E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
ayant pour objets Dosimètre chimique à pompe d'échantillonnage
d'air à débit constant
Qualification proposée: BREVET D'IMPORTATION
basé sur le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 4.063.824 du 20 décembre 1977 La présente invention concerne un dosimètre et en particulier un dosimètre chimique conçu pour l'emploi individuel , qui comporte l'écoulement d'un courant d'air constant à travers- le dosimètre.
Les dosimètres chimiques sont bien connus et leur usage individuel vise à déterminer le niveau d'exposition d'un individu à des substances étrangères dans l'air,
par exemple à des vapeurs chimiques ou à des fumées , à des particules de poussières , etc. Le dosimètre est porté par l'individu et de l'air est pompé à travers un filtre qui emprisonne les matières étrangères portées par l'air. A la fin de la période d'exposition de l'individu, on enlève le filtre et on l'analyse pour y découvrir des substances étrangères. Le problème posé par ces dosimètres chimiques est que le débit d'air à travers le dosimètre n'était pas commandé de façon précise. Par exemple, si
le filtre était bloqué partiellement, en sorte que l'entrée de l'air soit momentanément arrêtée ou réduite; pendant une certaine période de temps, il n'était pas possible d'ajuster et d'augmenter le débit de l'air pour compenser le bouchage ou la réduction du passage d'air par le filtre du dosimètre. Toute réduction du débit d'air réduit la quantité de substances étrangères recueillies par le filtre , en donnant ainsi une idée inexacte de l'exposition de l'individu.
Le dosimètre chimique perfectionné suivant l'invention , destiné à être utilisé par des individus afin de recueillir sur un filtre des particules ou des vapeurs présentes dans un courant d'air pompé à travers le dosimètre à. débit constant , comprend une pompe à entraînement variable reliée par des tubulures aux moyens de filtrage et couplée à un moteur électrique pour aspirer le courant d'air à travers le filtre et pomper l'air dans un réservoir à air; le réservoir à air relié à la pompe pour retenir l'excès d'air fourni par le pompe afin de-maintenir un débit constant du courant d'air à travers un orifice qui est relié au réservoir à air ; l'orifice est placé dans un tube attaché au réservoir et à un passage d'échappement, et le courant d'air est pompé à travers l'orifice et crée ainsi une chute de pression;
un commutateur commandé par la pression différentielle , placé dans un tube relié au passage de sortie est en parallèle avec l'orifice, ce commutateur étant mis en activité par le changement de la chute de pression d'air du courant d'air et créant un signal d'entrée de tension électrique basse tension qui est fourni à un circuit intégrateur , le circuit intégrateur qui est relié électriquement à une source d'alimentation et au_commutateur fonctionnant sous l'action de la pression, en utilisant le signal d'entrée de la tension engendrée par le commutateur commandé par la pression et intégrant ce signal en un signal qui est fourni à un circuit amplificateur ;
le circuit amplificateur ' .-est relié électriquement à une source d'alimentation et il est monté en série avec le circuit intégrateur et au moteur électrique , pour amplifier le signal engendré par le circuit intégrateur et fournir un signal amplifié au moteur électrique et changer ainsi la vitesse du mo-
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constant de l'air dans le dosimètre.
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=.Le dosimètre chimique suivant 1" invention est conçu pour l'usage individuel , ses dimensions sont compactes
<EMI ID=3.1>
tante" du dosimètre.
<EMI ID=4.1>
que suivant 1* invention. De 1* air est pompé dans un orifice d'entrée 1, à débit constant, et passe à travers un fil-
<EMI ID=5.1>
à une pompe à air 3, à. commande variable, entraînée par un moteur électrique 9 à courant continu. L'air est pompé dans le réservoir 4 qui modère le niveau d'écoulement de l'air et élimine les sursauts de débit créés par les courses de la pompe. Un orifice 5 tel que celui d'une valve à pointeau réglable , est placé dans le tube qui conduit
<EMI ID=6.1>
sion d'air. Un commutateur 6 commandé par la pression est placé parallèlement à l'orifice et il est mis en- activité par tout changement de la chute de pression d'air.
