Устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды

 

Союз Соввтсккх

Социалистки вских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.04.80 (21) 2904423/18-24 с присоединением заявки РЙ— (28) Приоритет— (51)М. Кл.

Ci 08 С 19/28

Гааударстееииый комитет по делаи изобретеиий и открытий

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень М 48 (53) УДК 621.398 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.81 (72) Авторы изобретения

Н. Е, Конюхов, Ю. В. Федоров и В, А. Глазуно (7l) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знаме им. акад. С. П. Королева (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 контроля.

Известно устройство для передачи информации о состоянии окружающей среды, содержащее в каждом канале датчики, схемы фиксации превышения допустимой нормы эагряэне1О ния, блоки развязки, а также блок управления и регистрации (1}.

Однако функциональные возможности известного устройства ограничены, так как оно позволяет лишь зафиксировать номер канала, 15 в котором щюизошла превышение допустимого уровня загрязнения. В то же время, для систем контроля состояния окружающей среды существует несколько вполне определенных зон опасного загрязнения и поэтому потребителю важно знать номер зоны, соответствующей контролируемому объекту.

Известно многоканальное устройство для сигнализации, содержащее датчики с коммута2 тором, блок управления, трехуровневый дешифртор и блок идентификации (2).

Данное устройство позволяет регистрировать три различных уровня превышения нормального значения параметра, причем зти 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 превышения (3).

Но в системах контроля загрязнения необходимо фиксировать несколько уровней превышения 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 эаФ пуском, 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 вход

"Сброс" триггера соединен с управляющимвходом блока управления записью и с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого подключены к кадровому выходу блока регистрации и шине "Пуск" t4).

В указанном устройстве можно использовать 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 используется понятие "Зона опасности", характеризующееся определенным уровнем загрязнения.

Для каждого вещества этот уровень различен, Число зон загрязнения обычно не превышает четырех: допустимая, вызывающая опасение, опасная и черезвычайно опасная Щ. Поэтому важно в канал связи в первую очередь передавать параметры с наибольшим уровнем концентрации. Этот фактор вызывает необходимость фиксации зон опасного загрязнения для каждого измеряемого вещества и передачи на вход номеров зон 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 информационном 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, выходы которого соединены с управляющими входами: ключей всех информационных каналов, блок определния адреса каналов, выход которого соединен с адресным входом блока регистрации, канальный выход которого соединен с

894774 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 второ- . го элемента ИЛИ соединен с управляющими

1о входами блоков управления запуском информационных каналов, вторым входом распределителя импульсов и входом "Сброс" триггера и через элемент задержки со вторым входом первого элемента ИЛИ, информационные входы блока регистрации объединены с соответствующими входами 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 канал шифратор, дополнительные ключи, элемент

ИЛИ и дешифратор, входы которого соединены с выходами разрядов регистра записи, выходы дешифратора 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 ка4О налов соответственно объединены и подключены соответственно к выходу генератора импульсов, к выходу третьего элемента ИЛИ и к выходу первого элемента ИЛИ, 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 второго блока управления

Ж 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 вхоss .дом второго блока управления опросом кана.лов и шиной логического нуля.

Кроме того блок управления опросом каналов выполнен на триггере, распределителе

8947

SO импульсов, элементах И, НЕ, ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами триггера и элемента HE 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 информационными, первым, вторым и третьим управляющими и разрешающим входами блока управления опросом каналов, выходы распреде- fS лителя и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления опросом каналов, На фиг. 1 показана функциональная блоксхема предлагаемо1о устройства; на фиг. 2 — щ блок-схема управления опросом каналов; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясйяющие 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 7 и третий

7З дополнительные ключи, шифраторы 8 номеров зон загрязнения, элемент ИЛИ 9 и аналого-цифровой преобразователь 10. Кроме то- зп

ro, устройство содержит блок 11 определения адреса канала, блок 12 регистрации, первый и второй элементы ИЛИ 13 и 14, первый 15„ второй 15 и третий 15э блоки управления опросом каналов, распределитель 16 импульсов, элемент И 17, генератор 18 импульсов, элемент HE 19, триггер 20, элемент 21 задержки, третий элемент ИЛИ 22, шину 23 "Пуск" и шину 24 логического нуля.

