Электронный блок управления рентгенофлуоресцентного спектрометра

(51)7 01 21/13 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ(56) Спектрометр рентгеновский высокочувствительный СРВ-16. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Свидетельство о метрологической аттестации СИ 05/02-235 от 14.05.2000. Усть-Каменогорск(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО СПЕКТРОМЕТРА(57) Полезная модель предназначена для использования в рентгенофлуоресцентных спектрометрах,например, в спектрометрах с энергетической дис персией, и может быть использована для обеспечения нормальной работы рентгеновских спектрометров, работающих в различных областях добывающей и перерабатывающей промышленности, в т. ч. для спектрометров, работающих в режиме экспрессанализа. Электронный блок управления рентгенофлуоресцентного спектрометра, включающий субблоки управления, датчиков, индикации и исполнительных механизмов, снабжен микропроцессором. Полезная модель позволяет повысить функциональные возможности работы, обеспечить контроль за режимами субблоков и поддержать стабильными режимы работы электронного блока. 102 Полезная модель предназначена для использования в рентгенофлуоресцентных спектрометрах,например, в спектрометрах с энергетической дисперсией. Может быть использована для обеспечения нормальной работы рентгеновских спектрометров,работающих в различных областях добывающей и перерабатывающей промышленности, в т. ч. для спектрометров, работающих в режиме экспрессанализа. Известен электронный блок управления сменой образцов спектрометра РАЛ-М 1, в котором предусмотрена только одна функция смены пробы, а номер пробы, нанесенный непосредственно на диск,можно наблюдать через окно в камере. Другие функции управления сменой проб отсутствуют так же, как установка пробы в исходное положение. Отсутствует контроль за исполнительным механизмом, нет защиты от различного рода электрических помех и перегрузок. Управление от компьютера заключается только в операции смены пробы (Рентгенорадиометрический анализатор РАЛ-М 1 / Проспект ВНИИРТ. М., 1996). В другом электронном блоке управления, используемом в спектрометре КРАБ-ЗУМ, имеются датчики углового положения образца и электронная плата управления электродвигателем, с помощью которой осуществляется управление вводом и выводом из-под облучения исследуемых образцов, а номер исследуемого образца индицируется блоком индикации, выполненным на газоразрядных лампах. Управление электронным блоком осуществляется как вручную, так и командами от ЭВМ. Недостатком данного блока управления является малое количество функций, которые с его помощью можно выполнять. Отсутствуют функция установки в исходное положение и контроля за исполнительным механизмом и устройство для подавления помех, а также защита от перегрузок механических узлов. Электронный блок подвержен сбоям в работе из-за электрических помех в связи с большим количеством электронных элементов (Анализатор рентгеновский бездифракционный КРАБ-ЗУМ / Техническое описание и инструкция по эксплуатации). Известен блок на базе одноплатного, встраиваемого в компьютер спектрометра типа -50, позволяющий осуществлять с компьютера кроме подачи сигнала на смену пробы исполнительному механизму задание любого количества проб, изменение длительности сигнала, подаваемого устройству пробоподачи для смены пробы и установку времени, необходимого для подачи следующей пробы(Рентгенофлуоресцентный анализатор вещества СКС-50 Р на базе одноплатного спектрометра 50 / Проспект фирмы. М., 2001). Недостатком этого блока является то, что при неисправном спектрометре -50 и в отсутствии персонального компьютера осуществлять все эти перечисленные функции не представляется возможным. Это особенно бывает важно при настройке механической части спектрометра и его ремонте. Функция контроля за исполнительным механизмом 2 ограничена операцией получения сигнала от соответствующего датчика смены пробы. Отсутствуют субблоки исполнительных механизмов, подавления помех и контроля режимов исполнительного механизма при выполнении операций по установке пробы в положение облучения. Аналогичные функции связи компьютера с блоком управления