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signal électrique. Le signal engendré par l'intégrateur 7 est fourni au circuit amplificateur 8 qui amplifie ce
<EMI ID=8.1> une source d'alimentation en courant continu 11 qui est
-habituellement une batterie. commutateur marche-arrêt
10 est placé entre la source d'alimentation 11 et les circuits d'amplificateur et intégrateur* ' Des configurations autres que celles décrites cidessus peuvent être utilisées. Par exemple,! 'orifice peut <EMI ID=9.1>
travers le filtre. Comme précédemment, commutateur commandé par la pression est en disposition parallèle par <EMI ID=10.1> de pression d'air. Dans un autre exemple, un filtre, un orifice et un réservoir sont reliés par tubes, en série,
à une pompe, et cette pompe aspire l'air à travers le filtre, l'orifice et le réservoir. Un commutateur commandé par la pression est placé en parallèle avec l'orifice pour mesurer tout changement de la chute de pression d'air.
Le filtre 2 du dosimètre peut être rendu propre à saisir n'importe quel type de substance telle que des gaz, des liquides ou des solides. Si une filtration mécanique est seule nécessaire, par exemple, pour recueillir des particules de poussières auxquelles un travailleur est exposé, on prévoit un filtre qui saisira des particules
de dimensions de 0,01 micromètres ou davantage. Si le filtre doit retenir un gaz tel que l'anhydride sulfureux, on utilise un filtre chimique qui emprisonnera ce gaz?.
<EMI ID=11.1>
filtre au charbon sera utilisé pour recueillir ces vapeurs,.
A la fin de la période à laquelle est exposé un individu qui porte le dosimètre, par exemple après une journée de travail de huit heures, on enlève le filtre, on l'examine
<EMI ID=12.1>
dividu a été exposé,Un compte simple de particules sous
un microscope peut être utilisé, ou bien on peut analyser
<EMI ID=13.1>
Une pompe air commande variable -est utilisée dans le dans De générale, façon générale, on utilise une pompe-.
<EMI ID=14.1>
La pompe est reliée électriquement à un moteur continu classique d'une puissance d'environ 0,0001 à
0,02 chevaux. Le moteur est un moteur à vitesse variable et il fonctionne entre 1000 et 20.000 tours par minute.
Dans certaines circonstances, une réduction par engrenages peut être utilisée entre le_moteur et la pompe.
Le réservoir fait habituellement partie Intégrante d'un bâti quelconque sur lequel les différents composants utilisés dans le dosimètre sont montés et on a prévu les découpures voulues du bâti pour prévoir des ouvertures
<EMI ID=15.1>
les pulsations du courant d'air provoqué par: la pompe puissent être facilement amorties par l'élastomère qui
<EMI ID=16.1>
ses de la course de ^ la, pompe , d'un certain degré tout
<EMI ID=17.1>
l'orifice.Sans réservoir, on ne peut assurer un débit constant du courant d'air. Le volume du réservoir .est aussi petit que possible, mais il -est suffisant pour réduire les pulsations du courant d'air.
<EMI ID=18.1>
est placé dans un tube qui relie le réservoir au passage d'échappement. On utilise un orifice crée une chute de pression d'environ 1 à 10 cm d'eau. Habituellement, on utilise une chute de pression de 6,3 à 8,9 cm d'eau.
Un commutateur commandé par la pression différentielle , d'un niveau de sensibilité relativement élevé, est utilisé dans l'appareil et il est sensible à un changement de chute de pression du courant d'air d'environ
2,5 à 12,7 mm d'eau.
Le circuit intégrateur reprend le signal engendré par le commutateur commandé par la pression et formule à partir de celui-ci un signal continu changeant lentement,
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tégrateur est polarisé à environ + 0,6 volt et le signal provenant du commutateur augmente cette tension à environ 1,2 volt lorsque le commutateur commandé par la pression est mis en aotion,et fait tomber la tension à +0,0 volt lorsque le commutateur n'est pas en action. Le circuit intégrateur produit une tension de sortie décroissant progressivement , qui est fournie à l'amplificateur lorsque le commutateur soumis à la pression est fermé, tandis qu'une tension graduellement croissante est engendrée lors-
<EMI ID=20.1>
circuit est construit à partir d'éléments classiques:
transistors, capacités, résistances. Des exemples de ce circuit seront décrits^ ci-après.
Le circuit amplificateur reçoit le signal engendré par le circuit intégrateur et amplifie le signal en sorte
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commandé à des vitesses variables pour assurer un débit d'air constant du courant d'air à travers le dosimètre. Le circuit amplificateur amplifie le signal provenant de
<EMI ID=22.1> totale de la source d'alimentation.Par exemple, pour une source d'alimentation de 5 volts, le signal sera amplifié à 4,8 volts. De façon générale, l'amplificateur a une impédance supérieure à 10 ohms et. pouvant atteindre 1 mégohm. Cependant, un amplificateur avec une impédance inférieure à 10 ohms peut être utilisé, par exemple avec une impédance de 0,01 à 10 ohms. L'amplificateur est constitué d'éléments classiques': transistors, capacités et résistances.
