Устройство для автоматического отбора воздушной пробы

,Я 012655 114 6 01 Х 1/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения и Институт медикобиологических проблем(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ВОЗДУШНОЙ ПРОБЫ(57) Изобретение относится к устройству для автоматического отбора воздушной пробы, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить точность отбора воздушной пробы. Устройство содержит последовательно соединенные фильтр-накопитель 1, побудитель 2 расхода с вентилем 3 и датчик 4 расхода, Побудитель 2 расхода присоединен к последовательно связанным формирователю 14 напряжения широтно-импульсной модуляции, сумматору 13, первому элементу 12 сравнения, и интегратору 10. Последний подключен к блоку 5 измерения объема, выполненному в виде взаимосвязанных делителя 6 частоты и счетчика 7 и соединенному с вторым элементом 8 сравнения с задатчиком 9. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к средствам подготовки и отбора воздушных проб и может применяться в автоматизированных системах управленияпроцессами очистки и контроля загрязнения окружающей среды аэрозолью, бактериями, пылью и газами,Целью изобретения является повышение точности отбора воздушной пробы при изменении гидравлического сопротивления фильтра-накопителя.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматического отбора воздушной пробы; на фиг, 2 - блок-схема формирователя напряжения широтно-импульсной модуляции (вариант).Устройство для автоматического отбора воздушной пробы содержит фильтр-накопитель 1, побудитель 2 расхода с вентилем 23 в цепи питания, позволяющим регулировать производительность, и датчик 4 расхода, блок 5 измерения объема, подключенный к выходу датчика 4 расхода и состоящий из последовательно соединенных делителя 6 частоты, счетчика 7 и элемента 8 сравнения, к другому входу которого подключен задатчик 9 объема, блок измерения текущего расхода, включающий интегратор 10, задатчик 11 расхода и элемент 12 сравнения. Выходы элементов 8 и 12 сравнения и задатчик 11 расхода подключены к сумматору 13, на выходе которого установлен формирователь 14 напряжения широтно-импульсной модуляции,Формирователь 14 напряжения широтно- импульсной модуляции состоит из последовательно соединенных электронного ключа 15, интегратора 16 линейно изменяющегося напряжения, амплитудного компаратора 17 и блока 18 сравнения, а также генератора 19 прямоугольных импульсов, выход которого соединен с управляюгци м входом электронного ключа 15 и первым входом блока 18 сравнения.Фильтр-накопитель 1 может быть выполнен в виде электростатического фильтра либо чашки Петри с питательной средой, либо жидкостного фильтра поглотителя и др.Побудитель 2 расхода с вентилем 3 в цепи питания представляет собой воздуходуховку мембранного типа с двигателем, в цепи питания которого установлен вентиль 3 в виде электронного ключа.Датчик 4 расхода тахометрг,веского типа состоит из турбинки, помещенной в поток воздушной среды, скорость вращения которой пропорциональна величине расхода анализируемой среды, и регистратора скорости и вращения турбинки в виде оптронной пары светодиод в фотоди.Блок 5 измерения объема выполнен из последовательно соединенных делителя 6 частоты с переменным коэффициентом деления и счетчика 7 импульсов, Последовательность импульсов с выхода датчика 410 15 20 25 30 35 40 45 5055 расхода преобразуется делителем 6 частотыв последовательность импульсов, каждый изкоторых соответствует единице измеренияобъема (например, литру). Счетчик 7 импульсов регистрирует количество импульсов,поступающих на его вход, и выдает на выходе величину, пропорциональную измеренному объему пробы.Задатчик 9 объема г.робы воздуха представляет собой .электромеханический преобразователь кодов ПНРС, на выходекоторого величина необходимого объемавыдается в двоичном коде.Генератор 19 прямоугольных импульсов,выполненный по схеме автоколебательногомультивибратора, задает частоту следованияимпульсов питания двигателя побудителя2 расхода воздуха, Частота определяетчастоту пилообразного напряжения на выходе интегратора 16 линейно изменяющегосянапряжения, выполненного на основе интегратора со сбросом. Сброс интегратораосуществляется электронным ключом5.Крутизна пилообразного напряжения определяется величиной опорного напряжения11. Выходное напряжение интегратора 16поступает на первый вход амплитудногокомпаратора 17, на второй вход которогоподается напряжение с выхода сумматора 13.Широтно-модулированное напряжение образуется на выходе блока 18 сравнения, напервый вход которого гоступает импульсноенапряжение с выхода генератора 19 прямоугольных импульсов, а на второй вход -с выхода амплитудного компаратора 17. Задатчик 11 расхода построен на основе элетромеханического преобразователя кодовППР.10, с выхода которого напряжение ваналоговой форме поступает на входы элемента 12 сравнения и сумматора 13. Сумматор 13 может быть реализован на базеоперацион ных усилителей.Устройство работает следукгцгим образом.