сменой проб решаются в рентгеновских спектрометрах на базе процессора спектрометрических импульсов -009, в котором также предусмотрена установка числа проб в серии измерений, длительности импульса запуска смены проб и времени задержки,необходимого для смены пробы (Рентгенофлуоресцентные анализаторы элементного состава вещества / Проспект НИЛ ЭРПУГТУ. Екатеринбург,2001). Ему присущи те же недостатки, что отмечены для прибора на базе спектрометра -50. Известен электронный блок БАУ-5 рентгенофлуоресцентного спектромера СРВ-1 в, с помощью которого осуществляются функции управления приводом пробоподачи функции смена пробы и установка в исходное положение, индикация номера пробы и связь с компьютером через установленный в нем процессор спектрометрических импульсов ПСИ. Для этого в блоке имеются субблоки управления, индикации, датчиков и исполнительных механизмов (Спектрометр рентгеновский высокочувствительный СРВ-1 в / Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Свидетельство о метрологической аттестации СИ 05/02-235 от 14.05.2000. Усть-Каменогорск). Недостатками электронного блока являются недостаточные функциональные возможности, такие,как работа без персонального компьютера и отсутствие функции тестирование, необходимой при наладке и испытаниях спектрометра. Отсутствует контроль за работой отдельных субблоков и всего блока в целом. Наличие в блоке большого числа интегральных микросхем, подверженных сбоям в работе при наличии помех в электрической цепи и воздействии магнитных полей, имеющихся вблизи,делает работу электронного блока управления спектрометром недостаточно надежной. Блок не может обеспечить большего количества проб, чем 12, и не может быть использован для обеспечения работы исполнительных механизмов, выполненных на базе шаговых двигателей. Техническим результатом полезной модели является повышение функциональных возможностей работы, обеспечение контроля за режимами субблоков и поддержание стабильными режимы работы электронного блока. Технический результат достигается тем, что электронный блок управления рентгенофлуоресцентного спектрометра, включающий субблоки управления, датчиков, индикации и исполнительных механизмов, снабжен микропроцессором. Благодаря наличию в электронном блоке микропроцессора удается расширить функциональные возможности управления спектрометром, что может быть осуществлено как с помощью компьютера, так и без него. За счет использования микропроцессора 102 реализована возможность объединения в одном блоке всех преимуществ ранее известных блоков и дополнения их функциями, ранее не применяемыми,такими, как индикация возникающих аварийных ситуаций защита исполнительного механизма от перегрузок при поломке механических узлов возможность использования любого типа исполнительных механизмов, в том числе шаговых двигателей, и имитация рабочего режима всего механизма привода в отсутствии компьютера при настройке его узлов и проведении тестовых испытаний на надежность и отказ. Применение микропроцессора в электронном блоке управления рентгенофлуоресцентного спектрометра позволяет не только расширить его функциональные возможности, но и реализовать сложную логику управления и контроля за режимами работы его субблоков. Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена блок-схема электронного блока управления рентгенофлуоресцентного спектрометра, на фиг. 2 - его функциональная схема. Связь всего блока с персональным компьютером (ПК) 2 осуществляется непосредственно через установленный в нем процессор спектрометрических импульсов 1 (ПСИ), сигналы от которого через блок управления (Б У) 3 попадают в (МП) 9, который, в свою очередь, подает сигналы через БУ 3 обратно в ПСИ 1. Сигналы отблока датчиков (БД) 5 через блок подавления помех (БПП) 6 и блок контроля режимов (БКР) 7, осуществляющих контроль за режимами работы блока исполнительных механизмов(БИМ) 4 и БД 5, обрабатываются микропроцессором 9. После обработки по заданному алгоритму сигналы от МП 9 поступают в блок исполнительных механизмов 4, непосредственно выполняющего смену проб спектрометра и другие дополнительные функции. В БУ 3 предусмотрены органы ручного управления в отсутствии