La source d'alimentation est ordinairement une batterie d'environ 5 à 6 volts. De façon générale, une batterie au nickel et au cadmium de 4 piles est utilisée. Une source d'alimentation à courant continu ou à courant alternatif redressé peut être utilisée aussi.
Un circuit que l'on peut utiliser facultativement:.' dans le dosimètre est un circuit de test de batterie.Le circuit utilise un détecteur de tension de précision que l'on peut régler à la tension de chaque pile et qui est établi pour être mis en activité à la pleine charge de tension de la batterie. Une diode émettrice de lumière, qui est mise en activité par un commutateur, est utilisée habituellement pour indiquer la pleine charge de la batte. rie.
Un autre circuit facultatif que l'on peut utiliser dans le dosimètre est un circuit détecteur d'écoulement d'air faible, qui est relié au circuit 'intégrateur et qui est mis en action lorsque la tension de sortie du'.' circuit intégrateur est à une valeur supérieure aux niveaux de fonctionnement normaux , par suite d'une interruption du courant d'air pompé à travers le dosimètre.Le circuit détecteur d'écoulement faible comprend un circuit multivibrateur bistable relié électriquement à une lampe indicatrice telle qu'une diode émettrice de lumière.
En se référant au schéma de circuit de la figure 2, On voit que la batterie B 1 qui fournit l'alimentation au circuit a sa borne négative reliée à un point commun et sa borne positive reliée au commutateur d'alimentation SW1. L'autre côté de SW1 est relié à la borne positive omnibus (+).
L'amplificateur A 1 (qui peut être un amplificateur opérationnel tel que l'un des quatre amplificateurs; du type LM 324 Quad Operational Amplifier) est monté dans une configuration d'intégration avec une capacité de rétroaction C 1 (typiquement de 10 microfarads). C 1 est reliée de la sortie à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur A 1. La résistance d'entrée R3 (typiquement de
1 mégohm) est reliée à l'entrée inverseuse de A 1. Les
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et affectent la réponse du circuit de commanda. Les valeurs sont choisies pour donner la meilleure commande
avec une pompe particulière et un accumulateur particulier.
La résistance R1 (qui est typiquement de 10 kiloohms) est reliée de la barre omnibus (+) BUS à une anode de la diode, CR1 (typiquement du type 1N4148) , et la cathode de CR1 est reliée à l'anode de la diode CR2 (du type 1N4148) dont la cathode est reliée au point commun.
Ceci donne des tensions de polarisation d'environ 0,6 volt
<EMI ID=24.1>
raison des chutes de tension directes des deux diodes. Le point de 0,6 volt est relié à l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur, A1, pour polariser l'entrée (+) à 0,6
<EMI ID=25.1>
(typiquement de 1 mégohm) qui diminue les effets de dérive de la tension d'amplificateur. Une résistance R2(typiquement de 10 kilo-ohms) est reliée entre la résistance d'entrer
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de 0,0 volt à la résistance d'entrée lorsque le commuta-
<EMI ID=27.1>
piquement un commutateur actionné par la pression qui fonctionne sous une pression de7,5cm d'eau. L'intégrateur produit une tension diminuant progressivement à la sortie de l'amplificateur lorsque SW2 est fermé, et une tension croissant progressivement lorsque SW2 est ouvert. La tension à la sortie de l'amplificateur A1 est un signal de vitesse pour le moteur qui, lorsqu'il est amplifié par un amplificateur (décrit ci-après) détermine la vitesse du moteur de la pompe. Une connexion est faite entre la barre BUS (+) et le point commun à A1 pour fournir l'alimenta- tion. Ces connexions fournissent l'alimentation pour A2
et A3.
Le signal de vitesse du moteur est appliqué à l'amplificateur A2 (typiquement 5 d'un type LM 324) par l'intermédiaire de la résistance R5 (typiquement de 2,2 kilo-ohms), à l'entrée non inverseuse (+) de A2. Le signal amplifié provenant de la sortie de A2 est appliqué
à la base du transistor Q1(typiquement un transistor NPN
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de 10 kilo-ohms). Le signal provenant du collecteur de Q1 est appliqué à la base du transistor Q2 (typiquement un transistor PNP du type 2N5226)par l'intermédiaire de la résistance R10 (typiquement de 1 kilo-ohm). Le signal de sortie provenant du collecteur de Q2 est relié au moteur de la pompe M1 qui est un moteur à courant continu et à vitesse variable. L'autre côté de M1 est relié au point commun.
