Устройство для измерения концентрации пыли в воздухе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 53258 0 01 М 15/02 И ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 802843, кл. О 01 Б 15/02, 978,Авторское свидетельство СССР Вф 1344036, кл. О О М 15/02, 985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 1 БИЕРЕфНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫПИ В ВОЗДХЕ(57) Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения концентрации пыли и может быть использовано для контроля загрязненности окружающей среды, Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых концентраций и повьппение точности измерения за счет обеспечения адаптивных режимов преобразования информации и очистки пьезоэлектрического элемента, Устройство содержит программируемый тай" мер, буфер, элемент ИЛИ и запоминающий регистр. Блок управления выполнен в виде микроЭВМ, двунаправлен-.ная шина данных которой связана соответственно с выходами буфера, инфор-, мационными двунаправленными входами программируемого таймера и с входами запоминающего регистра, Чина управления соединена соответственно с управляющими входами буфера, таймера и запоминающего регистра, при этом входы буфера соответственно соединены с входами преобраэоватзля изменения частоты колебательного контурав код. Информационные выходы запоминающего регистра соединены с вторымивходами компаратора, выход которогоподключен к одному из входов элемента И, другой вход которого и вход 8ББ-триггера соединены с управляющимвыходом регистра, Выход элемента Исоединен с управляющими входами аналогового ключа, микроЗВИ и задающегогенератора, с одним иэ входов элемента ИЛИ и с третьим счетным входомтаймера, первый счетный вход которого подключен к выходу задающего генератора, а второй счетный вход соединен со своим выходом и с входом 8БЯ-триггера, выход которого подключен к третьему управляющему входу таймера и к другому входу элемента ИПИ,выход последнего соединен с первым ивторым управляющими входами таймера В устройстве в процессе работыада тивно беэ повьппения частоты эадающего генератора достигает ся ра сширение диапазона измерения в сторону высоких концентраций пыли, причемэто осуществляется с той же заданнойточностью, Кроме того, устраняетсявозможность повторного осаждения частиц на чувствительный элемент путемадаптивного регулирования длительнос"ти цикла очистки, а также учитывается (при вычислении) влияние остаточного осадка на чувствительный элемент, 14.53258Изобретение относится к измерительной технике, предназначено дляизмерения концентрации пыли и можетбыть использовано для контроля загряз 5ненности окружающей среды,Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых концентраций и повышение точности измерения за счетобеспечения адаптивных режимов преобразования информации и очистки пьезоэлектрического элемента,На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит чувствительный элемент в виде пьезоэлектрического цилиндра 1, задающий колебательный контур 2 чувствительного элемента, источник 3 постоянного напряжения,аналоговый ключ 4, преобразователь 5 2 Оизменения частоты колебательного контура в код (ПИЧК), буфер 6, ВЕ-триггер 7, элемент ИЛИ 8, задающий генератор 9, микроЭВМ 10, программируемый таймер 11, запоминающий регистр 2512, компаратор 13 и схема И 4,Устройство работает следующим образом.До команды Пуск" все позиционныеэлементы схемы (триггеры, счетчики)находятся в нулевом состоянии и напьезоэлектрический цилиндр 1 це поступает высокое напряжение, В программируемый таймер 11 вводится управляющая программа. 35Программируемый таймер 11 содержит три счетчика. Первый и третийсчетчики служат для измерения верхнихзначений концентрации, а первый ивторой счетчики - дпя измерения ниж- щних значений концентрации пыли по информативному параметру - времени осаждения определенной массы пыли начувствительный элемент.1 45Для режиме измерения на высоких концентраций первый и второй счетчики программируемого таймера 11 программируются с коэффициентом деления ш=1000, а третий счетчик .используется только как сцетчик событий - в данном случае в качестве счетчика переменного числа и циклов измерения поддиапазона верхних значений концентрации пыли. В диапазоне нижних55 значений концентрации пыли измерение концентрации С ;производится за один цикл, а во втором диапазоне измерение С,производится за и циклов,До команды Пуск подача импульсов от задающего генератора 9 на счетный вход первого счетчика таймера 11 блокирована путем подачи на первый управляющий вход таймера логического сигнала низкого уровня от элемента Ю 1 И.