SU1142761A1

SU1142761A1 - Sampling device

Info

Publication number: SU1142761A1
Application number: SU833601186A
Authority: SU
Inventors: Валерий Сергеевич Матвеев; Владимир Николаевич Гомзиков
Original assignee: Государственное Специальное Конструкторское Бюро Теплофизического Приборостроения
Priority date: 1983-05-30
Filing date: 1983-05-30
Publication date: 1985-02-28

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ, содержащее побудитель расхода, генератор импульсов с делителем частоты, выполненным в виде р да последовательно соединенных двоичных счетчиков, выход переноса последнего из которых соединен с входом разрешени установки начальных значений всех счетчиков делител и с побудителем расхода, датчик расхода воздуха, подключенный вькодом к входу счетчика импульсов, . соединенного с побудителем расхода, триггер и элемент задержки, о т л и-г чающеес тем, что, с целью повышени точности дозировани объема пробы,дополнительно содержит второй триггер, логические элементы И, каскад последовательно соединенных реверсивных счетчиков, разр дный выход каждого из которых соединен с входом установки начальных значений соответствующего двоичного счетчика делител частоты и циклический счетчик импульсов, вход вычитани которого соединен с выходом датчика расхода, выход циклического счетчика подключен к первому входу первого Т1риггера, подключенного выходом к первому входу второго триггера , пр мой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами ло гических элементов И, выход одного СО из которых подключен к входу сложени , а- второго - к входу вычитани первого реверсивного счетчика в каскаде , при этом вторые входы элементов И соединены с выходом управлени генератора импульсов, тактовый выход которого соединен со вторым входом второго триггера непосредственно, а через элемент задержки - со вторым входом первого триггера и с входом разрешени установки начальных значений циклического счетчика импульсов.A SAMPLING DEVICE for sampling, containing a flow booster, a pulse generator with a frequency divider, made in a series of serially connected binary counters, the transfer output of the last of which is connected to the input of the resolution of setting the initial values of all dividers counters and the flow rate stimulator, air flow sensor code to the input of the pulse counter,. connected to a flow booster, a trigger and a delay element, each of which, in order to improve the accuracy of dosing the sample volume, additionally contains a second trigger, logic gates And, a cascade of series-connected reversible counters, the discharge output of each of which connected to the installation input of the initial values of the corresponding binary counter of the frequency divider and the cyclic pulse counter, the input of which is connected to the output of the flow sensor, the output of the cyclic counter is connected to the first input of the first T1rigger, connected by the output to the first input of the second trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the first inputs of logical elements I, the output of one CO of which is connected to the addition input, and the second to the input of the first reversible counter reading cascade, while the second inputs of the elements And are connected to the control output of the pulse generator, the clock output of which is connected to the second input of the second flip-flop directly, and through the delay element to the second input of the first flip-flop and to the input resolution setting initial values of the cyclic pulse counter.

