Устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды

Союз Соввтских Социалистичвсиих слублии СВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСКО(21) 2904423 51 )М. 08 С 19 вки Гааударстееиицй комете СССРпо делаи изобретеиий и открытий(53 21.39888,8) я описания 30.12 ата опубликован 2) Авторы изобретен Е, Коню В. ф ов и В, А. Глазуно Куйбышевский ордена Трудим. акад, С. вого Красного Знам(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ О ЗАГРЯЗНЕНИИ тором, блок управления, трехуровневый дешифратор и блок идентификации 121.Данное устройство позволяет регистриро вать три различных уровня превышения нор. мального значения параметра, причем зти эна. чения для всех каналов одинаковые.Известен также многопороговый сигнализатор, содержащий датчики, коммутатор с б ком управления, блок установок и регистратор, в котором для каждого канала формируется свой уровень превышения 31.Но в системах контроля загрязнения необходимо фиксировать несколько уровней превышения для каждого измеряемого ингредиента, Кроме того, быстродействие такого устрой. ства невысокое, так как все каналы опраши. ваются 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 после. довахельно соединенные датчики,ровые преобразователи, блоки упалоаналого-цифравления э Изобретение относится к информационно.измерительной технике, применяемой в систе.мах контроля загрязнения окружающей среды,и может быть использовано для оперативнойпередачи информации о состоянии объекта контроля.Известно устройство для передачи информации о состоянии окружающей среды, содержа.щее в каждом канале датчики, схемьг фиксации превышения допустимой нормы эагряэне 1 Ония, блоки развязки, а также блок управленияи регистрации 1),Однако функциональные возможности известного устройства ограничены, так как онопозволяет лишь зафиксировать номер канала,15в котором произошла превышение допустимого уровня загрязнения. В то же время, длясистем контроля состояния окружающей среды существует несколько вполне определен.ных зон опасного загрязнения и поэтому потребителю важно знать номер зоны, соответствующей контролируемому объекту.Известно многоканальное устройство длясигнализации, содержащее датчики с коммута ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫпуском, регистры и ключи, управляющие входы которых подключены к выходам распределителя импульсов, вход распределителя подключен к выходу элемента И, к первому ивторому входам которого подключены генера.тор импульсов и триггер, нулевой вход триг.гера подсоединен к выходу многовходовогоэлемента ИЛИ, единичный вход триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, одинвход которого соединен с канальным выходомблока регистрации, а другой - через элементзадержки - с выходом второго элемента ИЛИ,адресный вход блока регистрации соединен свыходом 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 под. ключены к кадровому выходу блока регистра. ции и шине "Пуск" 43.В указанном устройстве можно использовать приоритет при опросе каналов, для чего запуск триггера следует осуществлять сигналом пере. полнения 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 чрезвычайно 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 соеди. ненные датчик, аналого. цифровой преобразователь, блок управления запуском, регистр запи. си 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 вхо. дами: ключей всех информационных каналов, блок определ:ния адреса каналов, выход которого соединен с адресным входом блока регистрации, канальный выход которого соединен с 894774первым входом первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с единичным входом тригге.ра, выход триггера соединен со вторым вхо.дом элемента И, информационный и кадровыйвыходы блока регистрации соединены соответ.ственно с выходом устройства и первым вхо.дом второго элемента ИЛИ, второй вход кото.рого подключен к шине "Пуск", выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющими1 о входами блоков управления запуском инфор.мационных каналов, вторым входом распреде.лителя импульсов и входом "Сброс" триггераи через элемент задержки со вторым входомпервого элемента ИЛИ, информационные входыблока регистрации объединены с соответствующими входами блока определения адреса ка.