Блок 15 управления опросом (фиг. 2) выполнен на элементе И 25, элементе HE 26, триггере 27, элементе ИЛИ 28 и распределителе 29 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 2 формируют электрический сигнал, соответствующий концентрации загрязняющего параметра. Аналого-цифровые преобразователи 10 преобразуют аналоговые входные сигналы датчиков 2 в число-импульсный код.

Блок Я 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", соответствующие трем предельным значениям уровня загрязыения, которые разделяют, в общем случае, четыре зоны опасности, Эти выходы подключены к информационным входам блоков

74 d

15 управления и к дополнительным ключам

71 — 7 — 7З соответственно. Таким образом, на информационном входе ключа 5 образуется цифровой код, соответствующий величине измеряемого параметра, а на информационных входах дополнительных ключей 7 формируется сигнал (перепад напряжения), соответствующий факту достижения предельных (критических) значений загрязняющих параметров. Так, если значение концентрации измеряемого вещества соответствует второй зоне опасности, то сигнал превышения образуется на выходе "1" дешифратора 6, если значение концентрации вещества соответствует самой опасной — четвертой зоне, то сигнал превышения 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 ИЛИ 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 ад; реса, на информационные входы блока 12 регистрации и на вход "Сброс" регистра 4. Последняя связь позволяет обнулить регистр 4 и снимать сигналы на выходе дешифратора 6 при поступлении информации данного канала 1 на блок 12 регистрации, 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 лентч) 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 выдаются 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 каналь ной информации и поступающий на одном иэ входов первого элемента ИЛИ 13, и "Сброс" на кадровом выходе, образуемый после окончания регистрации всех каналов 1 и поступающий на одйн из входов второго элемента

ИЛИ 14. Второй вход элемента ИЛИ 14 соединен с шиной 23 "Пуск".

894774 lO!

25

40

5О

Выход элемента ИЛИ 14 соединен с управ1 лякнцим 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 необходимостью записи информации с преобразователя 10 в регистр

4 по команде "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

151 — 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 дпя формирования импульсов опроса при считьтвании информации с регистров 4, поэтому его выходы соединены с управляющими входами канальных ключей 5. Запуск распредели. теля 16 импульсов осуществляется элементом

И 17, который открывается, 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 151 управления, 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 опрашиваются ключи 7з каналов, регистрирующих самую высокую зону опасного загрязнения, затем ключи 7з и 71, Опрос ключей 7 осуществляется выходными импульсами распределителя 29, который запускается через элемент И 25 импульсами генератора 18. Элемент И 25 пропускает mrпульсы генератора 18 при одновременном наличии трех высоких (разрешающих) потенциалов напряжения: при наличии сигнала превышения на соответствующем выходе дешифратора 6 в каком-либо канале 1, когда на выходе элемента ИЛИ 28 образуется логическая единица; при наличии разрешающего 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 разрешающий сигнал); при срабатывании 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 превысил предельное значение рас- сматриваемой эоны опасности, во-вторых, когда произошел опрос ключей 7 блоком 15 более высокого ранга, и, в-третьих, когда в устройстве закончилась регистрация предыдущего канала.

Блоки 151 — 15> управления опросом каналов соединены по входам-выходам последовательно> от более высокого ранга (блок 15з к блоку 15,). Выход последнего подключен к входу элемента НЕ 19. Это и обеспечивает первоначальный опрос ключей 7З, а затем ключей

7> и 71. пока на выходе "3" дешифратора 6 какого-либо канала 1 имеется информация, на выходе элемента ИЛИ 28 блока 15з удерживается высокий потенциал, который через элемент

НЕ 26 блока 15 передается на вход элемента И 25 блока 15з как низкий (запрещающий) и т.д.

Интервал т ч (фиг. 3) .определяет время считывания информации с регистра 4 или с дешифратора 6 через ключи 5 или 7, а интервал т ОЕ определяет время регистрации информации в блоке 12 регистрации.

По сигналу "Пуск" на шине 23 импульс сброса (фиг. За), образованньш 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 . Задержанный на время т в элементе 21 задержки пусковой импульс поступает в качестве сигнала "Конец pemcxparrrrrr" через элемент

ИЛИ 13 на единичный входтриггера 20 (фиг. Зб), разрешая 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 дешифратора 6 не будет сигнала, т.е. если уровни . загрязнения находятся в норме. При этом на выходе элемента ИЛИ 28 н, следовательно, на выходе блока 151 — низкий потенциал. Та894774

40 ким 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 открывает ключ 5 первого канала, и информация с регистра 4 поступает через ключ 5 и элемент ИЛИ 9 на элемент ИЛИ 22 и на информационньй вход бло- о 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 t >г устанавливает режим регистрации, после чего на канальном выходе блока

12 . регистрации образуется импульс "Конец регистрации", который через элемент ИЛИ 13 (фиг. Зб) 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. Зк).

