Пристрій мультисенсорного аналізу багатокомпонентних хімічних середовищ

1. Пристрій мультисенсорного аналізу багатокомпонентних хімічних середовищ, що містить газозабірний пристрій, вихід якого пов'язаний із входом фільтра, перемикач газового потоку, керуючий і пневматичний входи якого з'єднані, відповідно, із блоком керування й виходом фільтра, а також насос, керуючий вхід якого підключений до блока керування, а вихід з'єднаний з вихлопним пристроєм, причому електричні виходи блока сенсорів з'єднані з входами відповідних генераторів, вихід генератора з'єднаний із входом вимірювача U 1 3 47034 4 тоти з'єднаний із блоком керування, керуючий вив'язаний з реактором 11 за допомогою рознімного хід якого підключений до насоса. з'єднання. Конструкція прототипу дозволяє проводити В результаті введених по пункту 1 змін привиміри на мобільних об'єктах й в умовах підвищестрій набуває наступні властивості: ної вібрації. До недоліків прототипу відноситься - Завдяки введеному в пристрій контейнеру недостатньо широка область застосування даного для проби створена можливість аналізу не тільки технічного рішення у зв'язку з можливістю аналізу газоподібних (як у прототипі), але й рідких, а також тільки проб, що перебувають у газоподібному статвердих проб. ні. Конструкція прототипу не дозволяє оперативно - Система зчитування інформації із сенсорів міняти сенсори, що так само звужує область запрацює в статичному режимі, що приводить до стосування. Крім того, мультиплексний режим роусунення помилок і збоїв у роботі пристрою, виботи системи зчитування інформації із сенсорів кликаних електромагнітними перешкодами й переприводить до виникнення електромагнітних перехідними процесами в сенсорах. шкод. Пристрій, що випромінює в навколишнє се- Відсутнє електромагнітне випромінювання в редовище електромагнітні коливання, у польових навколишній простір, що усуває демаскуючий умовах діє як радіомаяк, що робить демаскуючу ефект. дію. Це також звужує область застосування прото- Значно розширений діапазон аналізованих типу. Електромагнітні коливання й перехідні пропроб завдяки створенню можливості оперативної цеси в сенсорах, викликані імпульсним режимом заміни сенсорів. роботи можуть приводити до збоїв у роботі приЗадачею корисної моделі є, також, розширенстрою-прототипу й виникненню помилок, що зниня області застосування пристрою за рахунок збіжує точність виміру. Крім того, пристрій-прототип льшення надійності при аналізі агресивних серемає невисоку надійність у зв'язку з тим, що дослідовищ. джувана речовина проходить через насос, що моУ пристрої по п.2 (див. Фіг.2), поставлена заже привести до ушкодження останнього при аналідача вирішується за рахунок того що вихід реактозі агресивних середовищ. Це так само звужує ра 11 з'єднаний з вихлопним пристроєм 6, пневмаобласть застосування прототипу. тичний вхід перемикача 3 газового потоку Задачею корисної моделі є розширення облаз'єднаний із виходом насоса 5, вхід якого пов'язасті застосування пристрою за рахунок забезпеченний із виходом фільтра 2. ня можливості аналізу проб, що перебувають як у В результаті введених по пункту 2 змін аналігазоподібному стані, так й у рідкому й твердому зована речовина не проходить через насос 5, що станах. Задачею корисної моделі є, також, розшине виключає вихід останнього з ладу у випадку рення області застосування пристрою й підвищенаналізу агресивних середовищ. ня точності виміру за рахунок використання статиТаким чином, у технічному рішенні, що заявчного режиму роботи і збільшення діапазону ляється, за рахунок уведених змін вирішується аналізованих проб шляхом створення можливості поставлена задача. оперативної заміни сенсорів. На Фіг.1 зображена функціональна схема приПоставлена задача в пристрої мультисенсорстрою, що заявляється, по пункту 1 формули коного аналізу багатокомпонентних хімічних середорисної моделі, де 1 - газозабірний пристрій, 2 вищ по пункту 1 формули корисної моделі (див. фільтр, 3 - перемикач газового потоку, 4 - блок Фіг.1), досягається за рахунок того, що в пристрій, керування, 5 - насос, 6 - вихлопний пристрій, 7 що містить газозабірний пристрій 1, вихід якого блок сенсорів, 8 - генератор, 9 - вимірювач частопов'язаний із входом фільтра 2, перемикач 3 газоти, 10 - контейнер для проби, 11 - реактор. вого потоку, керуючий і пневматичний входи якого На Фіг.2 зображена функціональна схема приз'єднані, відповідно, із блоком 4 керування й вихострою, що заявляється, по пункту 2 формули кодом фільтра 2, а також насос 5, керуючий вхід якорисної моделі, де 1 - газозабірний пристрій, 2 го підключений доблоку 4 керування, а вихід з'єдфільтр, 3 - перемикач газового потоку, 4 - блок наний з вихлопним пристроєм 6, причому керування, 5 - насос, 6 - вихлопний пристрій, 7 електричні виходи блоку 7 сенсорів з'єднані з