Устройство для определения состава и свойств электролитов

(19) 01) А З 151) С 01 И 27/02 1йЛ Ж Лщ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Е.И. Глинкин и Б.И. Герасимов (71) Тамбовский институт химического машиностроения(56) 1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. М "Машиностроение", 1974, с. 26 1-274.2, Герасимов Б.И. и др. Инструментальный метод контроля общего соле- содержания оборотных вод. Научнотехнический реферативный сборник 1Автоматизация и контрольно-измери-. тельные приборы", ЦНИИТЭ, Нефтехим, 1976, Р 5, с. 6-9.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСОСТАВА И СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, содержащее два колебательных резонансныхконтура, включающих рабочую;и сравнительную емкостные измерительныеячейки бесконтактного типа, детектирующие блоки, соединенные последовательно с контурами, компаратори генератор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии 3 мерения, оно дополнительно содержит блок управления генератором,интегратор, вход которого подключенк выходу детектирующего блока сравнительного колебательного резонансногоконтура, выход к первому входу комйаратора, соединенного вторым входомс выходом детектирукицего блока рабочего колебательного резонансногоконтура, выход компаратора соединен свыходом установки нуля интегратора,выходом устройства и первым входомблока управления генератора, вТоройвход управления которого соединен свыходом генератора, третий вход блока управления соединен с блокомустановки частоты генератора, а выходсоединен с управлякнцим входом генератора, выход которого подключен к,рабочему и сравнительному колебательдым резонансным контурам.Изобретение относится к Физико- химическим исследованиям и может быть использовано для непрерывного определения концентрации электролитов в химической и других родствен ных с ней отраслей промьиппенности,Известен контактный кондуктометр содержащий две или четыре электродные ячейки, погруженные в электролит и включенные в измерительную схему, которые предназначены для определения концентрации электролитов по величине электропроводности 1 .Злектрохимические процессы, происходящие на электродах, а также не возможность определения состава загрязненньк и пленкообразующих растворов электролитов ограничивают воэможность его применения в промышленных условиях. 20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее два колебательных резонансных контура, включающие работую и сравнительную ем костные измерительные ячейки бесконтактного типа, детектирующие блоки, соединенные последовательно с контурами, компаратор и генератор 21.Однако зто устройство имеет не- З 0 достаточную точность определения кон-" центрации электролитов.Цель изобретения - повьппение точности определения состава и свойств растворов электролитов. ЭПоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее две колебательных резонансных контура включающих рабочую и сравнительР40 ную емкостные измерительные ячейкибесконтактного типа, детектирующие блоки, соединенные последовательнсь с контурами, компаратор и генератор, дополнительно введены блок управле 45 ния генератором, интегратор, вход которого подключен к выходу детектирующего блока сравнительного колебательного резонансного контура а выход к первому входу компаратора, соединенного вторым входом с выходом50 детектирующего блока рабочего колебательного резонансного контура, выход компаратора соединен с выходом установки нуля интегратора, выходом устройства и первым входом блока управления генератора, второй вход управления которого соединен с вы ходом генератора, третий вход блока управления соединен с блоком установки частоты генератора, а выход соединен с управляющим входом генератора,выход которого подключен к рабочемуи сравнительному колебательным резонансным контурам.На Фиг. 1 приведена Функ.