Электрохимический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H01G9/22 

1

Изобретение относится к области электрохимических преобразователей электрических и неэлектрических величин.5

Известны электрохимические преобразователи, содержащие объем с размещенными в нем считывающим общим и входнЕлми электродами, заполненный электролитом, образующим совмест- Q но с электродами обратимую окислительно-восстановительную систему Ш t

Ввиду того, что указанные преобразователи основаны на использовании диффузионных процессов в электролите, они обеспечивают линейное преобразрвание входных сигналов только в инфранизкочастотном диапазоне.

Из известных электрохимических преобразователей наиболее близким JQ по технической сущности является пре-, образователь, 1 оторый содержит объем с размещенными в нем считывающим, общим и двумя входными электродами, заполненный электролитом, образующим 25 совместно с электродами обратимую окислительно-восстановительную систему, feHepaTOp периодических электрических импульсов с регулируемой формой и скважностью, подключенный JQ

через нагрузку к считывающему электроду, к которому подсоединен вход элемента сравнения, второй вход элемента сравнения подключен к выходу генератора, а выход - ко входу силового регулирующего элемента, выход которого подключен к нагрузке J2J.

При изменении положения плоскости считывающего электрода в поле силы тяжести изменится чувствительность преобразователя, так как она определяется процессами массообмена вблизи считывающего э.пектрода, которые, в свою очередь, зависят от подвижности и траекторий ионов, являкшщхся сравнительно тяжелыми. Это приводит к снижению точности такого преобразователя. Кроме того, его конструкция не позволяет контролировать и управлять концентрацией в области считывающего электрода, чтосужает динамический диапазон, а бледовательно, и функциональные возможности преобразователя.

Целью .изобретения является повышение точности преобразования н расширение функциональных возможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, «то в преобразователь введен полый

цилиндр иэ инертного материала, одно .основание которого образовано поверх нрстью считывающего электрода, а второе - входным электродом, выполнениым проницаемым.

Принципиальное отличие предлагаемого преобразователя заключается в том; что использование нового элемен-tа - полого цилиндра из инертного материала и размещение в его основаниях считывающего и входного электродов

позволяет создать однонаправленное

движение ионов и фиксировать их концентрацию на границе области считывающего электрода, а следовательно, управлять величиной этой концентрации

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство имеет герметичный корпус 1, заполненный электролитом 2 (вданном случае йод-йодидом). В указанном корпусе размещен полый цилиндр 3. Операционный усилители 4 Ьйним входом подключен к нагрузочному резистору 5, а выходом - к базе транзистора б, эмиттер которого подсоединен ко второму выводу резистора 5. Второй вход операционного усилителя 4 Подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов 7, второй вывод которого подсоединен к общей шине источника питания и к общему .электроду 8. Сетчатый входной электрод 9 размещен в основании полого цилиндра 3, причем между указанным электродом 9 и общим электродом 8 подается регулируемое напряжение Up, а между вторым входным электродом 10, выШлненньам в виде полого цилиндра, и общим электродом 8 подается регулируемое напряжение (ip. Второе оснЬ ванйё полого цилиндра 3 образовано поверхностью-считывающего электрода 11, подключенного к общей точке соединения резистора 5 и входа операционного усилителя 4.

Предложенный преобразователь работает следующим образом. При подаче импульсного напряжения U (фиг. 2) амплитудой не менее 0,2 В от генератора 7 на вход операционного усилителя 4 это напряжение i передаётся на считывающий электрод 11, npji этом напряжение и,{фиг. 2) через зочный резистор 5 изменяется скачком с длительностью -с (фиг.2). При подаче напряжения Up между входным 10 и (збщим 8 электродагли изменяются усло вйяЪТвода-подвода реагента; к повёрхноетй считывающего электрода в паузах между импульсами (фиг.2), что приводит к изменению длительности t скачка напряжения ир,,(фиг.2). При подаче напряжения Up между сетчатым дхрднБ1М 9 и общим 8 электродами §К1ёййюТС;я иё только условная отвода Т здйбда реагента к поверхности считывающего электрода 11, но и изменяется концентрация и ее градиент внуТри полого цилиндра 3. Это позволяет регулировать чувствительность преобразователя посредством концентрационных изменений в области считывающего электрода 11. Таким образом расширяется динамический диапазон и соответственно функциональные возможности преобразователяJ Кроме того, с помощью входного электрода 9 можно фиксировать концентрацию на. границе области считывающего электрода 11. Траектория движения реагента бт считывающего электрода будет направлена вдоль продольной оси цилиндра 3. Поэтому в случае йзменёния положения поверхности в поле силы тяжести траектория не изменится, так как она задается геометрией введенного цилинра 3. Причем процесс массообмена на считывающем электроде 11 контролируется с помощьй входного электрода 9. Это исключает нестабильность концентрации на границе области считывающего электрода. Таким образом повышается точность преобразования.

Использование нового элемента полого цилиндра из инертного материала и размещение в его основаниях считывающего и входного электродов выгодно отличает предлагаемый преоб.разователь от указанного прототипа, .так как значительно повышается стабильность и точность преобразователя а также его функциональные возможности, что значительно расширит сферу использования такого преобразователя.

Формула изобретения

Электрохимический преобразователь содержащий объем с размещенными в нем считывающим, общим и двумя входными электродами, заполненный электролитом, образующим совместно с электродами обратимую окислительновосстановительную систему, генератор периодических электрических импульсов с регулируемой формой и скважностью, подключенный через нагрузку к считывающему электроду, к которому подсоединен вход элемента сравнения, второй вход элемента сравнения подключен к выходу генератора, а выход - ко входу силового регулирующего элёмёйТа, выход которого подключен к нагрузке, о т л и ч а ю щи и ся тем, что, с целью расширения функциональных .возможностей и повышения точности преобразования, в преобразователь введен полый цилиндр из инертного материала, одно основание которого образовано поверхностью считывающего электрода, а второе - входным электродом, выполненным проницаемым.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стрижевский И.В. и др. Хемотроника. М., Наука, 1974, с. 68-78.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2457058/18-10 кл. Н 01 G 9/22, 1977 (прототип) .

и.

14

- f