Устройство для автоматического отбора проб жидкости

Устройство для автоматического отбора проб жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О ll И С А Н И Е ()оозозо

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOPCNOMV СВИДЮтвЛЬСтВЬ (61).Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая влено 05.10.81 (21) 3348594/18 — 24 с присоединением заявки М (28) Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень .% 9

Дата опубликования описания 07,03 83 (51)М. Кл.

G 05 В 23/02

IoeyAsycTeaew комитвт (53) УДК 621.396 (088 8) оо левам кэобрвтеккк и открытий

А. А, Андросов, Ю. М. Брагин, А. А. Касьянов, А. И. Литкевич и В. P. Лозанский (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт " .=-.. по охране вод (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройствам для отбора проб жидкости отдельными дозами, например воды из открытых водоемов и водотоков, и предназначено для использования в системе контроля за составом сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, и в системах

5 контроля за качеством природных вод, рек и водоемов.

Известно устройство для автоматического отбора проб воды на заданных глубинах, содержащее 1О надводный блок управления, состоящий из блока формирования управляющих сигналов, блока десятичной цифровой индикации глубины погружения и элемента связи. В устройство входит погруженный герметичный контейнер с элементом связи, блоком приема управляющих сигналов и датчиком давления, пробоотборники и механизмы закрывания их крышек.

Вход блока десятичной цифровой индикации го глубины погружения через элемент связи соединен с выходом датчика давления, а выход блока индикации подключен к входу блока формирования управляющих сигналов, выход которого через элемент связи соединен с входом блока приема управляющих сигналов(Ц

Недостатками данного устройства являются отсутствие индикации о происшедшем заборе пробы, а также отсутствие контроля, если по какой-либо причине отбор пробы не произошел, что снижает достоверность про цесса пробоотбора в целом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит пробоотборный узел, дозатор, контейнер, вибратор, программный генератор импульсов, схему запрета, счетчик импульсов, триггер и замыкающии контакт. В этом устройстве сигнальный вход схемы запрета связан с выходом программного генератора импульсов, управляющий вход этой схемы соединен с выходом триггера, а выход связан с входами вибратора и счетчика импульсов, выход которого соединен со счетным входом триггера, а установочный вход триггера связан с вторым входом счетчика импульсов и через замыкающий контакт заземлен. Этот

1003 входом узла формирования временных выдержек и с вторым входом первого триггера, прямым выходом — с вторым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, инверсным выходом через первый формирователь импульсов — с третьим входом первого триггера, связанного четвертым входом с соответствующим вторым входом узла формирователя временных выдержек, прямым выходом — с первым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, а инверсным выходом через соответствующий второй формирователь импульсов— с третьим входом второго триггера, причем вход второго элемента И подключен к соответствующему второму входу узла формирования временных выдержек.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— структурная схема узла формирования временных выдержек; на фиг. 3 — схема блока гальванической развязки; на фиг. 4 — схема блока индикации; на фиг. 5 — схема блока управления

Устройство содержит блок 1 памяти, программный генератор 2 импульсов, блок 3 гальванической развязки, блок 4 индикации, блок 5 управления, узел 6 формирования временных выдержек, элемент 2И-ИЛИ 7, пробоотборный блок 8 и потенциальный вход

9.

Узел 6 формирования временных выдержек содержит формирователь 10 команд, счетчик 11 импульсов, первый и второй элементы И 12 и 13, первый и второй триггеры

14 и 15, первый и второй формирователи 16 и 17 импульсов, первый выход 18, второй выход 19, первые частотные входы 20 и 21, вторые входы (блокировочный) 22, (единичный) вход 23 и 24.

Блок 3 гальванической развязки содержит первые резисторы 25, стабилитрон 26, первый конденсатор 27, опто-электронный ключ 28, первые два усилителя 29 и 30, инвертор 31.

