Оптический сигнализатор концентрации пыли
1. ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛИЗАТОР КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ, содержащий подключенный к генератору импульсов светоизлучатель , оптически соединенный через рабочую камеру со светоприемником , выход которого подключен к усилителю переменного тока, компенсирующий светоизлучатель и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сигнализатора, в него введена аттенюатор светового потока, фазоилй детектор, усилитель постоянного тока и модулятор, компенсирующий светоизлучатель оптически соединен через аттенюатор светового потока со светоприемником, выхода усилителя переменного тока и генератора импульсов подключены к входам фазовоfo детектрра, выход которого через усилитель постоянного тока подключен к управляюсцим входам порогового элемента и модулятора, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход - к входу компенсирующего светоизлучателя . 2. Оптический сигнализатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в нем аттенюатор светового потока выполнен в виде вогнутого рефлектора с центральным отверстием.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) П1) 301) 08 В 17 10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3506898/18-24 (22) 28.10.82 (46) 15.06.84. Бкл. Р 22 (72) В.Ю.Воробкевич, Ю.П.Куренев, В.Ф.Петриш и В.Н.Сиротюк (71) Львовский сельскохозяйственный институт (53) 654. 9 (OSS. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 484544, кл. G 08 В 17/00, 1974.
2. Патент США Р 4237452, кл. 340-630, опублик. 1980 прототип (54) (57) 1. ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛИЗАТОР
КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ, содержащий подключенный к генератору импульсов светоизлучатель, оптически соединенный через рабочую камеру со светоприемником, выход которого подключен к усилителю переменного тока, компенсирующий светоизлучатель и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сигнализатора, в него введенй аттенюатор светового потока, фазовый детектор, усилитель постоянного тока и модулятор, компенсирукщий светонзлучатель оптически соединен через аттенюатор светового потока со светоприемником, выходы усилителя переменного тока и генератора импульсов подключены к входам фазового детектора, выход которого через усилитель постоянного тока подключен к управляющим входам порогового элемента и модулятора, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход — к входу компенсируквцего светоизлучателя.
2. Оптический сигнализатор по п. 1,отлич ающий ся тем, что, с целью упрощения устройства, в нем аттенюатор светового потока выполнен в виде вогнутого рефлектора с центральным отверстием.
1098017
Изобретение относятся к автоматике и может быть использовано для регистрации я сигнализации предельно допустимой концентрации пыли, аэрозолей, дыма, которая опасна для здоровья людей, взрывоопасна или приводит к нарушениям технологического процесса.
Иэ вестен оптиче -кий сигнализ атор концентрации пыли, содержащий источник света и приемник оптического измерения,носпринимаюций световой поток, отраженный от пыли (11 .
Недостатком этого устройства является его малая точность.
Наиболее близким к кзобретейию является сигнализ атор, содержащий подключенный к генератору импульсов светоизлучатель, оптически соединенный через рабочую камеру со светоприемником, выход которого подключен к усилители переменного тока., компенсирующий снетоиэлучатель, оптически связ ан ный со светопркемником, выход снетоприемника подключен к входам двух усилителей переменного тока, выходы которых подключены к снетоизлучателям, выход одного усилителя через измеритель длительности импульсов подключен к пороговому элементу f2) .
Недостатком известного устройства является то, что его рабочая камера дслжна быть надежно защищена От ,внешнего освещения. В противном слу.чае происходит изменение чувствительности фотоприемника за счет сдвига его рабочей точки, что приводит к существенной ошибке при определении и сигнализации о пороговой концентрации дыма или пыли. Защита же пылевой камеры от внешнего освещения или применение отсасынающих трубок усложняет конструкцию и обычно приводит к дополнительной погрешности кз-за отличия концентрации пыли н защищенной от света камере и в исследуемом пространстве.
Кроме того, данное устройство обладает малым быстродействием,.
Определяющимся длительной паузой между короткими информативными импульсами, так как данное устройство работает по принципу временной модуляции.
Цель изобретения — уменьшение нлия влияния фоновых эасветок, запыленности входного окна фотоприемника,измененкя температуры окружающей среды, что повышает era точность, а также упрощение предлагаемого оптического сигнализатора концентрации пыли.
Цель достигается тем, что в оптический скгналкзатор концентрации пыли, содер>кащий подключенный к генератору импульсов светоизлуч атель, оптически соединенный через рабочую
tQ
j,0 ю! 5
"5
49
Щ
LQ камеру со светопркемником, выход которого подключен к усилителю пере. менного тока, компенсирующий светоизлучатель и пороговый элемент, введены аттенюатор светового потока, фазовый детектор, усилитель постоянного тока и модулятор, компенсирующий снетоизлучатель оптически соединен через аттенюатор светового потока со снетоприемнкком, выходы усилителя переменного тока и генератора импульсов подключены к входам фазового детектора, выход которого через усилитель постоянного тока подключен к управляющим входам порогового элемента и модулятора, сигнальный вход которого подключен к ныходу генератора импульсов, а выход — к входу компенсирующего светоиэлучателя.
