Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха

 

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.

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 N 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "",,,. :, К АатОеСнсму СвидеткльСтВМ (21) 4286456/23-26 (22) 20 ° 07,87 ,(46) 30.04.90. Бюл. li - 16 .(71) Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова (72) В.С. Матвеев, С.В. Тимаков, В.М. Свиридов и Э.С. Сагатов (53) 66,012-52 (088.8) (56) Современные средства отбора проб атмосферного воздуха для контроля загрязнений. — Обзорная информация.

Сер. ТС-4./ЦНИИТЭИ приборостроения, М., 1981, вып.l, с. 23-27.

Авторское свидетельство СССР

Р 1163192, кл. С Ol N 1/22, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ОТБОРА ПРОБ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к приборо-. строению, в частности к устройствам.З0 1561016 А 1 2 для автоматического отбора и дози. рования проб атмосферного воздуха и может быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и

:промьппленных центрах,- в том числе на промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях, и позволяет повысить информативность серии проб. Устройство содержит пробоот-борный узел 1, вход которого подключен к блоку задания продолжительности отбора пробы 2 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, низ- д кочастотным и высокочастотным выхода-. ми, блок 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блок 15 эада1561016 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 кас- кад делителей 35 и элемент ИЛИ 36.

Иэобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам

1 l5 для автоматического отбора н дозирозания проб атмосферного воздуха„. и мбжет быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и промышленных центрах, в том числе на

1 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 иэ пробоотбор-. . ного узла 1, блока 2 задания продолжительности отбора проб с команд- 30 ным 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 эадержанно35

ro импульса начала отбора, источника

ll импульсов с высокочастотным 12 и низкочастотным 13 выходами, блока 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блока 15 задания количества проб в цикле, счетчика 16 проб с входами 17 предустановки начальных значений, кодовыми выходами 18, входом !9 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 счетчика 24 каскада 25 счетчиков импуль50 сов, 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 делитеЭ У

55 лей, шина 33 запуска, каскадьг 34 и

35 делителей, состоящие также как и каскад 32 из счетчиков 31, а также 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.

Устройство работает следующим образом, До начала цикла отбора триггеры

5 и 29 приводятся в состояние "0" 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 I имп/мин и продолжительности полного цикла отбора 24 ч с помощью блока задания продолжительнос. ти отбора задается число импульсов

60"24 = 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 посту.— пает 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„ Прн 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, эаписыва15610 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 импуль5 сов 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 кочца полного цикла отбор (Nост).

После поступления импульса запуска на шину 33 отбор первой пробы не происходит до момента, пока концент- 20 рация загрязняющего вещества не превзойдет заданное. пороговое значение.

В этот момент на выходе порогового блока ? уровня загрязнения атмосферы .возникает сигнал 1, а посколь- 25 ку 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 счетчи35 ка 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 1 имп/мин.

Одновременно при поступлении импульса на вход 20 разрешения записи 45 предустановки счетчиков 31 второго каскада 34 делителей значение N сст переписывается с входов 17 предустановки 17 на выходы счетчиков 31. В то же время при подаче импульса с ши- 50 ны 8 начала отбора íà R-вход первого триггера 5 триггер переводится в состояние 10".

После прохождения через элемент

И 30 И т импУльсов, на выходе 22 пе- 55 реполнения по вычитанию последнего счетчика 31 во втором каскаде 34 возникает импульс, поступающий на R-вход второго триггера 29, перево!

6 б дя его в состояние "0", что запрещаст поступление высокочастотных 11мпулЬсов . .а вход 19 первorо счетчика второго каскада 34, Таким образом, на вход 19 вычитания делителя 21 высокочастотных импульсов поступает пачка высокочастотных импульсов, количество которых равно И „,, а на его вьгходе переполнения пс вычитанию возникает пачка высокочастотных импульсов, колиИост чество ко"орых рав 10 ---, где и и о количество проб в цикле, заданное с помощью счетчика,16 проб на входах

17 предустановки делителя 21 высокочастотных Hмпульсов. Дей твительно, при поступлении каждых по импульсов на вход 19 вычитания делителя 21 на его выходе 22 переполнения по вычитанию возникает импульс, поступающий на его вход 20 разрешения записи т1редустановки, и значение и при этом восстанавливается на кодовых выхода -. делителя 21, т.е, осуществляется процесс деления пост"пающих импульсов в и„ число раз.

Иост

Оч ев идно, что — — — это число по импульсов, соответствующее интервалу между пробами, если их отбирать с равными интервалами в течение остав1 шегося времени до конца полного цикла

oòáîпа.

