Устройство для управления отбором фракций газового хромотографа

 

ОП ИСАН И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i,1 552589

Ооее Ооветсиик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.12.74 (21) 2091029/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,03.77, Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 13.04.77 (51) М. Кл 6 05В 19/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

53) УДК 621.383(088.8) (72) Авторы изобретения Б. И. Гольцов, Б. A. Лаговиер, В. А. Мартьянов и Л. М. Сонин (71) Заявители Ордена Ленина Институт проблем управления и Специальное конструкторское бюро Института органической химии им. Н. Д. Зелинского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОТБОРОМ ФРАКЦИЙ

ГАЗОВОГО ХРОМОТОГРАФА

Изобретение относится к области автоматического управления и может .применяться для управления процессами отбора фракций в гпрепаративной тазовой хромотографии.

Известны автоматические устройства для управления отбором фракций в препаративной хромотографии (1, 2, 3), включающие хромотографический детектор, электронные самописцы, задатчик программ отбора фракций н систему реле, осуществляющих включение и выключение клапанов отборника фракций. Все эти устройства содержат большое число механических передач и электромеханических реле, а программные возможности, заложенные в их схемы невелики. Структура этих устройств не позволяет надежно управлять установкой уровня отбора фракций и не дает возможности отбирать чистые фракции.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический коммутатор отбора фракций (4), содержащий блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу детектора, второй вход — к выходу блока опорных напряжений, а выход — к первому входу распределителя импульсов, логический блок, первый вход которого подсоединен к выходу распределителя импульсов и первому входу блока индикаторов, первый выход логического блока — к второму входу распределителя импульсов, второй выход —:к входу блока опорных напряжений, третий выход через блок усилителей — к блоку исполнительных механизмов и второму входу блока индикаторов.

5 Однако этот коммутатор имеет некоторые недостатки, например отсутствие возможностн комбинировать программы отбора фракций из различных подпрограмм, кроме того, наличие в приборе большого количества механических

10 передач (реле направления движения, самописцы с реохордамп, движки потенцпометров, шатовый искатель и т. д.), обладающих люфтами, приводит к снижению точности устройства и смешиванию фракций отбираемых ве15 ществ; использование в качестве задатчика программ потенциометров не позволяет быстро и точно менять установку заданных потенциалов и также снижает алгоритмические возможности в управлении процессом отбора

20 фракций. Все эти недостатки не позволяют достичь высокой частоты отбора фракций в газовом хромотографе.

Цель изобретения — улучшение чистоты отбора фракций.

25 Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены регистр подпрограмм, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и четвертому выходам логического блока, а выход регистра подЗЭ программ соединен с вторым входом логиче552589

3 ского блока, и счетчик циклов, вход и первый выход которого подключены соответственно к пятому выходу и третьему входу логического блока, а второй выход счетчика циклов — к третьему входу блока индикаторов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического управления отбором фракций газового хромотографа.

Она содержит детектор 1, подключенный к одному из входов блока 2 сравнения, распределитель 3, регистр 4 подпрограмм, логический блок 5 управления, блок 6 опорных напряжений, индикаторы 7, блок 8 усилителей, счетчик

9 циклов, блок 10 исполнительных механизмов.

Выход блока 2 сравнения подключены к первому входу распределителя 3. Первая группа выходов 11 логического блока 5 управления соединена с входами распределителя и регистра 4 подпрограмм, вторая труппа выходов

12 — с блоком 6 опорных напряжений, третья группа выходов 13 — с блоком 8 усилителей и через них с индикаторами 7 и блоком 10 исполнительных механизмов, четвертая группа выходов 14 — с регистром подпрограмм и, наконец, пятая группа выходов 15 — с входом счетчика 9 циклов, Выход блока 6 опорных напряже|ний связан с вторым входом блока 2 сравнения, выходы распределителя 3 — с индикаторами 7 и одновременно с первой группой входов 16 логического блока 5 управления. Выходы регистра 4 подпрограмм подключены к второй группе входов 17 логического блока управления, к третьей группе входов 18 которого подсоединены выходы счетчика 9 циклов. Вторая группа выходов 19 счетчика циклов соединена с индикаторами 7.

Перечисленные блоки имеют следующее функциональное назначение. Детектор 1 предназначен для преобразования неэлектрического измеряемого парамегра в электрическое напряжение. Блок 2 сравнивает это напряжение с сигналами, формируемыми блоком 6 опорных напряжений по вводимой программе. Распределитель 3 при каждом совпадении уровней сигналов на входах блока сравнения переключается на один шаг и при этом переключает сигналами на своих выходах управляемые ключи в логическом блоке 5 управления. Тем самым распределитель и логический блок преобразуют параллельно введенную информацию о составе программы в последовательность операций, распределенную по ша гам. Регистр

4 подпрограмм хранит информацию о подпрограммах и выдает ее по требованиям, поступающим из логического блока 5. Логический блок состоит из четырех задатчиков программ, содержащих логические ключи по количеству операций в максимальной по сложенности подпрограмМе. Внешними входами логических ключей управляет оператор, записывая с их помощью последовательность работы хромотографа. Эта запись преобразуется в последовательность команд, управляющих остальными блоками при совпадении сигналов с распределителя, регистра подпрограмм и входной ин5

50 .55

4 формации, введенной в логический блок. Логический блок управляет переключениями всех перечисленных блоков и элементов в соответствии с введенной программой, записанной в регистре и распределителе, ни формацией и логическими функциями, заложенными аппаратурно в структуре самого логического блока.