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résistances et capacités associées est celle nombreux circuits amplificateurs convenant _pour amplifier signal
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faible pour, un débit très faible"
Un circuit de test de batterie est construit sur la base d'une diode émettrice de lumière spéciale- <EMI ID=31.1>
une batterie construite reliant ensemble quatre piles rechargeables nickel -cadmium, -montées série).
<EMI ID=32.1>
faible pour Être sans effet sur l'intégrateur et sauf <EMI ID=33.1>
la capacité C4 (typiquement de 0,5 microfarad)a été ajoutée en parallèle avec R17 pour donner une réponse plus rapide et un fonctionnement plus stable avec certaines pompes.
La sortie de A4 est amplifiée par le transistor Q3
(typiquement du type 2N3053)dont la base est reliée à la sortie de A4 par la résistance R18 (typiquement de 2,2 kilohms)et dont l'émetteur est relié au point commun et dont le collecteur est relié au moteur de la pompe , M2. Ce conducteur positif (+) M2 est relié à BUS (+). Cet amplificateur d'alimentation est un circuit moins compliqué que celui de la figure 2 mais donne la même gamme de tensions de 0 à 4,8 volts pour le moteur. Ce signal de sortie provenant de ce circuit a des caractéristiques de courant constantes qui fournissent un bon fonctionnement avec la plupart des configurations de pompes.
Le signal de sortie provenant de A4 varie d'environ 0 à environ 0,75 volt pendant la commande normale , mais peut augmenter graduellement jusqu'à un niveau de saturation d'environ 3 volts (pour une tension d'alimentation de 4 volts ) lorsque la pompe ne peut maintenir l'écoulement de l'air tel que celui qui se produit lorsque le tube d'entrée est coudé et qu'un. courant d'air est bloque.Pour détecter le moment où la tension de sortie de A4 dépasse 2,5 volts, un détecteur d'écoulement faible est prévu. Ainsi, l'amplificateur A5(typiquement ^ de LM 324) est
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déclenchement. Si une tension de grandeur supérieure à
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à un niveau élevé d'environ 4 volts(avec une source d'alimentation de 5 volts).
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inverseuse(-) de A5.
La résistance [pound]23 (typiquement de 10 kiloms)et la diode CR6 (typiquement du type IN 4148) sont reliées en série et alimentent en tension de la sortie de A5 à l'entrée non inverseuse pour maintenir la sortie de A5 à un niveau élevé, même si le signal de tension original est absent.La résistance R24 (typiquement de 270 ohms); la
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SW6 est fermé, avec la sortie de A5 à un niveau élevé=; D2 s'allumera. L'amplificateur A5 peut être rétabli à l'état de sortie de niveau bas en ouvrant le commutateur SW4 pour enlever l'alimentation du circuit. La résistance R22 (typiquement de 1 mégohm) est relié depuis l'entrée non inverseuse de A5 au point commun pour assurer que A5 ne passe pas par inadvertance à un état de sortie élevé
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de de la diode CR5 (typiquement du type IN 4148) est reliée de la sortie de A4 à la résistance [pound]19 (typiquement de 100 kilohms) qui est à son tour reliée à l'entrée non inver-
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sites de déclencher de manière erronée le détecteur d'écoulement faible. Dans cette configuration, le circuit exige normalement 35 secondes après interruption de l'écoulement
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Le circuit de contrôle de batterie de la figure 3 comprend un réseau de transistors au silicone NPN, Q4 - Q6, pour fournir une tension de polarisation qui soit stable
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est reliée entre la barre BUS + et le point A. La résistance R26 est reliée du point A à la jonction de la base de Q4, au collecteur de Q4 et à la base de Q5. Les émetteurs de Q4 et de Q6 sont reliés au point commun et l'émetteur de Q5 est relié au point commun par la résistance R28. La résistance R27 est reliée du point A à la jonction du collecteur de Q5 et de la base de Q6. Le collecteur de Q6 est relie au point A. Les résistances R25 à R28 sont choisies pour donner la meilleure stabilité à la température pour la tension au point A. La tension au point A est typiquement de 1,5 volt. La résistance R29 est reliée entre la barre BUS + et l'entrée inverseuse de A6. La ré-
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se de A6 au point commun. Les valeurs de R29 et de R30 sont choisies pour correspondre à la meilleure tension de test de batterie. La résistance R31 est reliée de la sortie de A6 à la diode émettrice de lumière D3. L'autre
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est relié au point commun.
