Устройство для измерения количества электричества при электролитических процессах

Изобретение относится к электрохимии, в частности к устройствам дляизмерения количества электричества,прошедшего через гальваническую ван 5ну во время процессов нестационарного электролиза, и может быть использовано для контроля и автоматизациитехнологических процессов.Цель изобретения - расширение 10функциональных возможностей устройства для кулонометрического анализаза счет обеспечения измерения суммарного количества электричества, прошедшего через электрохимическую ячейку 15во время положительного и отрицательного направлений тока при использова 1,нии периодических разнополярных токовв процессах нестационарного электролиза, 20На чертеже приведена структурнаясхема устройства,Устройство содержит генератор 1периодического тока, гальваническуюванну 2, измерительный резистор 3, 25элемент 4 сравнения, выпрямитель 5,генератор 6 эталонной частоты, аналоговый запоминающий блок 7, реверсивный счетчик 8, измеритель 9 среднегозначения напряжения, двухвходовой 30элемент ИЛИ 10, триггер 11, первый12 и второй 13 трехвходовые элементыИ и генератор 14 линейно изменяющегосянапряжения, Причем генератор 1 периодического тока, гальваническая ванна 2 и измерительный резистор 3 соединены последовательно, Первый управляющий выход генератора 1 периодического тока соединен с первым входомдвухвходового элемента ИЛИ 10 и первым Б-входом триггера 11, первый (прямой) выход которого соединен с третьимвходом первого трехвходового элемента И 12, Выход последнего соединен свходом прямого счета реверсивного 5счетчика 8, вход обратного счета которого соединен с выходом второготрехвходового элемента И 13, Третийвход последнего соединен с инверсным(вторым) выходом триггера 11, (второй) К-вход которого соединен с вторым управляющим выходом генератора 1периодического тока и первым входомдвухвходового элемента ИЛИ 10, Выходпоследнего соединен с вторым, входоманалогового запоминающего блока 7,входом генератора 14 линейно изменяющегося напряжения и входом генератора 6 эталонной частоты, выход которого соединен с вторыми входами первого12 и второго 13 трехвходовых элементов И. Первые входы последних соединены с выходом элемента 4 сравнения,второй вход которого соединен с выходом генератора 14 линейно изменяющегося напряжения, Первый вход элемента 4сравнения соединен с выходом аналогового запоминающего блока 7, первыйвход которого соединен с выходом измерителя 9 среднего значения напряжения, Вход последнего соединен с выходом выпрямителя 5, первый и второйвходы которого соединены с выводамиизмерительного резистора 3.Устройство работает следующим образом,В начальный момент времени реверсивный счетчик 8 установлен в нуль.Генератор б эталонной частоты выключен.На выходе генератора 14 линейно изменяющегося напряжения нуль, На выходеаналогового запоминающего блока 7 также нуль. При включении генератора 1периодического тока и начале электрохимического процесса на измерительном резисторе 3 выделяется периодическое разнополярное напряжение, пропорциональное току гальванической ванны2. Это напряжение с измерительногорезистора 3 поступает на входы двухполупериодного выпрямителя 5, который преобразует разнополярное напряжение в однополярное и подает на входизмерителя 9 среднего значения напряжения, который определяет среднее заполупериод выходного тока генератора1 периодического тока значение напряжения, которое подается на вход аналогового запоминающего блока 7,Аналоговый запоминающий блок 7 запоминает полученное значение напряжения на время обработки. С выхода блока 7 постоянный уровень поступает напервый (неинвертирующий) вход элемента 4 сравнения, Одновременно с началом работы генератора 1 периодического тока на его первом или втором управляющем выходе появляются с началом очередного полупериода выходноготока импульсы, которые характеризуютполярность выходного тока в данномполупериоде. Например, при положительной полярности выходного токаимпульс появляется на первом управляющем выходе, а при отрицательной полярности - на втором управляющем выходе генератора 1 периодического тока, 161045Допустим, в данный момент с началомочередного полупериода появился импульс на первом управляющем выходе генератора 1 периодического тока,Этот импульс своим передним фронтом,через элемент ИЛИ 10 запускает генератор 14 линейно изменяющегося напряжения, на выходе которого появляетсяпостепенно нарастающий уровень, и генератор 6 эталонной частоты, на выходе которого вырабатываются импульсы.