Description

Изобретение огноситс к приборостроению , а именно к устройствам дл дозировани и отбора проб атмосферного воздуха, и может быть использо вано дл контрол воздушного бассейна в городах и промьппленных цент рах. Известен пробоотборник, содержащий программный генератор импульсов и побудитель расхода, снабженный счетчиком импульсов и замыкающим контактом, причем набору заданного объема пробы в контейнере соответст вует импульс переполнени на входе счетчика импульсов, поступающих от генератора на побудитель расхода. Емкость сче-тчика устанавливаетс ра ной отношению заданного объема пробы в контейнере к рабочему объему дозатора. l .. Недостатком известного пробоотборника вл етс низка точность дозированного объема. Наиболее близким к предлагаемому вл етс автоматический пробоотборник , содержащий программньй генератор импульсов, турбинный датчик рас хода, подключенный выходом к делителю числа импульсов, переключатель режимов, первый контакт которого по ключен к выходу делител числа импульсов , второй контакт соединен с выходом программного генератора импульсов , а третий контакт св зан с сигнальным вхйдом схемы запрета, счетчик импульсов и триггер, выход которого соединен с управл ющим вхо дом схемы запрета, подключенной выходом к входам вибратора и счетчика импульсов, выход которого соединен со счетным входом триггера, а установочньй вход триггера св зан ,с вто рым входом счетчика импульсов и через замьцсанлдий контакт заземлен 2j . I В момент прохождени заданного числа импульсов от датчика расхода, соответствующего заданному объему пробы, импульс переполнени запрещает дальнейшее прохождение импульсов на вход пробоотборного узла. Дозирование заданного объема в этом случае производитс с помощью сравн ни числа импульсов, соответствующе расчетной (или экспериментальной) частотной характеристике датчика ра хода, с числом импульсов, поступающих от датчика в процессе отбора пробы. Недостатком данного пробоотборника вл етс снижение точности отбора при отклонении внешних параметров от расчетных, что вызвано изменением частоты сигналов датчика при изменении внешних условий. При этом ошибка в дозировании объема пробы вызвана тем, что линейньй характер частотной характеристики датчика расхода сохран етс лишь в узком диапазоне расходов. При значительных отклонени х расходных характеристик от расчетных (что может быть вызвано изменением пневматического сопротивлени поглотительного прибора, давлени и температуры атмосферного воздуха и т.д..) частота импульсов измен етс непропорционально расходу. При суммировании числа импульсов датчика это дает накапливающуюс ошибку в объеме дозируемой пробы. Дл уменьшени ошибки дозировани объема необходимо , чтобы значени расхода находились в зоне линейности частотной характеристики датчика расхода в окрестности значени номинального расхода .. Цель изобретени - повьш1ение точности дозировани объема пробы за счет уменьшени вли ни нелинейности частотной характеристики датчика расхода . Указанна , цель достигаетс тем, что устройство дл отбора проб, содержащее побудитель расхода, генератор импульсов с делителем частоты, выполненным в виде р да последовательно соединенных двоичных счетчиков, выход переноса последнего из которых соединен с входом разрешени установки начальных значений всех счетчиков делител и с побудителем расхода, датчик расхода воздуха,подключенный выходом к входу счетчика импульсов, соединенного с побудителем ра.схода, триггер и элемент задержки, дополнительно Содержит второй триггер, логические элементы И, каскад последовательно соединенньк реверсивных счетчиков, разр дный выход каждого из которых соединен с входом установки начальных значений соответствующего двоичного счетчика делител частоты, и циклический счетчик импульсов , вход вычитани которого соединен с выходом датчика расхода, выход циклического счетчика подключен к первому входу первого триггера, подключенного выходом к первому входу второго триггера, пр мой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами логических элементов И, выход одного из которых подключен к входу сложени , а второго - к входу вычитани первого реверсивного счетчика в каскаде, при этом вторые входы элементов И соединены с выходом управлени генератора импульсов, так товый выход которого соединен со вторым входом второго триггера непосредственно , а через элемент задержки со вторым входом первого триггера и с входом разрешени установки начальных значений циклического счетчика импульсов.The invention is fire-related to instrumentation, namely, devices for metering and sampling atmospheric air, and can be used to control the air basin in cities and industrial centers. A sampler is known that contains a software pulse generator and a flow rate booster, equipped with a pulse counter and a closing contact, and the set of a given sample volume in the container corresponds to an overflow pulse at the input of the pulse counter from the generator to the flow booster. The capacity of the meter is determined by the ratio of the specified sample volume in the container to the working volume of the dispenser. l .. A disadvantage of the known sampler is the low accuracy of the dosed volume. The closest to the present invention is an automatic sampler containing a software pulse generator, a turbine flow sensor connected by an output to a pulse number divider, a mode switch, the first contact of which is connected to the output of the pulse number divider, the second contact is connected to the output of a software pulse generator, and the third contact is connected to the signal inlet of the inhibit circuit, a pulse counter and a trigger, the output of which is connected to the control input of the inhibit circuit connected by the output to the vibration inputs pulsator and pulse counter, the output of which is connected to the counting trigger input, and the trigger setup input is connected to the second pulse counter input and is connected via a 2-pin contact to the grounded 2j. I At the moment of passage of a given number of pulses from a flow sensor corresponding to a given sample volume, an overflow pulse prohibits further passage of pulses to the input of the sampling unit. The dosing of a given volume in this case is performed by comparing the number of pulses, corresponding to the calculated (or experimental) frequency response of the stroke sensor, with the number of pulses coming from the sensor during the sampling process. The disadvantage of this sampler is a decrease in sampling accuracy when the external parameters deviate from the calculated ones, which is caused by a change in the frequency of the sensor signals when the external conditions change. In this case, the error in dosing the sample volume is caused by the fact that the linear nature of the frequency response of the flow sensor is maintained only in a narrow range of flow rates. With significant deviations of the flow characteristics from the calculated ones (which may be caused by a change in the pneumatic resistance of the absorption device, pressure and temperature of the atmospheric air, etc.), the frequency of the pulses changes disproportionately to the flow rate. When summing up the number of pulses of a sensor, this gives a cumulative error in the volume of the sample being metered. To reduce the volume metering error, it is necessary that the flow values are in the linearity zone of the frequency response of the flow sensor in the vicinity of the nominal flow value. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the sample volume by reducing the effect of the nonlinearity of the frequency response of the flow sensor. This goal is achieved by the fact that a sampling device containing a flow booster, a pulse generator with a frequency divider, made in the form of a series of serially connected binary counters, the transfer output of the latter of which is connected to the enable input of setting the initial values of all splitter counters and with a booster the flow rate, the air flow sensor connected by the output to the input of the pulse counter connected to the surge booster, the trigger and the delay element, additionally contains a second trigger, logic Elements And, a cascade of series-connected reversible counters, the bit output of each of which is connected to the input of setting the initial values of the corresponding binary counter of the frequency divider, and the cyclic pulse counter, the input of which is subtracted to the output of the flow sensor, the output of the loop counter is connected to the first input of the first the trigger connected by the output to the first input of the second trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the first inputs of the logic elements AND, the output of one of which is connected to the input of the second, and the second to the input of the subtraction of the first reversible counter in the cascade, while the second inputs of the elements AND are connected to the control output of the pulse generator, the output of which is connected to the second input of the second trigger directly, and through the delay element to the second input the first trigger and with the enable input of the installation of the initial values of the cyclic pulse counter.