коваль"ная схема предлагаемого устройства;на Фиг, 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу; на Фиг. 3 - ,граФики изменения частоты генератораР 1- = Г(Е) и концентрации С = Г,;),где й- время; на Фиг, 4 - Функциональная схема генератора упр вляемойчастоты и блока управления г ратором,Устройство содержит колебательныйрезонансный контур 1 с рабочей бесконтактной ячейкой проточного типас кольцевыми электродами, во внутренней полости которой находится анализируемый раствор электролита,сравнительный резонансный колебятельныйконтур 2 с идентичной сравнительнойячейкой бесконтактного типа, заполненной эталонной средой с известным значением концентрации электролита, детектирующие блоки 3 и 4, компаратор 5, интегратор 6, управляемыйгенератор 7 частоты, блок 8 управления генератором, вход 9 уставок, первые и вторые входы 1 О и 11 блока 8управления, выход 12 блока управления,еости 3 и 14 свяи, выход 15управляемого генератора частоты,Блок 8 управления генераторомсодержит, например, оперативноезапоминающее устройство 16, микропроцессор 17, генератор 18 тактовых импульсов, оперативное запоминающееустройство 19 и постоянное запоминающее устройство 20,Блок управляемого генератора 7частоты содержит, например, включенные параллельно ключи 21, управляемый делитель 22 частоты, сравнивающее устройство 23 и блок 24 задержки.Устройство работает (Фнг. 2 О) циклически следуйщим образом,Сигналы с контуров 1 и 2 детектируются блоками 3 и 4 и поступают длясравнения на входы компаратора 5(Фиг. 2 о). На первый вход компаратора 5 подается сигнал с выхода блока 4, а на второй вход - с выходаблока 3 через интегратор 6. В моментравенства рабочего напряжения Ур сконтура 1 и проинтегрированного эта) Частота Р на выходе компаратора5 равна лонного напряжения Б с контура 2 навыходе компаратора 5 формируютсяимпульсы длительностью с (фиг. 2 ),причем(2) о К 4 Ссни не- кой пз оер- емкост - действполной эквива ой схемы измери- онтактноке коня емкостно ячейки бес при настрФ3= Хгде ьц - длительность импульса информационного сигнала, пропор- Р= 1 И П/Цр., ционального концентрации 10 раствора электролита в ячей- Определив выражение для Юр и 0 ке контура 1; с учетом анализа эквивалентных электр - длительность импульса, про- рических схем замещения емкостных порциональная постоянной бесконтактных ячеек проточного типа составляющей информационного 13 с кольцевыми электродами, включенных сигнала и определяемая кон- в параллельные резонансные контуры центрацией раствора электро и 2, питаемые управляемым генералита в ячейке контура 2. тором высокой частоты через емкости При этом при резонансной частоте связи 13 и 14, с учетом того, что Р, параметрьо 0 и частота Р О (КМ)М Ф(С, +С ) и (КЖ)фюС 1 Як = 1/С ь(СС + СС) где В - константа В момент равенства напряжений на емкостнойячейки; ю2 ЯР,. - часто- входах компаратора 5 последний пере- та контура генератора; Эбо- удельная ключается (фиг. 2,6), т.е. формнру- электропроводность раствора электро- ется спад импульса длительностью сК, 25 лита, связанная с концентрацией; С, Спадом этого импульса обнуляется инте- С , С, - емкости стенок ячеики и рагратор б. створа соответственно, окончательноПри обнулении последнего заканчивается К-й цикл измерения, а компара- , (3) тор 5 устанавливается в исходное сос- зо Ус К-- -к тояние. Это способствует формированиюК К К ф Х3 9 фронта (К+1)-го цикла измерения, который йроисходит аналогично К-му циклу. где К = По = Со й - напряжение,На частоте Ро, близкой к резонанс- маемое с ге ной частоте рабочего контура 1, в ритора высо блоке 8 управления генератором с частоты; поставляются между собой частоты К(ЯС) К = Сопзй; управляемого генератора 7 по входу К = я = Сопей - активные пот и 10 и информационная частота по входуконтура; 11 с компаратора 5. В блоке 8 управ-,4 О К 8 = 1(баСс) щ Сопзй; ления генератора сравнение частот Бь осуществляется в коде. Гс +КСигнал генератора 7 заводится с .9 выхода управляемого делителя 22 час 1 тоты (фиг. 4) в блок 8 по шинам 10С+ 2 С и 45д ЯС в коде И К Ф, где К - коэффифгде С яи 13 и 14 циент пропорциональности а по вхо-, д Сс ФЭ дам 9 в блок 8 заводится в кодеК 24К ъ /Р (ГдеРуопа 2проводимости расстройка контура 1 ф К - коэффилентной электрическ циент пропорциональности) погрешность измерения 4 Е, причем Р в то же время определяет порог квантованияго типа частоты генератора 7,туров нльсный сигоде Ы, а д ормационно с нал Кроме того, по входам управления генератора за грамма измерения резонан контура 2 в коде в виде в блок 8 53дится про"ой частотыф". Я; широтно-имп авляется ется код 11 - 11 оВ блоке 8лпредсее вычисл8 блоке 8 в К-й цикл измерениясравниваются коды И,И., И по алгоритму (фиг. 2 г, и фиг, 3);,1) если /И - И,ь /Е, то частота .