Устройство для исследования электрохимических процессов Советский патент 1990 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к технике исследования кинетики электрохимичес- ких процессов и может быть использовано в лабораторной и производственной практике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем формирования стандартных сигналов для исследования переходных электро- химических процессов.

На чертеже представлена структурная схема устройства дпя исследования электрохимических процессов.

Устройство содержит генератор 1 напряжений, резистивную матрицу 2, компаратор 3, частотомер 4, первый блок 5 управления реверсом, формирователь 6 коротких импульсов, управляемый делитель 7 частоты, генератор 8, :первый реверсивный счетчик 9, цифро- аналоговый преобразователь- (ЦАП) 10, осциллограф П, регистратор 12, электрод 13 сравнения, вспомогательный . электрод 14, балластный резистор 15, усилитель 16 мощности, исследуемый электрод 17, электрохимическую ячей

00

аш&|

ку 18, датчик 19 температуры, преду- ёилитель 20, блок.21 сравнения, задат- чик 22 температуры., статический триг- цер 23, третий ключ 24, первый ключ 25, второй реверсивный счетчик 26, второй ключ 27.и второй блок 28 управления реверсом, коммутатор 29, первый 30 и второй 31 днфференциатьные усилители, первый 32 и второй 33 эмиттернывд повторители, первый 34 и второй 35 мощнь1е транзисторы, резистивный дели- 36 напряжения.

Устройство для исследования элек- т рохимических процессов работает еле- дующим образом,

: Предварительно при наладке устрой- регулирования смещений нулевых уровней первого 30 и второго 31 диф- ференциапьшх усилителей задают на- 20 альный ток первого 34 и второго 35 йощных транзисторов,

В зависимости от постановки экспе- 1||иментальной задачи с помощью генера- фора 1 напряжений задают один из реяш- з ИОВ питания электрохимической ячейки 18, При этом сигнал с выхода генерато- а 1 напряжения подается на вход усилителя .16 мощности через резистивную матрицу 2 и непосредственно на вход |сомпаратора 3, частота следования им- Пульсов на выходе которого определя- тся с помощью частотомера 4, предназначенного для автоматического за- aния коэффициента деления первого программируемого делителя 7 частоты,, реличина которого при. этом пропорцио- Ьальна частоте сигнала на выходе генератора 1 напряжений,

В течение первого полупериода си:г- нала на выходе генератора 1 напряже- №й на выходе компаратора 3 формируется урорень логической единицы. При этом на в тходе блока 5 управления реверсом формируется код, при котором реверсивный счетчик 9 работает в ре;ки- ме суммирования импульсов, поступающих на его счетный вход.

В течение второго полупериода сигнала на выходе компаратора 3 формируется уровень логического нуля. При этом на выходе блока 5.управления ре- .версом формируется код, при котором peBepcliBHbm счетчик 9 работает в режиме вычитания импульсов.

Формирователь 6 коротких импульсов служит дпя формирования импульсов в начале каждого периода, с его помошью

осуществляется обнуление реверсинного

15891874

счетчика 9 и тем самым достигается синхронизация работы осцилло1 рафа 11 с работой генератора 1,

Горизонтальная развертка лучей осциллографа 11 осуществляется следующим образом,

В зависимости от частоты сигнала на выходе генератора 1 напряжений на информационном выходе частотомера 4 . формируется соответствующий цифровой код, с помощью которого задается коэффициент деления управляемого делителя 7 частоты. При этом частота следования импульсов на его выходе будет строго пропорциональна частоте сигнала на выходе генератора напряжений, в результате чего поле ра:звертки лучей осциллографа II, задаваемое аналоговым линейно изменяющимся сигналом на выходе ЦАП 10, будет всегда постоянным, что упрощает обработку информации и визуальный контроль за работой устройства.

При работе устройства для исследования электрохимических процессов в режиме постоянной температуры в электрохимической ячейке .18 первый ключ 25 находится в разомкнутом состоянии, а второй ключ 27 - в замкнутом. При этом на выходе блока 21 сравнения в зависимости от величины потенциалов на выходах предусилителя 20 и задат- чика 22 температуры фЬрмируется уровень логической единицы или уровень логического нуля. На выходе второго блока 28 управления реверсом формируется соответствующий код.