На чертеже схематически представлено устройство дл отбора проб, блосхема .. The drawing shows schematically a sampling device, a bloc ..

Устройство состоит из генератора 1 импульсов, делител частоты, включалощего двоичные счетчики 2, побудител 3,расхода, датчика 4 расхода, циклического счетчика 5, первого триггера .6, второго триггера 7, логических элементов И 8 и 9, каскада последовательно соединенных реверсивных счетчиков 10 и 11, элемента задержки 12 и счетчика 13, предназн ченного дл выключени побудител расхода 3 при поступлении с датчика 4 заданного числа импульсов.The device consists of a pulse generator 1, a frequency divider, including binary counters 2, booster 3, flow, flow sensor 4, cyclic counter 5, first trigger .6, second trigger 7, logic elements 8 and 9, a cascade of series-connected reversible counters 10 and 11, a delay element 12 and a counter 13, intended to turn off the flow rate booster 3 when the predetermined number of pulses are received from sensor 4.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче питани на генератор .1 импульсов начинают вырабатыватьс импульсы управлени , которые через, счетчики делител частоты поступают на побудитель расхода 3, а также импульсы синхронизации, поступающие на триггер 7 и элемент задержки 12. При этом с выхода датчика расхода 4 на вход 14 циклического счетчика 5 и счетчика 13 поступают импульсы, частота которых зависит от расхода воздуха через пробоотборник. При поступлении задержанного тактового импульса от генератора 1 импульсов на вход 15 разрешени установки .начальных значений циклического счетчика 5 на его счетные выходы 16 записываетс код, установленный на входах установки начальных значений. Этот код равен расчетному числу импульсов измерител расхода, соответствующему объему воздуха, проход щему через датчик 4 за врем междуWhen power is applied to the generator .1 pulses, control pulses are generated, which, through the counters of the frequency divider, arrive at the flow booster 3, as well as the synchronization pulses coming to the trigger 7 and delay element 12. At the same time, the output of the flow sensor 4 to the input 14 of the cyclic the counter 5 and the counter 13 receives pulses, the frequency of which depends on the air flow through the sampler. When a delayed clock pulse arrives from the generator 1 of the pulses at the input 15 of the resolution of the installation of the initial values of the cyclic counter 5, the code set at the inputs of the initial values is written to its counting outputs 16. This code is equal to the estimated number of pulses of the flow meter corresponding to the volume of air passing through the sensor 4 in the time between

