RU14930U1

RU14930U1 - UV INTENSITY SENSOR FOR WATER DISINFECTION INSTALLATIONS

Info

Publication number: RU14930U1
Application number: RU2000102688/20U
Authority: RU
Inventors: С.В. Костюченко; К.М. Горкушенко; В.И. Жуков; А.В. Красночуб
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Лаборатория импульсной техники"
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2000-09-10

Abstract

1. Датчик интенсивности УФ излучения для установок обеззараживания воды, включающий полый цилиндрический корпус, входной торец которого закрыт защитным кварцевым стеклом, вставленным в уплотнительное кольцо, а противоположный торец - крышкой с установленным на ней разъемом с электрическими контактами и закрепленной на корпусе с помощью крепежа, фотоприемник, размещенный внутри корпуса напротив защитного кварцевого стекла и электрически связанный с контактами разъема, соединенными с блоком обработки сигнала, отличающийся тем, что блок обработки сигнала размещен внутри корпуса на печатной плате.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что защитное кварцевое стекло выполнено выпуклым.3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в качестве фотоприемника используют фотодиод на основе карбида кремния.4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в корпусе датчика размещен металлический стакан, в прорези которого установлен фотоприемник.5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что между стеклом и корпусом дополнительно установлены уплотнительные прокладки.1. UV radiation intensity sensor for water disinfecting plants, including a hollow cylindrical body, the inlet end of which is closed with a protective quartz glass inserted into the o-ring, and the opposite end with a lid with a connector with electrical contacts mounted on it and fixed to the case with fasteners, a photodetector located inside the housing opposite the protective quartz glass and electrically connected to the connector pins connected to the signal processing unit, characterized in that the unit Signal processing is located inside the case on a printed circuit board. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the protective quartz glass is convex. The sensor according to claim 1, characterized in that a silicon carbide-based photodiode is used as the photodetector. The sensor according to claim 1, characterized in that a metal cup is placed in the sensor housing, in the slot of which a photodetector is installed. The sensor according to claim 1, characterized in that between the glass and the housing are additionally installed gaskets.

Description

Датчик интенсивности ультрафиолетового излучения для установокUV sensor for installations

дезинфекции водыwater disinfection

Изобретение относится к области измерения интенсивности УФ излучения и может быть использовано для измерения и контроля интенсивности излучения источников УФ ба терицидного диапазона, применяемых в установках для дезинфекции воды.The invention relates to the field of measuring the intensity of UV radiation and can be used to measure and control the radiation intensity of UV sources of the bactericidal range used in water disinfection plants.

Известно, что бактерицидным действием обладает УФ излучение на длине волны 240-280 нм. Эффективность воздействия УФ излучения на микроорганизмы определяется его интенсивностью, а также временем облучения. Доза облучения определяется произведением этих величин и является мерой бактерицидной энергии, получаемой микроорганизмами, содержащимися в воде в процессе дезинфекции. Доза облучения является важнейшим параметром, определяющим эффективность работы установки и должна быть не ниже требуемого значения, необходимого для надежной дезинфекции воды. При загрязнении кварцевых чехлов бактерицидных ламп или при резком ухудшении качества воды, происходит снижение интенсивности УФ излучения и, следовательно, требуемой дозы облучения. Датчик интенсивности УФ излучения предназначен для контроля за дозой облучения в процессе дезинфекции воды в соответствующей установке. Сигнал с фотоприемника датчика, поступает в блок обработки сигнала, где он преобразуется, анализируется и в соответствии с которым контролируется доза облучения. При значении дозы ниже установленного уровня подаетсяIt is known that UV radiation at a wavelength of 240-280 nm has a bactericidal effect. The effectiveness of UV radiation on microorganisms is determined by its intensity, as well as the exposure time. The radiation dose is determined by the product of these quantities and is a measure of the bactericidal energy received by microorganisms contained in water during the disinfection process. The radiation dose is the most important parameter that determines the efficiency of the installation and should not be lower than the required value necessary for reliable disinfection of water. When contaminated quartz covers bactericidal lamps or a sharp deterioration in water quality, there is a decrease in the intensity of UV radiation and, therefore, the required dose. The UV radiation intensity sensor is designed to monitor the radiation dose during the disinfection of water in the appropriate installation. The signal from the photodetector of the sensor enters the signal processing unit, where it is converted, analyzed and in accordance with which the radiation dose is controlled. If the dose value is below the set level,