Анализируемый воздух просасываетсяпобудителем 2 расхода через электростатический фильтр 1 и приводит во вращениетурбинку тахометрического датчика 4 расхода. Скорость вращения турбинки датчикапреобразуется фотоэлектрическим методомс помощью оптронной пары светодиодфотодиод в частоту прямоугольных импулсов, поступающих на вход блока 5 измерения обьема и на вход интегратора 10, навыходе которого образуется постоянное напряжение, пропорциональное текущему расходу анализируемой пробы.В блоке 5 измерения объема последовательность прямоугольных импульсов поступает на вход делителя 6 частоты, навыходе которого образуются импульсь, частота которых пропорциональна объему,выраженному в литрах отобранной воздушной пробы, 1265520Формула изобретения 40 45 50 Счетчик 7 регистрирует количество импульсов, поступающих на его вход, и выдает на выходе величину в двоичном коде, пропорциональную текущему объему пробы. Эта величина поступает на первый вход первого элемента 8 сравнения, на второй вход которого подается в двоичном коде заданное значение объема отбираемой пробы с задатчиком 9 объема. Совпадение текущего и заданного объемов отбираемой пробы приводит к формированию импульса на выходе первого элемента 8 сравнения, поступающего на вход сумматора 13, с выхода которого сигнал через формирователь 14 напряжения широтно-импульсной модуляции подается на управляющий вход вентиля 3, который прерывает цепь питания двигателя побудителя 2 расхода, и отбор пробы прекращается.Предлагаемое устройство для автома. тического отбора воздушной пробы обеспечивает стабилизацию заданного расхода. С этой целью прямоугольные импульсы с выхода датчика 4 расхода подаются на вход интегратора 10. С выхода интеграт"а 10 напряжение, пропорциональное 1 , иему расходу, поступает на один из вхо,;ев второго элемента 12 сравнения, на другой вход которого подается постоянное напряжение с задатчика 11 расхода.Напряжение рассогласования, пропорциональное разности заданного и фактического расхода, с выхода элемента 12 сравнения поступает на вход сумматора 13, на другой вход которого подается напряжение с выхода задатчика 11 расхода.Напряжение с выхода сумматора 13 поступает на вход амплитудного компаратора 1. В блоке формирователя 14 напряжения широтно-импульсной модуляции на второй вход амплитудного компаратора подается напряжение с выхода интегратора 16 линейно изменяющегося напряжения, Интегратор 16 вырабатывает последовательность импульсов линейно изменяющегося напряжения с частотой, определяемой генератооом 19 прямоугольных импульсов, которчи управляет работой электронного клю,я 15. Электронный ключ 15 периодически разря;ь.ет интегрирующую емкость в интеграторе линейно-изменяющегося напряжения, На выходе амплитудного компаратора 17 образуются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется соотношением напряжений на входах амплитудного компаратора 17 Эти импульсы поступают на первый вход блока 18 сравнения, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 9 прямоугольных импульсов 5 1 О 15 20 25 30 35 той же частоты, но другой длительности. На выходе блока 18 сравнения образуется напряжение широтно-импульсной модуляции, скважность которого определяется величиной напряжения, поступающего с выхода сумматора 13. С,выхода формирователя 14 напряжение поступает на управляющий вход вентиля 3, включенного в цепь питания двигателя побудителя 2 расхода, и изменяет частоту вращения двигателя, а следовательно, и расход воздушной среды обратно пропорционально скважности управляющих импульсов, соответствующей изменению гидравлического сопротивления фильтра-накопителя.Изобретение обеспечивает автоматический отбор необходимого объема воздушной пробы с заданным стабилизированным расходом в широком диапазоне при изменении гидравлического сопротивления фильтра- накопителя в процессе эксплуатации. 1. Устройство для автоматического отбора воздушной пробы, содержащее установленные в линии подачи воздушной среды фильтр-накопитель пробы, побудитель расхода с регулятором производительности в цепи питания, датчик расхода, подключенный к блоку измерения объема пробы с задатчиком объема и .лечеигв 1 сравнения, и блок измерения текушс.с раек да, управляющий вход которого подь к 1 чн к датчику расхода, отличающееся те, .то, с целью повышения точности отбора воздушной пробы при изменении гидравлического сопротивления фильтра-накопителя, устройство снабжено сумматором и формирователем напряжения широтно-импульсной модуляции, подключенным выходом к регулятору производительности побудителя расхода, при этом первый вход сумматора соединен с выходом элемента сравнения блока измерения объема пробы, второй и третий входы сумматора соединены с соответствующими Рыходами блока измерения текущего расхода, а выход сумматора подключен к управляющему входу формирователя напряжения широтно-импульсной модуляции.2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что блок измерения текущего расхода выполнен в виде связанного с датчиком расхода интегратора и задатчиком расхода, подключенных к элементу сравнения, соединенного выходом с вторым входом сумматора, при этом выход задатчика подключен к третьему входу сумматора.1265520 Ю.О Сос Тех витель Н Рос Реда Зака р И. Шулла50/34 ТирВНИИПИ Государспо делам изо113035, Москва, Ж -Филиал ППП Патент,ед И. Ве аж 778 твенного ретений 35, Рау г Ужгонникова Корректор И.Муск Подписное ета СССР крытийнаб., д. 4/5 л. Проектная, 4 комит и от шская од, у