Если температура в электрохимической Ячейке 18 ниже заданной, то на выходе блока 21 сравнения формируется уровень логической единицы, а на выходе второго блока 28 управления реверсом, соответственно, - код, при кото- ром второй реверсивный счетчик 26 работает в режиме суммирования импульсов, поступающих на его счетный вход с второго вЫхода генератора 8,

С возрастанием цифрового кода на информационном выходе второго реверсивного счетчика 26 пропорционально возрастает коэффициент передачи резис- тивной матрицы 2, управляемой с помощью коммутатора 29, в результате чего увеличивается амплитуда сигнала на входе и выходе усилителя 16 мощности, что npHBOfljiT, соответственно, к возрастанию рассеиваемой мощности в электрохимической ячейке 18,

30

35

40

50

55

Если же температура в электрохимн- ческой ячейке 18 превышает заданную, то на выходе второго блока 21 сравнения формируется уровень логического нуля.

При этом на выходе второго блока 28 управления реиерсом формируется код, при котором второй реверсивньй счетчик 26 работает в режиме вычитания импульсов, поступающих на его счетный вход, в результате чего цифровой код на его информационном выходе уменьшается, что приводит к соот1589187

10

в режиме вычитания импульсов, всчед- ствие чего уменьшается коэффициент передачи резистивной матрицы 2, что приводит к снижению рассеиваемой в электрохимической ячейке 18 мощности.

Формула изобретения

Устройство дпя исследования электрохимических процессов, содержащее электрохимическую,ячейку с вспомогательным электродом, исследуемым электродом и электродом сравнения, бал ластный резистор, осциллограф и геневетствукщему снижению коэффициента пе-|5 ратор напряжений, отличают

редачи резистивной матрицы 2. Амплитуда сигнала на входе и выходе усилителя 16 мощности уменьшается, что приводит к снижению рассеиваемой в электрохимической ячейке 18 мощности.

При разомкнутом втором ключе 27 и замкнутом первом ключе 25 предлагае- .мое устройство работает в режиме фиксированного напряжения на выходе уси20

е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования ста1щартнь х сигналов для исследования переходных электрохимических процессов, в него, введены дополнительно компаратор, частотомер, два реверсивных счетчика, два блока управления реверсом, формирователь коротких импульсов, генератор, управляе1 1й делителя 16 мощности или при соответст- 25 литель частоты, резистивная матрица, вующем выборе балластного резисторацифроаналоговый преобразователь, пред15 - в режиме фиксированного тока,усилитель, блок сравнения, триггер,

задатчик температуры, датчик температуры, усилитель мощности, коммутатор, 30

протекающего через электрохимическую ячейку.

В указанном режиме на выходе триггера 23 с помощью третьего ключа 24 устанавливают уровень логической единицы. При этом на информационных выходах второго реверсивного счетчика . 26 формируются уровни логических еди-г ниц, в результате чего резистивная матрица 2 имеет максимальный коэффициент передачи. Амплитуда сигнала на. выходе усилителя 16 мощности определяется амплитудой сигнала на выходе генератора 1 напряжений.

В предлагаемом устройстве на входы осциллографа 11 поступают одновременно сигналы с дополнительного электрода 14. и электрода 13 сравнения, что позволяет установить корреляцию между сигналами на выходе электрода сравнения и токами, протекающими через цепь, образованную балластным резистором 15, вспомогательным электродом 14 и исследуеМ)1м электродом 17. В описанном режиме с помощью за- датчика 22 температуры может быть задана предельно допустимая температура в электрохимической ячейке 18, лдзи гс . цревышении которой на выходах блока . 21.сравнения формируются уровни логических нулей. При этом второй реверсивный счетчик 26 начинает работать

