Ртутный преобразователь

О П И С А Н И Е)951434ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесдубиикЖ "м .ъДата опубликования описания 25.08.82(7) Заявител Научно-производственно 54) РТУТНЫ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к пр нию, в частности, к ртутно-к электрохимическим преобразова торые являются основными элем разработке различных устройств машинного времени сне чиков реле времени и др. иооростроеапиллярным тел ям, коентами присчетчиков ампер-часов,Известен ртутный преобразователь, содержащий стеклянный капилляр, заполненный двумя столбиками ртути, разделенными раствором электролита на основе солей ртути. По концам капилляра введены в ртуть и загерметизированы токовыводы. В стенки капилляра впаяны сигнальные электроды. Принцип работы преобразователя основан на анодном растворении и катодном осаждении ртути при пропускании через преобразователь постоянного тока и связанном с этим перемещением электролита в сторону анода, Преобразователь выполняет функцию времязадающего элемента или реле времени с установкой заданного временного интервала 1.Недостатком известного технического решения является ограниченность выполняемых функций. Известен ртутныи преобразователь, содержащий стеклянный капилляр с расширением, заполненный двумя столбиками ртути, разделенными электролитом. По концам капилляра в ртуть введены и загерметизированы управляющие электроды. Принцип работы преобразователя основан на анодном растворении и катодном осаждении ртути при пропускании через преобразователь постоянного тока и связанным с этим перемещением электролита в сторону анода. При попадании электролита в расширенную часть капилляра он (под действием капиллярных сил) перескакивает в начало расширения и тем самым вызывает скачкообразное изменение сопротивления преобразователя, 15 что используется в качестве электрическогосигнала об окончании процесса интегрирования. Прибор является базовым объектом и используется в качестве электрохимического управляемого сопротивления, время- задающего элемента, электрохимического кулометра и генератора импульсов ннфранизкой частоты 2. Недостатком известного технического р ия являются низкие эксплуатационньхарактеристики и ограниченность вьполняемых функций.Наиболее близким к предлагаемому ю технической сущности является ртутный преобразователь, содержащий замкнутый кольцевой капилляр, включающий цилиндрическую, являющуюся измерительной, часть, и два расширения со свободным от ртути объемом между ними, управляюшие электроды, расположенные в одном из объемов между ними и заполненные столбиками ртути, разделенными электролитами; управляюгцие электроды, расположенные в одном из расширений и разделенные пористой перегородкой, пропитанной Электролитом, сигнальные электроды, расположенные в измерительной части капилляра Работа преобразователя основана на электрохимическом переносе ртути через пористую перегородку с анода на катод и связанным с этим перемещении столбиков ртути и электролита по капилляру в сторону сигнальных электродов, которые будут периодически замыкаться столбиками ртути и размыкаться столбиками электролита. Преобразователь работает как программное временное устройство в системах автоматического контроля и регулированияМ.Однако известное техническое решение характеризуется ограниченностью выпол няемых функций, недостаточным обьемом памяти, недостаточно высокой точностью и стойкостью преобразователя к механическим ударным и вибрационым нагрузкам.Цель предлагаемого изобретениярасширение функциональных возможностей, увеличение объема памяти, повышение точности и надежности преобразователя.Указанная цель достигается тем, что часть измерительного канала выполнена спиралевидной, во второе расширение введен сигнальный электрод, а свободный от ртути объем между расширениями заполнен электролитом.На фиг, 1 показан преобразовагель, подготовленный к работе (после выполнения операции зарядки преобразователя); на фиг. 2 - график изменения сопротивления преобразователя во времени,Корпус преобразователя выполнен в виде замкнутого кольца, содержащего спиралевидный капилляр 1 и два расширения 2 и 3. Расширение 2 разделено на два электродных отсека пористой стеклянной перегородкой 4, пропитанной электролитом ртути, по обе стороны которой расположены инертные к ртути и электролиту сетчатые (из сплава НД 47) управляюшие электроды 5 и 6 с токовыводами, В стенку расширения 3 впаян сигнальный электрод 7 (из проволоки сплава НД 47) Указанная часть измерительного капилляра содержит две пары сигнальных электродов, одна из которых 8 и 9 расположена вблизи расширения 2, а вторая - 10 и 11 - в центре спиралевид 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ной ча.