ilni Il№t BBlli mmiii ,- ,.- - - МКИ: C02F 1/32 G01J 1/42ilni Il #t BBlli mmiii, -, .- - - MKI: C02F 1/32 G01J 1/42

звуковой или световой сигнал, по которому происходит перекрытие потока воды.sound or light signal through which the flow of water is blocked.

Известен датчик для измерения интенсивности УФ излучения, применяемый в установках для очистки воды (патент Германии DE 3902028, G01J1/42, 1989г.), содержащий полый цилиндрический корпус, на части которого выполнена резьба и снабженный контргайкой, выполненной с возможностью перемещения. Внутри корпуса датчика размещен фотоприемник, представляющий собой вакуумный фотоэлемент с фотокатодом на основе теллурида цезия и связанный посредством электрического соединения с электрическими контактами патрона, вставленного в цоколь, закрывающего корпус с противоположной стороны и закрепленного винтами. Во входном для излучения торце корпуса перед фотоприемником размещены тонированное расоеивающее кварцевое стекло, кольцевая прокладка, перфорированный диск, вставленный в уплотнительное кольцо и имеющий отверстия. Фотоприемник соединен с калибровочным резистором, электрически подсоединенным проводниками к цоколю, посредством которого датчик связан с блоком обработки сигнала и индикации.A known sensor for measuring the intensity of UV radiation used in installations for water purification (German patent DE 3902028, G01J1 / 42, 1989.), containing a hollow cylindrical body, the parts of which are threaded and equipped with a lock nut made with the possibility of movement. Inside the sensor housing there is a photodetector, which is a vacuum photocell with a cathode-based photocathode based on cesium and connected by electrical connection to the electrical contacts of the cartridge inserted in the cap, which covers the housing on the opposite side and is fixed with screws. In the radiation front end of the housing in front of the photodetector, tinted defrosting quartz glass, an annular gasket, a perforated disk inserted into the sealing ring and having holes are placed. The photodetector is connected to a calibration resistor, electrically connected by conductors to the base, through which the sensor is connected to the signal processing and indication unit.

Недостатком прототипа является его громоздкость и невысокие эксплуатационные показатели: недостаточная надежность, офаниченность диапазона принимаемых сигналов интенсивности, недолговечность, конструкции, а также подверженность быстрому загрязнению, приводящему к искажению контролируемого сигнала.The disadvantage of the prototype is its bulkiness and low performance: insufficient reliability, limited range of received intensity signals, fragility, design, as well as susceptibility to rapid pollution, leading to distortion of the controlled signal.

Технический результат, обеспечиваемый за счет предлагаемой конструкции датчика УФ излучения, заключается в компактности конструкции.The technical result provided by the proposed design of the UV radiation sensor lies in the compact design.

улучшении эксплуатационных показателей датчика и повышении достоверности контроля.improving the operational performance of the sensor and increasing the reliability of control.

