RU206827U1 - Device for express control of the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasoline - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области контроля качества моторных топлив и предназначена для определения наличия тяжелых фракций углеводородов в бензинах. Устройство содержит излучатель (1), подложку (3) с бензином, фотоприемник (4) с фотодиодом, при этом выход фотоприемника (4) соединен с усилителем тока (6), выход которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем (7), выход которого соединен с микропроцессором (8). Упрощение конструкции устройства достигается за счет того, что излучателем (1) является светодиод с длиной волны λ=940 нм. При этом подложка (3) выполнена в виде полоски, изготовленной из фильтровальной бумаги «синяя лента». 1 ил.The utility model relates to the field of quality control of motor fuels and is designed to determine the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasolines. The device contains an emitter (1), a substrate (3) with gasoline, a photodetector (4) with a photodiode, while the output of the photodetector (4) is connected to a current amplifier (6), the output of which is connected to an analog-to-digital converter (7), the output of which connected to a microprocessor (8). Simplification of the device design is achieved due to the fact that the emitter (1) is a light-emitting diode with a wavelength λ = 940 nm. In this case, the substrate (3) is made in the form of a strip made of "blue tape" filter paper. 1 ill.

Description

Область техники. The field of technology.

Полезная модель относится к области контроля качества моторных топлив и предназначена для определения наличия тяжелых фракций углеводородов в бензинах.The utility model relates to the field of quality control of motor fuels and is designed to determine the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasolines.

Уровень техники. State of the art.

Известен, например, прибор типа ПОС для определения фактических смол (ГОСТ 8489-85. Метод определения фактических смол (по Бударову), в кн.: Нефтепродукты. Методы испытаний, ч. II – М.: Стандартов, 1987, с.373., [1]), содержащий гнезда с крышками для стаканов с топливом, эксикатор и весы.Known, for example, a POS-type device for determining actual resins (GOST 8489-85. Method for determining actual resins (according to Budarov), in the book: Oil products. Test methods, part II - M .: Standards, 1987, p.373. , [1]), containing nests with lids for glasses with fuel, desiccator and scales.

Недостатком аналога [1] является громоздкость приборного оборудования.The disadvantage of the analogue [1] is the cumbersomeness of the instrumental equipment.

Также известно устройство для определения содержания тяжелых фракций углеводородов в моторных маслах и топливах с помощью химического сенсора (патент РФ № 2481573 на изобретение, МПК G01N31/22, G01N33/22, опуб. 10.05.2013, [2]), содержащее калибровочную шкалу и химический сенсор, представляющий собой нанесенный на алюминиевую фольгу композитный сорбент.Also known is a device for determining the content of heavy fractions of hydrocarbons in engine oils and fuels using a chemical sensor (RF patent No. 2481573 for invention, IPC G01N31 / 22, G01N33 / 22, publ. 05/10/2013, [2]), containing a calibration scale and a chemical sensor, which is a composite sorbent deposited on an aluminum foil.

Устройство [2] обладает сложностью, длительностью изготовления и относительной дороговизной пластинки-сенсора и калибровочной шкалы. Цвет подсушенной пластинки с бензином определяют и сравнивают с калибровочной шкалой визуально, что вносит элемент субъективизма и влияет на точность результата.The device [2] has the complexity, the duration of manufacture and the relative high cost of the sensor plate and calibration scale. The color of the dried plate with gasoline is determined and compared with the calibration scale visually, which introduces an element of subjectivity and affects the accuracy of the result.

В качестве прототипа к заявляемому техническому решению выбрано устройство определения содержания фактических смол в бензинах (патент РФ № 2007711 на изобретение, МПК G01N31/00, опуб. 15.02.1994, [3]), содержащее хроматографическую бумагу с нанесенной на нее пробой бензина, сушильный шкаф и прибор КФК-2. As a prototype to the claimed technical solution, a device for determining the content of actual resins in gasoline (RF patent No. 2007711 for invention, IPC G01N31 / 00, publ. cabinet and device KFK-2.

Прибор КФК-2— стационарный спектральный прибор, работающий в отдельных участках диапазона длин волн 315-980 нм, выделяемых светофильтрами.The KFK-2 device is a stationary spectral device operating in separate sections of the wavelength range 315-980 nm, allocated by light filters.

Недостатком аналога [3] является длительность проведения операций и использование меняющихся систем растворителей. Кроме того, прибор КФК-2 имеет значительные габариты, массу и стоимость.The disadvantage of analogue [3] is the duration of operations and the use of changing solvent systems. In addition, the KFK-2 device has significant dimensions, weight and cost.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании технического решения является необходимость упрощения конструкции прибора для определения тяжелых фракций углеводородов в бензинах.The technical problem, the solution of which is provided in the implementation or use of the technical solution is the need to simplify the design of the device for determining the heavy fractions of hydrocarbons in gasoline.