ти кани;ля Оа. 1.ну ;:.н я, О эсьпреобразователя заполнена с илбиками ртути;ь, разде;енными стэика.д э.".Нээ.1 -та ртути 13 следующего состава:1 к Нд 3 +4,75 н К 3,Объем 14, расположенный в узкой частимежду расширениями, заполнен электролитом фона 4,75 н КЗ, не соде 1 эжашим ионыртути, с целью разрыва электрической цегипо капилляру 1 по постоянному току между управляющими электродами 5 и 6 и ооеспечения протекания управляюшегс токатолько через пористую перегородку. В отличие от известного устройства объем 14(содержагций вместо диэлектрика электролит) приобретает высокую проводимостьно переменному току, что в сочетании сэлектродом 7, введенным в предложении.позволяет расширить функциональньс возможности преобразователя.Перед зарядкой преобразователя электролит 13 находится в левом электродном отсеке расширения 2 и заполняет часгь капилляра с электродами 8 и 9. Для зарядкипреобразователя на электроды Я и 9 с:омощью анода 6 Осаждают ртуть к этораяперекрывает капилляр, образ,я столбик рт; -ти заданной длины. Затем его сэемсНдютв капилляр с помощью электродов 5 и 6так, чтобы при фор."лировании следу;ошсгостолбика ртути образовался столбик зле:трслита заданной длины. Повторяя нрс цесс.получают в левой половине каИллра рядстолбиков ртути и электролита,фиг.Для ос ществления работ,;эсобпазователя на электроды 5 и 6 подают постоянный ток управления, а на электроды 6 и 7 -переменный ток считьвания. :толбикк рту.ти и элект 1 эолитз перемецаОтс в сторонуэлектродов 10 и 11. периодически замыкаяих ртутью и размыкания электрол:том. кз.меняя направление тока моэкно неограниченно циклировать указанный процесс, переводя стОлбики ртути и электэо 1 ита ";. ООйполовины капилля;адч гт. и,разом, преобразователь (как и в заестэлтехническом решении) выполняет функциюпрограммного реле времени, в котором информация сохраняется при неограниченномчисле считываний врсменных иТервалов.При необходимости программа разо лпаствся путем перевода всего электролита 13 влевый электродный отсек расширения 2.Одновременно в процессе работы преобразователя объем 14 перемещается в болееширокую часть конусообразного расширения 2 (или 3), при этом поверхности ртути,между которыми заключен объем 14, сближаются, а электрическое сопротивлениеобъема или напряжение на электродах 6и 7 уменьшается. При соприкосновении ртут.ных поверхностей электролит практическимгновенно (60 мс) перетекает в узую частькапилляра между расширениями 2 и 3дами 6 и 7 резко ВГ)зрастде, цри)п)яя цс.ХОДНСЕ 31 ДЧЕНИЕ,Таким образо.а, В результате вхожденияэлектролита 4 В расширение 2 или 3 ипоследующего скачкообразного возвращенияеГО В узку 10 часть мсн(ду э,.ктрсдя) считывания 6 и 7 появляется импульс напряжения определенной Ьср)ы. ЗЯ сет того,что электролит 14 поме 1 цен мек х двуярасширениями, имеющими одинаковые геометрические параметры, импульсы напряжения появляются независимо от направления управляющего тока (независимо отнаправления считывания основной программы временных интервалОВ) . Указаннаязакономерность позволяет преобразователюдоОлнительно В;Волять ряд свых )хкций.При непрерывном пропускани постоянстабиИзировяннсго тока уи)явленияреализуется геиераторный режим работыпреобразователя, сопровождающийся перескоками электролита 14 и дискретнымпереходом ртути из одного расширения вдругое. Длительность итервалов между и)1 пульсами зависит о;еометр;ческих параметров рдсширеци) и регулируется Величиной тока управления. Благодаря высокимтокам управления в устройстве можно получить частоту следования импульсов ( Гц)в 60 раз больше, че.",; В базовом Объеклге(15 О 3 Гц).11 аряду с выполнением сложой;рогра, -мы временных итервалсв (в спи)ялевиднсмкапилляре) с сигнд.Ьных элект;)сдсв 6 идОгут таки(е считвг Ься иепсмеицым тс",РанЫЕ ПО ВЕЛИЧИНЕ ППО)Сж); - Ки В-,.=." ,Сигналом ос сксц:2 и: .,;,и.;еменного интервала и на Яла последующегоявляется скачок напряжения в моме)гг перескока электролита 4 из широкой в узкуюЯсь ряс Ии ре 1 иг. Гаки м 00023 см, этдчасть ппеобразовяте.я .Ожет выполи;:гзаданной формы Одсц:исения вре)ецные ицтервалы задастся Величиной тока управления. В устройс;Ве могут быть пол)ченыболее короткие впеме:ые интсрваль: (дсс ,О срдвгеис с прстстиОм (дс 3 мин)и.