Б, При этом блокированы второй и третий счетчики таймера 11 .После указанного программирования счетчиков таймера 1 подается команда "Пуск". Еачинает работать ПИЧК 5. МикроЭВМ 10 контролирует код дую=О на выходах буфера 6 и вводит в регистр 12 значение аГ=1 (1- двоичный код, соответствующий, например, значению 100 бит). Отдельным разрядом вводится в регистр 12 управляющий сигнал . В этом случае после ввода в регистр 12 укаэанного кода выход компаратора 13 устанавливается в "1", а по положительному перепаду управляющего выходного сигнала регистра 12 опрокидывается ВБ-триггер 7 и срабатывает схема И 14. В результате этого снимается блокировка со всех счетчиков программируемого таймера 11 и производится замыкание ключа 4, в результате чего высокое напряжение от источника подается к внешней стенке пьезокерамического цилиндра,1. Под изменением массы пьезокерамического цилиндра 1 за счет осевших пыпинок меняется частота его колебаний, а соответственно и код на выходе преобразователя 5. Этот код д 11, соответствует изменению на ДГ, собственной частоты колебательного контура 2, По мере увеличения массы осевших пылинок он приближается к значению кода И установленному на выходе регистра 12. Установочное значение кода И выбирается исходя из заданной точности в определении концентрации пыли. С момента подачи высокого напряжения на пьезоэлектрический цилиндр 1 начинается и отсчет времени осаждения на его внутренние стенки дозированной массы пылинок. Снимается блокировка со всех управляющих входов счетчиков программируемого таймера 11. В начале процесса осаждения начинает заполняться импульсами от генератора 9 первый его счетчик. Работа программируемого таймера 11 и устройства в целом существенно отличается в зависимости от того, в каком поддиапаэоне измерения находится анализируемая концентрация пыли.1 задС лКн 1 йБ,Тг 35 45 55 3 14532 В первом поддиапазоне - поддиапазоне нижних концентраций анализ концентрации пыли проивзодится за один цикл. После поступления в первый счетчик количества импульсов ш=1000 на его выходе вырабатывается короткий положительный импульс, возвращающий триггер 7 в исходное состояние, При этом блокируется управляющий вход О третьего счетчика программируемого таймера 11, первый вход элемента ИЛИ 8, а второй счетчик таймера программируемого получает приращение +1, При достижении Итекущим значением 5 йМ; выхода ПИЧК 5 компаратор 13 возвращается в "0", В результате этого выход схемы И 4 устанавливается в "0", блокируется генератор 9 и элемент ИЛИ 8, т,е. прекращается подача 20 счетных импульсов на вход счетчиков программируемого таймера 11, Одновременно этот момент является сигналом готовности, по которым микроЭВМ 10 осуществляет съем показаний третьего счетчика и н случае нулевого значения снимает показания первого и второго счетчиков программируемого таймера 11, затем производит обработку данных в соответствии с форму лой где К - коэффициент размерности;И,д - цифровой эквивалент значения аГ сопз 1;ш, - количество импульсов, зарегистрированных первым ивторым счетчиками таймера 11;Т - период частоты следованияимпульсов генератора 9;Б - массовая чувствительностьдатчика.С установкой в "0" выхода схемы И 14 размыкается ключ 4 и снимается подача высокого напряжепия на пьезоэлектрический цилиндр 1 - начинается цикл очистки, в процессе которого 50 сдуваются пыль с внутренних стенок цилиндра 1. Наряду с этим после окончания съема данных микроЭВМ 1 О засылает в регистр. 