Устройство для определения состава растворов Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

«

IS

Использование: контроль технологических процессов в гальванотехнике, лакокрасочной промышленности, экологии. Сущность изобретения: устройство содержит генератор изменяемой частоты сигнала, выполненный в виде генератора фиксированной частоты, делителей, коммутатора, датчик, измеритель, блок обработки информации, блок управления, включающий генератор тактовых импульсов, счетчик, триггер, реле времени. 1 ил.

Изобретение относится к области электроаналитической химии многокомпонентных растворов и может быть использовано в анализе электролитов гальванованн и химических источников тока, технологических растворов изготовления красок и лаков, технологических и сточных вод. J Целью изобретения является проведение анализа многокомпонентных растворов без реагентов и уменьшение времени анализа.

Структурная схема установки показана на чертеже.

Она содержит генератор переменного напряжения 1, блок делителей частоты 2, (многовходовой) коммутатор 3, блок токоза- дающих резисторов 4, датчик 5, вольтметр 6, блок автоматической обработки 7, реле времени 8, триггер 9, счетчик 10, генератор тактовых импульсов 11, преобразователь 12.

Выход генератора переменного напряжения 1 фиксированной .высокостабильной

частоты подключен к входам делителей частоты 2, число которых не меньше числа компонентов, выходы которых соединены с входами коммутатора 3, а его выход подключен через блок токозадающих резисторов 4 к электродам датчика 5. К электродам датчика 5 подсоединен вход вольтметра 6, выход . которого соединен с первым входом блока автоматической обработки 7. Второй выход реле времени 8 соединен с первым входом триггера 9. а первый выход его подключен к второму входу счетчика 10. Первый выход счетчика 10 соединен с блоком 7, а второй выход подключен к управляющему входу коммутатора 3. Первый вход счетчика 10 подключен к выходу генератора тактовых импульсов 11. Выход коммутатора 3 соединен с входом преобразователя 12, выход которого соединен с вторым входом триггера 9..

00

со ся

3

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение высокостабильной фиксированной частоты с выхода генератора 1 подается на входы делителей частоты блока 2. Количество делителей частоты и их коэффициенты деления, т.е. частоты выходных напряжений и частота генератора 1 определяются количеством компонентов, находящихся в растворе и их свойствами. Полученные частоты напряжений после делителей 2 поступают на входы коммутатора 3, а с его выхода через-блок токозадающих резисторов 4 преобразуются в ток датчика 5, создавая на электродах падения напряжений. Они измеряются цифровым вольтметром 6 с автоматическим выбором диапазона напряжения и поступают на первый вход блока автоматической обработки 7 для запоминания, подстановки в уравнения, вычислении концентраций компонентов раствора и выдачи результатов на печать и экран дисплея. Реле времени 8 запускается нажатием кнопки Пуск и формирует 3 минутную задержку регистрации напряжения датчика 5 первой частоты тока поляризации. Задержка необходима для установления напряжения на электродах датчика. После задержки запускается триггер 9 и счетчик 10 импульсов генератора тактовых импульсов 1.1. Триггер 9 счетчик 10 и генератор 11 позволяют выбрать номер входа коммутатора 3 и соответствующую частоту поляризации. Для этого второй выход счетчика 10 соединен с управляющим входом коммутатора 3, на который подается код номера входа. Выходное напряжение с первого выхода счетчика 10 управляет работой блока автоматической обработки 7. После включения последнего канала коммутатора 3 выходное напряжение данной частоты выделяется в преобразователе 12 и одновременно подается на блок 4. Фильтр преобразователя 12 выделяет напряжение данной частоты. Оно детектируется амплитудным детектором и подается на второй вход триггера 9 для возвращения коммутатора 3 в исходное ждущее состояние, когда включен первый канал и электроды датчика 5 поляризуются током самой низкой частоты.

После нажатия кнопки Пуск реле времени 8 через 3 минуты и блоки 9, 10, 11 формируют код-напряжение номера канала коммутатора и на датчик последовательно подаются токи частот начиная с самой низкой и конча я самой высокой, напряжение которой после детектирования в блоке 12 возвращает устройство в исходное состояние.

Устройство реализовано на микросхемах серии К155: генератор переменного напряжения частоты 1,0 МГц с кварц евым резонатором К155 ЛН1 и семь делителей час- тоты - К155ИЕ2 позволяют получить напряжение частот 1,0; 0,5; 0.2; 0,1; 0,05;

0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0.001 МГц; 500, 200, 100, 40 и 2.0 Гц. Напряжения этих частот подаются на входы 16 входового коммутатора К155 КП1, Бло токозадающих резисторов МЛТ1 1.0; 4,3; 10; 15; 51; 100; 200 кОм;

датчик - стакан из тефлона 040 мм глубиною 48 мм, в него вставляется крышка с двумя электродами диаметром 2,0 мм, дли

ною 40 мм. К электродам подключен вольтметр цифровой В7-21А, выход которого

соединен с микроЭВМ ДЗ-28. Реле времени триггер Шмитта на полевых транзисторах КП202А. На них же собран и генератор 11 с длительностью импульсов 1-10 с. Счетчик К155 ИЕ5 формирует двоичный код номера

канала коммутатора от 0 до 15. Триггер К155ТМ2. Преобразователь 12 - параллельный колебательный контур, настроенный на

частоту 1,0 МГц и амплитудный детектор на

диодеД18 с нагрузкой 1.0 МОм и 0,1 мкФ.

Устройство реализовано в виде установки. Процесс работы на установке следующий.

Установка готова для анализа многокомпонентных растворов неизвестной концентрации.

В производственном технологическом

растворе определены концентрации окис- . лов азота 0,1-3,5; серной кислоты 20-98; азотной кислоты 0,9-78; воды. 0-100%. Время анализа 5 мин.

Определены шесть компонентов ванны никелирования в гальваническом цехе завода: сернокислый никель 180-312; сернокислый натрий 2-20; НДК 0,5-5; формалин 0,05-2,0; хлористый натрий 30-90; борная, кислота 30-100 г/л.

Определены шесть компонентов ванны лужения. Время анализа 5 мин.

Введение новых блоков: делителей частоты, коммутатора, реле времени.триггера, счетчика, генератора тактовых импфльсов, преобразователя и блока автоматической обработки выгодно отличает устройство предложения, от устройства прототипа, возможностью проведения анализа многокомпонентных растворов без реагентов и резкому сокращению времени анализа (до 5 мин вместо 2-5 ч по прототипу).

Формула изобретения Устройство для определения состава раство.ров, содержащее генератор переменного напряжения, блок токоэадающих резисторов, датчик с электродами и вольтметр, от л и чающееся тем, что, с целью проведения анализа многокомпонентных растворов беэ реагентов и уменьшения вре1

мени анализа, выход генератора переменного напряжения соединен с входами делителей частоты, число которых не меньше числа компонентов, а их выходы соединены с входами коммутатора, выход которого соединён с блоком токозадающих резисторов, который соединен с электродами датчика и с входом.вольтметра, выход которого подключен к первому входу блока автоматической обработки, второй вход его -соединен с первым выходом счетчика, а второй выход счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, первый вход счетчика подключен (c-тенератору тактовых импульсов, второй вход счетчика подключен к первому выходу реле времени, второй выход которого соединен с первым входом триггера, а его выход подключен к третьему входу счетчи- ка, причем второй вход триггера соединен с выходами преобразователя, вход которого подключен к выходу коммутатора.