SU1165916A1

SU1165916A1 - Electroaspirator

Info

Publication number: SU1165916A1
Application number: SU843685882A
Authority: SU
Inventors: Валерий Сергеевич Матвеев; Николай Михайлович Ширшов
Original assignee: Государственное Специальное Конструкторское Бюро Теплофизического Приборостроения
Priority date: 1984-01-06
Filing date: 1984-01-06
Publication date: 1985-07-07

Abstract

ЭЛЕКТРОАСПИРАТОР, содержащий побудитель расхода, датчик расхода воздуха с частотно-импульсным выходом, счетчик импульсов, делитель частоты, два логических элемента И и генератор импульсов , подключенный одним выходом к входу схемы запрета и к R-входу триггера, а другим выходом - к первому входу первого логического элемента И, соединенного вторым входом с инверсным выходом триггера , пр мой выход которого св зан с одним из входов второго логического элемента И, отличающийс тем, что, с целью повышени точности дозировани , электроаспиратор снабжен логическим элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход логического элемента ИЛИ подключен к одному из входов счетчика импульсов , соединенного другим входом с первым выходом схемы запрета, при этом выход первого логического элемента И дополнительно св зан через делитель частоты с S-входом триггера, а соответствующий вход второго логического элемента И соединен с выходом датчика расхода, вход которого подключен к выходу побудител расхода S. соединенного управл ющим входом с вто (Л рым выходом схемы запрета.ELECTRICAL DIAGNOSTIC, containing a flow booster, an air flow sensor with a frequency-pulse output, a pulse counter, a frequency divider, two AND gates, and a pulse generator connected to the inhibitor circuit and to the R input of the trigger and the other output to the first input the first logical element And connected by the second input with the inverse output of the trigger, the direct output of which is connected to one of the inputs of the second logical element AND, characterized in that, in order to increase the metering accuracy, The ATOR is equipped with an OR gate, whose inputs are connected to the outputs of the AND elements, and the output of an OR gate is connected to one of the inputs of a pulse counter connected by another input to the first output of the inhibitor circuit, and the output of the first I gate is additionally connected through a frequency divider S-input of the trigger, and the corresponding input of the second logic element I is connected to the output of the flow sensor, the input of which is connected to the output of the flow rate driver S. connected to the control input from the second (L o m barring scheme.

Description

бысока частотаfast frequency

Oi СПOi Sp

СОWITH

О)ABOUT)

Изобретение относитс к приборостроению , а более конкретно к устройствам отбора проб воздуха дл последующего лабораторного анализа, и может быть использовано при анализе загр зненности атмосферного воздуха или состава газов в химической , нефтехимической и других отрасл х промышленности.The invention relates to instrumentation, and more specifically to air sampling devices for subsequent laboratory analysis, and can be used in analyzing the pollution of atmospheric air or gas composition in the chemical, petrochemical, and other industries.

Известен автоматический пробоотборник, содержащий программный генератор импульсов , побудитель расхода, счетчик импульсов , триггер, замыкающий контакт, схему запрета, турбинный датчик расхода, делитель числа импульсов, вход которого св зан с выходом турбинного датчика расхода, и переключатель режимов, первый контакт которого подключен к выходу делител числа импульсов, второй контакт соединен с выходом программного генератора импульсов, а третий контакт св зан с сигнальным входом схемы запрета.An automatic sampler is known, which contains a software pulse generator, a flow booster, a pulse counter, a trigger, a closing contact, a inhibitor circuit, a turbine flow sensor, a pulse number divider whose input is connected to the output of a turbine flow sensor, and 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 the software pulse generator, and the third contact is connected to the signal input of the inhibit circuit.

В этом пробоотборнике в момент поступлени в счетчик от датчика заданного числа импульсов, соответствующего требуемому объему пробы, вырабатываетс импульс переполнени , который запрещает дальнейшее прохождение импульсов на вход пробоотборного узла 1.In this sampler, at the moment the specified number of pulses corresponding to the required sample volume arrives at the counter from the sensor, an overflow pulse is generated that prevents further passage of the pulses to the input of the sampling unit 1.

