Устройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха

(51) С 01 и 1/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТк двтоеСному СвидеткльСтВМ;фь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПЕИ ПЕТ Соа,(71) Главная геофизическая обсерватория им, А.И. Воейкова(56) Современные средства отбора проб атмосферного воздуха для контроля загрязнений. - Обзорная информация. Сер. ТС./ЦНИИТЭИ приборостроения, М., 1981, вып,1, с. 23-27.Авторское свидетельство СССР Р 1163192, кл, С 01 0 1/22, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к приборо-. строению, в частности к устройствам 801561016 А 1 для автоматического отбора и дози. рования проб атмосферного воздуха и может быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и :промьппленных центрах, в том числе на промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях, и позволяет повысить информативность серии проб, Устройство содержит пробоот борный узел 1, вход которого подключен к блоку задания продолжительности отбора пробы 2 через командный вход 3, первый КЯ-триггер 5, первый элемент И 6, пороговый блок 7 уровня загрязнения атмосферы, элемент 9 задержки, генератор 11 импульсов с. низкочастотным и высокочастотным выхода-. ми, блок 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блок 15 эада1561016 ния количества проб, счетчик 16 проб, делитель 21 высокочастотных импульсов Каскад 25 счетчиков импульсов, второй КБ-триггер 29, второй элемент И 30, первый каскад 32 делителей, второйкаскад 34 делителей, и третий кас- кад делителей 35 и элемент ИЛИ 36. Иэобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам15 для автоматического отбора и дозирозания проб атмосферного воздуха. и мбжет быть использовано для контроля воздушного бассейна в городах и промышленных центрах, в том числе на"1промышленных площадках предприятий и транспортных магистралях.Цель изобретения - повышение информативности серии проб в цикле,На чертеже изображено предлагаемое устройство для автоматического отбора проб воздуха.Устройство состоит иэ пробоотбор-. , ного узла 1, блока 2 задания продолжительности отбора проб с командным 3 и сигнальным 4 выходами, триггера 5, элемента И 6, порогового блока 7 уровня загрязнения атмосферы, шины 8 импульса начала отбора, элемента 9 задержки,.шины 1 О эадержанно.35 го импульса начала отбора, источника 11 импульсов с высокочастотным 12 и низкочастотным 13 выходами, блока 14 задания продолжительности полного цикла отбора, блока 15 задания количества проб в цикле, счетчика 16 проб с входами 17 предустановки начальных значений, кодовыми выходами 18, входом 9 вычитания и входом 20 разрешения записи предостановки. В устройство также входят делитель 21 высокочастотных импульсов с выходом 22 переноса по вычитанию, который соединен, с входом 23 сложения первого счетчика 24 каскада 25 счетчиков импуль 50 сов, каждый счетчик 24 которого имеет выход 26 переноса по сложению, вход 27 обнуления и кодовые выходы 28, триггер 29, второй элемент И 30 счетчики 31 каскад 32 делитеЭ й55 лей, шина 33 запуска, каскадьг 34 и 35 делителей, состоящие также как и каскад 32 из счетчиков 31, а также элемент ИЛИ 36Устройство обеспечивает исключениеотбора пробы при уровне загрязненияатмосферы ниже некоторого пороговогоуровня и равномерное распределениеоставшегося количества проб на оставшееся до конца полного цикла время,1 Устройство работает следующимобразом,До начала цикла отбора триггеры5 и 29 приводятся в состояние "О" спомощью подачи импульса на К-входытриггеров от узла обнуления (непоказан), Обнуляются также счетчики24 в каскаде счетчиков 25 с помощьюподачи импульса на входы 27 обнуления,С помощью блока 14 задания продолжительности полного отбора проб на входах 17 предустановки счетчиков 31третьего каскада 35 делителей устанавливается число низкочастотных импульсов, соответствующее выбранной продолжительности полного цикла, Так,при частоте импульсов на низкочастотном выходеимп/мин и продолжительности полного цикла отбора 24 ч спомощью блока задания продолжительности отбора задается число импульсов60"24 = 1440 имп, поступающее на входы предустановки 17 счетчиков 31третьего каскада делителей 35, С помощью блока 15 задания количествапроб в цикле на входах предустановки 17 счетчика проб 16 задается начальный код количества проб в цикле.