Измеритель перенапряжений электрохимических процессов

Измеритель перенапряжений электрохимических процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Измеритель содержит управляемый генератор 1 им- . пульсов, преобразователь 5 напряжение - ток и буферный усилитель 9. ., iB устройство введены цифроаналЬговый преобразователь 2, аналоговый ключ 3, блок 4 ввода-вьшода инфор- (мации, фиксатор 7, блок 8 выборкихранения, дифференциальный усилитель 10, источник 1. опорного напряжения, синхронизатор 12,, аналоговый коммутатор 13 и аналого-цифровой преобразователь 14. При этом фиксатор 7 выполнен на усилителе I6, резисторе 17, ключе 18, конденсаторах 19 и 20 и компараторе 21. Синхронизатор 12 включает D-триггеры 22 и 23 и элемент ИЛИ 24. Блок 15 управления выполнен на ЭВМ, к каналу 25 которой подключены интерфейсный блок 26, центральный процессор 27, оперативное запоминающее устройство 28 и перепрограммируемое запоминающее устройство 29. Измеритель позволяет повысить точность и автоматизировать процесс измерений. 2 ил. с (Л со о Од to 1 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 31/00

ВСГ "

13,, 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЙМЬ .

СО 3

CO

Cb

ЬЭ фнг. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 4054924/24-21 (22) 09.04.86 (46) 30.01.88. Бюл, У 4 (72) О.Г.Козинцев, В.Г. Шаталов, В.К.Алтухов, В.А.Ломовский и В,А.Макаров (53) 620.193.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 625638, кл.G 01 R 27/22,. 1978.

Кравченко Т.Г,,Санталов Л.А., Благинина Е.И."Импульсный гальвано,стат, - Заводская лаборатория 1973, т.39, И 3, с.358-361. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Измеритель содержит управляемый генератор I им- . ! пульсов, преобразователь 5 напряжение — ток и буферный усилитель 9.

„„SU„„1370624 А 1

В устройство введены цифроаналОговый преобразователь 2, аналоговый ключ 3, блок 4 ввода-вывода инфор мации, фиксатор 7, блок 8 выборкихранения, дифференциальный усилитель

10, источник 1. опорного напряжения, синхронизатор 12,, аналоговый коммутатор 13 и аналого-цифровой преобразователь 14. При этом фиксатор 7 выполнен на усилителе 16, резисторе

l7, ключе 18, конденсаторах 19 и 20 и компараторе 21. Синхронизатор 12 включает D-триггеры 22 и 23 и элемент ИЛИ 24. Блок 15 управления выполнен на ЭВМ, к каналу 25 которой подключены интерфейсный блок 26, центральный процессор 27, оперативное запоминающее устройство 28 и перепрограммируемое запоминающее устройство 29. Измеритель позволяет повысить точность и автоматизировать ,процесс измерений. 2 ил.

1370624

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для исследования кинетики электрохимических процессов.

Цель изобретения — повышение точности и автоматизации измерений.

На фиг.l приведена блок-схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие его работу. 1р

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 2, выход которого соединен с вторым входом аналогового ключа 3, первый вход которого 15 подключен к выходу генератора 1, блок 4 ввода-вывода информации, преобразователь 5 напряжение — ток, вход которого соединен с выходом ключа 3, а выход подключен к рабо- 2р чему электроду электрохимической ячейки 6. Первый вход фиксатора 7 соединен с выходом ключа 3, второй вход — с выходом блока 8 выборки-хра кения. Вход блока 8 подключен к вы- 25 ходу преобразователя 5. Вход буферного усилителя 9 подключен к электроду сравнения ячейки 6. Первый вход дифференциального усилителя 10 соединен с выходом блока 8, второй ЗР вход — с выходом источника 11 опорного напряжения. Первый вход синхронизатора 12 подключен к выходу генератора 1, второй вход — к выходу фик"атора 7, первый вьмод — к входу управления фиксатора 7, второй выход — к входу управления блока 8.

