Потенциостатическая установка Советский патент 1986 года по МПК G01N27/52 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для потенциостатического электролиза при контролируемом окислительно-восстановительном потенциале солевого расплава, может быть использовано в металлургии, химии и других отраслях промьшшенности и является дополнительным к авт. св. .№ 517837.

Цель изобретения - повьшение качества получаемых при потенциостатическом электролизе продуктов и достижение оптимальньк характеристик про-цесса электролиза за счет обеспечения требуемой зависимости плотности тока от окислительно-восстановительного потенциала расплава с оперативной коррекцией критических режимов потенциостатирования.

На фиг.1 и 2 показана структурная схема установки; на фиг.З - структурная схема алгоритма функционирования системы; на фиг.4 - принципиальная схема блока сопряжения.

Устройство содержит электрохимическую ячейку 1, устройство 2 порогового ограничения тока (УПОТ), блок 3 эталонньрс напряжений (БЭН), усилитель 4 постоянного тока (УПТ), аналого-цифровой преобразователь 5 (АЦП), дешифратор 6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, контроллер 8, усилит ль мощности 9, источник поляризующего тока (ИПТ) 10 и блок питания 11. Подключенное по входу меж,ду рабочим электродом и электродом сравнения УПОТ 2 предназначено для блокировки установки в случае превышения порогового тока электролиза. УПТ 4 усиливает разность между потенциалом, задаваемым БЭН 3, и потенциалом контрольного электрода АЦП 5, осуществляет непрерывно-дискретное преобразование выходного сигнала УПТ 4. Выходной код АЦП 5, соответствующий текущему значению разбаланса, используется как адрес ячейки ЗУ дешифратора 6, хранящей нужное (обусловленное видом зависимости ток-разбаланс) значение тока потенциостатирования, представленное в виде двоичного кода. Этот код преобразуется ЦАП 7 в опорный аналоговый сигнал, усиливаемый усилителем мощности 9 и преобразуемый ИПТ 10 в ток, подаваемый на ячейку 1 Конкретный вид зависимости тока от разбаланса задается контроллером .8 путем записи требуемой информации р ЗУ дешифратора 6,

Дешифратор 6 включает блок сопряжения (БС) 12, запоминающее устройство (ЗУ) 13 и коммутатор 14, При помощи БС 12 реализуется информационное взаимодействие между контроллером 8 и дешифратором 6. ЗУ 13 предназначено для хранения кодов, сооответствуюирпс требуемой зависимости-тока от разбаланса. Коммутатор 14 осуществляВТ переключение адресов ячеек ЗУ 13, поступающих либо от АЦП 5 (режим потенциостатирования) , либо от БС 12 (режим записи кодов зависимости). Работа предлагаемого устройства

осуществляется в соответствии с алгоритмом функционирования (фиг.З).

На входе алгоритма (блок 15) имеем вид функциональной зависимости тока от разбаланса, соответствукнцей требу,емому потенциостатическому процессу, допустимое значение порогового напряжения ЕП, программу коррекции исходной функциональной зависимости и критерии окончания электролиза. Цикл

функционирования начинается с настройки установки на фоновый ток при скомпенсированном потенциале контрольного электрода (блок 16). Далее на УПОТ устанавливают необходимое

значение Е (блок 17). Затем осзгществляют ввод в контроллер аналитической зависимости 3 (лч) (блок 18) при помощи входящего в его состав терминального устройства. Вслед за этим

контроллер вычисляет по введенной зависимости значения тока и передает вычисленные значения в ЗУ дешифратора (блоки 19 и 20). Для этого коммутатор 14 устанавливается при помощи

БС 12 в состояние, при котором он разрешает прохождение на ЗУ 13 адресов, передаваемых через БС от контроллера .

Для вычисления значений тока весь

интервал изменения разбаланса 44) разбивается на 2 отрезков, где п - разрядность цифрового тракта установки, и для каждого отрезка вычисляется I (ЛФ). Полученное значение I записывается в ячейку ЗУ 13 с адресом, равным номеру отрезка.Дакой способ позволяет в процессе потенциостатирования использовать ход, вырабатываемый АЦП 5, как адрес ячейки ЗУ 13, в которой хранится нужное значение тока.

По завершении передачи коммутатор 14 устанавливается в положение, разрешающее прохождение на ЗУ кода, вырабатываемого АЦП. Далее при помощи

БЭН 3 задают требуемый разбаланс, соответствующий нужному значению потенциала солевого расплава (блок.21). С этого момента начинается собственно процесс потенциостатического электролиза (блоки 22-27). После усиления сигнала разбаланса усилителем постоянного тока (блок 22) производится аналог о-цифровое, преобразование (блок 23). Полученный код поступает на вход дешифратора, из ЗУ 13 которого считывается код, соответствующий, нужному значению тока (блок 24). Этот код преобразуется далее в аналоговый сигнал (блок 25), который затем усиливается усилителем мощности (блок 26) и преобразуется источником поляризующего тока в ток, подаваемый в ячейку (блок 27). Если при этом потенциал рабочего электрода под током Ер, больше ЕП (блок 28), то установка блокируется (блок 29). После этого контроллер устанавливает коммутатор 114 в исходное состояние и производит оперативную коррекцию процесса потенциостатирования (блок 30) путем изменения содержимого ячеек памяти ЗУ дешифратора. Затем установка разблокируется (блок 31) и электролиз продолжается. Если же Ер, ЕП , то в зависимости от того, закончен ли процесс (блок 32) электролиз либо продолжается, либо цикл функционирования оканчивается. Критерием окончания может служить количество электричества, пропущенного через ячейку, время электролиза, состав электролита и т.д. На вькоде алгоритма (блок 33) имеем продукт заданного состава и диагностическую информацию о ходе процесса .

