Преобразователь проводимости раствора в частоту Советский патент 1989 года по МПК G01R27/00 G01N27/02 

Изобретение относится к кондукто- метрии и может использоваться для не- прерьш}1ого измерения проводимости растворов с помощью бесконтактного датчика.

11ель изобретения - расширение диапазона линейного преобразования за счет использования бесконтактного емкостного датчика в качестве пре- мязадаюцего элемента автогенератора.

Па фиг. 1 предстагзлена структурная электрическая схема преобразователя проводимости раствора в частоту; на Лиг. 2 - iuiarpariMu напряжений, поясняюс ие ,oiy преобразователя.

Преобразователь содер га1т интегратор 1 с конденсатором 2 в цепи обратной связи и триггер имитта 3, вход которого соединен с вькодом интегратора 1. Нежду В1.ГХОДОМ триггера Шмитта 3 и входом интегратора 1 включены последовательно соединенные первьш резистор 4 и второй резистор 5, выводами соединения которых и общей шиной включен конденсатор 6, и бесконтактньш емкостный датчик 7 с исследуемым раствором, схема замещения которого моу-сет быть представлена конденсатором 8, описывающим лшэлектрические свойства изоСП СО

О

to

ai

ляции электродов, конденсатором 9, описываюг(им диэлектрические свойства исследуемого раствора, и резистором 10, описывающим проводимость не- следуемого раствора.

Преобразователь работает следующим образом.

Пусть в момент времени t О напряжение Оц на выходе интегратора 1 достигает порога срабатывания L o триггера Пмитта 3, и он перекльиает- ся из состояния отрицательного насыщения Uj - -ио в состояние положительного насьвцения Uj Uo , т. е. лиь 2Uo. При этом напряжение на выходе интегратора 1 скачком уменьС«С я шается на величину fl-UeT .

где Cj, Cj, ( 9 емкости конденсате-

ров 2, 8 и 9 соответственно, и затем уменьшается по экспоненциальному закону с постоянной времени fl R х

i (4VS . где к,,-

сопротналение исследуемого раствора; у- его проводимость; Ет его диэлектрическая проницаемость, t:e 8,85

л-И

«10 ф/м - абсолютная диэлектричес

кая проницаемость, до тех пор, пока в момент времени t Т/2 не достигает порога отпускания - триггера Пмитта 3. В этот момент триггер Шмитта 3 переключается из состояния положительного насыдения в состоя- ние отрицательного насьщения, напряжение Уд на выходе интегратоар 1 скачком увеличивается на величину ЛУд и затем увеличивается по экспо- иенциальному закону с постоянной вре мени С до тех пор, пока в момент времени t Т не достигает вновь порога срабатывания «( и триггера Шмит- та 3, который при этом вновь переключается в состояние положительного насьпцения. Таким образом возникают релаксационные колебания С частотой повторения, пропорциональной проводимости исследуемого раствора в датчике 7.

Т

С

.-г

2(с,с,)Е „1п г;с;с7 -оГГ,(с;тс;у

(1)

где о( - глубина положительной обратной связи в триггере Ымнтта 3.

Для работоспособности преобразователя необходимо, чтобы емкость конденсатора 2 удовлетворяла условию

с

o(Cj+C,) «

Ь1

(2)

Если выполняется условие

RsPt г т.

(3)

где R- - сопротивление второго ре

зистора 5;

С - емкость конденсатора 6,- то среднее напряжение U на конденсаторе 6 равняется нулю, а амплитудное

Ue

значение, равное достигается 4FKj(j J

в момент переключения триггера Имитта 3. При этом средний ток, протекающий по первому резистору 4 на вход интегратора 1 за время меяоду переключениями триггера Имитта 3, равен нулю и не меняет период повторения импУль- сов. Для устойчивой работы преобразователя во всем диапазоне генериру- емьпс частот совместно с условием (3) должно вьтолняться условие

M-Rj 2с;г

(4)

5 0 0

5

5

Если интегратор 1 и триггер Шмит- та 3 одновременно оказываются в состоя 1ши насыдения, то конденсатор 6 через резистор 5 заряжается до напряжения Ug, ток, протекаю1ций при ; этом по первому резистору 4, выводит интегратор 1 из насыщения, и автоколебания возобновляются.

Включение последовательно соединенных первого резистора 4 и второго резистора , 5 параллельно бесконтактному емкостному датчику 7, не проводящему постояHHOI O тока , необходимо для обеспечения устойчивой работы преобразователя, так как конденсатор 6 заряжается входным током интегратора 1, который переходит в состояние насыцения, устойчивое в отсутствии первого и второго резисторов.

Положительный эффект технического решения заключается в обеспечении , пропорциональности выходной частоты преобразователя проводимости раствора в широком диапазоне, что упрощает градуировку и использование пре

Изобретение относится к кондуктометрии и может использоваться для измерения проводимости растворов с помощью бесконтактного емкостного датчика. Цель изобретения - расширение диапазона линейного преобразования за счет использования бесконтактного датчика в качестве времязадающего элемента автогенератора - достигается тем, что в преобразователь введены интегратор, вход которого соединен с кондуктометрической ячейкой, а выход - с входом триггера Шмитта, первый и второй последовательно соединенные резисторы, включенные между входом интегратора и выходом триггера Шмитта, и конденсатор, включенный между выводами соединения первого и второго резисторов и общей шиной, а кондуктометрическая ячейка выполнена в виде бесконтактного емкостного датчика. Положительный эффект технического решения заключается в обеспечении пропорциональности выходной частоты преобразователя измеряемой проводимости раствора в широком диапазоне, что упрощает градуировку датчика и использование преобразователя в системах автоматической обработки и управления. 2 ил.

-J(7- .1

f/g