Однако применение турбинного датчика в режиме работы с измен ющимис расходами не позвол ет достичь посто нства величины объема пробы, так как частотна характеристика датчика (зависимость частоты следовани импульсов датчика от расхода ) всегда обладает зоной нечувствительности и, следовательно, вл етс зависимостью, представл ющей собой пр мую линию, не проход щую через начало координат (зависимость частоты импульсов турбинного датчика от расхода воздуха через него).However, the use of a turbine sensor in an operating mode with varying flow rates does not allow to achieve a constant sample volume, since the frequency response of the sensor (dependence of the pulse frequency of the sensor on the flow) always has a dead zone and, therefore, is a relationship that represents straight line not passing through the origin (dependence of the pulse frequency of the turbine sensor on the air flow through it).

Наиболее близким по технической сущнос ти к изобретению вл етс электроаспиратор , содержащий побудитель расхода с частотно-импульсным управлением от генератора импульсов с делителем частоты, выполненным в виде р да последовательно соединенных двоичных счетчиков, датчик расхода воздуха с частотно-импульсным выходом , подключенным к входу счетчика импульсов , соединенного с побудителем расхода , элемент задержки, два триггера, 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, а выход циклического счетчика подключен к первому входу первого триггера, выход первого триггера подключен к первому входу второго триггера, пр мой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами логических элементов И, выход одного из которых подключен ко входу сложени , а второго - к выходу вычитани первого аз реверсивных счетчиков в каскаде, вторые входы элементов И соединены с выходом управлени генератора импульсов, св занного тактовым выходом непосредственно с вторым входом второго триггера и через элемент задержки - с вторым входом первого триггера и входом установки начальных значений циклического счетчика импульсов 2.The closest in technical terms to the invention is an electroaspirator containing a flow rate booster with frequency-pulse control from a pulse generator with a frequency divider, made in the form of a series of serially connected binary meters, an air flow sensor with a pulse-frequency output connected to the counter input pulses connected to a flow booster, delay element, two flip-flops, logic gates And, a cascade of series-connected reversible counters, a bit output each About which is connected to the installation input of the initial values of the corresponding binary counter of the frequency divider, and the cyclic pulse counter, the subtraction input of which is connected to the output of the flow sensor, and the output of the cyclic counter are connected to the first input of the first trigger, the output of the first trigger is connected to the first input of the second trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the first inputs of logic gates And, the output of one of which is connected to the input of the addition, and the second to the output of the subtraction of the first az reversing 's counters in the cascade, the second inputs of AND gates connected to the control output of the pulse generator associated clock output directly to a second input of the second flip-flop and via a delay element - to a second input of the first flip-flop and the input of the pulse counter cyclic setting initial values 2.

0 Недостатками известного электроаспиратора вл ютс сложность конструкции, а также низка надежность, обусловленна большим количеством счетчиков.0 The disadvantages of the known electroaspirator are the complexity of the design, as well as low reliability, due to the large number of meters.

Цель изобретени - упрощение конструкции и повыщение надежности с одновременным сохранением точности дозировани . Указанна цель достигаетс тем, что известный электроаспиратор, содержащий побудитель расхода, датчик расхода воздуха с частотно-импульсным выходом, счетчикThe purpose of the invention is to simplify the design and increase reliability while maintaining metering accuracy. This goal is achieved by the fact that a known electroaspirator containing a flow rate booster, an air flow sensor with a frequency-pulse output, a counter

0 импульсов, делитель частоты, два логических элемента И и генератор импульсов, подключенный одним выходом к входу схемы запрета и к R-входу триггера, а другим выходом - к первому входу первого логического элемента И, соединенного вторым0 pulses, a frequency divider, two logical elements And and a pulse generator connected by one output to the input of the inhibit circuit and to the R input of the trigger, and the other output to the first input of the first logical element And connected by the second

5 входом с инверсным выходом триггера, пр мой выход которого св зан с одним из входов второго логического элемента И,,снабжен логическим элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами элемента И, а выход логического элемента ИЛИ подключен5 input with an inverse trigger output, the direct output of which is connected to one of the inputs of the second logic element AND, is provided with an OR logic element, whose inputs are connected to the outputs of the AND element, and the output of the OR logic element is connected

к одному из входов счетчика импульсов, соединенного другим входом с первым выходом схемы запрета, при этом выход первого логического элемента И дополнительно св зан через делитель частоты с S-входом триггера , а соответствующий вход второго логического элемента И соединен с выходом датчика расхода, вход которого подключен к выходу побудител расхода, соединенного управл ющим входом с вторым выходом схемы запрета.one of the inputs of a pulse counter connected by another input to the first output of the inhibit circuit, the output of the first logic element I is additionally connected via a frequency divider to the S input of the trigger, and the corresponding input of the second logic element I is connected to the output of the flow sensor, whose input connected to the output of the flow rate driver connected by the control input to the second output of the inhibit circuit.

