Регулятор концентрации атмосферных ионов

 

ОПЙСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

|1Ц 6О0538

Союз Советскик

Социалистических

Ресвубвик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.03.74 (21) 20079261 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 06.04.78 (51) М. Кл."- G 05D 21/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-50(088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Реута, В. М. Маковеев и В. М. Сохабеев (71) Заявитель

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н. Туполева (54) РЕГУЛЯТОР КОНЦЕНТРАЦИИ АТМОСФЕРНЫХ ИОНОВ

Изобретение относится к устройствам для автоматического измерения и регулирования концентрации ионов в помещениях с естественной или искусственной атмосферой.

Известно устройство для автоматического измерения и регулирования ионизационного состояния воздушной или газовой среды, содержащее спектрометр ионов, генераторы аэрозолей, регулятор и релейно-коммутационную схему управления генератором аэрозолей (11.

Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования, обусловленная двухпозиционным методом регулирования.

Известен также наиболее близкий к предложенному регулятор концентрации атмосферных ионов, содержащий ионную камеру, соединенную через реле с блоком защиты камеры, задатчик регулируемой концентрации ионов, первый и второй триггеры, выходы которых соединены с входами первого дешифратора, а установочные входы триггеров и один вход первого дешифратора — с выходами формирователя импульсов управления, к третьему выходу которого подключено реле, выходы первого дешифратора подсоединены к входам реверсивного счетчика, установочные входы которого связаны с задатчиком исходного состояния, выходы реверсивного счетчика --- к входам цифроаналогового яреобразователя, соединенного через блок управления с ионизатором (2).

Такое устройство имеет относительно низкую точность регулирования концентрации ионов из-за применения аналоговых блоков сравнения, которым свойственен дрейф нуля.

Кроме того, к недостаткам этого устройсгва следует отнести отсутствие индикации о концентрации ионов в атмосфере, что су аст

10 возможности его применения, а введение в него блока индикации с блоком прсооразования сигнала ípoïðàâäàí11о усложняет электрическую схему вссго устройства.

Цель изобретсш,я — повышение точпосп1 пз15 мерения и регулирования.

Это достигается за счст ввсдсвпя преобразователя аналог †к, счетчика импульсов и блока цифровой индикации, соединенного с выходами счетчика импульсов, счетный вход

20 счетчика импульсов подключен к выходу прсобразователя аналог — код, вход которого соединен с блоком защиты камеры, установо шый

Вход счетчика — к псрвому выходу формирователя импульсов управления, а выходы счсг25 чика — к входам задатчпка регулируемой концентрации ионов, выходом связаш1о. î pî счетным входом первого триггера, выход которого соединен со счетным входом второ о триггера. Задатчик регулируемой концс1ггра30 цпп ионов содержит последовательно соедп600538 ненные второй дешифратор и переключатель, входы второго дешифратора подключены к входам задатчика регулируемой концентрации ионов, а выходы переключателя — к выходу задатчика.

На чертеже представлена структурная схема регулятора концентрации атмосферных ионов.

Регулятор концентрации атмосферных ионов содержит источник 1 питания ионной камеры, соединенный с ионной камерой 2, второй электрод которой через реле 3 подключен к блоку 4 защиты камеры и входу преобразователя 5 аналог — код. Ионная камера 2 снабжена воздуходувкой 6. Установочные входы реверсивного счетчика 7 соединены с задатчиком 8 исходного состояния, который механически связан с задатчиком 9 регулируемой концентрации ионов (если регулируемая концентрация ионов одна, то этой связи может не быть), состоящим из второго дешифратора 10, соединенного с переключателем 11 (при одной регулируемой концентрации ионов переключатель ll может отсутствовать).

Выходы реверсивного счетчика 7 соединены через цифроаналоговый преобразователь 12 с блоком 13 управления ионизатором 14. Реле

3 соединено с выходом формирователя 15 импульсов управления, а формирователь 15 другим выходом — с установочным входом счетчика 16 импульсов, связанного по выходу с блоком 17 цифровой индикации, а по входу — с преобразователем 5 аналог — код. К тому же выходу формирователя 15 импульсов управления подключены установочные входы первого 18 и второго 19 триггеров, а к третьему выходу формирователя — один из входов первого дешифратора 20. Входы задатчика 9 регулируемой концентрации ионов соединены с выходами счетчика 16 импульсов, выход— со счетным входом триггера 18, один выход которого подключен к счетному входу триггера 19, а выходы обоих триггеров — с входами дешифратора 20, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика 7.

