преобразователь угол-код, преобразователь аналог-код, блок селекции, блок ключей, перфоратор с блоком управления, инвертор, счетно-коммутирующая схема, блок задержки.и блок формирования запуска, выход которог соединен с вхЬдами преобразователей угол-код и аналог-код, другой вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, а выход - с входом блока селекции, другие входы которого соединены с выходами преобразователя угол-код, блока формирования номера поглотителя, блок формирования запуска и счетнокоммутирующей схемы, счетный вход которой соединен с выходом первой схемы совпадения, один вход которой соединен с выходом блока задержки, а другой вход -. с выходом реверсивной счетно-переключающей схемы, вход сброса которой соединен с выходом второй схемы совпадения,один 7 вход которой соединен с выходом пороговой схемы, а другой вход - с вторыми входами третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходами соответствующих детекторов порогового уровня, а выходы - с входами соответствующих генераторов импульсов, с -входом инвертора и с вторым выходом счетно-коммутирующей схемы-, третий выход которой соединен с входом блока управления, выход которого соединен с вхрдом блока ключей, вход которого соединен с выходом блока селекции, а выход - с входом перфоратора, выход которого соединен с входсм блока управления и с одним входом пятой схемы совпадения, другой вход которой соединен с выходом инвертора, а выход - с входом блоки задержки, причем корпус выполнен вращающимся, кинематически связанным с фазовращателем, соединенным с входом преобразователя угол-код, а выходы реверсивной счетнр-переключающей схемы соединены с соответствующими входами блока формирования номера поглотителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . f 673898, кл. G 01 N 21Л6, 19792.Авторское свидетельство СССР ff 597930, кл. G 01 J , 1978 Гпрототип).