CS239455B1

CS239455B1 - Connection of the evaluation part of the air dust meter

Info

Publication number: CS239455B1
Application number: CS818076A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Gaberden; Jaroslav Soukup
Original assignee: Vladimir Gaberden; Jaroslav Soukup
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1981-11-03
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS807681A1

Abstract

Zapojení vyhodnocovací části měřiče prašnosti ovzduší řeší problém okamžitého automatického vyhodnoceni prašnosti ovzduší z výstupního signálu odběrové sondy, založené na světelná propustnosti filtru, přes který se Serpá konstantní množství zaprášeného vzduchu za jednotku času. Výstupní signál této odběrové sondy je úměrný množství prachu zachyceného filtrem, což odpovídá integrálu prašnosti ovzduší, údaj o okamžité prašnosti ovzduší se získá derivací průběhu výstupního signálu. Hodnota výstupního signálu z odběrové sondy se měří v krátkých časových intervalech a na konci každého intervalu se od ní odečítá hodnota výstupního signálu z předešlého intervalu, uložená dosud v první paměti. Rozdíl obou hodnot, úměrný střední hodnotě prašnosti ovzduší v tomto krátkém časovém intervalu, se ukládá do druhé paměti, kde je k dispozici na výstupu až do následujícího intervalu. Současně s vyhodnocením rozdílu obou hodnot se do první paměti uloží právě změřená hodnota výstupního signálu z odběrové sondy. Vynález lze využívat ke kontrole kvality čistoty ovzduší v uzavřených i volných pracovních prostorech, v potrubí s proudícími plyny, dále k úsporné regulaci zařízení z oboru zdravotní a tepelné techniky, větrání, klimatizaci atd.The connection of the evaluation part of the air dust meter solves the problem of immediate automatic evaluation of air dustiness from the output signal of the sampling probe, based on the light transmittance of the filter, through which a constant amount of dusty air is sucked per unit of time. The output signal of this sampling probe is proportional to the amount of dust captured by the filter, which corresponds to the integral of the air dustiness, the data on the instantaneous air dustiness is obtained by deriving the output signal. The value of the output signal from the sampling probe is measured in short time intervals and at the end of each interval the value of the output signal from the previous interval, stored in the first memory, is subtracted from it. The difference between the two values, proportional to the average value of the air dustiness in this short time interval, is stored in the second memory, where it is available at the output until the next interval. Simultaneously with the evaluation of the difference between the two values, the just measured value of the output signal from the sampling probe is stored in the first memory. The invention can be used to control the quality of air purity in closed and open work spaces, in pipes with flowing gases, and for economical regulation of equipment in the fields of health and heating technology, ventilation, air conditioning, etc.

Description

(54) Zapojení vyhodnocovací části měřiče prašnosti ovzduší(54) Connection of the evaluation part of the air dust meter

Zapojení vyhodnocovací části měřiče prašnosti ovzduší řeší problém okamžitého automatického vyhodnoceni prašnosti ovzduší z výstupního signálu odběrové sondy, založené na světelná propustnosti filtru, přes který se Serpá konstantní množství zaprášeného vzduchu za jednotku času.The connection of the evaluation part of the air dust meter solves the problem of instantaneous automatic evaluation of air dust from the output signal of the sampling probe, based on the light transmittance of the filter through which a constant amount of dusty air is pumped per unit of time.

Výstupní signál této odběrové sondy je úměrný množství prachu zachyceného filtrem, což odpovídá integrálu prašnosti ovzduší, údaj o okamžité prašnosti ovzduší se získá derivací průběhu výstupního signálu. Hodnota výstupního signálu z odběrové sondy se měří v krátkých časových intervalech a na konci každého intervalu se od ní odečítá hodnota výstupního signálu z předešlého intervalu, uložená dosud v první paměti.The output signal of this sampling probe is proportional to the amount of dust trapped by the filter, which corresponds to the integral of the air dustiness, the instantaneous air dustiness is obtained by derivating the course of the output signal. The value of the output signal from the sampling probe is measured at short time intervals and at the end of each interval the value of the output signal from the previous interval stored in the first memory is subtracted from it.