двум тактовыми импульсами (такт счета ) при номинальном расходе воздуха. Это число определ етс , как правило, экспериментально и вл етс индивидуальным дл каждого конкретного датчика. При поступлении импульсов от датчика 4 на вход 14 счетчика 5 в течение такта счета происходит уменьшение начального значени , записанного в счетчик со входов установки начальных значений. К моменту поступлени следующего тактового импульса (такт счета) возможны два случа :two clock pulses (counting stroke) at nominal air flow. This number is determined, as a rule, experimentally and is individual for each specific sensor. When pulses are received from sensor 4 to input 14 of counter 5 during the counting cycle, the initial value recorded in the counter from the initial value set inputs decreases. By the time the next clock pulse arrives (the counting clock), two cases are possible:

число импульсов, поступившее с датчика за такт счета, больше числа, записанного на входы установки начальных значений, что соответствует расходу при отборе пробы, большему номинального, при этом счетчик 5 вырабатывает импульс переноса по вычитанию, который запоминаетс первым триггером 6;the number of pulses received from the sensor per counting clock is greater than the number recorded at the inputs for setting initial values, which corresponds to the flow rate when sampling more than the nominal value, while the counter 5 generates a transfer pulse for subtraction, which is remembered by the first trigger 6;

число импульсов, поступившее от датчика 4 расхода за такт счета, меньше, либо равно числу, записанному на входы установки начальных значений , при этом импульс переноса на триггер 6 не поступает, а расход воздуха меньше, либо равен номинальному .the number of pulses received from the flow sensor 4 per counting cycle is less than or equal to the number recorded at the inputs for setting initial values, while the transfer pulse to trigger 6 does not flow and the air flow is less or equal to nominal.

По окончании такта счета информа- ци из триггера 6 по тактовому импулсу записываетс в триггер 7, триггер 6 приводитс в нулевое состо ние задержанным тактовым импульсом и при поступлении следующего тактового импульса на счетчик 5 цикл повтор етс At the end of the counting clock, information from the trigger 6 is written to the trigger 7 by trigger pulse, the trigger 6 is reset to the zero state by the delayed clock pulse, and when the next clock pulse arrives at the counter 5, the cycle repeats