вхоблок сенсорів, 8 - генератор, 9 - вимірювач частодами відповідних генераторів 8, вихід генератора ти, 10 - контейнер для проби, 11 - реактор. з'єднаний із входом відповідного вимірювача 9 На Фіг.3 зображена функціональна схема мачастоти, вихід якого з'єднаний з відповідним вхокета пристрою мультисенсорного аналізу багатодом блоку 4 керування додатково введений конкомпонентних хімічних середовищ, розробленого тейнер 10 для проби і реактор 11, вхід і вихід конавторами в Інституті фізики напівпровідників НАН тейнера 10 для проби з'єднані, відповідно, із України (приклад конкретного виконання придругим пневматичним виходом перемикача 3 газострою, що заявляється), де 1 - газозабірний привого потоку і другим входом реактора 11, перший стрій, 2 - фільтр, 3 - перемикач газового потоку, 4 вхід і вихід якого з'єднані, відповідно, з першим блок керування, 5 - насос, 6 - вихлопний пристрій, виходом перемикача 3 газового потоку і входом 7 - блок сенсорів, 8 - генератор, 9 - вимірювач часнасоса 5, а також додаткові вимірювачі 9 частоти, тоти, 10 - контейнер для проби, 11 - реактор, 12 кількість яких на одиницю менше кількості генерасенсор. торів 8 у пристрої, входи додаткових вимірювачів 9 На Фіг.4 зображений зовнішній вигляд макета частоти з'єднані з виходами відповідних генератопристрою мультисенсорного аналізу багатокомпорів 8, а їхні виходи підключені до відповідних вхонентних хімічних середовищ, розробленого в Індів блоку керування, причому блок сенсорів 7 поституті фізики напівпровідників НАН України. 5 47034 6 Приклад. Як приклад конкретного виконання протоколу USB фірми FTDI F1245BW і мікроконтпристрою, що заявляється, розглянемо макет приролера фірми ATMEL ATMEGA128. Виходи вимістрою мультисенсорного аналізу багатокомпоненрювачів 9 частоти з'єднані із блоком 4 керування. тних хімічних середовищ, розроблений авторами в Принцип роботи пристрою, що заявляється, як Інституті фізики напівпровідників НАН України. і прототипу, заснований на зміні частоти коливань Функціональна схема розглянутого приладу зосенсора при зміні кількості речовини що перебуває бражена на Фіг.3, а його зовнішній вигляд на Фіг.4. на його поверхні. Під час роботи пристрій по черзі У якості газозабірного пристрою 1 використаний перебуває у двох режимах - у режимі відновлення штуцер типу 500000-4-1/8 із системою фіксації сенсорів 12 і у режимі виміру. Після включення тефлонової трубки типу РА12. Вихід газозабірного електроживлення блок 4 керування включає насос пристрою 1 за допомогою тефлонової трубки з'єд5 і переводить пристрій у режим відновлення сеннаний із входом фільтра 2, у якості якого викориссорів 12 шляхом установки перемикача 3 газового таний фільтр тонкого очищення газів., модель потоку в положення "ВХІД - ПЕРШИЙ ВИХІД". У N108-F000-1/8-20. Вихід фільтра 2 пов'язаний із розглянутому режимі газ-носій через газозабірний пневматичним входом насоса 5, у якості якого випристрій 1, фільтр 2 і насос 5 надходить на перекористаний компресор газовий типу 50020434 (12 микач 3 газового потоку. Із входу перемикача 3 V DC) виробництва Rietschle Thomas. Керуючий газового потоку газ-носій надходить на його первхід насоса 5 підключений до блоку 4 керування, у ший вихід і далі на перший вхід реактора 11. У якості якого використаний персональний комп'юреакторі 11 струмінь газу-носія контактує із чутлитер, а його вихід з'єднаний із пневматичним вховими шарами сенсорів 12. Це приводить до десодом перемикача газового потоку 3, у якості якого рбції молекул речовин абсорбованих у попередзастосований клапан газовий двухходовий електньому циклі виміру. У результаті цього сенсори 12 ромагнітний, типу D106, виробник SIRAI повертаються у початковий стан. Далі газ-носій ELETTROMECCANICA, Italy. Керуючий вхід перенадходить на вихід реактора 11 і через вихлопний микача газового потоку 3 підключений до блоку 4 пристрій 6 іде в зовнішнє середовище. Роботу керування, а його перший і другий виходи пневмапристрою в режимі виміру розглянемо на прикладі тично з'єднані, відповідно, із першим входом реаканалізу проби що перебуває в рідкому стані. Після тора 11 і входом контейнера 10 для проби. Другий очищення сенсорів 12 блок 4 керування перевовхід реактора 11 пов'язаний з виходом контейнера дить пристрій у режим виміру шляхом установки 10, а вихід з'єднаний з вихлопним пристроєм 6. перемикача 3 газового потоку в положення "ВХІД Контейнер 10 для проби яка знаходиться в рідкому ДРУГИЙ ВИХІД" і газ-носій через газозабірний й твердому порошкоподібному стані являє собою пристрій 1, фільтр 2 і насос 5 надходить на перерезервуар, у якому аналізована речовина змішумикач 3 газового потоку. Із входу перемикача 3 ється з газом носієм і несеться їм у реактор 11. газового потоку газ-носій надходить на його другий Для змішування аналізованої проби з газом