компьютера 2, причем наряду с командами смена пробы и установка в исходное положение предусмотрена новая функция тестирование. Индикация о номере исследуемой пробы выводится блоком индикации (БИ) 8,рассчитанным на любое количество проб в спектрометре (до 99). В этом же блоке может находиться световая и звуковая сигнализация о возникающих аварийных ситуациях. В блоке исполнительных механизмов 4 предусмотрена функция торможения двигателем исполнительного механизма для точной его остановки. Функциональная схема предлагаемого электронного блока управления приводом смены проб приведена на фиг. 2. Основным элементом блока является микропроцессор 9 МП, к соответствующим портам которого подключаются другие блоки. Назначение выводов микропроцессора обозначено латинскими буквами и цифрами. 3,7 и 7 - порты ввода/вывода А, В и С соответственно.- вход сигнала сброса,1 и 2 - вход/выход генератора,вход таймера 0,и-питания и земля соответственно. На схеме субблок исполнительных механизмов БИМ 4 представлен двумя исполни тельными механизмами ИМ 1 и ИМ 2, один из которых осуществляет точную установку пробы в положение измерения, а другой обеспечивает подъем пробы на заданную высоту в измерительной камере. Связь компьютера (ПК)2 с БУ 3 осуществляется через процессор спектрометрических импульсов(ПСИ)1 (фиг. 1). К микропроцессору (МП)2 подсоединены субблок управления (БУ)3, субблок индикации (БИ) 8 и субблок датчиков (БД)3. Функции субблоков подавления помех (БПП)6 и контроля режимов (БКР)7 реализованы программно и поэтому на функциональной схеме не показаны. В субблоке (БУ)3 расположены органы ручного управления. Электронный блок управления приводом смены проб, собранный по схеме, приведенной на фиг. 2,позволяет решать многофункциональные задачи,причем как с помощью компьютера, так и вручную. Новыми из них являются режим тестирования для настройки и проверки работоспособности спектрометра в условиях стендовых испытаний, индикация возникновения аварийных ситуаций в механических узлах и защита этих узлов от перегрузок. К числу уже известных функций можно отнести индикацию номера проб для любого их количества (до 99), функцию торможения двигателя, осуществляющего точную установку пробы, а также основные функции, необходимые оператору, такие, как смена пробы и установка пробы в исходное положение. Электронный блок управления спектрометром работает следующим образом. После включения спектрометра и задания необходимой функции его работы с помощью органов управления субблока управления (БУ)3 (смена пробы или установка в исходное положение) с помощью микропроцессора(МП)2 осуществляется опрос состояния всех датчиков в соответствующем субблоке (БД)5 и электронных элементов в субблоках подавления помех(БПП)6 и контроля режимов (БКР)7 и, в соответствии с заданным алгоритмом работы, происходит выполнение необходимых операций субблоком исполнительных механизмов (БИМ)4, что индицируется субблоком индикации (БИ)8. Обратная связь субблока управления (БУ)3 с персональным компьютером (ПК)2 осуществляется через имеющийся в нем процессор спектрометрических импульсов (ПСИ)1. При отсутствии компьютера (ПК)2 с помощью команды тестирование субблока управления (БУ)3 осуществляется выполнение всех последовательных операций субблоком исполнительных механизмов (БИМ)4, имитирующим работу спектрометра в реальных условиях, причем предусмотрены соответствующие временные установки для выставления аналогичных режимов работы спектрометра при измерении проб. Электронный блок управления реализован в следующем аппаратурном исполнении. В качестве микропроцессора взят микроконтроллер серии Р 1 С 16 С 55, блок индикации выполнен на основе светодиодных семисегментных индикаторов, в качестве датчиков использованы оптоэлектронные 3 102 пары, исполнительный механизм реализован на шаговом двигателе 4-02339 и двигатель типа РД или СД. Все блоки выполнены по типовым схемам и особенностей не имеют. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Электронный блок управления рентгенофлуоресцентного спектрометра, включающий субблоки управления, датчиков, индикации и исполнительных механизмов, отличающийся тем, что он снабжен микропроцессором.