На черетеже представлена блок-схема электоаспиратора.The drawing shows a block diagram of an electroaspirator.

Электроаспиратор состоит из побудител 1 расхода, датчика 2 расхода воздуха с частотно-импульсным выходом, генератора 3The electroaspirator consists of a flow rate booster 1, an air flow sensor 2 with a frequency-pulse output, and a generator 3

5 импульсов, имеющего выходы высокой и низкой частоты, счетчика 4 импульсов, схемы 5 запрета, RS-триггера 6, двух логических элементов И 7 и 8, логического элемента ИЛИ 9 и делител 10 частоты.5 pulses having high and low frequency outputs, 4 pulses counter, prohibition circuit 5, RS flip-flop 6, two AND 7 and 8 logic elements, OR 9 logic element and frequency divider 10.

Электроаспиратор работает следующимThe electroaspirator works as follows

0 образом.0 way.

Побудитель 1 расхода обеспечивает проте кание газовой смеси через датчик 2 расхода, который на своем выходе генерирует импульсы напр жени с частотой, пропорциональной расходу.Flow rate booster 1 provides flow of a gas mixture through flow sensor 2, which at its output generates voltage pulses at a frequency proportional to the flow rate.

5 . Дл того, чтобы стабилизировать значение отбираемого объекта при изменении расхода, необходимо повысить (увеличить) частоту следовани импульсов датчика 2five . In order to stabilize the value of the object being sampled when the flow rate changes, it is necessary to increase (increase) the pulse frequency of sensor 2

на величину, характеризующую зону нечувствительности датчика 2.by the amount characterizing the dead zone of the sensor 2.

Дл этого в течение короткого времени в последовательность импульсов датчика 2 добавл етс пачка высокочастотных импульсов , количество которых таково, что усредненна частота следовани импульсов, поступающих на счетчик 4, повыщаетс на величину fo- При этом число импульсов, при котором отбор пробы прекращаетс (Ncr), должно быть увеличено по сравнению с исходными в соответствии с соотнощениемFor this, for a short time, a stack of high-frequency pulses is added to the pulse train of sensor 2, the number of which is such that the average pulse frequency arriving at counter 4 increases by the value of fo. The number of pulses at which sampling stops (Ncr) should be increased compared to baseline in accordance with the ratio

Ner(f:+fo),Ner (f: + fo)

гдef| kQl-fo-частота следовани импульсов датчика; , QI - расход воздуха; - величина, характеризующа зону нечувствительности датчика по расходу; Vi - отбираемый объем, опреде -л емый как ti; ti - врем отбора; Ntj.- количество импульсов, записанное в счетчике за врем отбора ti.gdef | kQl-fo pulse rate of the sensor; , QI - air flow; - a value characterizing the sensor insensitivity zone for flow; Vi is the selected volume, defined as ti; ti is the sampling time; Ntj.- the number of pulses recorded in the counter during the sampling time ti.

Дл начала отбора пробы схемы 5 запрета не пропускает импульсы управлени от генератора 3 на входы побудител 1 расхода , и газовый поток не прот гиваетс через магистраль электроаспиратора. В момент начала отбора схема 5 запрета переводитс в положение, разрешающее прохождениеимпульсов низкой частоты генератора 3 на побудитель 1 расхода (элементы начальной установки схемы 5 запрета не показаны ). При поступлении импульсов на побудитель 1 расхода начинаетс прот гивание воздуха , через газовую магистраль аспиратора и на выходе датчика 2 возникают импульсы, частота которых зависит от расхода воздуха. При этом в начальный момент триггер 6 находитс в положении, когда на его пр мом выходе логическа «1, что разрешает прохождение импульсов датчика 2 через элементы И 7 и ИЛИ 9 на счетчик 4 импульсов и импульсов высокой частоты от генератора 3 через элементы И 8 и ИЛИ 9 на счетчик 4.To start the sampling of the prohibition circuit 5, it does not transmit control pulses from the generator 3 to the inputs of the flow impeller 1, and the gas flow does not flow through the electric aspirator line. At the moment of the beginning of the selection, the prohibition scheme 5 is transferred to a position allowing the passage of low-frequency impulses of the generator 3 to the consumption booster 1 (elements of the initial installation of the prohibition scheme 5 are not shown). When pulses arrive at the flow stimulator 1, the air begins to blow, aspirators flow through the gas line of the aspirator and at the output of sensor 2, the frequency of which depends on the air flow. At the same time, at the initial moment, the trigger 6 is in the position when at its direct output logical "1", which permits the passage of the pulses of sensor 2 through the elements AND 7 and OR 9 to the counter 4 pulses and high frequency pulses from the generator 3 through the elements 8 and 8 OR 9 at the counter 4.