Работает регулятор концентрации атмосферных ионов следующим образом.

При включении напряжения питания все блоки оказываются под напряжением. От источника 1 питания ионной камеры течет ток заряда через ионную камеру 2, нормально замкнутый контакт реле 3, блок 4 защиты и входное сопротивление преобразователя 5 аналог — код. Ионная камера 2 заряжается, и между ее электродами создается электрическое поле. Включается воздуходувка 6 и начинает протягивать воздух между электродами ионной камеры 2, электрическое поле внутри которой осаждает ионы заданного знака па верхний (Ilo чертежу) электрод ионной камеры 2.

Рсвсрспвпый счетчик 7 при помощи задатшка 8 занимает исходное состояние, определяемое задатчпком 9 регулируемой концентрации ионов путем установки соединенного с дешифпи1е (1)

С где U — амплитуда импульса, в; п — концентрация ионов заданного знака в единице объема воздуха, ион/см, v — количество воздуха, продуваемого через ионну|о камеру 2 воздуходувкой

6 в единицу времени, смЧс;

1 — время разомкнутого состояния контакта реле 3, с; е = 1,6 10-" кулона — заряд иона;

С вЂ” суммарная емкость ионной камеры 2 и входных цепей преобразователя 5 аналог — код, Ф.

На выходе преобразователя 5 аналог — код появляется серия импульсов, количество кото45 рых пропорционально амплитуде входного импульса напря>кения и соответственно концентрации ионов, поскольку, согласно соотношению (1), концентрация ионов прямо пропорциональна амплитуде импульса напряжения, 50 сформировавшегося на входе преобразователя аналог — код.

Эта серия импульсов поступает на вход счетчика 16 импульсов. Количество импульсов, пересчитанное в количество ионов, фиксирует55 ся блоком 17 цифровой индикации. B процессе работы счетчика импульсов его состояние все время сравнивается с кодом, установленным в задатчике 9 регулируемой концентрации ионов, за счет подключения одного из

60 выходов дешифратора 10 при помощи переключателя 11 к счетному входу триггера 18. В целом задатчиком регулируемой концентрации ионов задается верхняя и нижняя граница концентрации ионов, которая должна поддер65 живаться в атмосфере помещения.

35 ратором 10 переключателя 11 в соответствующее положение. Выходной код реверсивного счетчика 7, преобразованный цифроаналоговым преобразователем 12 в аналоговую величину, поступает «а вход блока 13 управления, который дает команду на излучение ионизатором 14 вполне определенной концентрации ионов, достаточно близкой к заданной для регулирования. Затем формирователь 15 им1О пульсов управления размыкает контакт реле

3 на строго определенное время, в течение которого за счет ионов, осаждаемых электрическим полем на верхний (по чертежу) электрод ионной камеры 2, на последнем начи15 пает расти потенциал относительно общей шины. Перед окончанием времени накопления сигнала на ионной камере 2 от формирователя 15 импульсов управления подается сигнал сброса в нулевое состояние на установочные

2О входы счетчика 16 импульсов с блоком 17 цифровой индикации и триггеров 18 и 19. Затем формирователь импульсов управления обесточивает реле 3 и его контакт замыкается, В момент замыкания контакта реле 3 на вхо25 де преобразователя 5 аналог — код формируется короткий импульс напря>кения, амплитуда которого равна

600538

10 вп

Если концентрация ионов находится в заданных пределах, то со счетчика 16 импульсов через задатчик 9 регулируемой концентрации ионов на счетный вход триггера 18 проходит один импульс, который опрокидывает триггер 18 из нулевого состояния в единичное.

Когда концентрация ионов меньше заданной, то через задатчик регулируемой концентрации ионов на счетный вход триггера 18 не проходит ни одного импульса. Если концентрация ионов больше заданного значения, то на счетный вход триггера 18 подаются два импульса.

