Устройство для отбора проб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) О 5) С 01 М 1/2 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИС К АВТОР СТ(53) 544.053 (О Бюл. 9 8 ев и В.Н. Го енное специа бюро теплоф ния88,8) ко н иче к во СССР76.СССР78.(56)В 58 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Авторское свидетельс 15, кл. С 01 Б 1/10, 1 Авторское свидетельств 20, кл. С 01 И 1/10, 1(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ,содержащее побудитель расхода, генератор импульсов с делителем частоты,выполненным в виде ряда последовательно соединенных двоичных счетчиков,выход переноса последнего из которыхсоединен с входом разрешения установки начальных значений всех счетчиковделителя и с побудителем расхода,датчик расхода воздуха, подключенныйвыходом к входу счетчика импульсов,соединенного с побудителем расхода,триггер и элемент задержки, о т л и+ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности дозирования объема пробы,дополнительно содержитвторой триггер, логические элементы И, каскад последовательно соединенных реверсивных счетчиков, разрядный выход каждого из которых соединен с входом установки начальныхзначений соответствующего двоичногосчетчика делителя частоты, и циклический счетчик импульсов, вход вычитания которого соединен с выходомдатчика расхода, выход циклическогосчетчика подключен к первому входупервого триггера, подключенного вы. -ходом к первому входу второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами логических элементов И, выход одногоиз которых подключен к входу сложения, а второго - к входу вычитанияпервого реверсивного счетчика в каскаде, при этом вторые входы элементов И соединены с выходом управлениягенератора импульсов, тактовый выходкоторого соединен со вторым входомвторого триггера непосредственно, ачерез элемент задержки - со вторымвходом первого триггера и с входомразрешения установки начальных значений циклического счетчика импульсов, 1142761Изобретение оТносится к приборостроению, а именно к устройствам длядозирования и отбора проб атмосферного воздуха, и может быть использовано для контроля воздушного бас 5сейна в городах и промышленных центрах.Известен пробоотборник, содержащий программный генератор импульсови побудитель расхода, снабженныйсчетчиком импульсов и замыкающимконтактом, причем набору заданногообъема пробы в контейнере соответствует импульс переполнения на входесчетчика импульсов, поступающих отгенератора на побудитель расхода.Емкость счетчика устанавливается равной отношению заданного объема пробы в контейнере к рабочему объемудозатора . 11,Недостатком известного пробоотборника являетея низкая точностьдозированного объема.Наиболее близким к предлагаемомуявляется автоматический пробоотборник, содержащий программный генератор импульсов, турбинный датчик расхода, подключенный выходом к делителю числа импульсов, переключатель,режимов, первый контакт которого подключен к выходу делителя числа импульсов, второй контакт соединен свыходом программного генератора импульсов, а третий контакт связан ссигнальным входом схемы запрета,счетчик импульсов и триггер, выходкоторого соединен с управляющим входом схемы запрета, подключенной выходом к входам вибратора и счетчика40импульсов, выход которого соединенсо счетным входом триггера, а установочный вход триггера связан,с вторым входом счетчика импульсов и через замыкающий контакт заземлен 2 .1 10 В момент прохождения заданного числа импульсов от датчика расхода, соответствующего заданному объему . пробы, импульс переполнения запрещает дальнейшее прохождение импульсов на вход пробоотборного узла. 50 Дозирование заданного объема в этом случае производится с помощью сравнения числа импульсов, соответствующего расчетной или экспериментальной) частотной характеристике датчика расхода, с числом импульсов, поступающих от датчика в процессе отбора пробы. Недостатком данного пробоотборника является снижение точности отбора при отклонении внешних параметровот расчетных, что вызвано изменением частоты сигналов датчика при изменении внешних условий. При этомошибка в дозировании объема пробывызвана тем, что линейный характерчастотной характеристики датчикарасхода сохраняется лишь в узкомдиапазоне расходов. При значительныхотклонениях расходных характеристикот расчетных (что может быть вызвано изменением пневматического сопротивления поглотительного прибора,давления и температуры атмосферноговоздуха и т.