Блок 4 индикации содержит первый (частотный) вход 32 второй (потенциальный) вход 33, третий (потенциальный) вход 34, два элемента 2 И-ИЛИ 35, вторые резисторы 36, светодиоды 37, плюсовую шину источника 38 питания.

Блок 5 управления содержит переключатели 39 — 43, первые выходы 44 — 46, второй выход 47 и четыре элемента 2И-HE 48 — 51. третий формирователь 52 импульсов, вторые конденсаторы 53, третьи резисторы 54, диод 55, два элемента И-НЕ 56.

Устройство работает следующим образом.

3 автоматический лробоотборник обеспечивает сравнительно точный отбор заданного количества пробы (2).

Однако в известном устройстве отсутствуют контроль наполнения пробоотборного узла отбираемой жидкостью, память о том, что в момент заполнения пробоотборной емкости отсутствует отбираемая жидкость, автоматический режим работы пробоотборного устройства в непрерывном циклическом ре- 10 жиме забора проб. Это обуславливает ограниченные функциональные возможности .:устройства, низкую надежность автоматического пробоотборника в целом и как следствие— малую достоверность отбираемой пробы. 1$

Целью изобретения является расширение .функциональных возможностей и повышение

F надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического отбора проб содержащее программный генератор импульсов, пробоотборный блок, введены блок памяти, блок управления, узел формирования временных выдержек, блок индикации, элемент 2И-ИЛИ и блок гальванической развяз- 2$ ки, подключенный первым входом к потенциальному входу устройства, вторыми входами— к выходам пробоотборного блока, к первым входам блока индикации и к первым входам блока памяти, первыми выходами — к первым входам элемента 2И-ИЛИ, а вторым выходом— к второму входу блока памяти, соединенного третьим входом с первым выходом узла формирования временных выдержек и с вторым входом элемента 2И вЂ” ИЛИ, а выходами — с вторыми вхоцами блока индикации, подключенного третьим входом к первому выходу программного генератора импульсов, связанного вторыми выходами с: первыми входами узла формирования временных выдержек, подключченного вторым выходом к третьему входу

49 элемента 2И-ИЛИ;, а вторыми входами — к первым выходам блока управления, соединенного вторым выходом с первым входом пробоотборного блока, второй вход которого подключен к выходу элемента 2И-ИЛИ, I

Кроме того, узел формирования временных выдержек содержит счетчик импульсов, два элемента И, два триггера, два формирователя импульсов и формирователь команд, подклю$0 ченный первыми входами к первым входам

Ф узла формирования временных выдержек, а . первым и вторым выходами соответственно соединен со счетным входом и входом обнуления счетчика, соединенного соответствующими выходами с входами первого элемента и второго элемента И, подключенного выходом к первому входу второго триггера, связанного вторым входом с соответствующим вторым

030 4

1003030

Для запуска устройства в автоматическом режиме служит блок 5 управления, выполняющий функции генерации управляющих сигналов (фиг. 5). Переключатель 39 необходим для выбора автоматического режима работы 5 устройства. С помощью переключателя 41, третьего формирователя 52 импульсов блок 5 управления генерирует одиночный импульс пуска, необходимый для запуска узла 6 фор. мироваиия временных выдержек и поступающий на второй (единичный) вход 23 первого триггера 14 узла 6 формирования временных выдержек. Переключатель 43 коммутирует высокий потенциал на первом выходе 44 блока 5 управления разрешающий. работу перво- 15 го элемента И 13 по второму (блокировочному) входу 22. Переключатель 42 формирует сигнал сброса в ноль по первому выходу 45 блока 5 управления триггеров 14 и 15, узла

6 формирования временных выдержек, по- 20 ступающий на второй вход 24 узла 6 формирования временных выдержек. На первый (частотный) вход 20 формирователя 10 команд (фиг. 2) с первого выхода программного генератора 2 импульсов поступают 25 импульсы с периодом следования,например в 2 с (для формирования выдержки трех минут на забор очередной пробы), а на первый (частотный) вход 21 формирователя 10 команд с первого выхода программного гене- 3Q . ратора 2 импульсов поступают импульсы с периодом следования, например в 1 мин (для формирования выдержки времени в