Rozdíl obou hodnot, úměrný střední hodnotě prašnosti ovzduší v tomto krátkém časovém intervalu, se ukládá do druhé paměti, kde je k dispozici na výstupu až do následujícího intervalu. Současně s vyhodnocením rozdílu obou hodnot se do první paměti uloží právě změřená hodnota výstupního signálu z odběrové sondy.The difference between the two values, proportional to the mean value of the air dust in this short time interval, is stored in the second memory, where it is available at the output until the next interval. Simultaneously with the evaluation of the difference of both values, the measured value of the output signal from the sampling probe is stored in the first memory.

Vynález lze využívat ke kontrole kvality čistoty ovzduší v uzavřených i volných pracovních prostorech, v potrubí s proudícími plyny, dále k úsporné regulaci zařízení z oboru zdravotní a tepelné techniky, větrání, klimatizaci atd.The invention can be used to control the quality of air purity in closed and free working areas, in pipelines with flowing gases, as well as in economical regulation of equipment in the field of health and thermal technology, ventilation, air conditioning etc.

Vynález se týká přístroje pro kontinuální měření prašnosti ovzduší, u něhož se řeší zapojení vyhodnocovací části.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for the continuous measurement of airborne dust, in which the connection of an evaluation part is solved.

Známé přístroje pro kontinuální měření prašnosti ovzduší, např. podle popisu autorského osvědčení SSSR č. 890166, jsou založeny na měření světelné propustnosti prostoru definované komory, kterou proudí zaprášený vzduch. Komora má dva zasklené průzory pro vstupní a výstupní světlo. Výstupní světlo se převádí fotočidlem na elektrický signál. Výhodou tohoto zařízení je, že výstupní signál je přímo úměrný prašnosti ovzduší. Nevýhodou tohoto zařízení je malá citlivost a přesnost, zatížená navíc chybou způsobenou usazováním prachu na sklech v průzorech uvnitř komory, čímž se snižuje světelná propustnost. Další známé odběrové sondy pro kontinuální měření prašnosti ovzduší podle čs. patentu č. 105 669 jsou založené na měření světelné propustnosti filtru, přes nějž se čerpá konstantní množství vzduchu za jednotku času. Vlivem postupného zaprašování filtru prachovými částicemi klesá jeho světelná propustnost rychlostí úměrnou množství prachových částic ve vzduchu až do úplné nepropustnosti světelného toku. Světelný tok ze zdroje konstantního záření propuštěný filtrem se fotočidlem převádí na elektrické napětí. Jeho hodnota měřená voltmetrem nebo registrovaná registračním zařízením je přímo úměrná množství prachu zachyceného na filtru.Known devices for continuous measurement of airborne dustiness, for example as described in USSR 890166, are based on measurement of the light transmittance of a defined chamber through which dusty air flows. The chamber has two glazed visors for input and output light. The output light is converted by an optical sensor into an electrical signal. The advantage of this device is that the output signal is proportional to the air dust. The disadvantage of this device is its low sensitivity and accuracy, in addition to the error caused by the deposition of dust on the glasses in the visors inside the chamber, thereby reducing the light transmission. Other known sampling probes for continuous measurement of air dustiness according to MS. No. 105,669 are based on measuring the light transmittance of a filter through which a constant amount of air per unit of time is pumped. Due to the gradual dusting of the filter with dust particles, its light transmittance decreases at a rate proportional to the amount of dust particles in the air up to the complete impermeability of the luminous flux. The luminous flux from the source of constant radiation transmitted by the filter is converted to electrical voltage by the sensor. Its value measured by a voltmeter or registered by the recorder is directly proportional to the amount of dust collected on the filter.

Výhodou této metody např. tím, že se porovná rozbor prachových částic je větší citlivost a přesnost, možnost dodatečná kontroly měření hmotnost zaprášeného a nezaprášeného filtru a také možnost provést zachycených na filtru běžnými laboratorními metodami.The advantage of this method, for example, by comparing the analysis of dust particles is greater sensitivity and accuracy, the possibility of additional control of the measurement of the weight of dusty and dust-free filter, and also the possibility of captured on the filter by conventional laboratory methods.