При подаче в начале .полного циклаотбора проб импульса запуска на шину33 запуска устройства импульс посту. -пает на Я-вход триггера 5, Триггер5 переходит в состояние "1", Одновременно с шины 33 запуска устройства импульс запуска поступает на вход20 разрешения записи предустановкисчетчика 16 проб, при этом количество проб в цикле записывается с входов 17 предустановки на кодовые выходы 18 счетчика 16 проб Прн поступлении импульса запуска с шины 33 запуска на вход 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 третьего каскада 35 делителей число низкочастотных импульсов, соответствующее полной продолжительности цикла, эаписыва15610ется с входов 1 предустановки счетчиков 31 третьего каскада 35 делителейна их кодовые выходы 28. При дальнейшем поступлении низкочастотных импульсов с выхода 13 источника импуль 5сов 11 на вход вычитания 19 первогосчетчика третьего каскада делителейчисло импульсов на кодовых выходах28 счетчиков третьего каскада уменьшается. Таким образом, на кодовыхвыходах 28 счетчиков третьего каскада в каждый момент времени от началацикла формируется кодовое значениеколичества импульсов, соответствующее времени, оставшемуся до кочца полного цикла отбора (И ).После поступления импульса запускана шину 33 отбор первой пробы непроисходит до момента, пока концентрация загрязняющего вещества не превзойдет заданное. пороговое значение.В этот момент на выходе пороговогоблока 7 уровня загрязнения атмосферы .возникает сигнал "1, а поскольку триггер 5 уже приведен в состояние "1", на выходе элемента И 6 и нашине импульса начала отбора 8 такжевозникает сигнал "1",По этому сигналу, поступающему наБ-вход второго триггера 29, на выходе триггера возникает сигнал "1",который разрешает прохождение высокочастотных импульсов с высокочастотного выхода 12 источника 11 импульсовна вход 19 вычитания первого счетчи 35ка 31 второго каскада 34 делителейи на вход 19 вычитания делителя 21высокочастотных импульсов. Частотаимпульсов по этому каналу составляет100 кГц, в то время как с низкочастотного выхода поступают импульсы счастотой - 1 имп/мин.Одновременно при поступлении импульса на вход 20 разрешения записи 45предустановки счетчиков 31 второгокаскада 34 делителей значение Исстпереписывается с входов 17 предустановки 17 на выходы счетчиков 31. Вто же время при подаче импульса с шины 8 начала отбора на К-вход первоготриггера 5 триггер переводится в состояние "0",После прохождения через элементИ 30 1 т импУльсов, на выходе 22 переполнения по вычитанию последнегосчетчика 31 во втором каскаде 34возникает импульс, поступающий наК-вход второго триггера 29, перево 6 бдя его в состояние "0", что запрещаст поступление высокочастотнь 1 х 1 мпулЬ- сов 1,а вход 19 первого счетчика второго каскада 34, Таким образом, на вход 19 вычитания делителя 21 высокочастотных импульсов поступает пачка высокочастотных импульсов, количество которых равно Иа на его выходе переполнения пс вычитанию возникаетпачка высокочастотных импульсов, колиИостчество корорых равно , где иоколичество проб в цикле, заданное с помощью счетчика,16 проб на входахпредустановки делителя 21 высокочастотных импульсов. Действительно, при поступлении каждых по импульсов на вход 19 вычитания делителя 21 на его выходе 22 переполнения по вычитанию возникает импульс, поступающий на его вход 20 разрешения записи предустановки, и значение и при этом восстанавливается на кодовых выхода делителя 21, т.е, осуществляется процесс деления пост"пающих импульсов в и число раз.