60 мин на паузу между очередными заборами проб) В момент прихода с первого выхо- 3 да 5 управления импульса пуска на второй вход 23 узла 6 формирования временных выдержек, триггер 14 устанавливается в единичное состояние. Выходной сигнал триггера

14 с единичного выхода (первый выход 18 узла 6) разрешает прохождение частотной последовательности импульсов с периодом в 2 с через формирователь 10 команд на счетный вход десятичного и-разрядного счетчи: ка 11, что и является началом формирования трехминутной выдержки времени, необходимой для очередного забора пробы пробоотборным блоком 8, т. е. высоким уровнем с первого выхода 18 узла 6 иробоотборный блок

8 устанавливается в положение отбора очеред50 ной пробы в приемную колбу.

Прямые и инверсные выходы десятичного и-разрядного счетчика 11 распаяны (через МоНтажное поле в соответствии с трехминутным алгоритмом забора пробы) иа соответствующие входы первого элемента И 12. Для формиро55 вания временной выдержки иа паузу между очередными заборами проб задействован дешифратор, выполненный на втором элементе И 13 и второй триггер 15, причем входы элемента

И 13 запаяны (через монтажное поле в соответствии с 60 мин алгоритмом пауз между очередными заборами проб) на соответствуюшие прямые и инверсные выходы десятичного и-разрядного счетчика 11, коэффициент пересчета которого, например, может быть выбран равным 127 (семь десятичных разрядов). Длительность формируемых выдержек времени узлом 6 формирования временных выдержек определяется выражением — T" К где Т вЂ” период соедования импульсов опорной частоты;

К вЂ” код времени, установленный HR дешифраторе (путем запайки соответстствующих выходов десятичного и-разрядного счетчика 11 на входы элементов И 12 и 13).

При совпадении высоких потенциалов кода времени на входах элемента И 12, т. е. дешифратора, триггер 14 устанавливается в нулевое состояние. В момент изменения состояния триггера 14 высоким потенциалом с его инверсного выхода через второй формирователь 17 импульсов триггер 15 устанавливается в единичное состояние, а низким потенциалом с прямого выхода триггера 14, поступающим на второй (блокировочный ) вход формирователя 10, десятичный и-разрядный счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние и запрещается прохождение первой частотной последовательности (например, с периодом 2 с) на счетный вход десятичного ll-разрядного счетчика 11. Высоким потенциалом с прямого выхода триггера 15, поступающим на соответствующий второй (блокировочный) вход формирователя 10 разрешается прохождение на счетный вход десятичного и-разрядного счетчика 11 импульсов другой частоты (например, с периодом следования импульсов в 1 мин), поступающей на первый (частотный) вход 21 узла 6 формирования временных выдержек.

Таким образом, на втором выходе 19 узла

6 формирования временных выдержек появляется высокий потенциал, а на первом выходе 18 — низкий, т. е. пробоотборный блок .

8 через элемент 2И-ИЛИ переходит из режима набора пробы в режим ожидания очередного забора пробы

При совпадении высоких уровней кода времени на входах элемента И и наличии высокого уровня на втором (блокировочном) входе 22 узла 6 формирования временных выдержек (с первого выхода 44 блока 5 управления), установившимся на выходе элемента И 13 низким потенциалом триггер 15 сбрасывается в исходное нулевое состояние, В момент изменения состояния триггера 15

1003030

Таким образом, 60-минутный .цикл паузы заканчивается и начинается трехминутньй цикл забора очередной пробы, В дальнейшем временной алгоритм работы узла 6 формирования временных выдержек повторяется в автоматическом. режиме, так как конец предыду- 10 щего цикла формирования одновременно является началом формирования последующего.

