Измеритель перенапряжений электрохимических процессов

(5) 4 О О В 31/О 13ЙВЬ. ,13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИИ ЭЛЕКТ. 54) ЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕНАЛРЯЖЕХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВзобретение относитсятельной технике. Измеуправляемый генератов, преобразователь 5- ток и буферный усил с (О электро итель со.им-,апрятель 9.измер держи пульс жение ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР 9 625638, кл.С 01 К 27/22 1978.Кравченко Т.ГСанталов Л.А., Благинина Е.И."Импульсный гальвано,стат. - Заводская лаборатория, 1973, т.39, У 3, с.358-361. В устройство введены цифроаналбговый преобразователь 2, аналоговыйключ 3, блок 4 ввода-вывода информации, фиксатор 7, блок 8 выборкихранения, дифференциальный усилитель10, источник 1. опорного напряжения,синхронизатор 12 аналоговый коммутатор 13 и аналого-цифровой преобраэователь 14. При этом фиксатор 7 выполнен на усилителе 16, резисторе7, ключе 18, конденсаторах 19 и 20н компараторе 21. Синхронизатор 2включает 0-триггеры 22 и 23 и элемент ИЛИ 24. Блок 15 управления выполнен на ЭВМ, к каналу 25 которойподключены интерфейсный блок 26,центральный процессор 27, оперативное запоминающее устройство 28 иперепрограммируемое запоминающее устройство 29. Измеритель позволяетповысить точность и автоматизироватьпроцесс измерений. 2 ил.Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может бытьиспользовано для исследования кинетики электрохимических процессов.Цель изобретения - повышение точности и автоматизации измерений.На фиг.1 приведена блок-схемаустройства; на фиг,2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу. 10Устройство содержит управляемыйгенератор 1 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 2, выход которого соединен с вторым входом аналогового ключа 3, первый вход которого 15подключен к выходу генератора 1,блок 4 ввода-вывода информации, преобразователь 5 напряжение - ток,вход которого соединен с выходомключа 3, а выход подключен к рабочему электроду электрохимическойячейки 6. Первый вход фиксатора 7соединен с выходом ключа 3, второйвход - с выходом блока 8 выборки-хракения. Вход блока 8 подключен к выходу преобразователя 5. Вход буферного усилителя 9 подключен к электроду сравнения ячейки 6. Первый входдифференциального усилителя 10 соединен с выходом блока 8, второй 30вход - с выходом источника 11 опор -ного напряжения. Первый вход синхронизатора 12 подключен к выходу генератора 1, второй вход - к выходу фик"атора 7, первый вьмод - к входууправления фиксатора 7, второй выход - к входу управления блока 8.Первый вход аналогового коммутатора13 соединен с выходом усилителя 10,второй вход - с выходом источника 4011, третий вход - с выходом усилителя 9, а выход - с входом аналогоцифрового преобразователя ( АЦП ) 14,вход запуска которого соединен стретьим выходом синхронизатора 12,информационные выходы и выход готовности данных подключены к входамблока 15 управления, выполненного наЭВМ. Другие входы блока 15 подключены к выходам блока 4 ввода-выводаинформации. Входы блока 4, входызапуска и сброса синхронизатора 12,вход управления коммутатора 13, атакже входы преобразователя 2 и генератора 1 подключены к соответствующим входам блока 15,Фиксатор 7 выполнен на усилителе16 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 соот" ветственно, 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 Э-триггерах 22 и 23, С-входы которых соединены с первым и вторым входами синхронизатора соответственно, 0-входы - с шиной логической единицы, К-входы - с входом сброса синхронизатора, а выходы - с первым и вторым выходами синхронизатора соответственно, выход Р-триггера 23 соединен также с первым входом элемента ИЛИ 24, другой вход которого подключен к входу запуска синхрони. затора, а выход - к третьему выходу синхронизатора. Блок 15 управления выполнен на ЭВМ, к каналу 25 которой подключены интерфейсный блок 26, центральный процессор 27, оперативное запоминающее 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 устрой. ства. ЭВМ 15 формирует сигнал "Сброс, который, поступая в синхронизатор 12, сбрасывает триггеры 22 и 23 в нуль, цифровой код управления коммутатором 13, который подключает источник 11 опорного напряжения к вхо" ду АЦП 14. По команде "Пуск",формируемой ЭВМ 15, осуществляется запуск АЦП )4. По окончании процесса преобразования АЦП 14 выдает сигналотов" 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 11электрохимической ячейки 6, который через буферный усилитель 9 с высоким входным сопротивлением и аналоговый ком 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 1 О. Про исходит измерение начального потенциала рабочего электрода 11 электрохимической ячейки 6, при этом блок 8 работает в режиме слежения, т.