Лттенюатор светового потока выполненн н виде вогнут ого рефлектора с центральным отверстием.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого сигнализатора концентрации пыли; на фиг. 2 — конструкция аттенюатора светового потока, выполненного совместно со светоприемником и компенсирующим светоизлучат ел4-ъ м
Устрой ст но содержит подключенный к генератору 1 импульсов светоизлу=атель 2, оптически. соединенный через рабочую камеру 3 со светоприемником 4, ныход которого подключен к
;силителю 5 переменного тока, компенс ирующий светоизлуч атель б, оптически соединенный через аттенюатор 7 светового потока со снетоприемником 4, выход усилителя 6 переменного тока к генератор 1 импульсов подключены к входам фазового детектора 8, выход которого через усилитель 9 постоянного тока подключен к управляющим входам модулятора 10 и порогового элемента 11, сигнальный вход модулятора 10 подключен к выходу генерато- ра 1 импульсОВ а ВыхОд к ВХОДУ
r, компенсирующего светоизлучателя б.
Компенсирующий светоизлуч атель б ." помощью пары винт-гайки 12 подвижно закреплен относительно аттенюатора 7 светового потока, выполненного
:=- виде вогнутого рефлектора с центральным отверстием, а светоприемник 4 закреплен неподвижно.
Устройство работает следующим
Образом.
Генератор 1 импульсов нырабатывает прямоугольное напряжение стабильной частоты, которое подается на
<-,нетокзлучатель 2. Одновременно это же напряжение подается на фазовый детектор 8 и модулятор 10.
Часть импульсного светового потока светоизлучателя 2, Отразившись от гыли, находящейся н рабочей каме1098017
ВНииПц 3 ак аз 42 10/41
Тираж 569 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 ре 3, попадает на светоприемник 4.
На этот же светоприемник .4 поступает в противофазе импульсный световой поток от компенсирующего светоизлучателя 6 через аттенюатор 7 светового потока. При этом амплитуда импульсов напряжения, питающих компенсирующий светоизлучатель 6, определяется напряжением, поступающим с выхода усилителя 9 постоянного тока. Напряжение со светоприемни- 10 ка 4 усиливается избирательным усилителем переменного тока 5, а затем демодулируется фазовым детектором 8 и усиливается усилителем 9 постоянного тока. 35
Если поступает импульсный световой поток, отраженный от пыли, то на выходе светоприемника 4 возникает напряжение, пропорциональное этому потоку. Оно усиливается на заданной частоте, демодулируется, модулируется и поступает в противофазее н а компенсирующий светоизлучатель 6. Благодаря значительному коэффициенту усиления усилителей 5 и 9 происходит почти полное выравнивание по амплитуде световых потоков светоизлучателей 2 и 6. При этом на выходе светоприемника 4 возникает небольшое переменное напряжение, поддерживающее импульсное свечение компенсирующего светоизлучателя 6. Усилитель 5 переменного тока и фазовый детектор 8 обеспечивают защиту от световых импульсных помех пролышленной частоты (например, лю- 35 минесцентных ламп);
Напряжение на выходе усилителя
9 постоянного тока при пороговой концентрации пыли пропорционально концентрации пыли, напряжению на 40 выходе генератора 1 и обратно пропорционально коэффициенту передачи аттенюатора 7 светового потока и модулятора 10.
Параметры устройства можно плавно регулировать в процессе настройки.
Они же могут сохраняться весьма стабильными в процессе эксплуатации прибора. В связи с этим устройство в целом легко поддается регулировф ке и стабилиз ации. Работа устройства не з ависит от сдвига рабочей точки светоприемника 4 при появлении или изменении внешнего освещения. По той же причине допустимо изменение чувствительности светоприемника 4 с температурой со времени или э а счет его некоторого запыления. Чтобы регулировать режим работы устройства в широких пределах, наиболее целесообразно изменять коэффициент передачи аттенюатора 7 светового потока.
Во время передвижения компенсирующего светоизлучателя 6 вправо (по чертежу) свет от него затеняется обратной стороной корпуса светоприемника 4 и в меньшей мере попадает на рефлектор аттенюатора 7 светового потока, а значит и на фотоприемник 4. Таким образом, с помощью пары винт — гайка 12 можно плавно изменять коэффициент передачи аттенюатора 7 светового потока при настройке во время изготовления сигнализатора. Установкой заменяемых матовых стекол 13 с различной пропускной способностью света можно. грубо изменять коэффициенты передачи аттенюатора 7 светового потока.
Зеркальная поверхность предохраняется от запыления за счет малого отверстия в самом зеркале.
Преимуществом такой конструкции является расположение основных элементов в одном цилиндрическом корпусе на одной оси с отраженным световым потока, чем достигается ее компактность и технологичность. Предлагаемое устройство будет использоваться для сигнализации пороговых концентраций пыли на фабриках гербицидов. Оно может использоваться также для измерения и сигнализации о предельных концентрациях дыма или аэрозолей непосредственно в производственных помещениях, дымоходах, трубах и др. без использования смотровых окон.
Экономическая эффективность. предлагаемого устройства обусловлена указанными его техническими особенностями.