генератора 7 Рк = Р(к, ),= Согзг:, 52) если И.,- И,в И-то частота гекеряторя 7 уменьщяется кя порог квантовяния 5 Р = К И , причем И,0 Еь).К, И (где К - коэффициентпропорциональности); 3) если И -И. И, то частота генератора 7 увеличивается на порог квантования, Рпричем И= И + К И .,(у, к 1 о еТаким образомв блоке 8 в итогесравниваются частоты генератора 7 Р. ""и выходная частота компяратора 5 Р,1причем выходная частота генератораР, = Г(Г.) с изменением концентрациираствора электролита с = Г(Г.); ,.Г25 Б результа"е подстройки частотыгенератора под резонансную частотуконтура 1 Р. = РР (фиг. 2 г и 3)густройство устанавливается в равновесное состояние, при изменении концентрации раствора электролита устанавливается новое состояние разно,весия, характеризующее Р= Рр и т,д,Таким образом, устройство работаетв режиме следящей обратной связи,частота генератора. определяет концентрацию раствора электролита Вр.-.бочей ячейке контураБлок 8 управления генератором, гпрецставляющий собой счетчик импуль совв 16 преобрЯзуется В кОД И ипоступает в микропроцессор 17,ПОМОЩЬЮ ПОСТОЯННОГО ЗЯПОМИКЯЮЩЕГОустройства 20 в микропррцессор 17вводится програьиа Б =Х И , аПОМОЩЬЮ ОПЕРЯТИВНОГО ЗЯПОМИНЯЮЩЕГОустройства ВВОдится В микропроцессор."7 код И В последнем происходитсравнение кодов Иг, И.и, Ипо указанному алгоритму с целью управлениячастотой генератора 7 блока.Управпяемый генератор 7 частоты.,фиг,. й) работает след 5"ющим образом,С выхода2 блока 8 через ключи 21 3 управляемый делитель 22 частоты заводится код ИК, . Этот код постУ- пает кя первые входы сравнивающего устройства 23 через блок 24 задержки и кепссредстзенно на вторые .,"Оды сравнивающего устройства 23 с Выхода управляемого делителя 22 чя .Тоть, Иа выходе сравнивающего устройства 23 появляется положительный потенциал (логическая "единица" ) при равенстве. ер 1 = И где ИКОД НЯ " ервых входах сравнивающего устрой: твя 23 после задержки, В противном с -.ЯеВИц , 7 Ик, 1 и кя Выходе сразид.яющего устройства - нулевой потенциал (логический куль ) .; фронтом импУльса (пер епяцом 0 -1, код В урявляеом делителе частоты умекьщается наединицу, что приВодит к неравенству кодов на первых и вторых входах сравнивающего чстройства (И,- 1Ик), это приводит в сво очередь к появлению на выходе сравнивающего устройства спада импульса (переход с 1-0"). Через время задержки, определяемом блоком 24 задержки и переходнымн процессами сравнивающего устройства 23 ка выходе последнего генерируется вновь фронт следующего импульса (перепад "0"-"1") по которому код В управляемом делителе 22 частоты уменьщается ка единицу и т,д.яким образом на выходе равнивающего устройства 23 генерируются импульсы с частотой РО = Сопзс Я ка Вьходе управляемого делителя час, - . тоты 22 импульсы следуют с частотойО Ьь11 мпУльсы на Выходе управляемого капителя 22 частоты появляются в мо -мент еГО Обнуления, что привОДит к посуплеккю через ключи 21 в управляемый делитель 22 частоты следующего кода,. Например И+ 7.Таким образом, введение в предлаГаемое устройетво управляемого генераторя чястоты Олокя управления ге,-.ерятором, интегратора позволяет умекьюить инструментальную зогрещность преобразования вследствие наличия в устройстве отрицательных обратных связей и УВеличить тэчнОсть измерения концентрации раствора электролита за счет нормирования пор;,.:"ыз уарвкиа1092398 В, Нееш Составит Техред Л.Эакаэ 3246/27 Тирам ВНИИПИ Государств но делам иэобре 1 13035, Москва, Ж-З/5 Патент", г. Укгород, ул. Проектна Редактор А. Гульк 823нного комитетений и открытРаушская на рректор И. Эрдеии ПодСССРй