По окончании опроса последнего канала на кадровом выходе. блока 12 регистрации формиру ется импульс сброса, который пройдя через элемент ИЛИ 14, поступает на сброс элементов устройства, начиная тем самым. следующий цикл опроса (фиг. За) и тд. В результате, в предлагаемом устройстве устанавливается режим поочередного опроса каналов, как в иэвестном, так как все параметры находятся в норме.

При 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" и "3" дешифраторов 6 этих каналов — вы- ° сокий 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 триггетв 27 открывается, так как на входе блока 15З вЂ” логический нуль, который через элемент НЕ 26 не блокирует элемент И 25. Сигналы с распределителя. 29 опрашивают дополнительные ключи 7з. Так как после каждого опроса канала регистры обнуляются, то после опроса всех ключей 7З высокий потенциал на выходе элемента ИЛИ 28 блока 15э снимается.

На вход элемента И 25 блока 15т (через элемент НЕ 26 блока 151) поступает разрешающий (высокий) потенциал, Аналогично, после опроса ключей 7 снимается блокировка с элемента И 25 блока 151 высокий уровень с выхода "1" дешифратора б какого-ли-. бо канала через элемент ИЛИ 28 блока 151 поступает на вход элемента И 24. После оп;рокидывання триггера 27 опрашиваются ключи 7>, снимается запрет с элемента И 17, поэтому каналы 1 с нормальными значениями нараметров опрашиваются последними. По окончании опроса всех каналов 1 в блоке 12 регистрации 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 адаптивного опроса с учетом опасности 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

1. Устройство для передачи йнформации о загрязнении окружающей среды, содержащее в каждом информационном канапе последомтельно 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 импуль сов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей всех информационных каналов, блок определения адреса каналов, вылод которого соединен с адресным входом блока регистрации, канальный выход которого соединен с 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, втброй вход которого подключен к шине "Пуск", выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющими входами блоков - управления запуском информационных каналов, вторым входом i распределителя иьвтульсов и входом "Сброс" триггера и через элемент задержки со вторым входом первого элемента

ИЛИ, инфораищонные входы блока регистрации объединены с соответствующими входами блока определения адреса каналов и третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с ну894774

12 левым входом триггера, о т л и ч а ю щ ее с я 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 уазрядов регистра записи, выходы дешифратора соединены с информационными входами дополнительных ключей, выходы которых со- 1о единены 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 кана-, лов, информационные входы которых соединены с соответствующими информационными входами блоков управления опросом каналов, нервые, вторые и третьи управляющие входы блоков управления опросом каналов соответст- д венно объединены и подключены соответственно к выходу генератора импульсов, к выход третьего элемента ИЛИ и к выходу первого элемента ИЛИ, входы "Сброс" всех блоков управления опросом каналов объединены и подключены к выходу второго элемента ИЛИ, второй выход первого блока управления опросом каналов через элемент НБ coegmea c третьим входом элемента И, второй выход второго блока управления опросом каналов соединен с разрешающим входом первого бло 35 ка управления опросом каналов, второй выход и разрешающий вход третьего блока управления опросом каналов соединен соответственно с разрешающим входом второго блока управления опросом каналов и шиной логи,ческого нуля.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок управления опросом каналов выполнен на триггере, распределителе импульсов, 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 входч

"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 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

1. Патент Франции Р 2140119, кл. 6 08 В 11 00, опублик. 197б.

2. Авторское свидетельство СССР Р 612271, кл. 6 ОЗ В 23!00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N б91905, кл. G 08 С 19/14, 1979.

4. Авторское свидетельство СССР М 423158, кл. 6 08 С 19/28, 1974 (прототип).

5. Шербань Т. А. К расчету комплексного показателя загрязнения воздуха.— Сб. "Проблемы контроля и защита атмосферы от загрязне-™ ния", 1979, вып, 5, с. 115-119.

894774

I I!

g r

1 I

Феье йид ф Ф©ФйМ . ВНИИПИ Заказ 1149б/82 Тираж 694 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4