д) частота импульсов изменяется непропорционально расходу,При суммировании числа импульсов датчика это дает накапливающуюся ошибкув объеме дозируемой пробы. Для уменьшения ошибки дозирования объема необходимо, чтобы значения расхода находились в зоне линейности частотнойхарактеристики датчика расхода в окрестности значения номинального расхода,Цель изобретения - повышение точности дозирования объема пробы засчет уменьшения влияния нелинейностичастотной характеристики датчика расхода,Указанная, цель достигается тем, что устройство для отбора проб, содержащее побудитель расхода; генератор импульсов с делителем частоты, выполненным в виде ряда последовательно соединенных двоичных счетчиков, выход переноса последнего из которых соединен с входом разрешения установки начальных значений всех счетчиков делителя и с побудителем расхода, датчик расхода воздуха,подключенный выходом к входу счетчика импульсов, соединенного с побудителем расхода, триггер и элемент задержки, дополнительно содержит второй триггер, логические элементы И, каскад последовательно соединенных реверсивных счетчиков, разрядный выход каждого из которых соединен с входом установки начальных значений соответствующего двоичного счетчика делителя частоты, и циклический счетчик импульсов,вход вычитания которого соединен с выходом датчика расхода, выход циклического счетчика подключен к первому входу первого триггера, под1142ключенного выходом к первому входу второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами логических элементов И, выход одного из которых подключен к входу сложения, а второго - к входу вычитания первого реверсивного счетчика в каскаде, при этом вторые входы эЛементов И соединены с выходом управления генератора импульсов, тактовый выход которого соединен со вторым входом второго триггера непосредственно, а через элемент задержки со вторым входом первого триггера и с входом разрешения установки начальных значений циклического счетчика импульсов,На чертеже схематически представлено устройство для отбора проб, блоксхема,20Устройство состоит из генератора1 импульсов, делителя частоты, включающего двоичные счетчики 2, побудителя З,расхода, датчика 4 расхода,циклического счетчика 5, первоготриггера .6, второго триггера 7, логических элементов И 8 и 9, каскадапоследовательно соединенных реверсивных счетчиков 10 и 11, элемента задержки 12 и счетчика 13, предназна- З 0ченного для выключения побудителярасхода 3 при поступлении с датчика4 заданного числа импульсов.Устройство работает следующим образом, 35При подаче питания на генератор .1импульсов начинают вырабатыватьсяимпульсы управления, которые через.счетчики делителя частоты поступаютна побудитель расхода 3, а также 40импульсы синхронизации, поступающиена триггер 7 и элемент задержки 12.При этом с выхода датчика расхода 4на вход 14 циклического счетчика 5и счетчика 13 поступают импульсы, 45частота которых зависит от расходавоздуха через пробоотборник, При поступлении задержанного тактовогоимпульса от генератора 1 импульсовна вход 15 разрешения установки,начальных значений циклического счет чика 5 на его счетные выходы 16 записывается код, установленный навходах установки начальных значений,Этот код равен расчетному числу импульсов измерителя расхода, соответствующему объему воздуха, проходящему через датчик 4 за время между 761 4двумя тактовыми импульсами (такт счета) при номинальном расходе воздуха. Это число определяется, как правило, экспериментально и является индивидуальным для каждого конкретного датчика. При поступлении импульсов от датчика 4 на вход 14 счетчика 5 в течение такта счета происходит уменьшение начального значения, записанного в счетчик со входов установки начальных значений, К моменту поступления следующего тактового импульса (такт счета) возможны два случая:число импульсов, поступившее с датчика за такт счета, больше числа, записанного на входы установки начальных значений, что соответствует расходу при отборе пробы, большему номинального, при этом счетчик 5 вырабатывает импульс переноса по вычитанию, который запоминается первым триггером 6;число импульсов, поступившее от датчика 4 расхода за такт счета, меньше, либо равно числу, записанному на входы установки начальных значений, при этом импульс переноса на триггер 6 не поступает, а расход воздуха меньше, либо равен номинальному.