Пробоотборный блок 8 в своей конструкции имеет устройство, фиксирующее положение отбираемой пробы (номер пробы), На- 15 пример, это может быть щеточный переключатель, фиксирующий положение заборных колб с отбираемой жидкостью и выдающий сигнал (например, +5B) в каждом положении забора проб на потенциальный вход 34 блока 4 ин- 2О дикации текущего забоуа проб (фиг. 4), что приводит к индикации соответствующего положению отбираемой пробы светодиода 37, расположенного на передней панели блока 4 индикации (текущего забора проб). Блок 4 индикации 25 (фиг. 4) представляет собой например и количество сборок на микросхеме К 155ЛР1 (где n — количество каналов индикации, соответствующих количеству отбираемых проб пробоотборным блоком 8). На частотньй вход 32 параллельно по всем каналам индикации поступают импульсы с первого выхода программного генератора 2 импульсов с периодом следования импульсов 1 с. На потен- циальные входы 33, которых может быть взято

3$ и-е количество, поступает сигнал с выхода блока 1 памяти (т. е. с выхода соответствующего n-ro триггера памяти).

В момент нахождения пробоотборного блока 8 в определенном положении забора

40 пробы с его выхода на первый вход блока 4 индикации текущего забора проб поступает сигнал (например +58). При наличии отбираемой жидкости в подводящем трубопроводе .происходит визуальная фиксация о происхо45 дящем отборе по и каналу, т. е. загорается ровным светом на передней панели блока 4 индикации светодиод 37. В случае, если сигнал о том, что отбираемая жидкое ь в момент забора и пробы отсутствует, то на потенциальном входе 9 устройства появляется высокий потенциал, который через блок 3 гальванической развязки воздействует на соответствующий триггер блока 1 памяти.

Блок 1 памяти состоит из RS-триггеров, причем их количество соответствует количеству отбираемых проб. Если отбираемая жидкость в момент забора и пробы отсутствовала, то RS-триггер соответствующего и канала

В ручном режиме работы устройства оператор имеет возможность путем включения на блоке 5 управления переключателей 40 и

41 сформировать сигнал ручного пуска на втором выходе 47 блока управления, который минуя узел 6 .формирования временных выдержек прямо воздействует на пробоотборньпт блок 8. Кроме того, оператор имеет возможность после забора очередной пробы сформировать на первом выходе 45 блока 5 управления с помощью переключателя 42 сигнал сброса в нулевое состояние триггеров 14 и

15 узла 6 формирования временных выдержек по второму входу 24, которым устройство подготавливается к забору последующей пробы, минуя выдержку времени на паузу между очередными заборами.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известными устройствами для автоматического высоким потенциалом с его инверсного выхода через первый формирователь 16 импульсов триггер 14 устанавливается в единичное состояние. переходит в единичное состояние и на соответствующем потенциальном входе 33 блока

4 индикации (текущего забора проб) появляется высокий потенциал, что приводит к миганию с частотой в 1 Гц соответствующего свесветодиода 37 блока 4 индикации (текущего забора проб). Это позволяет обслуживающему персоналу зафиксировать, по какому из и каналов отбор новой пробы не произошел. Информация о неотобранных новых пробах хранится в течение одного полного цикла работы устройства. (Например, если количество. отбираемых проб равно 24, а частота отбора проб раз в один час, то информация о неотобранных новых пробах будет сохранена в течение 24 ч). При прохождении полного цикла отбора проб сброс RS-триггера и канала блока 1 памяти в нулевое состояние происходит автоматически при отсутствии высокого потенциала на потенциальном входе 9 устройства, что соответствует наличию отбираемой жидкости в подводящем трубопроводе.