Таким образом, состо ние второго триггера 7 сохран етс посто нным в течение такта счета и измен етс в конце счета в зависимости .от соотношени между номинальным и реальньм расходом воздуха через датчик 4 за такт счета. Если расход при отборе пробы превьш1ает номинальное значение , то триггер 7 запрещает прохождение импульсов от генератора 1- чере элемент И 8 на вход 17 сложени счетчика 10 в каскаде и разрешает прохождение импульсов через элемент И 9 на вход 18 вычитани счетчика 10. При этом число, записанное на разр дных выходах 19 счетчиков 10 и 11 каскада , соответственно уменьшаетс на , число, записанное на входах 20 установки начальных значений последовательно соединенных счетчиков 2 делиS1 тел . При этом коэффициент делени импульсов генератора 1 увеличиваетс так как дл получени импульса переноса на выходе 21 счетчиков 2 необходимо поступление большего числа импульсов на вход 22 счетчиков 2 от генератора 1. Импульс переноса с выхода 21 последнего счетчика в делителе 2 поступает на вход побудител расхода 3 (импульс управлени ), а также разрешает прохождение кода на вход 23 установки начальных значений на разр дные вы5соды счетчиков делител , привод тем самым делитель в исходное состо ние дл . получени следующего импульса управлени с новым, увеличенным коэффициентом делени . Таким образом, частота колебаний импульсного побудител расхода 3 уменьшаетс , соответственно уменьшаетс расход воздуха через датчик 4, что приводит к снижению частоты импульсов поступающих с датчика 4 на счетчик 5 Этот процесс продолжаетс до тех пор пока частота сигнала датчика 4 в процессе отбора пробы не станет меньше номинальной, при этом на выходе счетчика 5 импульс переноса не по вл етс , состо ние триггеров 6 и 7 измен етс на противоположное, и импульсы от генератора начинают поступать на вход 17 сложени счетчика 10, увеличива число на входах 20 установки начальных значений счетчиков 2. Это вызывает уменьшение коэффициента делени и увеличение расхода побудител 3. Такое поддержание заданного расхода (частоты сигналов датчика расхода) происходит до момента окончани отбора, т.е. до момента поступлени заданного числа импульсов , определ ющего объем пробы, на счетчик импульсов 13. При поступлении заданного числа импульсов счетчик 13 снимает питание с генератора, например с помощью реле (не показано ) , и тем самым прекращает подачу импульсов на побудитель 3 Отбор пробы прекращаетс .Thus, the state of the second trigger 7 is kept constant during the counting cycle and changes at the end of the counting depending on the ratio between the nominal and real air flow through the sensor 4 per counting cycle. If the flow rate during sampling exceeds the nominal value, trigger 7 prohibits the passage of pulses from the generator 1 through the element AND 8 at the input 17 of the counter 10 in the cascade and allows the passage of pulses through the element 9 at the input 18 of the counter subtraction 10. At the same time, recorded on the bit outputs 19 of the counters 10 and 11 of the cascade, respectively, is reduced by the number recorded at the inputs 20 of setting the initial values of the serially connected counters 2 of the S1 tel. At the same time, the division ratio of the pulses of the generator 1 increases since in order to receive the transfer pulse at the output 21 of the counters 2, a larger number of pulses are required at the input 22 of the counters 2 from the generator 1. The transfer pulse from the output 21 of the last counter in divider 2 goes to the input of the flow rate drive 3 ( control pulse), and also permits the passage of the code to the input 23 of setting the initial values to the bit outputs of the divider counters, thereby driving the divider to its initial state for. obtaining the next control pulse with a new, increased division factor. Thus, the frequency of oscillations of the pulsed flow rate drive 3 decreases, respectively, the air flow through sensor 4 decreases, which leads to a decrease in the frequency of the pulses coming from sensor 4 to counter 5 This process continues until the frequency of sensor 4 signal in the sampling process becomes less a nominal pulse does not appear at the output of the counter 5, the state of the flip-flops 6 and 7 is reversed, and the pulses from the generator begin to arrive at the input 17 of the counter 10, increasing lo at the inputs 20, set the initial values of counters 2. This causes the dividing factor and increase flow boosters 3. Such maintenance of desired flow rate (flow rate sensor signal) occurs before the completion of the selection, i.e. until a predetermined number of pulses determining the sample volume is received at the pulse counter 13. When a specified number of pulses arrive, the counter 13 removes power from the generator, for example using a relay (not shown), and thereby stops the supply of pulses to the booster 3 The sampling stops .