В качестве контроллера 8 использована микро ЭВМ Электроника-60 в конфигурации MERA-60/10, включающая центральный процессор М 2, алфавитно-цифровой дисплей MERA-7952, п чатающее устройство DZM-180RO, перфоленточную станцию ввода/вывода СМ-6204, устройство сопряжения с дисплеем MDK-60 и устройство сопряжения с перфоленточной станцией MCD-60.

В качестве АЦП использован 10-разрядный интегральный АЦП последовательного типа К 1108 ПВ1 с временем преобразования 0,9 мкс, В качестве ЦАП 7 использован 12-разрядный интегральный ЦАП К 1108 ПА .1А (задействованы десять старших разрядов) с временем установления 0,4 мкс.

Запоминающее устройство 13 вьтолнено на десяти интегральных микросхемах типа КР 565 РУ 2А. Емкость ЗУ составляет 1024 10-разрядных слов.

Коммутатор 14, переключающий два 10-разрядных входных порта на один выходной той же разрядности, выполнен на пяти микросхемах типа К 155 КП 2. Выбор входного порта осуществляется

сигналом, передаваемым из блока сопряжения на запараллеленные адресные входы мультиплексоров.

Блок сопряжения вьтолнен в соответствии со стандартом на интерфейс

сопряжения с общей шиной Электроники-60.

Блок сопряжения состоит из приемопередатчиков адреса данных 34-36, счетверенных D-триггеров 37-40, Dтриггера 41, передатчиков 42 и 43, элемента 8И-НЕ 44, элементов 2 ИЛИНЕ 45-53, элементов 2 ИЛИ 54 и 55, элементов 2И 56-66, элементов 2И-НЕ 67-71 и магистральных элементов 2И-НЕ

72-74. В блоке сопряжения использованы стандартные микросхемы серии К589, К559 и К155.

Формула изобретения

0

Потенциостатическая установка по авт. св. № 517837, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества получаемых при потенцио-статическом электролизе продуктов и

5 достижения оптимальных характеристик процесса электролиза за счет обеспечения требуемой зависимости плотности тока от окислительно-восстановительного потенциала расплава с оперативной коррекцией критических режимов потенциостатирования, в установку дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, контроллер, цифроаналоговый преобразователь и дешифра5тор, состоящий из блока сопряжения, запоминакицего устройства и коммутатора, причем первый вход ангшого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход

0 аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу коммутатора, третий вход коммутатора соединен с выходом блока сопряжения, а его выход - с первым входом запоминающего

5 устройства, вход-выход запоминающего устройства соединен с вторым входомвыходом блока сопряжения, выход под- ключен к входу цифроаналогового преобразователя, при этом первый вход блока сопряжения соединен с выходом устройства порогового ограничения тока, первый вход-выход подключен к контроллеру, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом усилителя мощности, причем вторые входы аналого-цифрового преобразователя, блока сопряжения, запоминающего устройства, коммутатора и цифроаналогового преобразователя соединены с дополнительным выходом блока питания.

Изобретение относится к электрохимическим приборам, предназначенным дпя ведения потенциостатического электролиза при контролируемом окислительно-восстановительном потенциале солевого расплава. Целью изобретения является повьппение качества получаемых при потенциостатическом электролизе продуктов и качества процесса электролиза за счет обеспечения требуемой зависимости плотности тока от окислительно-восстановительного потенциала расплава с оперативной коррекцией критических режимов потенциостатирования и повьшения его точности. Задача решается введением дополнительных блоков: аналого-цифрового , преобразователя (А1Щ), контроллера, . цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и дешифратора, состоящего из блока сопряжения (ЕС), запоминающего устройства (ЗУ) и коммутатора. При этом вход АЦП соединен с выходом усилителя постоянного тока, его выход с первым входом коммутатора, третий вход которого связан с выходом БС, а выход - с первым входом ЗУ. Вход-вы- i ход последнего соединен с вторым вхо (Л дом-выходом БС, выход же связан со входом ЦАП. Первый вход БС соединен с устройством порогового ограничения тока, его первый вход-выход - с контроллером, а,выход ЦАП связан с входом усилителя мощности. Вторые входы АЦП, ЦАП, БС, ЗУ и коммутатора соеди ю иены с выходом блока питания. 4 ил. Эд tc J X)

Кттрмтру

CSesiai поттов

at.e