палов 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, элементИЛИ и дешифратор, входы которого соединены с выходами разрядов регистра записи, выходы дешифратора соединены с информационными входами дополнительных ключей, выходыкоторых соединены с соответствующими входами шифратора, выход шифратора соединенс первым входом элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с выходом ключа, выходэлемента ИЛИ соединен со входом "Сброс"регистра записи и соответствующим информа.ционным входом блока регистрации, первыевыходы блоков управления опросом каналовсоединены с управляющими входами соответ.ствующих дополнительных ключей информационных каналов, информационные входы ко.торых соединены с соответствующими инфор.мационными входами блоков управления опросом каналов, первые, вторые и третьи управляющие входы блоков управления опросом ка.4 Опалов соответственно объединены и подключены соответственно к выходу генератора импульсов, к выходу третьего элемента ИЛИ ик выходу первого элемента ИЛИ, входы"Сброс" всех блоков управления опросом каналов объединены и подключены к выходувторого элемента ИЛИ, второй выход первогоблока управления опросом каналов через элемент НЕ соединен с третьим входом элементаИвторой выход второго блока управления50 опросом каналов соединен с разрешающимвходом первого блока управления опросом каналов, второй выход и- разрешающий входтретьего блока управления опросом каналовсоединен соответственно с разрешающим вхоя,дом второго блока управления опросом каналов и шиной логического нуля.Кроме того блок управления опросом ка.палов выполнен на триггере, распределителе8947 40 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 со.ответственно, выход элемента И соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого объединен с первым вхо. дом 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 информа. ционными, первым, вторым и третьим управляющими и разрешающим входами блока управления опросом каналов, выходы распределителя и выход элемента ИЛИ соединены со.ответственно с первым и вторым выходамиблока управления опросом каналов,На фиг. 1 показана функциональная блоксхема предлагаемо 1 о устройства; на фиг. 2 - щблок-схема управления опросом каналов, нафиг. 3 - временные диаграммы, поясйяющиеработу устройства.Устройство содержит в каждом информа.циониом канале 1 датчик 2, блок 3 управления запуском, регистр 4 записи, ключ 5, дешифратор б, первый 7 второй 7, и третий7 з дополнительные ключи, шифраторы 8 номеров зон загрязнения, элемент ИЛИ 9 и аналого-цифровой преобразователь 10. Кроме то- Зого, устройство содержит блок 11 определенияадреса канала, блок 12 регистрации, первый ивторой элементы ИЛИ 13 и 14, первый 15второй 15, и третий 15, блоки управленияопросом каналов, распределитель 16 импульсов,элемент И 17, генератор 18 импульсов, элемент НЕ 19, триггер 20, элемент 21 задержки,третий элемент ИЛИ 22, шину 23 "Пуск" ишину 24 логического нуля,Блок 15 управления опросом (фиг. 2)выполнен на элементе И 25, элементе НЕ 26,триггере 27, элементе ИЛИ 28 и распределителе 29 импульсов.Устройство работает следующим образом.Датчики 2 формируют электрический сиг.нал, соответствующий концентрации загрязняющего параметра. Аналого-циФровые преобразователи 10 преобразуют аналоговые входныесигналы датчиков 2 в число-импульсный код.Блок 3. управления записью осуществляет пе.ренос информации в регистр 4 по команде,поступающей на управляющий вход блока 3,Выходы разрядов регистра 4 подсоединенык ключу 5 и дешифратору 6. Дешифратор 6имеет три выхода "1", "2" и "3", соответст.вующие трем предельным значениям уровнязагрязыения, которые разделяют, в общем слу.чае, четыре зоны опасности, Эти выходы под.ключены к информационным входам блоков 74 б15 управления и к дополнительным ключам 7, - 7 - 7 з 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 - четвер. той 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. Дру. гой 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 щ. реса, на информационные входы блока 12 ре. гистрации 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 бу. дуг отсутствовать, а новая запись информации в регистр 4 может быть произведена лишь при наличии разрешающего сигнала на управ. ляющем 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 соответ. ствующих 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 регистра.ции 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".