Dans le fonctionnement pratique du dosimètre chimique, un travailleur reçoit le dosimètre qu'il portera pendant un poste de 8 heures. A la fin de ce poste, on teste le circuit pour déterminer si l'entrée a été bloquée pendant cette période, en observant la diode émettrice de lumière (D2 de la figure 2) tout en pressant le commutateur momentané (SW6 de la figure 3). Si la diode s'allume, un blocage a lieu pendant le poste. On enlève alors le filtre du dosimètre et on l'envoie à un laboratoire pour analyse , et les résultats sont notés au dossier du travailleur. S'IL y a exposition excessive, on peutretirer ce travailleur de la région particulière
et lui donner un autre travail.
Il est commode de maintenir une banque de dosimètres chimiques, à partir de laquelle chaque travailleur retire son propre dosimètre au début de son travail et le ramène à la fin de celui-ci.
On peut préférer surveiller un travailleur seulement parmi un groupe donné et supposer que le groupe tout entier a reçu la même exposition.Si on le désire, des dosimètres individuels peuvent être montés statiquement dans des régions de travail spécifiques et l'exposition individuelle peut être évaluée approximativement suivant le temps passé par le travailler dans une région particulière.
On peut utiliser aussi la pompe à débit
constant pour remplir un sac collecteur d'échantillons , qui est relié au passage de sortie de la pompe. Ceci donnerait un échantillon représentatif de la quantité de gaz moyenne présente pendant la période d'échantillonnage.
Dans ces circonstances, il peut être pratique d'enfermer dans des capsules le circuit électrique tout entier utilisé dans le dosimètre , pour avoir un module compact utilisant les composés classiques. Ceci fournirait une plus grande longévité dans des conditions d'environnement exigeantes et augmenterait la fiabilité de la surveillance avec un grand nombre de dosimètres.
E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
having for objects Chemical dosimeter with sampling pump
constant air flow
Proposed qualification: IMPORT PATENT
based on US Pat. No. 4,063,824 of December 20, 1977 The present invention relates to a dosimeter and in particular to a chemical dosimeter designed for personal use, which comprises the flow of a constant air flow through the dosimeter.
Chemical dosimeters are well known and their individual use aims to determine the level of exposure of an individual to foreign substances in the air,
eg chemical vapors or fumes, dust particles, etc. The dosimeter is worn by the individual and air is pumped through a filter which traps foreign material carried by the air. At the end of the individual's exposure period, the filter is removed and analyzed for foreign substances. The problem with these chemical dosimeters is that the air flow through the dosimeter was not precisely controlled. For example, if
the filter was partially blocked, so that the air inlet was temporarily stopped or reduced; for a period of time, it was not possible to adjust and increase the air flow to compensate for the clogging or reduced air passage through the dosimeter filter. Any reduction in air flow reduces the amount of foreign substances collected by the filter, thus giving an inaccurate idea of the individual's exposure.
The improved chemical dosimeter according to the invention, intended for use by individuals in order to collect on a filter particles or vapors present in a stream of air pumped through the dosimeter. constant flow, comprises a variable drive pump connected by tubing to the filter means and coupled to an electric motor to draw the air stream through the filter and pump the air into an air tank; the air reservoir connected to the pump for retaining excess air supplied by the pump in order to maintain a constant flow rate of the air flow through an orifice which is connected to the air reservoir; the orifice is placed in a tube attached to the reservoir and to an exhaust passage, and the air stream is pumped through the orifice and thus creates a pressure drop;
a switch controlled by the differential pressure, placed in a tube connected to the outlet passage is in parallel with the orifice, this switch being activated by the change of the air pressure drop of the air stream and creating a low voltage electrical voltage input signal which is supplied to an integrator circuit, the integrator circuit which is electrically connected to a power source and to the switch operated under the action of pressure, using the input signal of the voltage generated by the pressure controlled switch and integrating this signal into a signal which is supplied to an amplifier circuit;
the amplifier circuit '. - is electrically connected to a power source and it is connected in series with the integrator circuit and with the electric motor, to amplify the signal generated by the integrator circuit and provide an amplified signal to the electric motor and thus change the speed of the mo-
<EMI ID = 1.1>
constant air in the dosimeter.