ИостОчевидно, что --- это числопоимпульсов, соответствующее интервалу между пробами, если их отбирать с равными интервалами в течение оставшегося времени до конца полного цикла отбога,ИостПачка импульсов числом -- поступо пает на вход 23 сложения первого счетчика 24 в каскаде счетчиков 25 импульсов. После поступления всей пачки импульсов на кодовых выходах 28 счетчиков 24 формируется код, равный числу1 ост импульсов в пачке, т.е, -- . Этот кодпо поступает на входы 17 предустановки начальных значений счетчиков 31 первого каскада 32 делит,лей.Через .время задержки Ь.р огределяе:ое элементом 9 задержки. и пульс начала отбора пос.улает в блк задания продолжительности Отбоеа 1 зоб включающий через командньгй выход 3 пробоотборный узел 1. Начинается отбор гробы. Время задержки йвыбирается из услсвия завершения фор 1 ирсвания кода предустановки на входах 1 счетчиков первого каскада 32 и составляет 0,02 с при значении высс кои час 1 Оты 1 ОО КГцр низкои часто ты 1 имп/мин и максимальной продол 1561016жительности полного цикла 24 ч (израсчета прохождения пачки из 1440 высокочастотных импульсов).Одновременно задержанный импульсначале отбора с шины 1 О поступает на5входы 20 разрешения записи предустановки счетчиков 31 первого каскадаИост32. При этом значение -- переписыпо 10вается с входов предустановки на выходы счетчиков 31 . Поскольку низкочастотные импульсы с выхода 13 источника 11 импульсов поступают на вход19 вычитания первого счетчика 31 перного каскада 32, импульс на выходе22 переноса по вычитаниюпоследнегосчетчика первого каскада возникает1 Тостпосле поступления -- импульсов с20низкочастотного выхода 13 от истоиника 11 импульсов, т.е. числа импульсов, соответствующего промежутку между отборами проб, если их производитьс равными интервалами, равномерно в 25течение оставшегося времени до концаполного цикла отбора,Задержанный импульс начала отборас шины 10 поступает также на входвычитания счетчика 16 проб, и значе-. 30ние на его кодовых выходах 18 и входах 17 предустановки целителя 21высокочастотных импульсов уменьшается на единицу и составляет ао -1.Через время, определяемое блоком2 задания продолжительности отборапроб, отбор пробы заканчивается, счетчики 24 в каскаде счетчиков 25 обну, ляются и устройство подготовлено котбору следующей пробы. 40После поступления на вход первогосчетчика 31 первого каскада 32Уооимпульсов с низкочастотного выпохода 13 источника 11 импульсов на выходе 4522 переноса по вычитанию последнегосчетчика 31 первого каскада возникает импульс, переводящий триггер 5 всостояние "1", Однако, если при этомуровень загрязнения воздуха ниже поро 50гового, то на выходе порогового блока уровня загрязнения атмосферы 7 находится. "О" и соответственно навыходе первого элемента И 6 такженаходится "0", В тот момент когдауровень загрязнения атмосферы превосходит заданный пороговый уровень,яа выходе порогового блока 7 возникает , появляется импульс начала отбора на шине 8, формируется новое значение кода для счетчиков 31 первого каскада 32, соответствующее равным интервалам между отборами оставшихся проб для оставшегося времени до конца полного цикла отбора, а спустя вре- мя Л начинается отбор пробы, т.е, повторяется цикл отбора пробы и подготовки устройства к отбору следун 1- щей пробы. При этом число проб, для которого формируется число импульсов, уменьшено в предыдущем цикле на едини. цу,и составляет.п,-1, Далее процесс отбора проб и формирования кода для счетчиков 31 первого каскада циклически повторяется. Для правильной работы устройства в тех случаях, когда интервалы между отборами проб становятся меньше продолжительности отбора пробы, предусматривается блокиров-. ка сигнала порогового блока 7 уровня загрязнения до момента выработки сиг" нала об окончании отбора пробы, поступающего по сигнальному выходу 4 бло.ка 2 задания продолжительности отбора проб 2 (блокировка не показана).Таким обраэом, предлагаемое устройство обеспечивает изменение интервала между отборами проб с учетом времени, оставшегося до конца полного цикла, и количества "свободных" проб, При этом повышается информативность серии проб, так как отбор проб производится только в информативной области концентраций, а интервал между отборами проб уменьшается за счет того, что пробы в неинформативной области кон- центрации не отбираются.