О 5 20 30 25 35 40 45 50 Выход элемента ИЛИ 14 соединен с управ.1лякяцим входом блока 3 управления записьюи со входом элемента задержки 21. Элемент21 задержки предназначен для задержки навремя т сигнала начала опроса каналов, постутающего с элемента 21 на вход первого элемента ИЛИ 13 относительно сигнала "Сброс",Это время определяется необходимостью запи.си информации с преобразователя 10 в регистр4 по команде "Сброс", поступающей с выходаэлемента ИЛИ 14 на управляющий вход блока3 управления записью,Одновременно сигнал "Сброс" с выходаэлемента ИЛИ 14 поступает на сброс блоков15,-15 з управления опросом каналов (распределители импульсов 29 и триггеры 27),а также на сброс распределителя 16 импульсови триггера 20 устройства,Распределитель 16 импульсов предназначендпя формирования импульсов опроса при счи.тьтвании информации с регистров 4, поэтомуего выходы соединены с управляющими входами канальных ключей 5. Запуск распредели. теля 16 импульсов осуществляется элементомИ 17, который опсрьвается, когда на всехего входах имеется высокий потенциал напряжения, соответствующий логической единице.На вход элемента И 17 поступают импульсыс 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 нуле.вому входу импульсом Начало регистрации", образуемым навыходе 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 каналовпредназначен для опроса дополнительных клю.чей 7, причем сначала опрашиваются ключи 7 з каналов, регистрирующих самую высокую зо.ну опасного загрязнения, затем ключи 7 з и 7Опрос ключей 7 осуществляется выходными импульсами распределителя 29, который запускается через элемент И 25 импульсами генератора 18. Элемент И 25 пропускает юе.пульсы генератора 18 при одновременном наля.чии 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 15 з, на вход которого постоян. но подключен низкий потенциал, соответству. ющий логическому нулю. Поэтому на вход элемента И 25 через элемент НЕ 26 этого бло. аа поступает разрешающий сигнал); при сраба. тывании триггера 27, запуск которого идентичен запуску триггера 20. Таким образом, им. пульсы 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 ка. нала.Блоки 15, - 15 з управления опросом каналов соединены по входам-выходам последовательно, от более высокого ранга (блок 15 з к блоку 15,). Выход последнего подключен к вхо.ду элемента НЕ 19. Это и обеспечивает первоначальный опрос ключей 7 з, а затем ключей7 и 7,: пока на выходе "3" дешифратора 6какого-либо канала 1 имеется информация, навыходе элемента ИЛИ 28 блока 15 з удерживается высокий потенциал, который через элементНЕ 26 блока 15, передается на вход элемен.та И 25 блока 15 з как низкий (запрещающий) и т.д.Интервал т (фиг. 3) .определяет времясчитьвания информации с регистра 4 или сдешифратора 6 через ключи 5 или 7, а интервал т,Е, определяет время регистрации инфор.мации в блоке 12 регистрации,По сигналу "Пуск" на шине 23 импульссброса (фиг. За), образованньщ на выходеэлемента ИЛИ 14, обнуляет распределители 16и 29 импульсов, триггеры 20 и 27, а такжепоступает на управляющий вход блока 3 управления записью. С этого. момента начинаетсязапись информации с преобразователя 10 в ре.гистр 4, которая длится время, не более чем; Задержанный на время т в элементе 21 задержки пусковой импульс поступает в качестве сигнала "Конец регистраф через элементИЛИ 13 на единичный входтратера 20 (фиг. Зб),разрешая прохождение импульсов с генератора18 (фиг, Зг) через элемент И 17 на входраспределителя 16 импульсов. Кроме этого,для открытия элемента И 17 необходим высокий потенциал на третьем его входе, чтоимеет место, если ни на одном вьпсоде дешифратора б не будет сигнала, т,е. если уровнизагрязнения находятся в норме. При этом навыходе элемента ИЛИ 28 н, следовательно,на выходе блока 15, - низкий потенциал. Та15 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 перво.го канала, и информация с регистра 4 поступает через ключ 5 и элемент ИЛИ 9 на элемент ИЛИ 22 и на информационньй вход бло- ю 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 тхаг Устанавливает Режим РегистРа. 15 цин, 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 канада на кадровом выходе. блока 12 регистрации формиру.ется импульс сброса, который пройдя через элемент ИЛИ 14, поступает на сброс злемен.