пи базсвь: обьектсм (до 60 с). 3 я Ви Ги:;Ость сспрс ги Влеци я э.1 ектрсл 1 та 14 от его иоложения в конусообразном расширеии позволяет испо.;ьзсвать преобразователь в качествеэлектрохимического управляемогс сопротивления с амятью (или апалогового запомицаюцего интегратора). Кривые регулирования сопротивления в за- ВИСИМОСТИ 0 В)ЕМЕНИ ( МИН) ИЛИ КО, ИЧЕСТВЯ прошедшего электричества л) при постоянном гоке упраьлениямЛ приведены на фиг. ). Сс.рстив,е 1: с:итывается переменнь;м током 300 мкА и частотой 50 Гц. Интервал регулироваия 20 300 01, время регулирования 20 мин. Разброс кривых регу;и рования 1,5 О,о. Необходимуо величину сс 1 рстивгения можно стянсвить кяк при прямом (кривые 1 ц 1 на фиг. 2), так и прц обратном токе регулирования (кривая 11 на фиг. 2). Минимальное время регулирования В устройстве в 60 раз меньше, чем в базовом объекте (для установки заданцго зцачения сопротивления).1 Везявнси.10 От няпраВления Грстекэниятока управления (аправления считывания О программы времеых интервалов) устройство позволяет определить общее количество электричества, прошедшее через преобразователь прц выполнении программы, а также общее количество считываний программы. Считывание осуцествляетсяЧИСЛ ВЫХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВцд:ряжения нд электродах 6 и 7 (цмцульсцсс считывание). Наряду с этим имеется ВОЗмсжнссть пярдметрическОГО считывания промежуточного значения интеграла за время, прошедшее после последнего выходного импульса, например, по промежуточному значению сопротцвлешя объема 4, считываемого персеццым током. Таки Образом, преобразователь выполняет а)ункцик) счетИК 2 КОЛИЧЕСТВ 2 Э;Е(ТРИЧЕСТВЯ.25Использование в устройстве спиралеобразного цзмерительцого капилляра позволяет увеличить ос:цее число и длину столбиков р) уГИ и электролг 1, то увс,Ичивсет Объем пд.,взяти и точность считывания временных цтерн 2 ЛОч Спцпдлсос)23 дя форм 1 измери.ел 1 ОГО кпилярд псвышдеГстой 1- Вссь;Яхс;1 яцих( я В цем столбиков рт тц и 1 е х 2 н и ч ес к и.1 да р)ы х и В ц О р 1 ц и 0 н и ы 51 а 1,.КЗ,1, тдк КЯК ДЯВЛСЦИС )ТХГИ ПРЦ ЛК)- 112:,),ЗГЕНЦИ )СЕХ ИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙ.35 СТВИЯ Нд КапИЛГ 15 р НРцходитСя В ОСнОВНОмца стенки капЛлярд и в меньпей степени ;а элс ктролцт. Б устройстве спираль не фиксируется твердым те.см и поэтому играети с .1 1, 10 )г 1) с", д 1 Г) ц в ц б р 2 ц и 01 ц 11 х и д 11 р40Таким образом, Введение сигнальногоэлектрода Во второе расширение в капилляре известного технического решения и зд 1 ецд диэлектрика на электролит в своссднсм От ртути Осъсмс, рдспсзОженным 45 между расширениями, расПиряет функциональные возможности преобрдзсвателя, позволяет ему дополнительно выполнять следующие функции: генератора импульсов напряжения инфрацизкой частоть 1; времязадающего устройства нд малые промежутки времени; счетчика количества электричества с импульсным (и Гдраметрическим) считыванием информации; электрохимического управляемого сопротивления с памятью, а выпо, ение части измерительного капцл ляра в форме спирали увеличивает объемкдмя Ги, повышает точность ц стойкость преобразователя к хсхапческим ударным ц вцбрационным нагрузкам.Ртутный преобразователь, содержагций замкнутый кольцевой капилляр, включающий цилиндрическую, являющуюся измерительной, часть и два расширения со свободным от ртути объемом между ними, и заполненный столбиками ртути, разделенными электролитами, управляющие электроды, расположенные в одном из расширений и разделенные пористой перегородкой, пропитанной электролитом, сигнальные электроды, расположенные в измерительной части капилляра, отличающийся тем, что, с целью расц 1 ирения функциональных возможностей, увеличения объема памяти, повыше 8ния точности и надежности преобразователя, часть измерительного канала выполнена спиралевидной, во второе расширение введен сигнальный электрод, а свободный от ртути объем между расширениями заполнен электролитом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР4135 б 5, кл. Н 01 Ст 9/22, 1974. 10 2. Авторское свидетельство СССР312313, кл. Н 01 Сз 9/22, 1971,3. Заявка2836227, кл. Н 01 Ст 9/22,05.11.79, по. которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.ель Н. МБойкас1го комитй и откаушскаягород, ул Состави хред А раж 76 твенно бретени5я, 4 г. Уж дактор С. Запесочный Теказ 5632/62 ТиВНИИПИ Государспо делам изо113035, Москва, Ж -Филиал ППП Патент,араховскаяКорректорПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/Проектна