Раскрытие заявляемого технического решения.Disclosure of the proposed technical solution.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым устройством является упрощение конструкции устройства для определения содержания тяжелых фракций углеводородов в бензинах.The technical result provided by the claimed device is to simplify the design of the device for determining the content of heavy hydrocarbon fractions in gasoline.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что устройство для контроля наличия тяжелых фракций углеводородов в бензине содержит излучатель, подложку с бензином, фотоприемник с фотодиодом, при этом выход фотоприемника соединен с усилителем тока, выход которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем, выход которого соединен с микропроцессором. Отличается тем, что излучателем является светодиод с длиной волны λ=940 нм. При этом подложка выполнена в виде полоски, изготовленной из фильтровальной бумаги «синяя лента».The essence of the claimed technical solution is that the device for monitoring the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasoline contains an emitter, a substrate with gasoline, a photodetector with a photodiode, while the output of the photodetector is connected to a current amplifier, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, the output of which is connected with microprocessor. It differs in that the emitter is a LED with a wavelength of λ = 940 nm. In this case, the substrate is made in the form of a strip made of "blue tape" filter paper.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.The above essence is a set of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of the claimed technical result.

Авторами технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.The authors of the technical solution made a prototype of this solution, the tests of which confirmed the achievement of the technical result.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фигуре показана схема устройства для контроля наличия тяжелых фракций углеводородов в бензине.The figure shows a diagram of a device for monitoring the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasoline.

Перечень ссылочных обозначений:List of reference designations:

1 – излучатель;1 - emitter;

2 – вентилятор испарителя;2 - evaporator fan;

3 – подложка с бензином;3 - a substrate with gasoline;

4 – фотоприемник;4 - photodetector;

5 – световой экран;5 - light screen;

6 – усилитель тока;6 - current amplifier;

7 – аналогово-цифровой преобразователь;7 - analog-to-digital converter;

8 – микропроцессор;8 - microprocessor;

9 – температурный датчик;9 - temperature sensor;

10 – блок питания;10 - power supply unit;

11– дисплей.11– display.

Осуществление устройства.Implementation of the device.

Устройство для контроля наличия тяжелых фракций углеводородов в бензине содержит оптический излучатель (1), подложку (3) с бензином и фотоприемник (4), которые находятся внутри светового экрана (5).The device for monitoring the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasoline contains an optical emitter (1), a substrate (3) with gasoline and a photodetector (4), which are located inside the light screen (5).

В отличие от прототипа [3] оптическим излучателем (1) является светодиод с длиной волны λ=940 нм. Излучение светодиода с указанной длиной волны поглощается не испарившимися с подложки тяжелыми фракциями бензина, что влияет на диффузно отраженный сигнал и позволяет отслеживать присутствие тяжелых фракций углеводородов в тестируемом бензине. Подложкой (3) служит полоска, изготовленная из фильтровальной бумаги «синяя лента» (интернет-источник https://labor.ru/fil-try-sinyaya-lenta-d-9-0-sm-ind-up, 02.02.2020). По сравнению прототипом фильтровальная бумага «синяя лента» хорошо смачивается бензином, химически стойкая и не меняет своей формы после нанесения и испарения бензина.Unlike the prototype [3], the optical emitter (1) is a light-emitting diode with a wavelength of λ = 940 nm. The light from the LED with the specified wavelength is absorbed by heavy fractions of gasoline that have not evaporated from the substrate, which affects the diffusely reflected signal and makes it possible to track the presence of heavy fractions of hydrocarbons in the tested gasoline. The substrate (3) is a strip made of filter paper "blue ribbon" (Internet source https://labor.ru/fil-try-sinyaya-lenta-d-9-0-sm-ind-up, 02.02.2020 ). Compared to the prototype filter paper "blue ribbon" is well wetted with gasoline, chemically resistant and does not change its shape after application and evaporation of gasoline.

Фотоприемник (4) содержит фотодиод. Выход фотоприемника (4) соединен с усилителем тока (6), выход которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем (7). Выход аналогово-цифрового преобразователя (7) соединен с микропроцессором (8), который связан с жидкокристаллическим дисплеем (11).The photodetector (4) contains a photodiode. The output of the photodetector (4) is connected to a current amplifier (6), the output of which is connected to an analog-to-digital converter (7). The output of the analog-to-digital converter (7) is connected to a microprocessor (8), which is connected to a liquid crystal display (11).

К микропроцессору (8) подключен температурный датчик (9).A temperature sensor (9) is connected to the microprocessor (8).

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером.The implementation of the proposed technical solution is not limited to the above example.

Порядок использования.The order of use.