тов устройства, начиная тем самым следу 1 ощий цикл опроса (фиг, За) и тд, В результате, в предлагаемом устройстве устанавливается режим поочередного опроса каналов, как в из %вестном, 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 15 з появляется высокий потенциал, элемент И 25 при срабатывании триггета 27 откры.вается, так как на входе блока 15, - лопь- ческий нуль, который через элемент НЕ 26 не блокирует элемент И 25. Сигналы с рас.пределителя. 29 опрашивают дополнительные ключи 7 з. Так как после каждого опроса канала регистры обнуляются, то после опроса всех ключей 7 З высокий потенциал на выходе элемента ИЛИ 28 блока 15 э снимается.На вход элемента И 25 блока 15 т (через 5 О элемент НЕ 26 блока 151) поступает разрешающий (высокий) потенциал, Аналогично, после опроса ключей 7 снимается блокировка с элемента И 25 блока 15,; высокий уровень с выхода "1" дешифратора б какого.либо канала через элемент ИЛИ 28 блока 151 поступает на вход элемента И 24. После оп,рокидывания триггера 27 опрашиваются ключи 7 снимается запрет с элемента И 17, поэтому каналы 1 с нормальными значениямиа.раметров опрашнваются последними. По окончании опроса всех каналов 1 в блоке 12 регистрации формируется кадровый импульссброса и весь цикл записи, опроса и регист.рации повторяется,Таким образом, в предлагаемом устройстве в каждом канале помимо измерительнойинформации формируются номера зон загрязнения и, кроме того, повышается операшвностьполучения информации за счет использованияв устройстве адаптивного опроса с учетом опасности зон загрязнения, что позволяет своевременно применять меры по предотвращениюопасных уровней загрязнения,Предлагаемое устройство может быль ис.пользовано либо в качестве низового звенамногоканальной системы сброса информациис передачей информации о загрязнении по каналу связи в центральный пункт, либо в ка.честве автономного прибора дпя регистрации,множества загрязняющих ингредиентов.Формула изобретения1, Устройство для передачи информации о загрязнении окружающей среды, содержащее в каждом информационном канапе последом- тельно 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 которо. го соединен с первым входом первого эле. мента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом триггера, выход триггера со. единен со вторым входом элемента И, инфор. мационньщ и кадровый выходы блока регист. рации 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 входомраспределителя иьатульсов 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 нулевым входом триггера, о т л и ч а ю щ е.е 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. 1 о 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 соедине.ны 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 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 опро. сом каналов через элемент НБ сое 1 пшен с третьим входом элемента И, второй выход второго блока управления опросом каналов соединен с разрешавлцим входом первого бло.55 ка управления опросом каналов, второй вы.ход и разрешающий вход третьего блока управления опросом каналов соединен соответственно с разрешающим входом второго блокауправления опросом каналов и шиной логи.,ческого нуля.2. Устройство по и, 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, вы.ход элемента ИЛИ соединен с первым входомэлемента И, второй и третий входы которогосоединены с выходами триггера и элементаНЕ соответственно, выход элемента И соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого объединен с пер.вым входом триггера и подключен к входу"Сброс" блока управления опросом каналов,входы элемента ИЛИ, четвертый вход элемента И, второй и третий входы триггера и входэлемента НЕ соединены соответственно с информационными, первым, вторым и третьимуправляющими и разрешающим входами блокауправления опросом каналов, выходы распределителя и выход элемента ИЛИ соединенысоответственно с первым и вторым выходамиблока управления опросом каналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Нф 2140119,кл. 6 08 В 11/00, опублик, 197 б,2. Авторское свидетельство СССР Р б 12271,кл. 608 В 2300, 1978,3. Авторское свидетельство СССР Ио б 91905,кл. 6 08 С 19/14, 1979,4, Авторское свидетельство СССР У 423158,кл. 6 08 С 19/28, 1974 (прототип).5. Шербань Т. А. К расчету комплексногопоказателя загрязнения воздуха. - Сб. "Проблемы контроля и защита атмосферы от загрязне-ния", 1979, вып, 5, с, 115-119.