Nevýhodou uvedeného způsobu měření je, že průběh napětí na fotočidle neodpovídá okamžitému množství částic prachu ve vzduchu, ale je jeho integrálem. Údaje o okamžité prašnosti ovzduší, jež jsou úměrné strmosti registrovaného průběhu se musí dodatečně ze záznamu graficky vyhodnocovat pro každý časový okamžik. To znamená provádět grafickou derivaci průběhu podle času, oož bývá zdlouhavé. Tím je prakticky znemožněna okamžitá signalizace prašnosti ovzduší, a tím také možnost odvodit automatické ovládání větracích nebo odsávacích jednotek.The disadvantage of this measurement method is that the voltage waveform on the photo sensor does not correspond to the instantaneous amount of dust particles in the air, but is its integral. Data on instantaneous airborne dustiness, which is proportional to the steepness of the registered course, must additionally be graphically evaluated from the record for each time point. This means performing graphical derivation of the course over time, which is usually time consuming. This makes it practically impossible to immediately signal dustiness of the air and thus to derive an automatic control of the ventilation or exhaust units.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením vyhodnocovací části měřiče prašnosti ovzduší podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup fotočidle je spojen se vstupem analogově číslicového převodníku, na jehož výstup je paralelně připojen vstup hradla a jeden ze vstupů komparátoru. Na výstup hradla je paralelně připojena svými vstupy první paměl a druhá paměí. K výstupu první paměti je připojen druhý vstup komparátoru, na jehož výstup je připojen první řídicí vstup hradla. K výstupu druhé paměti je paralelně připojen číslicově analogový převodník s výtupem, který je analogovým výstupem vyhodnocovací části měřiče prašnosti ovzduší a nastavitelný ovládací stupen, k jehož výstupu je připojena signalizační a spínací jednotka. Synchronizační vstup analogově číslicového převodníku je připojen na první výstup řídicí a časovači jednotky. Na její druhý výstup je připojen druhý řídicí vstup hradla, na její třetí výstup je připojen nulovací vstup první paměti a na její čtvrtý výstup je připojen nulovací vstup druhé paměti. Nastavitelný ovládací stupeň může být připojen svým vstupem k výstupu číslicově analogového převodníku. Výstup pro registraci výstupního signálu v číslicovém tvaru může být připojen k výstupu druhé paměti.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the connection of the evaluation part of the air-dust meter according to the invention, which is based on the fact that the output of the photo sensor is connected to the input of analog-to-digital converter. A first memory and a second memory are connected in parallel to the gate output. A second comparator input is connected to the output of the first memory, to which the first gate input is connected. The output of the second memory is connected in parallel with a digital analogue converter with output, which is the analogue output of the evaluation part of the air dust meter and an adjustable control stage, to whose output the signaling and switching unit is connected. The A / D converter synchronization input is connected to the first output of the control and timer unit. A second gate control input is connected to its second output, a first memory reset input is connected to its third output, and a second memory reset input is connected to its fourth output. The adjustable control stage can be connected via its input to the output of the D / A converter. The output for registering the output signal in digital form may be connected to the output of the second memory.

Výhodou zapojení je, že výstupní elektrický signál je přímo úměrný prašnosti ovzduší a že umožňuje při překročení předem zvoleného stupně prašností v ovzduší spínat signalizační zřízení, např. světelné nebo zvukové aj., případně bu3 přímo, nebo přes stykač větrací nebo odsávací jednotky.The advantage of the wiring is that the output electric signal is proportional to the dust content of the air and that it enables to switch on the signaling arrangement, eg light or sound etc., or directly or via the contactor of the ventilation or exhaust unit.

Využitím vynálezu k ovládání větracích jednotek v prostorech s proměnnou prašností dochází k úsporám energie, jednak tím, že větrací jednotky naběži trvale, a hlavnč tím, že při vypnutém větráni v otočném období klesají nároky na vytápění. Dále vynález umožňuje sledovat prašnost ovzduší pro účely bezpečnosti a ochrany zdraví při práci,pro technologické podmínky apod.By utilizing the invention to control the ventilation units in variable dusty areas, energy savings are achieved both by running the ventilation units permanently and, in particular, by decreasing heating demand when the ventilation is turned off in the rotating period. Furthermore, the invention makes it possible to monitor air dust for safety and health purposes, for technological conditions and the like.

Nn připojeném výkresu je blokově znázorněn příklad zapojení měřiče prašnosti, zejména jeho vyhodnocovací Sásti podle vynálezu.In the accompanying drawing, an example of a connection of a dust meter, in particular of its evaluation part according to the invention, is shown in block.