Подложку (3) смачивают исследуемым бензином и размещают в световом экране (5). На подложку (3) с бензином подается излучение ИК светодиода (1) с длиной волны λ=940 нм. Диффузно-отражённый от подложки (3) сигнал попадает на ИК фотодиод в фотоприёмнике (4), в цепи которого возникает фототок. Уровень этого сигнала зависит от наличия и концентрации тяжёлых фракций углеводородов в исследуемом бензине. Полученный сигнал усиливается усилителем тока (6) и обрабатывается аналогово-цифровым преобразователем (7). Оцифрованный сигнал передаётся в микропроцессор (8), где обрабатывается в соответствии с заложенной программой, определяющей присутствие и концентрацию тяжёлых фракций углеводородов в исследуемом бензине. Полученный результат отображается на экране жидкокристаллического дисплея (11). The substrate (3) is moistened with the test gasoline and placed in the light screen (5). The radiation of an IR LED (1) with a wavelength of λ = 940 nm is fed to the substrate (3) with gasoline. The signal diffusely reflected from the substrate (3) enters the IR photodiode in the photodetector (4), in the circuit of which a photocurrent arises. The level of this signal depends on the presence and concentration of heavy hydrocarbon fractions in the tested gasoline. The received signal is amplified by a current amplifier (6) and processed by an analog-to-digital converter (7). The digitized signal is transmitted to the microprocessor (8), where it is processed in accordance with the set program, which determines the presence and concentration of heavy hydrocarbon fractions in the gasoline under study. The result is displayed on the LCD screen (11).

В зависимости от показаний температурного датчика (9) в микропроцессоре (8) на программном уровне происходит корректировка результатов измерений.Depending on the readings of the temperature sensor (9) in the microprocessor (8), the measurement results are corrected at the software level.

Управление работой электродвигателя вентилятора испарителя (2) также осуществляется микропроцессором (8) в соответствии с заложенной программой в автоматическом режиме. The operation of the electric motor of the evaporator fan (2) is also controlled by the microprocessor (8) in accordance with the set program in automatic mode.

Питание устройства осуществляется от блока питания (10) стабилизированным напряжением 5 В.The device is powered from a power supply unit (10) with a stabilized voltage of 5 V.

Коэффициент диффузного отражения определяют из следующего соотношения:The diffuse reflectance coefficient is determined from the following relationship:

R=I/I_o,R = I / I _o ,

где R - коэффициент диффузного отражения;where R is the diffuse reflection coefficient;

I – интенсивность диффузно-рассеянного излучения подложки (3) смоченной бензином, а затем выдержанной в потоке воздуха;I is the intensity of the diffusely scattered radiation of the substrate (3) moistened with gasoline and then kept in a stream of air;

I_o – интенсивность диффузно-рассеянного излучения чистой полоски-сенсора.I _o is the intensity of diffusely scattered radiation of a clean strip-sensor.

При этом концентрацию тяжелых фракций углеводородов определяют по калибровочной кривой, связывающей значения коэффициента диффузного отражения смоченной бензином и затем выдержанной определенное время в потоке воздуха подложки (3) с соответствующим значением концентрации тяжелых фракций углеводородов в бензине.In this case, the concentration of heavy hydrocarbon fractions is determined by a calibration curve linking the values of the diffuse reflection coefficient of the substrate (3) wetted with gasoline and then kept for a certain time in the air flow with the corresponding value of the concentration of heavy hydrocarbon fractions in gasoline.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов и найдет широкое применение в области контроля качества моторных топлив. The claimed technical solution is implemented using commercially available devices and materials and will find wide application in the field of quality control of motor fuels.

Claims (1)

Устройство для контроля наличия тяжелых фракций углеводородов в бензине, содержащее размещенные внутри светового экрана оптический излучатель, подложку, фотоприемник с фотодиодом, при этом выход фотоприемника соединен с усилителем тока, выход которого соединен с аналогово-цифровым преобразователем, выход которого соединен с микропроцессором, отличающееся тем, что излучателем является светодиод с длиной волны λ=940 нм, при этом подложка выполнена в виде полоски, изготовленной из фильтровальной бумаги «синяя лента», при этом упомянутые светодиод, подложка и фотодиод размещены в световом экране с возможностью подачи излучения светодиода на подложку и попадания диффузно-отраженного от подложки сигнала на фотодиод.A device for monitoring the presence of heavy hydrocarbon fractions in gasoline, containing an optical emitter, a substrate, a photodetector with a photodiode placed inside the light screen, while the output of the photodetector is connected to a current amplifier, the output of which is connected to an analog-to-digital converter, the output of which is connected to a microprocessor, characterized in that that the emitter is a light-emitting diode with a wavelength of λ = 940 nm, while the substrate is made in the form of a strip made of filter paper "blue ribbon", while the above-mentioned LED, substrate and photodiode are placed in the light screen with the possibility of supplying the light-emitting diode radiation to the substrate and the signal diffusely reflected from the substrate onto the photodiode.

Images