е. потенциал на его выходе Б повторя ет потенциал на его входе(фиг.2 в,д ). На вход АЦП 14 поступает потенциал Б, (фиг.2 д): Ц, Б, -где 0 о - опорное напряжение источника 11. Этот потенциал преоб разуется в цифровой код и записывается в ОЗУ 28. Далее управляемый генераторимпульсов, цифроаналоговый преобразователь 2 и аналоговый ключ 3 формируют на входе преобразо вателя 5 напряжение - ток (фиг.2 а,б) импульс напряжения, амплитуда Б, и длительностькоторого задается цифровым кодом, формируемым интерфейсным блоком 26. 35Преобразователь 5 формирует импульс тока, протекающий через находящийся в состоянии равновесия рабочий электрод (РЭ 1 электрохимической ячейки 6. Возникающее при этом измене ние потенциала Б, (фиг.2 в) характеризует электродную поляризацию, протекающую с момента включения поляризующего тока. При прерывании тока (интервал 1 - С ,фиг.2 в) омическая 45 составляющая электродной поляризации спадает со скоростью выключения тока (участок С з - Т,), в то время как спад истинной электродной поляризации происходит в течение 50 более длительного времени (участок спада- С). Измерение потенциалав момент(Б ) позволяет определить зависимости потенциала от величины пропускаемого тока через 55 рабочий электрод тока. На Основании этого можно построить поляризационные кривые. Рассмотрим, каким обраэом происходит измерение потенциала 11, (фиг.2 в). В момент С, (фиг.2 апо фронту импульса 11 формируемого генератором 1, срабатывает триггер 22 синхронизатора 12, который сигналом П .,(фиг.2 е) размыкает ключ 8 в фиксаторе 7, фиксатор 7 начинает сравнивать скорости изменения сигналов У(11 - выходное напряжение ключа 3) и Б (фиг.2 б,в),причем блок 8 выборки-хранения находится в режиме слежения (О = Б,). Так как элементы 16-20 фиксатора 7 представляют собой суммирующий дифференциатор, то выходной сигнал усилителя 6с 1 Цз Й 11Б = - К+ К в в -С Д ,Дгде КК, - постоянные времени попервому и второму входамфиксатора 7ЙОТак как производная --- 7 0ЙТ(И 3 3а( 0 параметры конденсатодсров 19 и 20 выбраны такими, чтобы выполнялось следующее условие:ац, (ИЗ вК,- К - = О.йсдВыходной сигнал Опоступает на вход компаратора 21, где происходит его сравнение с пороговым напряжением 1. В момент С, компаратор 21 срабатывает и переключает триггер 23, который формирует сигнал Ц, (фиг.2 ж 1, переводящий блок 8 иэ режима слежения а режим хранения. На выходе блока 8 фиксируется потенциал Б,. Одновременно происходит запуск АЦП 14 сигналом Ц., с третьего выхода синхронизатора 12. На вход АЦП 14 поступает потенциал О1 оОсПосле преобразования в цифровой код АЦП 4 формирует сигнал готовйости данных, ЭВМ 5 считывает и записывает этот код в ОЗУ 28, формирует импульс "Сброс" (фиг.2 э ), после чего цикл работы устройства повторяется. ЭВМ 15 вычисляет истинные величины перенапряженийэлектро- химического процесса по формуле 1 = 1+ 1- О,. Вычисленное значение выводится через блок 4.Формула изобретения Измеритель перенапряжений электро- химических процессов, содераащий электрохимическую ячейку, электрод сравнения, который подключен к входу буферного усилителя, преобразователь напряаение - ток и генератор импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации измерения, в него введены аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, блок управления, блок ввода- вывода информации, аналоговый ключ, фиксатор, блок выборки-хранения, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, синхронизатор и аналоговый коммутатор, причем генера. тор импульсов выполнен управляемым, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первьщ входом аналогового ключа, второй вход этого ключа соединен с выходом управляемого генератора импульсов и первью 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 выборки- хранения, выход которого подключен 5 10 15 20 25 30 к первому входу дифференциальногоусилителя и второму входу фиксатора,выход фиксатора соединен с вторымвходом синхронизатора, первый выходсинхронизатора подключен к входу управления фиксатора, второй выход - квходу управления блока выборки-хранения,третий выход - к входу запуска аналого-цифрового преобразователя, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к первым входам блока управления, соответствующие вьмоды которого подключены квходам блока ввода-вывода информации,входам запуска и сброса синхронизатора, входу управления аналоговогокоммутатора, входам цифроаналогового преобразователя и управляемогогенератора импульсов, вторые входыблока управления соединены с выходами блока ввода-вывода информации,вход аналого-цифрового преобраэовате.ля подключен к выходу аналоговогокоммутатора, первый вход которогоподключен к выходудифференциальногоусилителя, второй вход - к выходу источника опорного напряаения и второмувходу дифференциального усилителя,а третий вход - к выходу буферногоусилителя, вспомогательный электродэлектрохимической ячейки подключен кобщей шине устройства.Производственно-полиграфическое предприятие, г.уагород, ул. Проектная Ь 0 7 ТирахИИПИ Государделам изоб Москва, Ж 772твеныетен35, Р Подписноеого комитета СССРий и открытийаушская наб., д.4/5