Количество импульсов, поступившее на вход триггера 18, запоминается триггерами 18 и

19. После окончания счета импульсов счетчиком 16 из формирователя 15 подается импульс разрешения на один из входов дешифратора 20. Этот импульс разрешения и состояние триггеров 18 и 19 определяют вид сигнала, который попадает с дешифратора 20 на один из входов реверсивного счетчика 7. Если на вход триггера 18 не поступило ни одного импульса (концентрация ионов меньше заданной), то с дешифратора 20 на вход реверсивного счетчика 7 импульсов проходит сигнал по шине, например, сложения. Реверсивный счетчик 7 изменяет свое состояние на одну единицу в сторону увеличения записанного в нем ранее при помощи задатчика 8 исходного состояния числа, в результате чего меняется напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 12, которое через блок 13 управления увеличивает концентрацию ионов, излучаемую ионизатором 14.

Если на вход триггера 18 подается один импульс (концентрация ионов находится в задапных пределах), то после появления импульса разрешения на входе дешифратора 20 с его выхода на вход реверсивного счетчика 7 не поступает никакого сигнала и ионизатор 14 излучает то же количество ионов.

Когда на вход триггера 18 проходит два импульса (концентрация ионов больше заданного значения), то после появления импульса разрешения на входе дешифратора 20 с его выхода поступает сигнал на вход реверсивного счетчика 7 по шине вычитания, который уменьшает ранее записанное в нем число па одну единицу. В результате через цифроаналоговый преобразователь 12 и блок 13 управления на ионизатор 14 подается команда на уменьшение излучаемой концентрации ионов.

Так заканчивается первый цикл измерения и регулирования.

Затем через время, достаточное для установления нового распределения концентрации ионов в пространстве помещения, цикл измерения и регулирования повторяется.

Достоинства такого регулятора ко центрации атмосферных ионов состоят в том, что точность измерения и регулирования концент15

25 зо

55 рации ионов не зависит от времени, так как в нем отсутствуют аналоговые элементы, обладающие дрейфом нуля; он удобен в эксплуатации, по блоку цифровой индикации всегда можно проверить правильность работы всей системы регулирования; измерительная часть вплоть до блока цифровой индикации работает независимо от исполнительных блоков и может быть использована самостоятельно как счетчик ионов, например, для определения пространственного распределения ионов.

Формула изобретения

1. Регулятор концентрации атмосферных ионов, содержащий ионную камеру, соединенную через реле с блоком защиты камеры, задатчик регулируемой концентрации ионов, первый и второй триггеры, выходы которых соединены с входами первого дешифратора, а установочные входы триггеров и один вход первого дешифратора соединены с выходами формирователя импульсов управления, к третьему выходу которого подключено реле, выходы первого дешифратора соединены с входами реверсивного счетчика, установочные входы которого соединены с задатчиком исходного состояния, выходы реверсивного счетчика подключены к входам цифроаналогового преобразователя, соединенного через блок управления с ионпзатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены преобразователь аналог — код, счетчик импульсов и блок цифровой индикации, соединенный с выходами счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя аналог — код, вход которого соединен с блоком защиты камеры, установочный вход счетчика импульсов соединен с первым выходом формирователя импульсов управления, à выходы счетчика импульсов соединены с входами задатчпка регулируемой концентрации ионов, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, выход которого соединен со счетным входом второго триггера.

2. Регулятор по и. 1, отличающийся

Te I, «To aдатчпк рег лпр1 емой I oIIueII paIIIIII ионов содерж п последовательно соединенные второй дешифратор и переключатель, входы второго дешифратора подключены к входам задатчика регулируемой концентрации ионов, а выходы переключателя — к выходу задатчика.

Ilc o»IIIII II информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 244512, кл. Л 61М 16/02, 1967.

2. Заявка Х 11997755115699 2244, кл. G 05D 21/02, 1973, по которой принято решсние о выдаче авторского свидетельства.

Редактор О. Пушкин

Составитель Г. Романченко

Техред А. Камышникова

Корректоры: E. Хмелева и Л. Орлова

Заказ 369/5 Изд. № 339 Тираж 1047 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2