Таким образом, в этом положении счетчик 4 производит подсчет импульсов датчика расхода . При поступлении очередного импульса низкой частоты (1 Гц) на R-вход триггера 6, последний опрокидываетс и на его пр мом выходе возникает логический «О, запрещающий поступление импульсов отдатчика расхода через элемент И 7и ИЛИ 9 на счетчик 4. При этом на инверсном выходе триггера 6 возникает логическа «1, разрешающа прохождение импульсов высокой частоты (32 кГц) через элемент И 8 на делитель 10, а также на элемент ИЛИ 9 и далее на счетчик 4. При поступлении на вход делител 10 и счетчик 4 импульсов заданного числа импульсов (равногоThus, in this position, the counter 4 counts the pulses of the flow sensor. When the next low frequency pulse (1 Hz) arrives at the R input of the trigger 6, the latter overturns and at its direct output a logical "O prohibits the flow of the flow sensor through the AND 7 and OR 9 elements to the counter 4. At the inverse output trigger 6, a logical "1 occurs, allowing the passage of high-frequency pulses (32 kHz) through the AND 8 element to the divider 10, as well as to the OR 9 element and further to the counter 4. When the divider 10 enters the input and the counter 4 pulses a specified number of pulses ( equal

коэффициенту делени делител ), на выходе делител 10 возникает импульс, опрокидывающий триггер 6 в первоначальное положение , при котором разрешаетс прохождение импульсов от датчика 2 на элемент ИЛИ 9 и счетчик 4 и запрещаетс прохождение импульсов высокой частоты от генератора 3 на счетчик 4 до поступлени очередного импульса низкой частоты. Таким образом, за врем между двум импульсами низкой частоты на счетчик 4 поступает дополнительно заданное число импульсов, численно равное коэффициенту делени делител 10. Поскольку высока частота выбираетс значительно выше частоты датчика расхода (в 1000 раз), добавлениеsplit divider ratio), at the output of divider 10, a pulse arises, tilting trigger 6 to the initial position, which allows the passage of pulses from sensor 2 to the element OR 9 and counter 4 and prevents the passage of high-frequency pulses from generator 3 to counter 4 until the next pulse arrives low frequency. Thus, during the time between two low-frequency pulses, the counter 4 receives an additionally specified number of pulses, numerically equal to the division factor of divider 10. Since the high frequency is chosen much higher than the frequency of the flow sensor (1000 times), adding

пачки из 10-40 импульсов практически не вносит искажений в сигнал датчика расхода. Низка частота выбираетс , исход из конкретных требований общей продолжительности отбора таким образом, что период packs of 10-40 pulses practically does not distort the signal of the flow sensor. The low frequency is chosen, based on the specific requirements of the total duration of the selection in such a way that the period

0 низкочастотного сигнала составл ет 0,1% от общей продолжительности отбора. При этом погрешность, возникающа из-за возможного совпадени по времени импульса от датчика расхода и пачки высокочастотных импульсов , также не превосходит 0,1%. Например, дл 20-минутного отбора, используемого на сети наблюдений за загр знением атмосферного воздуха, низка частота имеет значение 1 Гц.The 0 low frequency signal is 0.1% of the total sampling time. At the same time, the error due to the possible coincidence of the pulse time from the flow sensor and the high-frequency pulse packet does not exceed 0.1%. For example, for a 20-minute sampling used on a network of observations of air pollution, the low frequency is 1 Hz.

