Электрохимический интегратор

Электрохимический интегратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 528623

Союз Советских

Социалистических

Ресл1блик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.07.75 (21) 2159713/10 (51) М. Кл. - Н 01G 9/22 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР, (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.76. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 24.09.76 (53) УДК G21.35(088.8) ло делам изобретений и открмтий (72) Авторы изобретения

А. П. Шорыгии и Э. В. Казарян

Ордена Ленина институт проблем управления (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИИ ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к электрохимическим преобразователям электрических величин и может быть использовано в устройствах для автоматического контроля, обработки информации, в управляющих и измерительных информационных системах, системах связи и т. п. как в качестве интеграторного, так и аналогового запоминающего или адаптивного элемента, счетчика времени наработки, а также элемента задержки.

Известны электрохимические интеграторы с электрическим считыванием, содержащие заполненную электролитом герметичную изолированную камеру с ответвляющимися от нее капиллярами, электроды управления, считыва ния и дополнительные, причем все эти электроды выполнены из ртути, капиллярными, одинакового диаметра и, следовательно, с равной активной поверхностью границы фаз ртуть — электролит (1) .

Такая конструкция характеризуется высокой стабильностью и линейностью характеристик управления, отсутствием дрейфа, широким частотным диапазоном по цепям считывания и управления. Однако в связи с возникновением новых областей применения таких элементов, они не удовлетворяют возросшим для этих областей требованиям по быстродействию, по частоте считывания. Это объясняется тем, что допустимые плотности тока по границе фаз металл — электролит имеют определенные пределы роста для каждой конкретной электрохимической системы, а повышение максимального тока управления путем увеличения диаметра капилляра не увеличивает скорости смещения границы фаз ртуть — электролит и, кроме того, уменьшает вибро- и ударостойкость, что недопустимо. Амплитуда сигнала считывания при частотах, измеряемых десят10 ками мегагерц, начинает сильно зависеть от конфигурации цепей считывания даже только в пределах самой электрохимической ячейки из-за увеличения влияния ее индуктивности с ростом частоты.

15 Для увеличения быстродействия при интегрировании (быстродействия по цепи управления) и повышения верхнего предела частоты считывания в предлагаемом интеграторе капиллярные ртутные электроды считывания

20 соединены параллельно по цепи тока управления, что, с одной стороны, увеличивает результирующую активную поверхность границы фаз ртуть — электролит для этого тока, а с другой — увеличивает скорость взаимного от25 носительного смещения этих границ для цепи тока считывания даже при неизменной заданной плотности тока управления. Дальнейшее увеличение быстродействия достигается путем развития активной поверхности электрода

30 управления за счет применения многоканаль528623

Зо

55 ной капиллярной системы (сетки), отделяющей этот электрод от свооодного объема электролита.

Одновременно благодаря указанной конструкции и сближению друг с другом устьев капилляров, в которых находятся рабочие ртутные электроды (электроды считывания), обеспечиваются вибростойкость и независимость от действия сил гравитации.

Повышение верхнего предела частот считывания достигается путем изменения конфигурации ячейки таким образом, чтобы оба рабочие ртутно-капиллярные электроды (электроды считывания) так же, как и их электрические выводы и межэлектродный промежуток были расположены таким образом, чтобы образовался один прямой проводник. Это приводит к уменьшению индуктивности элемента по цепи считывания и повышает верхний предел частоты считывания.

На чертеже, показана принципиальная схема описываемого устройства, где 1 — герметичный изолирующий корпус; 2 — прямые круглые капилляры, расположенные внутри камеры соосно друг против друга, так что один является геометрическим продолжением другого, а устья их открыты внутрь камеры навстречу друг другу и находятся друг от друга на расстоянии, не превышающем половину диаметра; 3, 4 — управляемые рабочие капиллярные ртутные электроды; 5 — ртутный электрод управления; 6 — раствор электролита; 7 — сетка с капиллярными отверстиями, отделяющая электрод управления от свободного объема электролита; 8 — выводы рабочих электродов; 9 — вывод электрода управления;

10, 11 — ограничивающие сопротивления в цепи управления; 12, 13 — зажимы, к которым подводится напряжение управления или ток управления; 14, 15 — разделительные конденсаторы, исключающие попадание постоянного тока в цепь считывания; 16 — сопротивление нагрузки (например, вход усилителя и т. и.);

17, 18 — зажимы, к которым подводится напряжение считывания или ток считывания.

Без изменения принципа действия и при сохранении указанных выше преимуществ может быть применена и дифференциальная или мостовая схема считывания.

При подаче питания в цепь считывания на зажимы 17 и 18 переменный (или импульсный) ток протекает через нагрузку 16, разделительные конденсаторы 14 и 15, выводы 8, рабочие электроды 4 и электролит 6, заполняющий открытые концы капилляров и межкапиллярный промежуток. Так как емкости разделительных конденсаторов и сопротивления резисторов 10, 11 достаточно велики, то ток в цепи считывания определяется в основном сопротивлением электролита в межэлектродном промежутке рабочих электродов 3, 4.

Вследствие большого сопротивления резисторов 10 и 11 и электрической симметрии цепи управления переменный ток высокой частоты может ответвляться в электрод управления

5 лишь в виде очень незначительного остаточного тока разбаланса, не сказывающегося на работе прибора.

При подаче униполярного сигнала управления на зажимы 12, 13 электрический ток протекает через зажим 12, вывод 9, электрод управления 5 и электролит 6, сквозь отверстия сетки 7, зазор между торцами капилляров 2 и разветвляется, затем через каналы капилляров 2 между электродами 3 и 4. Далее эти токи протекают через ограничивающие сопротивления соответственно 10 и 11 и возвращаются вместе к зажиму 13. Под влиянием этого тока, если на зажим 12 подается минус, происходит перенос металла с рабочих электродов 3, 4 на электрод управления 5. В результате электроды 3 и 4 одновременно укорачиваются, длина столбиков электролита в капиллярах 2 растет и соответственно растет сопротивление межэлектродного промежутка, так что переменный ток в сопротивлении нагрузки 16 уменьшается. При обратной полярности напряжения металл с электрода 5 переносится на рабочие электроды, сопротивление межэлектродного промежутка растет и соответственно уменьшается переменный ток в сопротивлении нагрузки.

Формула изобретения

Электрохимический интегратор, содержащий заполненную электролитом герметичную камеру с ртутным электродом управления, электроды считывания в виде капилляров, заполненных ртутью, цепь считывания, образованную последовательно соединенными источником переменного напряжения и разделительными конденсаторами, и цепь управления с источником управляющего тока и ограничительными сопротивлениями, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения верхнего предела частоты считывания, в нем капиллярные электроды считывания расположены соосно друг против друга таким образом, что расстояние между их устьями не превышает половины их диаметра, причем электроды включены параллельно в цепь управления, а электрод управления отделен от свободного объема электролита в камере сеткой с капиллярными отверстиями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l. Авт. свнд. М 381969, кл. Н Olg 9/22, 1973.

528623

17 18

Составитель И. Орлова

Техред М. Семенов

Редактор С. Хейфиц

Ко11рсктор 3, Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2006/9 Изд. № 1602 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4,,5