35

40

три ключа, регистратор, к шгходу генератора напряжений подключены первый вход резистивной матрицы и вход паратора, выход которого соединен с входами первого блока управления реверсом, формирователя коротких импульсов, частотомера, информахщонные выхода которого соединены с входами, управления управляемого делителя частоты, вход которого подключен к первому -выходу генератора, а выход уцравляе1ого делителя частоты с счетным входом первого реверсивного счетчика, первый и второй входы управления реверсом и вход установки нуля которого 45- соединены с первым и вторым выходами первого блока управления реверсом и выходом формирователя коротких импульсов соответственно, информационные выходы первого реверсивного счетчика 50 соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом осциллографа, ин- -формационные выходы которого соедйне- : ны с входами регистратора,второй и третий входы осциллографа соединены соответст- венно с электродом сравнения и вспомогательным электродом, подключенным через балластный резистор к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с илхо-;

н- , е1589187

в режиме вычитания импульсов, всчед- ствие чего уменьшается коэффициент передачи резистивной матрицы 2, что приводит к снижению рассеиваемой в электрохимической ячейке 18 мощности.

Формула изобретения

Устройство дпя исследования электрохимических процессов, содержащее электрохимическую,ячейку с вспомогательным электродом, исследуемым электродом и электродом сравнения, бал ластный резистор, осциллограф и генератор напряжений, отличают

20

е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования ста1щартнь х сигналов для исследования переходных электрохимических процессов, в него, введены дополнительно компаратор, частотомер, два реверсивных счетчика, два блока управления реверсом, формирователь коротких импульсов, генератор, управляе1 1й де25 литель частоты, резистивная матрица, цифроаналоговый преобразователь, предзадатчик температуры, датчик температуры, усилитель мощности, коммутатор, 30

с

35

0

три ключа, регистратор, к шгходу генератора напряжений подключены первый вход резистивной матрицы и вход паратора, выход которого соединен с входами первого блока управления реверсом, формирователя коротких импульсов, частотомера, информахщонные выхода которого соединены с входами, управления управляемого делителя частоты, вход которого подключен к первому -выходу генератора, а выход уцравляе1ого делителя частоты с счетным входом первого реверсивного счетчика, первый и второй входы управления реверсом и вход установки нуля которого 5- соединены с первым и вторым выходами первого блока управления реверсом и выходом формирователя коротких импульсов соответственно, информационные выходы первого реверсивного счетчика 0 соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом осциллографа, ин- -формационные выходы которого соедйне- : ны с входами регистратора,второй и третий входы осциллографа соединены соответст- венно с электродом сравнения и вспомогательным электродом, подключенным через балластный резистор к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с илхо-;

домрезистивной матрицы, вторые входы которой подключены, через коммутатор к ин- фйрмационным выходам второго реверсивного счетчика, счетный вход ко торого соединен с вторым выходом генератор а вход второго реверсивного счетчика че- р.ёз первьтй ключ соединен с выходом триггера, первый вход которого через третий ключ подсоединен к общей шине а| входы управления реверсом второго р|еверсивного счетчика соединены с вы- х|одами второго блока управления реверсом, вход которого через второй ключ

соединен с вторым входом триггера и с выходом блока сравнения, первый . вход которого подключен к выходу за- датчика температуры ,.а второй вход - к выходу предусилителя, вход которо го подключен к датчику температуры, помещенному в электрохимическую ячейку, исследуе№ш электрод которой заземлен, а вспомогательный электрод через балластный резистор подключен

к выходу у(далителя мощности.

Изобретение относится к технике исследования кинетики электрохимических процессов и может быть использовано в лабораторной и производственной практике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем формирования стандартных сигналов для исследования переходных электрохимических процессов. Устройство содержит электрохимическую ячейку с тремя электродами, генератор напряжений, компаратор, частотомер, два реверсивных счетчика, два блока управления реверсом, формирователь коротких импульсов, управляемый делитель частоты, резистивную матрицу, цифро-аналоговый преобразователь, предусилитель, блок сравнения, триггер, задатчик температуры, датчик температуры, усилитель мощности, коммутатор, три ключа. Устройство позволяет исследовать переходные процессы в электрохимической ячейке при изменении температуры, поддерживая определенный уровень подаваемого на нее сигнала, а также автоматически изменять частоту развертки осциллографа при различных типах сигналов, подаваемых на электрохимическую ячейку. 1 ил.