<EMI ID = 2.1>
=. The chemical dosimeter according to the invention is designed for individual use, its dimensions are compact
<EMI ID = 3.1>
aunt "of the dosimeter.
<EMI ID = 4.1>
than according to the invention. Air is pumped into an inlet port 1, at a constant rate, and passes through a wire.
<EMI ID = 5.1>
to an air pump 3, to. variable control, driven by an electric motor 9 with direct current. The air is pumped into the reservoir 4 which moderates the level of air flow and eliminates the bursts of flow created by the strokes of the pump. An orifice 5, such as that of an adjustable needle valve, is placed in the tube which leads
<EMI ID = 6.1>
air pressure. A pressure controlled switch 6 is placed parallel to the orifice and is activated by any change in the air pressure drop.
<EMI ID = 7.1>
electrical signal. The signal generated by the integrator 7 is supplied to the amplifier circuit 8 which amplifies this
<EMI ID = 8.1> a DC power source 11 which is
-usually a battery. on-off switch
10 is placed between the power source 11 and the amplifier and integrator circuits. Configurations other than those described above may be used. For example,! 'orifice can <EMI ID = 9.1>
through the filter. As before, pressure controlled switch is in parallel arrangement by air pressure <EMI ID = 10.1>. In another example, a filter, an orifice and a reservoir are connected by tubes, in series,
to a pump, and that pump draws air through the filter, orifice, and reservoir. A pressure controlled switch is placed in parallel with the orifice to measure any change in air pressure drop.
The dosimeter filter 2 can be made suitable for picking up any type of substance such as gases, liquids or solids. If only mechanical filtration is needed, for example, to collect dust particles to which a worker is exposed, a filter is provided which will capture the particles.
of dimensions of 0.01 micrometers or more. If the filter must retain a gas such as sulfur dioxide, a chemical filter is used which will trap this gas ?.
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carbon filter will be used to collect these vapors ,.
At the end of the period to which an individual wearing the dosimeter is exposed, for example after an eight-hour working day, the filter is removed and examined.
<EMI ID = 12.1>
dividu has been exposed, A simple particle count under
a microscope can be used, or one can analyze
<EMI ID = 13.1>
A variable control air pump -is used in the In general, generally, a pump is used.
<EMI ID = 14.1>
The pump is electrically connected to a conventional DC motor with a power of approximately 0.0001 to
0.02 horsepower. The motor is a variable speed motor and it operates between 1000 and 20,000 revolutions per minute.
Under certain circumstances, gear reduction can be used between the motor and the pump.
The reservoir is usually an integral part of any frame on which the various components used in the dosimeter are mounted and the desired cutouts of the frame are provided to provide openings.
<EMI ID = 15.1>
the pulsations of the air current caused by: the pump can be easily damped by the elastomer which
<EMI ID = 16.1>
its stroke of ^ the, pump, to a certain degree all
<EMI ID = 17.1>
orifice.Without a reservoir, a constant flow rate of the air flow cannot be ensured The volume of the reservoir is as small as possible, but it is sufficient to reduce the pulsation of the air stream.
<EMI ID = 18.1>
is placed in a tube that connects the tank to the exhaust passage. An orifice is used which creates a pressure drop of about 1 to 10 cm of water. Usually, a pressure drop of 6.3 to 8.9 cm of water is used.
A differential pressure controlled switch of a relatively high sensitivity level is used in the apparatus and is sensitive to a change in pressure drop of the air stream of about
2.5 to 12.7 mm of water.
The integrator circuit takes the signal generated by the pressure-controlled switch and formulates therefrom a slowly changing continuous signal,
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tegrator is biased to about + 0.6 volts and the signal from the switch increases this voltage to about 1.2 volts when the pressure-controlled switch is turned on, and drops the voltage to +0.0 volts when the switch is turned on. switch is not in action. The integrator circuit produces a gradually decreasing output voltage, which is supplied to the amplifier when the pressurized switch is closed, while a gradually increasing voltage is generated when the pressure switch is closed.
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circuit is built from classic elements:
transistors, capacitors, resistors. Examples of this circuit will be described below.