Odběrová sonda £ je tvořena zdrojem 2 konstantního záření, filtrem £,. fotočidlem £, čerpadlem £, jež čerpá zaprášený vzduch 6, přes prosvěcovaný filtr. K fotočidlu £ je připojen vstup analogově číslicového převodníku £, na jehož výstup je paralelně připojen vstup hradla 8 a jeden ze vstupů komparátoru 2· Na výstup hradla 8 je paralelně připojena první pamět £0 a druhá pamět ££. K výstupu první paměti 10 je připojen, druhý vstup komparátoru 2, na jehož výstup je připojen první řídicí vstup hradla 8. K výstupu druhé paměti 11 je paralelně připojen číslicově analogový převodník 13 s výstupem 14 a nastavitelný ovládací stupeň 16. k jehož výstupu je připojena signalizační a spínací jednotka 17. Synchronizační vstup analogově číslicového převodníku £ je připojen na první výstup řídicí a časovači jednotky 12. Na její druhý výstup je připojen druhý řídicí vstup hradla 8, na její třetí výstup je připojen nulovací vstup první paměti 10. a na její čtvrtý výstup je připojen nulovací vstup druhé paměti 11. Nastavitelný ovládací stupeň 16 může být připojen svým vstupem k výstupu číslicově analogového převodníku ££. Výstup 15 pro registraci výstupního signálu v číslicovém tvaru je připojen k výstupu druhé paměti ££.The sampling probe 8 is constituted by a constant radiation source 2, a filter 8,. by means of a sensor 6, a pump 6 which pumps dusty air 6 through a backlit filter. An analog-to-digital converter input 6 is connected to the photo sensor 6, to which the gate input 8 and one of the comparator 2 inputs are connected in parallel. The first memory 60 and the second memory 60 are connected in parallel to the gate 8 output. To the output of the first memory 10 is connected, the second input of the comparator 2, to the output of which the first control input of the gate 8 is connected. To the output of the second memory 11 is connected a digital analogue converter 13 with output 14 and adjustable control stage 16. the signaling and switching unit 17. The synchronization input of the A / D converter 8 is connected to the first output of the control and timing unit 12. Its second output is connected to the second gate input 8, its third output is connected to the reset input of the first memory 10 and its the fourth output is connected to the reset input of the second memory 11. The adjustable control stage 16 may be connected by its input to the output of the D / A converter. An output 15 for registering an output signal in digital form is connected to the output of the second memory 60.

Funkce zapojení podle vynálezu je následujcí: analogový signál z fotočidla £ invertovaný neznázorněným invertorem, ‘jež je přímo úměrný množství prachu aachyceného na filtru £, se- převádí analogově číslicovým převodníkem £ do číslicového tvaru. Výstup analogově číslicového převodníku £ tvoří čítač, jehož stav se neustále mění od nuly do hodnoty odpovídající vstupnímu analogovému signálu, např. převodník pracující na principu metody dvojí integrace.The function of the circuit according to the invention is as follows: the analog signal from the photo sensor 4 inverted by an inverter (not shown), which is directly proportional to the amount of dust entrapped on the filter 4, is converted by analogue digital converter 6 into a digital form. The output of the A / D converter 6 is a counter whose state changes continuously from zero to a value corresponding to the analog input signal, for example a dual-integration converter.