Первый вход аналогового коммутатора

13 соединен с выходом усилителя 10, второй вход — с выходом источника 4р

11, третий вход — с выходом усилителя 9, а вьмод — с входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП ) 14, вход запуска которого соединен с третьим выходом синхронизатора 12, 45 информационные выходы и выход готовности данных подключены к входам блока 15 управления, выполненного на

ЭВМ. Другие входы блока 15 подключены к выходам блока 4 ввода-вывода информации. Входы блока 4, входы запуска и сброса синхронизатора 12, вход управления коммутатора 13, а также входы преобразователя 2 и генератора 1 подключены к соответствующим входам блока 15, Фиксатор 7 выполнен на усилителе

16 с параллельно включенными резистором 17 и ключом 18 в цепи обратной связи, вход усилителя 16 соединен с первым и вторым входами фиксатора

7 через конденсаторы 19 и 20 соответственно, а выход - с одним из входов компаратора 21, другой вход которого подключен к источнику порогового напряжения. Выход компаратора 21 подключен к выходу фиксатора 7, а управляющий вход ключа

18 — к входу управления фиксатора 7.

Синхронизатор 12 выполнен на

D-триггерах 22 и 23, С-входы которых соединены с первым и вторым входами синхронизатора соответственно, D-входы — с шиной логической единицы, R-входы — с входом сброса синхронизатора, а выходы — с первым и вторым выходами синхронизатора соответственно, выход D-триггера 23 соединен также с первым входом элемента ИЛИ 24, другой вход которого подключен к входу запуска синхронизатора, а выход — к третьему выходу синхронизатора.

Блок 15 управления выполнен на

3BN к каналу 25 которой подключены интерфейсный блок 26, центральный процессор 27, оперативное sanoмииающее устройстов (ОЗУ) 28 и перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ) 29. Входы и выходы интерфейсного блока 26 подключены к соответствующим входам и выходам блока 15.

Устройство работает следующим образом.

С блока 4 ввода-вывода в диалоговом режиме исходные данные эксперимента вводятся в ОЗУ 28 ЭВМ 15.

Функционирование устройства в диалоговом и автоматическом режимах осуществляется по программам, записанным в ППЗУ 29. Центральный процессор 27 по каналу 25 осуществляет управление работой укаэанных блоков

ЭВМ 15. Затем осуществляется запуск автоматического режима работы устройства. ЭВМ 15 формирует сигнал "Сброс, который, поступая в синхронизатор

l2, сбрасывает триггеры 22 и 23 в нуль, цифровой код управления коммутатором 13, который подключает источник 11 опорного напряжения к входу AIUI 14. По команде "Пуск",формируемой ЭВМ 15, осуществляется запуск АЦП 14. По окончании процесса преобразования АЦП 14 выдает сигнал

1370624

"Готов" готовности данных, ЭВМ считывает информацию с выхода АЦП 14 и записывает ее в ОЗУ 28. Аналогично происходят измерение и запись полученного кода в ОЗУ 28 потенциала электрода сравнения U „ электрохимической ячейки 6, который через буферный усилитель 9 с высоким входным сопротивлением и аналоговый ком- 1О мутатор 13 подключается на вход

АЦП 14 на следующем этапе измерения.

Далее ЭВМ 15 с помощью коммутатора

13 подключает на вход АЦП 14 выход дифференциального усилителя 10. Про- !5 исходит измерение начального потенциала рабочего электрода (1„ электрохимической ячейки 6, при этом блок

8 работает в режиме слежения, т.е. потенциал на его выходе U> повторя- 20 ет потенциал на его входе (фиг.2в,д ). На вход АЦП 14 поступает потенциал U „ (фиг.2д): Цс Б „—

-UH ), где (1д„ вЂ” опорное напряжение источника 11. Этот потенциал преоб- 25 разуется в цифровой код и записывается в ОЗУ 28. Далее управляемый генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь 2 и аналоговый ключ 3 формируют на входе преобразо- 30 вателя 5 напряжение — ток (фиг.2а,б) импульс напряжения, амплитуда U, и длительность которого задается цифровым кодом, формируемым интерфейсным блоком 26. 35

Преобразователь 5 формирует импульс тока, протекающий через находящийся в состоянии равновесия рабочий электрод (РЭ1 электрохимической ячейки 6. Возникающее при этом измене- 40 ние потенциала U (фиг.2в) характеризует электродную поляризацию, протекающую с момента включения поляризующего тока. При прерывании тока (интервал t — t,фиг.2в) омическая 45 составляющая электродной поляризации спадает со скоростью выключения тока (участок t g t ) В то время как спад истинной электродной поляризации происходит в течение 50 более длительного времени (участок спада t, — — t ). Измерение потенциала в момент t (U ) позволяет определить зависимости потенциала от величины пропускаемого тока через рабочий электрод тока. На Основании этого можно построить поляризационные кривые. Рассмотрим, каким обраэом происходит измерение потенциала