Патентуемый датчик интенсивности УФ излучения включает в себя полый цилиндрический корпус, входной торец которого закрыт защитным кварцевым стеклом, вставленным в уплотнительное кольцо, а противоположный торец крышкой с установленным на ней разъемом с электрическими контактами и закрепленной на корпусе с помощью крепежа, фотоприемник, размещенный внутри корпуса напротив защитного кварцевого стекла и электрически связанный с контактами разъема, соединенными с блоком обработки сигнала. Согласно изобретению блок обработки сигнала размещен внутри корпуса датчика на печатной плате. Защитное кварцевое стекло выполнено выпуклым. В качестве фотоприемника используется фотодиод на основе карбида кремния. Внутри корпуса датчика помещен металлический стакан, а фотоприемник установлен е прорези металлического стакана. Между защитным кварцевым стеклом и корпусом дополнительно установлень уплотнительные прокладки.The patented UV radiation intensity sensor includes a hollow cylindrical body, the input end of which is closed with a protective quartz glass inserted in the o-ring, and the opposite end with a lid with a connector with electrical contacts mounted on it and fixed to the body with fasteners, a photodetector located inside the case opposite the protective quartz glass and electrically connected to the connector pins connected to the signal processing unit. According to the invention, the signal processing unit is located inside the sensor housing on a printed circuit board. Protective quartz glass is convex. As the photodetector, a silicon carbide based photodiode is used. A metal cup is placed inside the sensor housing, and a photodetector is installed through the slots of the metal cup. Between the protective quartz glass and the housing, additionally install gaskets.

Вышеперечисленные признаки являются существенными, так как именно их наличие обеспечивает указаннь1й технический результат:The above signs are significant, since it is their presence that provides the specified technical result:

компактность конструкции датчика достигается за счет размещения блока обработки сигнала и его электрической схемы на печатной плате непосредственно в корпусе датчика;the compact design of the sensor is achieved by placing the signal processing unit and its electrical circuitry on a printed circuit board directly in the sensor housing;

выпуклая форма защитного стекла датчика обеспечивает низкий уровень загрязнения и не вызывает искажение контролируемого сигнала;the convex shape of the protective glass of the sensor provides a low level of contamination and does not cause distortion of the monitored signal;

использование в качестве фотоприемника фотодиода на основе SiC (карбида кремния) обеспечивает селектиеность сигнала в диапазоне 220280 нм. Спектральная чувствительность фотодиода SiC находится в пределах 200-400нм. Бактерицидные лампы, применяемые в установках УФ дезинфекции воды, для которых и разработан датчик, имеют максимум излучения в области бактерицидного спектра (220-280нм). Поэтому в условиях применения датчика сигнал с фотодиода без применения какихлибо фильтров пропорционален интенсивности излучения с длинами волн 220-280 нм с точностью не мене© 98%.;the use of a SiC-based photodiode (silicon carbide) as a photodetector ensures signal selectivity in the range 220-280 nm. The spectral sensitivity of the SiC photodiode is in the range of 200-400nm. Bactericidal lamps used in UV water disinfection plants, for which the sensor was developed, have a maximum radiation in the area of the bactericidal spectrum (220-280nm). Therefore, under conditions of using the sensor, the signal from the photodiode without the use of any filters is proportional to the radiation intensity with wavelengths of 220-280 nm with an accuracy of at least © 98% .;

наличие металлического стакана обеспечивает защиту электрических элементов платы от УФ излучения;the presence of a metal cup protects the electrical elements of the board from UV radiation;

предлагаемый датчик имеет более высокую влагостойкость, так как дополнительно снабжен уплотнительными кольцами, обеспечивающими герметичность корпуса со стороны водыthe proposed sensor has a higher moisture resistance, as it is additionally equipped with o-rings to ensure the tightness of the housing on the water side

На рисунке представлен общий вид датчика интенсивности УФ излучения, где указаны: печатная плата 1, корпус 2, крышка 3, гайка накидная 4, герметик 5, защитное кварцевое стекло 6, металлический стакан 7, кольцо пружинное 8, уплотнительные прокпадки 9, разъелл 10 о электрическими контактами, фотоприемник 11.The figure shows a general view of the UV radiation intensity sensor, which shows: printed circuit board 1, housing 2, cover 3, union nut 4, sealant 5, protective quartz glass 6, metal cup 7, spring ring 8, gaskets 9, 10 o electrical contacts, photodetector 11.