12 нулевой или близкий к нулю код заданного значения И,ч, также управляющий сигнал нулевого логического уровня. В течение цикла очистки микроЭВМ 10 отслеживает уменьшение значения лБ;на выходе 58ПИЧК 5 через буфер 6. При этом, кактолько ЛИ,=О; или становится близкимк нулевому значению и не уменьшаетсяс течением времени, микроЭВМ 10 за-дает временную паузу равную=1/7,где 1 - длина цилиндра 1; 7 - скорость движения пылинки, по истечениикоторой формируется конец цикла очистки. Тем самым гарантируется полноесдувание нсех осажденных пылинок запределы рабочего объема цилиндра. Начало следующего цикла измеренияаналогично предыдущему. В регистр 12осуществляется ввод И, чГ сопят иуправляющего сигнала высокого логи"ческого уровня, в результате чегоприводятся в действие аналогичнымобразом все узлы устройства. Исключением является лишь то что н случае,когда в процессе очистки н результате загрязнения чувствительного элемента 1 начальное значение кода навыходе ПИЧК 5 не достигло О, то и отсчет времени произойдет в последующем цикле с другой отметки, а этосогласно протраммы, будет учтено микроЭВМ 1 О при расчете концентрациипыли. В случае, когда загрязнениечувствительного элемента превышаетпредусмотренные программой допустимые нормы - вырабатывается аварийныйсигнал.Для высоких концентраций пылиизмерение производится за несколькоциклов, разделенных циклами очистки .При этом срабатывает компарятор 13и схема И 4 в тот момент, когдапервый счетчик программируемого таймера 11 не перешел точки переполнения. В этом случае третий счетчикпрограммируемого таймера 11 получаетприращение +1, МикроЭВМ па сигналуготовности производит в соответствиис программой съем показаний счетчиков программируемого таймера 11 причем сначала третьего, а затем второго. Если состояние третьего счетчикаотлично от нуля, а второго счетчиканулевое, то микроЭВМ 1 О не обрабатывает показания счетчиков, а выраба"бывает команды, осуществляющие циклочистки, а затем последующий циклизмерения и так до тех пор, пока непроизойдет переполнение первого счетчика программируемого таймера 11, авторой его счетчик зарегистрируетприращение +1,1 з,С .=К ---- " -8 1000+то 1Ц,Б.тшЗ 10 где 1000+к . - количество импульсов,зарегистрированных первым счетчиком; 15ш . - показания третьегосчетчика, равного количеству циклов измерения. 20Формула изобретения Устройство для измерения концентрации пыли в воздухе, содержащее задающий генератор, блок управления, элемент И, ВБ-триггер, чувствительный25 пьезоэлектрический элемент, выполненный в виде цилиндра и подключенный к входу задающего колебательного контура, выход которого соединен с входом преобразователя изменения часто- ЗО ты колебательного контура в код, источник постоянного напряжения, выход которого подключен к входу аналогового ключа, выход которого соединен с чувствительным пьезоэлектрическим элементом, причем группа выходов преобразователя изменения частоты колебательного контура в код подключена к первой группе входов компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 40 5 1 ч 53В этом цикле по концу измерения вотличие от всех предыдущих цикловВБ-триггер 7 устанавливается в "0"и блокирует третий счетчик. ИикроЭВМ1 О снимает показания всех счетчикови производит вычисление концентрациипыли согласно формулы целью расширения диапазона измеряемых концентраций и повышения точности измерения за счет обеспеченияадаптивных режимов преобразования инФормации и очистки пьезоэлектрическо" .го элемента, устройство дополнительно снабжено программируемым таймером,элементом ИЛИ и запоминающим регистром, а блок управления выполнен в виде микроЭВМ, шина данных которой соединена с выходами преобразователя из"менения частоты колебательного контура в код и информационными входамипрограммируемого таймера и запоминающего регистра, а шина управления подключена к управляющим входам программируемого таймера и запоминающегорегистра, при этом информационныевыходы запоминающего регистра соединены с вторьпи входами компаратора,выход которого подключен к первомувходу элемента И, второй вход элемента И и Б-вход триггера соединены суправляющим выходом запоминающего регистра, выход элемента И подключен куправляющим входам аналогового ключа, микроЭВМ и задающего генератора,а также к первому входу элемента ИЛИи третьему счетному входу программируемого таймера, первый счетный входкоторого соединен с выходом задающего генератора, а второй счетный входподключен к выходу программируемоготаймера и В-входу ВБ-триггера, выходкоторого соединен с третьим управляющим входом таймера и вторым входомэлемента ИЛИ, выход которого подключен к первому и второму управляющимвходам программируемого таймера.1453258 Составитель Д.Громовактор Л.Зайцева Техред И.Ходанич Корректор Н. Кор Подписное КНТ СС ткрытия д. 4/5 лнграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Про оизводствен Закаэ 7275/38 Тираж 788НИИПИ Государственного комитета113035, Москва,по иэобретениям -35, Раушская на