Электрохимический концентрационный диод Советский патент 1975 года по МПК H01G9/22 

1

Изобретение относится к элементам и техническим средствам автоматического управления и измерения.

Известны электрохимические коицентрационные диоды, используемые в зависимости от конструкции и схемы включения в качестве интеграторных элементов, выпрямителей, элементов задержки коротких импульсов.

Такие элементы имеют простую конструкцию, малые габариты, позволяют выпрямлять довольно малые низкочастотные переменные токи в области амплитуд, в пределах которых обычные полупроводниковые диоды теряют свои выпрямительные свойства, обеспечивают возможность создания импульсных элементов задержки с относительно большими временами по сравнению с полупроводниковыми диодами за счет более медленного рассасывания неосновных носителей. Однако использование этих компонентов для построения адаптивных элементов ограничено из-за неуправляемости их характеристик.

Для получения управляемого прямого сопротивления, не зависящего от направления внешних сил предлагаемый электрохимический концентрационный диод снабжен внешним источником регулируемого магнитного поля, выполненным, например, в виде электромагнита.

При этом используется обнаруженное явление, заключаюшееся в том, что у концентрационных диодов с микроэлектродом, вынолненным в виде шарика, укрепленного на тонком изолированном токоподводе значительно меньшего диаметра, чем этот шарик и помещенного в объем электролита, окруженный вторым цилиндрическим электродом значительно большей активной поверхности, чем

этот шарик, сопротивление диода в прямом направлении не зависит от направления вектора магнитной индукции относительно этих осей и является функцией только значения магнитной индукции.

Сопротивление такого диода не зависит от положения его осей относительно направления вектора силы тяжести, что позволяет располагать предлагаемый элемент в любом положении относительно вертикали без изменения

его характеристик.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого электрохимического концентрационного диода, где 1 - шаровой микроэлектрод; 2 - наружный цилиндрический

электрод, окружающий электрод 1; 3 - раствор электролита; 4 - герметизирующая изолирующая оболочка; 5 - магнитопровод электромагнита, между полюсами которого помещается концентрационный диод; 6 - обмотка электромагнита. Концентрационный диод изображен так, что его нродольная ось, являющаяся осью симметрии, расиоложеиа периендикулярно к илоскости чертежа (электрические выводы для управления не иоказаны). Стрелка на чертеже указывает направление взаимного неремещения диода и магнита. На фиг. 2 нриведена простейшая электрическая схема включения диода, где Л1 - источник магнитного иоля (постоянный магнит или электромагнит); Ru - сопротивление нагрузки; Ui, Uz - входное и выходное напряжения; В - магнитное поле; 7 - ток возбуждения; TZ - выходной ток. На фиг. 3 показаны вольт-амперные характеристики диода для испытанного образца, где / - ток, протекающий через диод; V - напряжение на зажимах диода. Предлагаемый электрохимический концентрационный диод состоит из электрохимически инертных электродов 1 и 2, погруженных в раствор электролита (например, водный раствор йода с избытком йодистого калия) и образующих вместе обратимую электрохимическую систему. Электроды и электролит заключены в общую герметическую изолирующую оболочку 4 и помещены в воздушный зазор магнитопровода 5, снабженного обмоткой б возбуждения. Изменение магнитной индукции в зазоре между электродами 1 и 2 может осуществляться в зависимости от способа управления элементом и его назначения в схеме путем изменения тока в обмотке управления электромагнита (электрическое внешнее воздействие) или путем перемещения электромагнита или постоянного магнита параллельно или перпендикулярно к продольной оси цилиндрического электрода 2 (механическое внешнее воздействие). При увеличении магнитной индукции в зазоре между электродами 1 и 2 выходной ток (ток через диод в прямом иаиравлении) увеличивается и следовательно его прямое сопротивление уменьшается (соответственно растет и падение напряжений на сопротивлении нагрузки). Обратное сопротивление, за исключением области очень малых токов, остается практически неизменным. В противоположность обычным резистивным преобразователям сопротивление в предлагаемом диоде не зависит от направления вектора магнитной индукции, а знак изменения сопротивления при изменении индукции обратный. В отличие от известных концентрационных диодов в предлагаемом диоде обеспечена гальваническая развязка управляемой и управляющей электрической цепи. Предлагаемый диод может использоваться как низкочастотный модулятор постоянного напряжения при подаче модулирующего сигналана обмотку 6 возбуждения, как компонент адаптивного элемента при использовании той же управляющей обмотки, как бесконтактный электрический индикатор положения при решении задач, аналогичных решаемым при помощи магнитоуправляемых контактов. Предмет изобретения Электрохимический концентрационный диод, содержащий раствор электролита и два инертных электрода с существенно разной активной поверхностью, причем малый электрод выполнен сферическим, заключенных в герметичную оболочку, отличающийся тем, что, с целью получения управляемого прямого сопротивления, не зависящего от направления внешних сил, он снабжен внешним источником регзлируемого магнитного поля, вьшолненным, например, в виде электромагнита.

Фцг. Z

,

В-в:

s%. 3