Устройство для дифференцирования медленно меняющихся напряжений Советский патент 1960 года по МПК G06G7/18 G06G7/42 

Известные устройства для дифференцирования напряжений, построенные на пассивных контурах RC, RL, не обеспечивают требуемой чувствительности при дифференцировании медленно меняющихся напряжений. Электронные устройства для дифференцирования обладают дрейфом нуля, ограничивающим диапазон дифференцируемых напряжений. Электромеханические дифференцируюш.ие устройства громоздки, сложны и из-за наличия трущихся частей и переходных контактов не всегда надежны в работе.

Предлагаемое электрохимическое устройство для дифференцирования медленно меняющихся напряжений имеет простую трнструкцию и надежно в работе. Это достигается тем, что оно выполненов виде электроосмотической ячейки, преобразующей входное напряжение в механическое перемещение двух диафрагм, примыкающих к анодным отделениям двух солионов, дающих в нагрузку ток, пропорциональный скорости перемещения диафрагм. Путем дифференциального включения солионов обеспечивается индикация знака производной.

Схема предлагаемого устройства дана на чертеже.

Устройство содержит электроосмотическую ячейку /, два солиона 2 и 3, укрепленные по обеим сторонам электроосмотической ячейки, два источника питания 4 и 5 и два сопротивления 5 и 7. Электроосмотическая ячейка состоит-из стеклянного диска 5, пронизанного больщим количеством капилляров; двух электродов 9, изготовленных из тонкой перфорированной платиновой фольги; сосуда, состоящего из корпуса 10 и двух тонких гофрированных диафрагм 11 и 12. В сосуд залита дистиллированная вода 13. Стеклянный диск с наложенными на него электродами плотно укреплен в средней части сосуда и разделяет его на два отделения.

В электроосмотической ячейке используется известное явление электроосмоса - вода под действием электрического напряжения, приложен№ 130201- 2 ного к электродам 9, по капиллярам переходит из одного отделения ячейки в другое (от положительного электрода к отрицательному), вызывая увеличение давления воды в этом отделении на диафрагму 11 (12) и прогибает ее наружу- Диафрагма 12 (11), закрывающая другое отделение, при этом прогибается внутрь. Между величиной прогиба диафрагмы и приложенным к электродам напряжением существует линейная зависимость.

Существует также линейная зависимость между скоростью движения дифрагмы и скоростью изменения напряжения на электродах (при медленных изменениях).

В данном устройстве электроосмотическая ячейка служит для линейного преобразования электрического напряжения в механическое перемещение диафрагм // и 12.

Солион 2 (3) содержит светонепроницаемый сосуд 14 с двумя отделениями - анодным 15 и катодным 16, сообщающимися между собой через отверстие, в котором установлен рабочий катод 77 из густой платиновой сетки, дополнительный катод 18 и анод 19, изготовленные из редкой платиновой сетки. Боковые стенки сосуда закрыты тонкими гофрированными диафрагмами //, 20 (12, 21), одна из которых закрывающая анодное отделение 15 каждого солиона, является общей для солиона и для электроосмотической ячейки.

Устройство работает следующим образом. Напряжение, которое нужно продифференцировать, подводится к электродам 9 электроосмотической ячейки. Вода под действием приложенного напряжения по капиллярам диска 8 переходит из одного отделения ячейки в другое. В результате давление в отделении ячейки с положительным (в данный момент времени) электродом увеличивается и прогибает диафрагму, допустим диафрагму 11. Диафрагма проталкивает раствор из анодного отделения 15 солиона 2 в катодное 16. При прохождении раствора через сетку рабочего катода происходит процесс превращения комплексных анионов в отрицательные ионы. Анионы захватывают у рабочего катода П электрон и начинают двигаться к аноду. Во внещней цепи солиона 2 появляется ток. На сопротивлении 6 выделяется напряжение, величина которого пропорциональна скорости прохождения раствора, а следовательно, и скорости изменения, т. е. производной подведенного к электродам электроосмотической ячейки напряжения.

В то же время давление в отделении электроосмотической ячейки с отрицательным электродом из-за уменьшения количества воды понижается, и диафрагма 12 прогибается внутрь ячейки. Атмосферное давление, прогибая диафрагму 21, выталкивает раствор из катодного отделения 16 солиона 3 в анодное. Однако при этом ток во внещней цепи солиона и напряжение на его сопротивлении почти не изменяются.

Внещние цепи солионов соединены таким образом, что выходное напряжение равно разности напряжений на сопротивлениях 5 и 7. Такое включение обеспечивает сохранение на выходе знака производной входного напряжения.

Предмет изобретения

Устройство для дифференцирования медленно меняющихся напряжений, отличающееся тем, что, с целью,упрощения конструкции и повыщения надежности действия устройства, оно выполнено в виде электроосмотичсской ячейки с выполненными в виде диафрагм стенками, примыкающими к анодным отделениям двух солионов, имеющих в качестве наружных боковых стенок диафрагмы и дающих во внешней цепи напряжение, пропорциональное по величине и знаку производной напряжения на входе электроосмотической ячейки.