Блок 3 гальванической развязки (фиг.3) предназначен для нормализации по уровням и гальванической развязки по входу сигнала, поступающего на потенциальный вход 9 устройства, и сигнала о положении пробоотборного блока 8 (забор очередной пробы или пауза между очередными заборами проб), Блок 3 представляет собой, например, выходное устройство, выполненное на усилителях

29 — 30. Входной сигнал на усилителе 29 — 30 поступает через опто-электронный ключ 28.

В качестве элемента 28; например, может быть использован опто-электронный ключ типа

АОД101В. Стабилитрон 26 стабилизирует уровень логического нуля на входе канала. Помехозащищенность схемы обеспечивается входным фильтром, выполненным на резисторе 25 и емкости 27.

10 много генератора импульсов, связанного вторыми выходами с первыми входами узла формирования временных выдержек, подключенного вторым выходом к третьему входу элемента 2 И-ИЛИ, а вторыми входами— к первым выходам блока управления, соединенного вторым выходом с первым входом пробоотборного .блока, второй вход которого подключен к выходу элемента 2 И-ИЛИ, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, узел формирования временных выдержек содержит счетчик импульсов, два элемента И, два триггера, два формирователя импульсов и формирователь команд, подключенный первыми входами к первым входам узла формирования временных выдержек,а первым и вторым выходами соответственно соединен со счетным входом и входом обнуления счетчика, соединенного соответствующими выходами с входами первого элемента и второго элемента И, подключенного выходом к первому входу второго триггера, связанного вторым входом с соответствующим вторым входом узла формирования временных выдержек и с вторым входом первого триггера, прямым выходом — с вторым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, инвесрным выходом через первый формирователь импульсов — с третьим входом первого триггера, связанного четвертым входом с соответствующим вторым входом узла формирования временных выдержек, прямым выходом — с первым выходом узла формирования временных выдержек и с соответствующим вторым входом формирователя команд, а инверсным выходом через соответствующий второй формирователь импульсов —.c третьим входом второго триггера причем вход второго эле мента И подключен к соответствующему второму входу узла формирования временных выдержек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 509816, кл. G 01 N 1/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР я- 581415, кл. G 01 N 1/10, 197б (прототип).

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического отбора проб жидкости, содержащее программный генератор импульсов, пробоотборный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности устройства, в него .введены блок памяти, блок управления, 35 узел формирования временных выдержек, блок индикации, элемент 2И-ИЛИ и блок гальванической развязки, подключенный первым входом к потенциальному входу устройства, вто40 рыми входами — к выходам пробоотборного блока, к первым входам блока индикации и к первым входам блока памяти, первыми выходами — к первым входам элемента

2И-ИЛИ, а вторым выходом — к второму входу блока памяти, соединенного третьим входом с первым выходом узла формирования временных выдержек и с вторым входом элемента 2И-ИЛИ, а выходами — с вторыми входами блока индикации, подключенного третьим входом к первому выходу програм9 100ЗОЗ отбора проб обеспечивает получение пробы жидкости путем контроля процесса наполнения в ручном и автоматическом режимах работы и фиксации отсутствия отбираемой для кон-., троля жидкости в момент очередного забора пробы.

Возможность сохранения проб в течение всего периода работы с постоянными характеристиками, а также замена невостребованных проб свежими происходит автоматически, с 1о заданной периодичностью. Устройство может быть подключено к совместной работе .со средствами непрерывного контроля качества сточных вод, при этом возможен автоматический переход по внешнему сигналу на отбор проб 15 по другой, например, ускоренной программе, с целью уточнения динамики изменения качества контролируемой жидкости.

Устройство может быть использовано для взятия лроб сточных вод перед окончательной эо очисткой или перед сбросом их в водные объекты. С помощью предлагаемого устройства может определяться состояние загрязнения воды или водотока с йривязкой по времени сброса загрязняющих веществ. 2S

1оозозо пвзозо оозозо

1003030

Составитель Н. Горбунова

Техред Т.Маточка Корректор В. Бу яга

Редактор Г. Ус

Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1550/30

Подп исное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4