Иост

Пачка импульсов числом — — поступо пает на вход 23 сложения первого счетчика 24 в каскаде счетчиков 25 импульсов. После поступления всей пачки импульсов на кодовых выходах 28 счетчиков 24 формируется код, равный числу

Иост импульсов в пачке, т.е, — — . Этот код по поступает на входы 17 предустановки начальных значений счетчиков 31 первого каскада 32 делителей.

Через .время задержки Ь t, ог ределя =: Io е элеме11том 9 з аде ржки . и",пульс начала отбора пос.улает I . блок задания продолжительности отбора !1ооб . зключ анчь,ий через командньгй выход 3 пробоотборный узел 1, Начинается от бор гробы. Время задержки и выбирается из услсвия завершения фор1.тиpGBQHHR кода предустановки на входах

1? счетчиков первого :<аскада 32 и составляет 0,02 с IIpH значении высс кой частоты 100 кГц, низкой частоты 1 имп/мин и максимальной продол1561016 жительности полного цикла 24 ч (из расчета прохождения пачки из 1440 высокочастотных импульсов).

Одновременно задержанный импульс начале отбора с шины 10 поступает на

5 входы 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 первого каскада

No cy

32. При этом значение — — переписыnî 10 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- 15 ного каскада 32, импульс на выходе .

22 переноса по вычитанию последнего счетчика первого каскада возникает

/acr после поступления — — импульсов с по 20 низкочастотного выхода 13 от истоиника 11 импульсов, т.е. числа импульсов, соответствующего промежутку между отборами проб, если их производить с равными интервалами, равномерно в 25 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 по -1.

Через время, определяемое блоком

2 задания продолжительности отбора проб, отбор пробы заканчивается, счет чики 24 в каскаде счетчиков 25 обну. ляются и устройство подготовлено к отбору следующей пробы. 40

После поступления на вход первого счетчика 31 первого каскада 32

Noc импульсов с низкочастотного выпо хода 13 источника 11 импульсов íà Ьыходе45

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 поро750 гового, то на выходе порогового блока уровня загрязнения атмосферы 7 находится. "О" и соответственно на выходе первого элемента И 6 также находится "О". В тот момент когда 55 уровень загрязнения атмосферы превосходит заданный пороговый уровень,. яа выходе порогового блока 7 возникает "!", 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 вре- мя dt> начинается отбор пробы, т.е. повторяется цикл отбора пробы и подготовки устройства к отбору следун1щей пробы. При этом число проб, для которого формируется число импульсов, уменьшено в предыдущем цикле на единицу.и составляет.n -l. 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 блокиров-. ка сигнала порогового блока 7 уровня загрязнения до момента выработки сиг" нала об окончании отбора пробы, поступающего по сигнальному выходу 4 бло.ка 2 задания продолжительности отбора проб 2 (блокировка не показана).

Таким обраэом, 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- 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 (6 ч, 7 ч 30 мин, 9 ч1 с интервалом I 5 ч, и 5 проб в области второго максимума с интервалом 25 мин, т.е. отбираются все 8 проб, в том числе 5 на втором максимуме.

При начале цикла отбора в 11 ч с продолжительностью полного цикла

24 ч на втором максимуме отбираются

2 пробы, (19 и 21 ч) с интервалом

2 ч, а на первом — четыре пробы (6 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 ° Хаким образом, для суточного хода концентрации количество информативных проб поl0

Составитель И. Чекасин

Редактор Л. Пчолинская Техред JI.Îëèéíûê Корректор Т. Палии

Заказ 975 Тираж 495 Под -исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

l 5610 вышается в 1,5-2 раза (для известных . технических решений в цикле отбираются 4 информативные пробы). В тех случаях, когда концентрация загрязняющего вещества в течение всего цикла

5 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 20 цикле, блок задания продолжительности отбора пробы, счетчик проб и пороговый блок уровня загрязнения атмосферы, отличающееся тем, что, с целью повышения информативнос- 25 ти серии проб в цикле, в его состав дополнительно введены генератор импульсов с высокочастотным и низкочастотным выходами, каскад счетчиков импульсов, делитель высокочастотных импульсов, имеющий входы предустановки начальных значений, первый и второй

RS-триггеры, первый и второй элементы И, элемент задержки, первый, второй и третий каскады делителей, имею-

35 щих входы предустановки начальных значений, и элемент ИЛИ, причем первый вход элемента ИЛИ и входы разрешения записи начальных значений счетчика проб и третьего каскада делителей сое-40 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 45 выходом порогового блока уровня заг;. рязнения, а выход — с К-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". нальный — 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 соединен 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.