В счетчик 9 циклов заносится число повторений подпрограмм, за которым он и следит.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в память логического блока 5 управления вводится информация о количестве исследуемых, циклов, длине каждого цикла по количесгву пиков напряжения, о номерах отбираемых пиков напряжения в каждом цикле, потенциалы для каждого отбираемого пика — начало отбора и конец отбора, и;номера соответствующих ловушек для каждого отбираемого вещества. После этого включается хромотограф и с детектора 1 на вход блока 2 сравнения начинают поступать входные потенциалы. На второй вход блока сравнения поступает потенциал начала отбора с блока 6 опорных напряжений. При урав|нивании входных потенциалов на входах блока сравнения, последний выдает сигнал на выходе о начале первого пика напряжений и этим сигналом, переключает распределитель 3 в первое состояние. Появляется сигнал на одном из выходов распределителя. Включается соответствующий индикатор 7, сигнализирующий номер пика на входе, по первой груп не входов

16 логического блока 5 управления опрашиваегся входная информация о номерах отбираемых пиков. Если первый пик должен быть отобран, то логический блок управления по второй:группе выходов 14 выдает запрос на программу отбора в регистр 4 подпрограмм. Регистр,подпрограмм сигналами на своих выходах включает в логическом блоке управления (по входам 17) программу выбора ловушки для отбора заданного пика. Преобразовав .полученную по входам 17 информацию и с учетом предварительной записи в памяти, логический блок 5 управления включает соответствующий выходной усилитель блока 8 и через него индикатор 7 и клапан заданной ловушки.

Одновременно, в соответствии с заданной программой, передаются сигналы в блок опорных напряжений по выходам 12 логического блока управления. Эти сигналы устанавливают новый опорный потенциал, который подается на второй вход блока 2 сравнения. Это потенциал конца отбора. При достижении этого потенциала на выходе детектора 1 блока 2 сравнения переключает распределитель 3 на следующий ша г. Это пауза между пиками воспри нимаемых напряжений. Логический блок управления при этом отключает ловушки и переключает регистр подпрограмм на один шаг. Регистр подпрограмм, переключаясь на один шаг, вводит в логический блок следующую по порядку информацию о номере отбираемого пика и его начальном потенциале. Соответствующая информация передается логическим блоком упбб2б89 равления по выходам 12 блоку опорных напряжений. Одновременно опрашивается заданная запись длины цикла. Если заданная длина цикла исчерпана, то логический блок управления по выходам 11 переводит распределитель и регистр подпрограмм в начальное состояние и одновременно переключает счетчик

9 циклов сигналом по выходам 15. Счетчик циклов включает соответствующий индикатор

7. Если заданный цикл не исчерпан, то устройство продолжает выполнять заданную для него программу, при этом с каждым новым шагом работа устройства повторяется, начиная с переключения распределителя на один шаг, опроса заданных программ и т. д. Пусть теперь не задано, что отмеченный детектором на входе устройства пик напряжения должен включать какую-либо ловушку для отбора.

Тогда логический блок управления пропустит этот.пик и не выдаст сигнала на выходах к выходным усилителям. Регистр подпрограмм остается в прежнем положении, Ловушки не включатся, а устройство будет ожидать следующих пиков входных напряжений. После отработки заданного числа подпрограмм устройство отключается счетчиком циклов.

Логическое управление входами блока опорных напряжений позволяет сделать выходные потенциалы независимыми от нагрузки. При этом развязываются выходы 12 логического блока управления от входа блока сравнения и повышаются точность и стабильность установки опорных напряжений.

Расчеты показывают, что при емкости регистра 10 бит и емкости распределителя 20 бит количество различных вариантов программ по уровням и последовательностям отсчета равно

1,95 10". Такое значительное число вариантов отсчета дает возможность более точно устанавливать заданную программу и легче реализовать более точные варианты отбора. Сравнительный анализ работы хромотографа с предложенным и известными блоками управления позволяет утверждать, что предложенный блок управления отбором фракций повышает точность установки и выполнения программ и тем самым улучшает чистоту отбираемых фракций. Экономическая эффективность одного прибора по предварительным расчетам составляет 5464 руб.

10 Формула изобретения

Устройство для управления отбором фракций газового хромотографа, содержащее блок сравнения, первый вход которого подключен к

15 выходу детектора, второй вход — к выходу блока опорных напряжений, а выход — к первому входу распределителя импульсов, логический блок, первый вход которого подключен к выходу распределителя импульсов и перво20 ву входу блока индикаторов, первый выход логического блока подключен к второму входу распределителя импульсов, второй выход — к входу блока опорных напряжений, третий выход через блок усилителей — к блоку исполни25 тельных меха измов и второму входу блока индикаторов, о т л и ч а ю щее ся тем, что, с целью .повышения чистоты отбора фракций газа, оно содержит регистр подпрограмм, первый и второй входы которого подключены со30 ответственно к первому и четвертому выходам логического блока, а выход регистра подпрограмм соединен с вторым входом логического блока, и счетчик циклов, вход и первый выход которого подключены соответственно к пятому

35 выходу и третьему входу логического блока, а второй выход счетчика циклов подключен к третьему входу блока индикаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Лвт. св. № 288404, кл. G 01N 31/08, 1967.

2. Лвт. св. № 363914, кл. G OIN 31/08, 1972.

3. Патент СШЛ ¹ 3533218, кл. 55 — 386, 1970.

4, Лвт. св. № 177680, кл. G 01N 31/08, 1963, 662689

Составитель В. Земцов

Техред А. Камышникова Корректор Е. Хмелева

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 680/4 Изд, М 322 Тираж 1069 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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