The amplifier circuit receives the signal generated by the integrator circuit and amplifies the signal so
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Controlled at variable speeds to ensure a constant air flow of the air stream through the dosimeter. The amplifier circuit amplifies the signal from
<EMI ID = 22.1> total of the power source, for example, for a 5 volt power source, the signal will be amplified to 4.8 volts. Generally speaking, the amplifier has an impedance greater than 10 ohms and. up to 1 megohm. However, an amplifier with an impedance less than 10 ohms can be used, for example with an impedance of 0.01 to 10 ohms. The amplifier is made up of classic elements: transistors, capacitors and resistors.
The power source is usually a battery of about 5 to 6 volts. Typically, a 4 cell nickel cadmium battery is used. A DC or rectified AC power source may also be used.
A circuit that can be used optionally :. ' in the dosimeter is a battery test circuit The circuit uses a precision voltage detector which can be set to the voltage of each cell and is set to be activated at full battery voltage charge . A light emitting diode, which is activated by a switch, is usually used to indicate the full charge of the bat. laughs.
Another optional circuit which can be used in the dosimeter is a low airflow detector circuit, which is connected to the 'integrator circuit and which is activated when the output voltage of'. ' integrator circuit is at a value above normal operating levels, due to an interruption in the flow of air pumped through the dosimeter The low flow detector circuit includes a bistable multivibrator circuit electrically connected to an indicator lamp such as 'a light-emitting diode.
Referring to the circuit diagram of FIG. 2, it can be seen that the battery B 1 which supplies power to the circuit has its negative terminal connected to a common point and its positive terminal connected to the power supply switch SW1. The other side of SW1 is connected to the positive omnibus terminal (+).
Amplifier A 1 (which can be an operational amplifier such as one of the four amplifiers; of the type LM 324 Quad Operational Amplifier) is mounted in an integration configuration with a feedback capacitance C 1 (typically 10 microfarads) . C 1 is connected from the output to the inverting input terminal of amplifier A 1. The input resistor R3 (typically
1 megohm) is connected to the inverting input of A 1. The
<EMI ID = 23.1>
and affect the response of the control circuit. Values are chosen to give the best order
with a special pump and a special accumulator.
The resistor R1 (which is typically 10 kiloohms) is connected from the bus (+) BUS to an anode of the diode, CR1 (typically type 1N4148), and the cathode of CR1 is connected to the anode of the diode CR2 (type 1N4148) whose cathode is connected to the common point.
This gives bias voltages of about 0.6 volts
<EMI ID = 24.1>
due to the direct voltage drops of the two diodes. The 0.6 volt point is connected to the non-inverting (+) input of the amplifier, A1, to bias the (+) input to 0.6
<EMI ID = 25.1>
(typically 1 megohm) which decreases amplifier voltage drift effects. A resistor R2 (typically 10 kilo-ohms) is connected between the resistor to enter
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0.0 volts to the input resistance when switching
<EMI ID = 27.1>
pique a pressure actuated switch that operates under a pressure of 7.5cm of water. The integrator produces a gradually decreasing voltage at the output of the amplifier when SW2 is closed, and a gradually increasing voltage when SW2 is open. The voltage at the output of amplifier A1 is a speed signal for the motor which, when amplified by an amplifier (described below) determines the speed of the pump motor. A connection is made between the BUS bar (+) and the common point at A1 to provide power. These connections provide power for A2
and A3.
The motor speed signal is applied to amplifier A2 (typically 5 of an LM 324 type) through resistor R5 (typically 2.2 kilo-ohms), to the non-inverting input (+ ) of A2. The amplified signal from the output of A2 is applied
at the base of transistor Q1 (typically an NPN transistor
<EMI ID = 28.1>
10 kilo-ohms). The signal coming from the collector of Q1 is applied to the base of the transistor Q2 (typically a PNP transistor of the 2N5226 type) through the resistor R10 (typically 1 kilo-ohm). The output signal from the collector of Q2 is connected to the motor of the pump M1 which is a DC motor with variable speed. The other side of M1 is connected to the common point.
<EMI ID = 29.1>
resistances and associated capacitances is that many amplifier circuits suitable _to amplify signal
<EMI ID = 30.1>
low for, a very low flow "
A battery test circuit is built on the basis of a special light emitting diode- <EMI ID = 31.1>
a built-in battery connecting together four rechargeable nickel-cadmium batteries, -assembled series).
<EMI ID = 32.1>
low to have no effect on the integrator and except <EMI ID = 33.1>
C4 capacitance (typically 0.5 microfarad) has been added in parallel with R17 to give faster response and more stable operation with some pumps.