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает поддержание расхода воздуха при отборе пробы близким к номинальному , тем самым уменьша вли ние нелинейности частотной характеристики датчика расхода и повыша точность дозировани объема пробы. Так, при использовании при отборе проб поглотительных приборов типа сорбционных трубок изменение пневматического сопротивлени при замене трубки измен ет расход воздуха в диапазоне-0,1-0,3 дм /мин что приводит к изменению частоты датчика от 23 до 64 Гц при номинальном расходе 0,2 и номинальной частоте 40 Гц, при этом ошибка в дозировании объема пробы составл ет 5%Thus, the proposed device maintains the air flow during sampling close to nominal, thereby reducing the effect of non-linearity of the frequency response of the flow sensor and increasing the metering accuracy of the sample volume. So, when using sorption tubes such as sorption tubes for sampling, the change in air resistance when the tube is replaced changes the air flow in the range of 0.1-0.3 dm / min, which leads to a change in the sensor frequency from 23 to 64 Hz at nominal flow rate 0 , 2 and a nominal frequency of 40 Hz, while the error in dosing the sample volume is 5%

При использовании изобретени диапазон расходов при смене поглотителей уменьшаетс и составл ет 0,180 ,23 дм/мин, что находитс в зоне линейности частотной характеристики датчика дл номинального расхода ,0,2 . Частота датчика дл границы этого диапазона составл ет 36 Гц и 46 Гц. При этом в силу линей ности частотной характеристики ошибка в дозировании объема существенно снижаетс и составл ет величину менее 1% от номинального объема.When using the invention, the flow range for changing absorbers is reduced and is 0.180, 23 dm / min, which is in the linearity of the frequency response of the sensor for a nominal flow rate of 0.2. The sensor frequency for the boundary of this range is 36 Hz and 46 Hz. In this case, due to the linearity of the frequency response, the error in dosing the volume is significantly reduced and amounts to less than 1% of the nominal volume.

Применение изобретени позвол ет повЪгсить качество контрол за загр знител ми атмосферы за счет снижени относительной погрешности дозировани в 5 раз. 1 Работоспособность устройства обеспечиваетс также при использовании в счетчиках 2 вместо входа 22 сложени входа вычитани , при этом выходы элементов И 8 и 9 следует помен ть местами. При использовании в счетчике 5 вместо входа 14 вычитани входа сложени установка номинального значени числа импульсов на входах установки начальных значений должна производитьс в дополнительном коде.The application of the invention allows the control quality of the atmosphere polluters to be improved by reducing the relative metering error by 5 times. 1 The operability of the device is also ensured when used in counters 2 instead of input 22 of adding subtraction input, while the outputs of elements AND 8 and 9 should be swapped. When used in the counter 5 instead of the input 14 to subtract the input of the input, the setting of the nominal value of the number of pulses at the inputs of the initial values should be made in the additional code.

1313

управлени management

2121

2323

19nineteen

1818

Claims

A SAMPLING DEVICE containing a flow inducer, a pulse generator with a frequency divider made in the form of a series of binary counters connected in series, the transfer output of which is connected to the enable input for setting the initial values of all divider counters and with a flow inducer, an air flow sensor connected to the output to the input of the pulse counter connected to the flow inducer, a trigger and a delay element, with t l +, characterized in that, in order to increase the accuracy of dosing the sample volume, add It contains a second trigger, AND gates, a cascade of series-connected reverse counters, the discharge output of each of which is connected to the initial value setting input of the corresponding binary counter of the frequency divider, and a cyclic pulse counter, the subtraction input of which is connected to the output of the flow sensor, the output of the cyclic counter is connected to the first input of the first trigger connected by the output to the first input of the second trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the first inputs lo <r I elements, the output of one of which is connected to the addition input, and the second to the subtraction input of the first reversible counter in the cascade, while the second inputs of the I elements are connected to the control output of the pulse generator, the clock output of which is connected to the second input of the second trigger directly, and through the delay element - with the second input of the first trigger and with the enable input of setting the initial values of the cyclic pulse counter.

.1 142761