Так, для суточного хода концентрации при продолжительности полного цикла отбора 15 ч, количестве проб 8 и начале цикла отбора в 6 ч отбираются 3 пробы в области первого максимума (6 ч, 7 ч 30 мин, 9 ч 1 с интервалом 1,5 ч, и 5 проб в области второго максимума с интервалом25 мин, т.е, отбираются все 8 проб, в том числе 5 на втором максимуме, При начале цикла отбора в 11 ч с продолжительностью полного цикла 24 ч на втором максимуме отбираются 2 пробы, (19 и 21 ч) с интервалом 2 ч, а на первом - четыре пробы (6 ч, 6 ч 50 мин, 7 ч 40 мин, 8 ч 30 мин) с интервалом 50 мин, т.,е. в цикле отбираются 6 из 8 пробХаким образом, для суточного хода концентрации количество информативных проб по10 Составитель И, Чекасинч Редактор Л. Пчолинская Техред Л,Олийнык Корректор Т, Палии Заказ 975 Тираж 495 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,105610 вышается в 1,5-2 раза (для известных . технических решений в цикле отбираются 4 информативные пробы). В тех случаях, когда концентрация загрязняющего вещества в течение всего цикла5 отбора превышает пороговое значение, предлагаемое устройство производит отбор проб в том же режиме, что и известные устройства.Устройство разработано для автоматического пробоотборника ПУСК. Формула изобретенияУстройство для автоматического отбора проб атмосферного воздуха, содержащее пробоотборный узел с побудителем расхода, блок задания продолжительности полного цикла отбора проб, блок задания количества проб в 20 цикле, блок задания продолжительности отбора пробы, счетчик проб и пороговый блок уровня загрязнения атмосферы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативнос ти серии проб в цикле, в его состав дополнительно введены генератор импульсов с высокочастотным и низкочастотным выходами, каскад счетчиков импульсов, делитель высокочастотных импульсов, имеющий входы предустановки начальных значений, первый и второй ВЯ-триггеры, первый и второй элементы И, элемент задержки, первый, второй и третий каскады делителей, имею-35 щих входы предустановки начальных значений, и элемент ИЛИ, причем первый вход элемента ИЛИ и входы разрешения записи начальных значений счетчика проб и третьего каскада делителей соединены с шиной запуска устройства, выход элемента ИЛИ соединен с Б-входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход элемента И связан с 45 выходом порогового блока уровня заг-.рязнения, а выход - с К-входом первого триггера, Б-входом второго.триггера, входом разрешения записи начальных значений второго каскада делителей, а через элемент задержки - с входом вычитания счетчика проб, входомблока задания продолжительности отбора проб и входом разрешения записи начальных значений первого каскада делителей, командный выход блоказадания продолжительности отбора пробсвязан с пробоотборным узлом, а сиг".нальный - с входом обнуления каскада счетчиков импульсов, кодовые выходы каскада счетчиков импульсовсоединены с входами предустановки первого каскада делителей, выход переноса которого соединен с вторым вхо-.дом элемента ИЛИ, низкочастотный выход генератора импульсов соединен свходами вычитания первого и третьегокаскадов делителей, а высокочастотныйвыход - с первым входомвторого элемента И, второй вход второго элементаИ соединен с выходом второго триггера,а выход - с входами вычитания второгокаскада делителей и делителя высокочастотных импульсов, выход переносаи вход разрешения записи начальныхзначений делителя соединены с входомсложения каскада счетчиков импульсова входы предустановки - с кодовымивыходами счетчика проб, входы предустановки которого соединены с кодовыми выходами блока задания количества проб, выход переноса второго каскада делителей соединен с К-входом второго триггера, а входы предустановки -с кодовыми выходами третьего каскададелителей, входы предустановки которого соединены с кодовыми выходамиблока задания продолжительности полного цикла отбора проб.