The output of A4 is amplified by transistor Q3
(typically of the 2N3053 type) whose base is connected to the output of A4 by resistor R18 (typically 2.2 kilohms) and whose emitter is connected to the common point and whose collector is connected to the pump motor, M2. This positive conductor (+) M2 is connected to BUS (+). This power amplifier is a less complicated circuit than that of Figure 2 but gives the same voltage range from 0 to 4.8 volts for the motor. This output signal from this circuit has constant current characteristics which provide good operation with most pump configurations.
The output signal from A4 varies from about 0 to about 0.75 volts during normal control, but may increase gradually to a saturation level of about 3 volts (for a supply voltage of 4 volts) when the pump cannot maintain the air flow such as that which occurs when the inlet tube is bent and one. air flow is blocked.To detect when the output voltage of A4 exceeds 2.5 volts, a low flow detector is provided. Thus, amplifier A5 (typically ^ of LM 324) is
<EMI ID = 34.1>
trigger. If a voltage greater than
<EMI ID = 35.1>
at a high level of about 4 volts (with a 5 volt power source).
<EMI ID = 36.1>
inverter (-) of A5.
Resistor [pound] 23 (typically 10 km) and diode CR6 (typically IN 4148 type) are connected in series and supply voltage from the output of A5 to the non-inverting input to maintain the output of A5 at a high level, even if the original voltage signal is absent Resistor R24 (typically 270 ohms); the
<EMI ID = 37.1>
SW6 is closed, with the output of A5 at a high level =; D2 will light up. Amplifier A5 can be restored to the low level output state by opening switch SW4 to remove power from the circuit. Resistor R22 (typically 1 megohm) is connected from the non-inverting input of A5 to the common point to ensure that A5 does not inadvertently go to a high output state
<EMI ID = 38.1>
of the diode CR5 (typically of the type IN 4148) is connected from the output of A4 to the resistor [pound] 19 (typically 100 kilohms) which in turn is connected to the non-inverted input.
<EMI ID = 39.1>
sites falsely triggering the low flow detector. In this configuration, the circuit normally requires 35 seconds after interrupting the flow.
<EMI ID = 40.1>
The battery control circuit of Figure 3 includes an array of NPN silicone transistors, Q4 - Q6, to provide a bias voltage that is stable.
<EMI ID = 41.1>
is connected between the BUS + bar and point A. Resistor R26 is connected from point A to the junction of the base of Q4, to the collector of Q4 and to the base of Q5. The emitters of Q4 and Q6 are connected to the common point and the emitter of Q5 is connected to the common point by resistor R28. Resistor R27 is connected from point A to the junction of the collector of Q5 and the base of Q6. The collector of Q6 is connected to point A. The resistors R25 to R28 are chosen to give the best temperature stability for the voltage at point A. The voltage at point A is typically 1.5 volts. Resistor R29 is connected between the BUS + bar and the inverting input of A6. The re-
<EMI ID = 42.1>
se from A6 to the common point. The values of R29 and R30 are chosen to match the best battery test voltage. Resistor R31 is connected from the output of A6 to the light emitting diode D3. The other
<EMI ID = 43.1>
is connected to the common point.
In the practical operation of the chemical dosimeter, a worker receives the dosimeter which he will wear for an 8 hour shift. At the end of this shift, the circuit is tested to determine if the input has been blocked during this period, observing the light emitting diode (D2 in figure 2) while pressing the momentary switch (SW6 in figure 3). ). If the diode lights up, a blockage occurs during the shift. The filter is then removed from the dosimeter and sent to a laboratory for analysis, and the results are noted in the worker's file. If there is excessive exposure, this worker can be removed from the particular area.
and give it another job.
It is convenient to maintain a bank of chemical dosimeters, from which each worker removes his own dosimeter at the start of his work and brings it back at the end of it.
One may prefer to monitor only one worker from a given group and assume that the entire group received the same exposure.If desired, individual dosimeters can be statically mounted in specific work regions and individual exposure can be assessed. approximately according to the time spent by the worker in a particular region.
You can also use the flow pump
constant to fill a sample collection bag, which is connected to the outlet passage of the pump. This would give a representative sample of the average amount of gas present during the sampling period.
Under these circumstances, it may be practical to encapsulate the entire electrical circuit used in the dosimeter in capsules, to have a compact module using conventional compounds. This would provide greater longevity under demanding environmental conditions and increase the reliability of monitoring with a large number of dosimeters.