U, (фиг. 2в) . В момент t, (фиг. 2а! по фронту импульса U,, формируемого генератором 1, срабатывает триггер

22 синхронизатора 12, который сигналом U „,(фиг.2е) размыкает ключ 18 в фиксаторе 7, фиксатор 7 начинает сравнивать скорости изменения сигналов U (U — выходное напряжение ключа 3) и U (фиг.2б,в),причем блок 8 выборки-хранения находится в режиме слежения (Uz= U,). Так как элементы 16-20 фиксатора 7 представляют собой суммирующий дифференциатор, то выходной сигнал усилителя 16

dцз dU °

U = — К ---- + К

1с dt dt где K,,Ê, — постоянные времени по первому и второму входам фиксатора 7. дав

Так как производная — — — 7 0

dt

dU3 а ---- 0 параметры конденсатоdt ров 19 и 20 выбраны такими, чтобы выполнялось следующее условие:

dU dUв

К, --- — К вЂ” -- = О.

dt dt

Выходной сигнал U „ поступает на вход компаратора 21, где происходит его сравнение с пороговым напряжением U „. В момент t компаратор

21 срабатывает и переключает триггер

23, который формирует сигнал U, (фиг.2ж ), переводящий блок 8 иэ режима слежения а режим хранения. На выходе блока 8 фиксируется потенциал U,. Одновременно происходит запуск АЦП 14 сигналом Ц„, с третьего выхода синхронизатора 12. На вход

АЦП 14 поступает потенциал U, (о (1с 1 °

После преобразования в цифровой код АЦП 14 формирует сигнал готовности данных, ЭВМ 15 считывает и записывает этот код в ОЗУ 28, формирует импульс "Сброс" (фиг.2э ), после чего цикл работы устройства повторяется. ЭВМ 15 вычисляет истинные величины перенапряжений электрохимического процесса по формуле = и . + U 13- Uс„ ° Вычисленное 3Начение |выводится через блок 4.

1370624

Формула изобретения

Измеритель перенапряжений электрохимических процессов, содеркащий электрохимическую ячейку, электрод сравнения, который подключен к входу буферного усилителя, преобразователь напряжение — ток и генератор импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и автоматизации измерения, в него введены аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, блок управления, блок вводавывода информации, аналоговый ключ, фиксатор, блок выборки-хранения, дифференциальный усилитель, источник опорного напрякения, синхронизатор и аналоговый коммутатор, причем генератор импульсов выполнен управляемым, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первьм входом аналогового ключа, второй вход этого ключа соединен с выходом управляемого генератора импульсов и первьм входом синхронизатора, а выход — с входом преобразователя напряжение — ток. и первым входом фиксатора, выход преобразователя напряжение — ток соединен с рабочим электродом электрохимической ячейки и входом блока выборкихранения, выход которого подключен

30 к первому входу дифференциального усилителя и второму входу фиксатора, выход фиксатора соединен с вторым входом синхронизатора, первый выход синхронизатора подключен к входу управления фиксатора, второй выход — к входу управления блока выборки-хранения,третий выход - к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к первым входам блока управления, соответствующие выходы которого подключены к входам блока ввода-вывода информации, входам запуска и сброса синхронизатора, входу управления аналогового коммутатора, входам цифроаналогового преобразователя и управляемого генератора импульсов, вторые входы блока управления соединены с выходами блока ввода-вывода информации, вход аналого-цифрового преобразователя подключен к выходу аналогового коммутатора, первый вход которого подключен к выходудифференциального усилителя, второй вход - к выходу источника опорного напряжения и второму входу дифференциального усилителя, а третий вход — к выходу буферного усилителя, вспомогательный электрод электрохимической ячейки подключен к общей шине устройства.!

370624 б

01

Ф

Оу

В /м

У

Ус е

Uy и

Цц

Составитель С. Рыбин

Редактор А.Огар Техред M.Äèäûê Корректор H.Муска

Заказ 4l7/47 Тирах 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул. Проектная, 4