носієм вихід і далі на вхід контейнера 10, у який попередвикористовується барботування рідини газом носіньо поміщена аналізована проба. У контейнері 10 єм або розпилення порошкоподібної твердої речоздійснюється барботування проби, у результаті вини. Контейнер 10 для проби яка знаходиться в чого утворюється суміш проби й газу-носія. Суміш газоподібному стані являє собою резервуар, у надходить усередину реактора 11 через його друякий газоподібна проба подається від джерела гий вхід, контактує там із сенсорами 14 і виходить аналізованої речовини (наприклад, газовий балонза межі приладу через вихлопний пристрій 6. Чутчик або балончик з аерозолем). Реактор 11 являє ливі шари сенсорів 12 мають властивість молекусобою металеву камеру із двома пневматичними лярного розпізнавання, що приводить до вибірної входами, одним пневматичним виходом і рознімабсорбції тільки тих молекул, до яких чутливий ним з'єднанням, за допомогою якого блок 7 сенсоданий шар. Абсорбція чутливими шарами речовин рів 12 з'єднується з реактором 11 таким чином, що з аналізованої суміші приводить до збільшення чутливі поверхні сенсорів 12 виявляються усеремаси, механічно пов'язаної з поверхнею кварцової дині реактора 11. Як вихлопний пристрій 6 викорипластини й зменшенню її власної частоти колистаний штуцер типу 500000-4-1/8 із системою фіквань. Кожний з восьми сенсорів 12 має унікальний сації тефлонової трубки типу РА12. Як сенсори 12 профіль чутливості, що дозволяє побудувати "хімівикористані кварцові резонатори типу РК169 з начний образ" аналізованої суміші. Сенсори 12 пиленими чутливими шарами. Чутливі шари сенвключені в схеми відповідних генераторів 8 і є чассорів 12 були виготовлені відповідно до методики тотозадаючими елементами останніх. Сигнали з наведеної в "Створення хромотографічного сенсогенераторів 8 надходять на відповідні вимірювачі 9 рного комплексу для виявлення та ідентифікації частоти, а результати вимірів надходять у блок 4 органічних забруднювачів навколишнього середокерування, у якості якого в розглянутому випадку вища" - заключний звіт про науково-дослідну робовикористаний комп'ютер. Вимір частоти всіх восьту / Інститут фізики напівпровідників НАН України ми генераторів, у відмінності від прототипу, відбу№ ГР 0105U003859 - Київ, 2006. Виходи блоку 7 вається одночасно, без мультиплексування. Це сенсорів 12 підключені до відповідних генераторів дозволяє уникнути можливих помилок і збоїв у 8, реалізованих на спеціалізованій мікросхемі роботі пристрою, викликаних електромагнітними 619N3 фірми Nippon Precision Circuits. Виходи геперешкодами й перехідними процесами в сенсонераторів 8 з'єднані із входами відповідних вимірах, а так само усуває демаскуючий ефект, виклирювачів частоти 9, які реалізовані з використанням каний випромінюванням у навколишній простір. У програмувальної логічної інтегральної схеми комп'ютері відбувається обробка сигналу й порівFM3ACEX фірми Altera сімейства Асех, декодера няння його з еталонними сигналами, що зберіга 7 47034 8 ються в пам'яті, у результаті відбувається розпінавколишній простір, а, отже, і від демаскуючого знання аналізованої проби. Робота пристрою при ефекту, що є присутнім у прототипі. Введення в аналізі твердої порошкоподібної проби відрізняпристрій контейнера 10 для проби дозволило зається від описаного випадку тим, що в контейнері безпечити можливість аналізу проб, що перебува12 газ-носій уводиться не в пробу безпосередньо, ють як у газоподібному стані, так й у рідкому й а розпорошується біля поверхні проби, що виклитвердому станах, у відмінності від прототипу, що кає сублімацію матеріалу і його перемішування з призначений для аналізу винятково газоподібних газом-носієм. проб. У описаному пристрої аналізована речовина Наведений приклад технічної реалізації прине проходить через насос 5, що виключає вихід строю, що заявляється, підтверджує досягнення останнього з ладу у випадку аналізу агресивних позитивного ефекту й можливість технічної реалісередовищ. Крім того, введення в пристрій реакзації на існуючій елементній базі. У розглянутому тора 11 дозволило розширити діапазон аналізовапристрої усунута можливість помилок і збоїв у роних проб шляхом створення можливості оперативботі, викликаних електромагнітними перешкодами ної заміни сенсорів 12, що дозволяє підключати до й перехідними процесами в сенсорах 12 тому що, пристрою блоки сенсорів чутливі до різних груп на відміну від прототипу, він працює в статичному, речовин. а не в мультиплексному режимі. Використання Таким чином, технічне рішення, що заявляєтьстатичного режиму роботи в пристрої що заявляся, повністю вирішує поставлену задачу. ється, дозволило позбутися від випромінювання в 9 47034 10 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 47034 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601