На выходе датчика 2 во врем- отбораAt the output of sensor 2 at the time of selection

0 пробы возникает последовательность частотных импульсов (частотой 5-50 Гц в зависимости от расхода), на R-вход триггера 6 поступает низкочастотный сигнал ( Гц), подключающий высокую частоту на вход элемента И 8. На выходе элемента И 8 возникают пачки высокочастотных импульсов с периодом между пачками, равным периоду низкочастотного сигнала. На пр мом выходе триггера 6 возникает сигнал управлени прохождением импульсов датчика 2 равный логическому «О в момент прохождени пачки высокочастотных импульсов и логической «1 - в остальное врем . На вход счетчика 4 поступает «смесь сигналов - .сигнала от датчика 2 высокочастотного сигнала, причем частота «смеси равна сумме частоты сигнала датчика 2 и задаваемой частоты fo, равной коэффициенту делени делител 10, что сдвигает частотную характеристику датчика в начало координат и повышает тем самым точность дозировани объема пробы.0 sample occurs a sequence of frequency pulses (frequency 5-50 Hz, depending on the flow), the R-input of the trigger 6 receives a low-frequency signal (Hz) that connects the high frequency to the input of the element And 8. At the output of the element And 8 there are packs of high-frequency pulses the period between the bursts equal to the period of the low-frequency signal. At the direct output of flip-flop 6, a signal is generated to control the passage of the pulses of sensor 2 equal to a logical "O at the time of the passage of the high-frequency pulse train and a logical" 1 at rest of the time. The input of counter 4 receives a "mixture of signals - signal from sensor 2 of a high-frequency signal, and the frequency" of the mixture is equal to the sum of the signal frequency of sensor 2 and the set frequency fo, equal to the division factor of divider 10, which shifts the frequency response of the sensor to the origin and thereby increases sample dosing accuracy.

Таким образом, электроаспиратор прост вThus, the electroaspirator is simple

0 эксплуатации и позвол ет точно дозировать заданный объем пробы.0 operation and allows you to accurately dose the specified sample volume.

Дл его эксплуатации необходимо экспериментальным путем получить частотную характеристику датчика 2 и определить по ней значение fo, выбрать требуемое значениеFor its operation, it is necessary to experimentally obtain the frequency response of sensor 2 and determine from it the value of fo, select the desired value

5 расхода Q и дозируемого объема V в зависимости от конкретных условий отбора, расчитать число импульсов ., устанавливаемое в счетчик 4 по приведенной выше5 flow rate Q and dosing volume V, depending on the specific conditions of selection, calculate the number of pulses., Set in counter 4 according to the above

5 11659165 1165916

зависимости, установить значение коэффици-лем 1 расхода перед R-входом триггера 6dependence, set the value of the coefficient lem 1 flow rate before the R-input trigger 6

ента делени делител 10, равное fo, зна-может быть установлен дополнительный дечени высокой и низкой частоты необходи-литель частоты.The divider divider 10, equal to fo, can be used to set the additional high and low frequency necessary frequency.

МО выбирать в зависимости от конкретныхПрименение изобретени позвол ет расусловий отбора, например, дл 20-минутногос ширить диапазон условий отбора пробы не отбора эти значени составл ют 32 кГцповыша погрешности дозировани , что в и 1 Гц соответственно.целом повышает точность анализа содержаПри необходимости одновременно увели-ни вредных примесей в атмосферном возчить частоту сигнала управлени побудите-духе.MOs are selected depending on the specific. The application of the invention allows selection conditions, for example, for a 20-minute range, the range of sampling conditions for non-sampling makes these values 32 kHz of the metering error, which increases the accuracy of the analysis containing 1 Hz, respectively. nor harmful impurities in the atmospheric roar the frequency of the control signal induce-spirit.

Claims

ELECTRIC ASPIRATOR containing a flow inducer, an air flow sensor with a pulse-frequency output, a pulse counter, a frequency divider, two logical elements AND, and a pulse generator connected by one output to the input of the inhibit circuit and to the R-input of the trigger, and the other output to the first input the first logical element And, connected by the second input to the inverse output of the trigger, the direct output of which is connected to one of the inputs of the second logical element And, characterized in that, in order to increase the accuracy of dosing, an electric aspirator equipped with an OR gate, the inputs of which are connected to the outputs of the AND elements, and the output of the OR gate is connected to one of the inputs of the pulse counter connected by the other input to the first output of the inhibit circuit, while the output of the first AND gate is additionally connected through the frequency divider to S- trigger input, and the corresponding input of the second logical element AND is connected to the output of the flow sensor, the input of which is connected to the output of the flow inducer, § connected by the control input to the second output of the circuit a.

Low

SU „„ 1165916>