Одновременно по первому входу триггер11 устанавливается в единицу, в результате чего на третьем входе первого трехвходового элемента И 12 появляется высокий уровень, а на третьемвходе второго трехвходового элементаИ 13 - низкий уровень.С выхода генератора 14 линейно изменяющегося напряжения нарастающийуровень напряжения поступает на второй (инвертирующий) вход элемента 4сравнения, Пока уровень на второмвходе его меньше, чем на первом, на 25выходе элемента 4 - высокий уровень,который поступает на первые входы первого 12 и второго 13 трехвходовых элементов И, На вторые входы этих элементов поступает импульсная последо Овательность с генератора 6 эталоннойчастоты, Поскольку на третьем входепервого трехвходового элемента И 12высокий уровень, импульсы проходят наего выход и подаются на вход прямогосчета реверсивного счетчика 8, увеличивая его состояние, Поступление импульсов на вход счетчика 8 продолжается до тех пор, пока нарастающий уровень на втором входе элемента 4 срав Онения не превышает уровня на его первом входе. В этот момент на выходеэлемента 4 сравнения появляется низкий уровень, по которому закрываетсяпервый трехвходовой элемент И 12 и 45прекращается поступление импульсовв счетчик 8. По заднему фронту импульса на первом управляющем выходе генератора 1 периодического тока (в концеполупериода) выключается генератор6 эталонной частоты и сбрасываютсяаналоговый запоминающий блок 7 и генератор 14 линейно изменяющегося напряжения, т,е. на их выходах устанавливается нулевой уровень.Если с началом очередного полупериода появляе ся импульс на втором управляющем выходе генератора 1 периодического тока, то работа устройства 39протекает аналогичным образом, за исключением того, что триггер 11 установлен в нуль, Поэтому открывается второй трехвходовой элемент И 13, иимпульсы с выхода генератора 6 эталонной частоты поступают на вход обратного счета реверсивного счетчика 8,уменьшая его состояние,Таким образом, код, накапливающийся в реверсивном счетчике 8, пропорционален величине тока через гальваническую ванну 2, времени (количеству полупериодов) проведения электрохимического процесса, а также количеству положительных и отрицательных полупериодов периодического разнополярноготока генератора 1 периодического тока,т,е. пропорционален в выбранном масштабе количеству электричества, прошедшему через гальваническую ванну 2 в положительном направлении, На основании полученной всличины можно контролировать параметры (например толщину наносимых гальванических покрытий) технологических процессов, связанныхс применением периодических разнополярных токов, т,е, процессов нестационарного электролиза,Формула изобретенияУстройство для измерения количества электричества при электролитических процессах, содержащее генератор периодического тока, гальваническуюванну и измерительныи резистор, соединенные последовательно, элемент сравнения, генератор эталонной частоты, запоминающий блок и реверсивный счетчик,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в части измерения количества электричества, прсшедшего через гальваническую ванну в процессах не- стационарного электролиза, в него дополнительно введены выпрямитель, измеритель среднего значения напряжения,генератор линеино изменяющегося напряжения, триггер, двухвходовой элемент ИЛИ и два трехвходовых элемента И, причем вход прямого счета реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента И, а вход обратного счетаподключен к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И и выходом элемента сравнения, вторые входы обоих элементов И подключены к выходу.Корректор А, Осауленко Редактор И, Касарда Заказ 337 Тираж 561 ПодписноеВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.,ужгород, ул, Гагарина,01 гзнератора эталонной частоты, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первым входом запоминающего блока и входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого под 5 ключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока, второй вход которого подключен к выходу измерителя среднего значения напряжения, вход которого соединен с выходом выпрямителя, первый и второй входы которого соединены с выводами измерительного резистора, первый управляющий выход генератора периодического тока соединен с входом элементаИЛИ и первым входом триггера, второйуправляющий выход генератора периодического тока подключен к другому входу элемента ИЛИ и второму входу триггера, первый выход которого соединенс третьим входом первого элемента И,а второй выход подключен к третьемувходу второго элемента И,