По окончании такта счета информа - ция из триггера 6 по тактовому импульсу записывается в триггер 7, триггер 6 приводится в нулевое состояние задержанным тактовым импульсом и при поступлении следующего тактового импульса на счетчик 5 цикл повторяется.Таким образом, состояние второго триггера 7 сохраняется постоянным в течение такта счета и изменяется в конце счета в зависимости .от соотношейия между номинальным и реальным расходом воздуха через датчик 4 за такт счета. Если расход при отборе пробы превьппает номинальное значение, то триггер 7 запрещает прохождение импульсов от генератора 1 через элемент И 8 на вход 17 сложения счетчика 10 в каскаде и разрешает прохождение импульсов через элемент И 9 на вход 18 вычитания счетчика 10. При этом число, записанное на разрядных выходах 19 счетчиков 10 и 11 каскада, соответственно уменьшается на, число, записанное на входах 20 установки начальных значений последовательно соединенных счетчиков 2 дели 1142761теля. При этом коэффициент деленияимпульсов генератора 1 увеличивается,так как для получения импульса переноса на выходе 21 счетчиков 2 необходимо поступление большего числа импульсов на вход 22 счетчиков 2 отгенератора 1. Импульс переноса с выхода 21 последнего счетчика в делителе 2 поступает на вход побудителярасхода 3 (импульс управления), атакже разрешает прохожцение кода навход 23 установки начальных значенийна разрядные выходы счетчиков делителя, приводя тем самым делитель в исходное состояние для,получения следующего импульса управления с новым,увеличенным коэффициентом деления.Таким образом, частота колебаний импульсного побудителя расхода 3 уменьшается, соответственно уменьшается 20"расход воздуха через датчик 4, чтоприводит к снижению частоты импульсов,поступающих с датчика 4 на счетчик 5,Этот процесс продолжается до тех пор,пока частота сигнала датчика 4 в про цессе отбора пробы не станет меньшеноминальной, при этом на выходе счетчика 5 импульс переноса не появляется, состояние триггеров 6 и 7 изменяется на противоположное, и импульсы 30от генератора начинают поступать навход 17 сложения счетчика 10, увеличивая число на входах 20 установкиначальных значений счетчиков 2. Этовызывает уменьшение коэффициентаделения и увеличение расхода побудителя 3. Такое поддержание заданного расхода (частоты сигналов датчика расхода) происходит до моментаокончания отбора, т,е. до момента 40поступления заданного числа импульсов, определяющего объем пробы, насчетчик импульсов 13. При поступлении заданного числа импульсов счетчик 13 снимает питание с генератора, 45например с помощью реле (не показано), и тем самым прекращает подачуимпульсов на побудитель 3. Отборпробы прекращается.1 Работоспособность устройства обеспечивается также при использовании в счетчиках 2 вместо входа 22 сложения входа вычитания, при этом выходы элементов И 8 и 9 следует поменять местами. При использовании в счетчике 5 вместо входа 14 вычитания входа сложения установка номинального значения числа импульсов на входах установки начальных значений должна производиться в дополнительном коде,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает поддержание расхода воздуха при отборе пробы близким к номинальному значению, тем самым уменьшая влияние нелинейности частотной характеристики датчика расхода и повышая точность дозирования объема пробы, Так, при использовании при отборе проб поглотительных приборов типа сорбционных трубок изменение пневматического сопротивления при замене трубки изменяет расход воздуха в диапазоне О, 1-0,3 дм /мин, что приводит к изменению частоты датчика от 23 до 64 Гц при номинальном расходе 0,2 дм /мин и номинальной частоте 40 Гц, при этом ошибка в дозировании объема пробы составляет 57.При использовании изобретения диапазон расходов при смене поглотителей уменьшается и составляет О, 18- 0,23 дм /мин, что находится в зоне линейности частотной характеристики датчика для номинального расхода ,0,2 дм /мин. Частота датчика для границы этого диапазона составляет 36 Гц и 46 Гц. При этом в силу линейности частотной характеристики ошибка в дозировании объема существенно снижается и составляет величину менее 1 Х от номинального объема.Применение изобретения позволяет повысить качество контроля за загрязнителями атмосферы за счет снижения относительной погрешности дозирования в 5 раз.11427 б 1 РедакГ ПодписноР комитета рытии и 4 наб., д ск Патент", г. Ужгор Филиал л. Проектная, 4 аказ 710/33ВНИИПИпо113035, М Составитель Н. Романниковат Техред А.Бабинец Корректор Е, Рошко Тираж 897 Государственног елам изобретений сква, Ж, Рауш