Výstupní údaj analogově číslicového převodníku £ se v pravidelných časových intervalech, např. tříminutových, daných řídicí a časovači jednotkou 12. jenž na okamžik odblokuje druhý řídicí vstup hradla 8, porovnává komparátorem £ s výstupem první paměti 10 realizované čítačem. Jakmile je stav na výstupu analogově číslicového převodníku £ shodný s výstupem první paměti 10. odblokuje komparátor £ první řídicí vstup hradla £ a vzhledem k tomu, že je odblokovaný i jeho druhý řídicí vstup, hradlo 8 se otevře. Tlm se údaj z výstupu analogově číslicového převodníku £ dostane na paralelně zapojené vstupy první paměti 10 a druhé paměti ££. Stav první paměti 10 se tak doplní na konečný stav analogově číslicového převodníku £ na konci tohoto měřicího intervalu a zůstane nezměněn až do příštího měřicího intervalu. Druhá pamět 11. realizovaná opět čítačem, která je vždy současně s odblokováním druhého řídicího vstupu hradla 8 automaticky vynulována řídicí a ěasovací jednotkou 12. se naplní na údaj odpovídající rozdílu první paměti £0 a konečnému stavu analogově číslicovému převodníku £ na konci tohoto měřicího intervalu. Údaj v druhé paměti 11 zůstane zachován až do příštího měřicího intervalu a odpovídá přírůstku prachu na filtru £ během tohoto měřicího intervalu, to znamená střední hodnotě prašnosti ovzduší během tohoto měřicího intervalu, číslicový údaj z výstupu druhé paměti 11 se jednak číslicově analogovým převodníkem 13 převede na analogový tvar vyvedený na výstup 14 pro připojení indikačního a registračního zařízení, jednak se vyhodnotí v nastavitelném ovládacím stupni 16. který při překročení předvolené meze prašnosti svým výstupem sepne Spínací jednotku 17. ovládající signalizační a bezpečnostní zařízení.The output of the A / D converter 6 is compared with the output of the first memory 10 realized by the counter at regular time intervals, e.g., three minutes, given by the control and timing unit 12 which unlocks the second gate control input 8 momentarily. As soon as the state of the analog-to-digital converter 8 is equal to the output of the first memory 10, the comparator 8 unlocks the first gate control input 8 and since its second control input is also unlocked, the gate 8 opens. The Tlm reads the output from the A / D converter 6 to the parallel connected inputs of the first memory 10 and the second memory 64. Thus, the state of the first memory 10 is replenished to the final state of the A / D converter at the end of this measurement interval and remains unchanged until the next measurement interval. The second memory 11 realized again by a counter, which is always automatically reset by the control and timing unit 12 at the same time as the second gate control input 8 is unlocked, is filled to a value corresponding to the difference between the first memory 60 and the final state. The reading in the second memory 11 is retained until the next measurement interval and corresponds to the increment of dust on the filter 6 during this measurement interval, i.e. the mean value of air dust during this measurement interval. the analogue shape is connected to the output 14 for connection of the indicating and recording device, on the one hand, it is evaluated in an adjustable control stage 16, which switches the switching unit 17 controlling the signaling and safety device by its output when the preset dust limit is exceeded.

••

Navrhovaný vynález může být využíván zdravotnicko-hygienickými orgány ke kontrole kvality pracovního a životního prostředí v uzavřených i volných prostorech, v proudících plynech atd., jako kontrolní ovladač k ekonomické regulaci elektrické a tepelné energie v oblasti vytápění a větrání průmyslových prostorů, výrobních i nevýrobnich, ke sledování koncentrací nebezpečných zplodin v ovzduší, k zajištění hospodárného provozu nejen ve strojírenských organizacích, ale prakticky ve všech· výrobních resortech.The present invention can be used by health and hygiene authorities to control the quality of work and the environment in enclosed and free spaces, in flowing gases, etc., as a control driver for economically controlling electrical and thermal energy in the heating and ventilation of industrial, manufacturing and non-manufacturing to monitor concentrations of hazardous fumes in the air, to ensure economical operation not only in engineering organizations, but in virtually all manufacturing departments.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of the evaluation part of the air meter with a sampling probe made of a constant radiation source, filter and photo sensor, characterized in that the output of the photo sensor (4) is connected to the input of analog-to-digital converter (7). 8) and one of the comparator inputs (9), a first memory (10) and a second memory (11) are connected in parallel to the gate output (8), and a second comparator input (9) is connected to the first memory (10) output. the output of which is connected to the first control input of the gate (8), to the output of the second memory (11) is connected in parallel a digital analogue converter (13) with output (14) and adjustable control stage (16) (17), and the synchronization input of the analog-to-digital converter (7) is connected to the first output of the control and timer unit ί12), to the second its output is connected n the reset memory of the first memory (10) and the fourth memory output is connected to the reset memory of the second memory (11).

Wiring according to claim 1, characterized in that the adjustable control stage (16) is connected to the output of a digital-to-analog converter (13).

Connection according to claim 1 and 2, characterized in that an output (15) with a digital form of the output signal is output from the output of the second memory (11).