Предложенный датчик интенсивности УФ излучения бактерицидного диапазона имеет полый цилиндрический корпус 2, изготовленный из латуни. В один из торцов корпуса эставлен защитный металлический стакан 7, имеющий прорезь для размещения фотоприемника 11 и предназначенный для предохранения элементов печатной платы от воздействия УФ излучения. Между стаканом и корпусом датчика имеютой резиновые уплотнительные кольцевые прокладки 9 для герметизации и влагозащиты печатной платы 1. Корпус и стакан дополнительно закрыты защитным стеклом 6, выполненнымThe proposed sensor intensity of UV radiation of the bactericidal range has a hollow cylindrical body 2 made of brass. A protective metal cup 7 is provided at one of the ends of the housing, having a slot for receiving the photodetector 11 and designed to protect the printed circuit board elements from UV radiation. Between the glass and the sensor housing has rubber sealing rings 9 for sealing and moisture protection of the printed circuit board 1. The housing and glass are additionally closed with a protective glass 6 made

из пропускающего УФ излучение материала - кварца. К противоположному торцу корпуса посредством винтов крепится крышка 3, на внутренней стороне которой установлена печатная плата с размещенными на ней элементами электрической схемы блока обработки сигнала и фотоприемником 11, а с внешней стороны закреплен электрический разъем 10с контактами для связи датчика с пультом управления и сигнализации. На крышку нанесен слой герметика 5, предохраняющий датчик от попадания брызг внутрь корпуса. Корпус датчика снабжен накидной гайкой 4, выполеннной с возможностью перемещения и предназначенной для фепления датчика к корпусу установки и пружинным кольцом 8 для ее фиксации.from UV-transmitting material - quartz. A cover 3 is attached to the opposite end of the case by screws, on the inside of which there is a printed circuit board with the circuitry elements of the signal processing unit and a photodetector 11 placed on it, and an electrical connector 10 with contacts for connecting the sensor to the control panel and alarm is fixed on the outside. A sealant layer 5 is applied to the lid, which protects the sensor from splashes inside the housing. The housing of the sensor is equipped with a union nut 4, made with the possibility of movement and intended for pinching the sensor to the housing of the installation and a spring ring 8 for its fixation.

Алгоритм работы датчика основан на цветовой индикации. Если интенсивность излучения вь1ще минимально допустимой более чем на 20%, горит светодиод зеленого цвета, что свидетельствует о нормальной работе установки. При интенсивности излучения выше минимально допустимой менее чем на 20% мигает предупредительный желтый светодиод. В том случае, если интенсивность излучения ниже минимально допустимой мигает желтый и горит красный аварийный светодиод.The algorithm of the sensor is based on a color indication. If the radiation intensity is at least the minimum allowable by more than 20%, the green LED is on, which indicates the normal operation of the installation. When the radiation intensity is above the minimum permissible less than 20%, the warning yellow LED flashes. In the event that the radiation intensity is below the minimum permissible, the yellow blinks and the red emergency LED lights up.

Claims

1. UV radiation intensity sensor for water disinfecting plants, including a hollow cylindrical body, the inlet end of which is closed with a protective quartz glass inserted into the o-ring, and the opposite end with a lid with a connector with electrical contacts mounted on it and fixed to the case with fasteners, a photodetector located inside the housing opposite the protective quartz glass and electrically connected to the connector pins connected to the signal processing unit, characterized in that the unit Signal processing is placed inside the case on a printed circuit board.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the protective quartz glass is convex.

3. The sensor according to claim 1, characterized in that a silicon carbide-based photodiode is used as the photodetector.

4. The sensor according to claim 1, characterized in that a metal cup is placed in the sensor housing, in the slot of which a photodetector is installed.

5. The sensor according to claim 1, characterized in that between the glass and the housing are additionally installed gaskets.