Ртутный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H01G9/22 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к ртутпо-капиллярным преобразователям, которые являются основными элементами при разработке различных устройств: счет чиков машинного времени, счетчиков ампер-часов, реле времени и др. Известен ртутный преобразователь содержаний капилляр, заполненный двумя столбиками ртути, разделенными раствором электролита на основе солей ртути. В стенки капилляра впаяны сигнальные электроды, а по концсМ капилляра введены в ртуть и загерметизированы управляющие sneitiроды. Принцип работы преобразователя основан на анодном растворении и катодном осаждении ртути при пропускании постоянного тока и связанном Ь этим перемещении электролита в сторону анода. Преобразователь выпол няет функции времязадающего элемента или реле времени с установкой заданного временного интервала ClJ Недостатком известного преобразователя является ограниченность выпол няемых функций. Наиболее.близким к предлагаемому является ртутный преобразователь, :содержащий стеклянньй капилляр с рас ширением, заполненный столбиками ртути, разделенными электролитом, и управляющие и сигнальные электроды. Управляющие электроды введены в ртуть по концам капилляра и загерметизированы компёцгндом. Два сигнальных электрода расположены вблизи расширения и радиапьно противоположно направлены друг к другу. Перед использованием преобразователь подвергается зарядке, для чезго с помощью управляющих и сигнальных электродов формируются в капилляре ряд столбиков ртути, разделенный столбиками электролита заданной длины. Каждый столбик рассматривается как временной интервал при постоянном (стабилизирование) токе управления и дигииетре капилляра: frh 0,. В процессе работы преобразователя (при наложении тока управления) столбики ртути и электролита перемещаются в сторону расширения и периодически замыкают и раз «1кают сигнальные электроды. Время нахождения сигнальных электродов в замкнутсям состоянии определяется длиной столбика ртути, а в разомкнутом - длиной

столбика электролита. Периодически появляющийся в цепи сигнальных электродов ток считывания усиливается и подается на исполнительное устройство зеиуикающее или размыкающее контакты рабочей цепи, управляющей каким-либо периодическим процессом. Достигая расширения, столбики электролита сливаются в один общий объем, не выходящий за пределы расширения, и служащий складом электролита для последующей зарядки преобразователя. Таким образом, после выполнения процесса считывания, последовательность из столбиков ртути и электролита разрушается Г2.

Недостатком известного преобразователя является высокое внутреннее сопротивление прибора около 50 кОм), обусловленное высоким омическим сопротивлением (суммарной) последовательности всех столбиков электролита, а также возможность только одноразового использования сформированной программы, так как она разрушается после ее выполнения, высокое внутреннее сопротивление прибора, обусловленное транспортными ограничениями электровосстанавливающихся частиц, не позволяет использовать достаточно высокие токи управления (только до 1-3 мкА), следовательно, преобразователь может быть использован только для получения больших временных интервалов (не менее 50 ч)

Цель изобретения - понижение внутреннего сопротивления, повышение рабочих токов и исключение процесса разрушения программы временных интервалов после ее использования.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит второе расширение в капилляре, которое отделено от первого свободным объемом и заполнено ртутью, и вторую пару сигнальных электродов, расположенных диаметрально друг против друга и на одинаковых расстоя ниях от расширений, причем управляющие электроды помещены в расширение, содержащее электролит, и разделены пористой перегородкой из стекла, пропитанной электролитом, а концы капилляра соединены между собой, образуя замкнутую кольцевую систему.

На. фиг. 1 показан преобразователь перед зарядкой, общий вид) на фиг.2 преобразователь, подготовленный к работе..по заданной программе/ на фиг. 3 - преобразователь после выполнения заданной программы.

Корпус преобразователя выполнен в виде замкнутого кольца, содержащего измерительной капилляр 1 диаметром 0,3 мм и два расширения 2 и 3. Расширение 2 разделено на два электродных отсека пористой стеклянной перегородкой 4, пропитанной электролитом.

по обе стороны которой расположены платиновые (можно молибденовые или вольфрамовые) сетчатые управляющие электроды 5 и 6. Внутренняя полость преобразователя заполнена ртутью 7 и электролитом 8, а между расширениями 2 и 3 имеется свободный объем 9. Цилиндрическая часть капилляра содержит две пары сигнальных электродов, одна из- которых 10 и 11 расположена вблизи расширения 2, а вторая 12 и 13 - в центре капилляра. Свободный объем9, который может быть заполнен диэлектрической жидкостью или раствором с низкой электрпроводностью для постоянного тока, введен с целью разрыва.электрической цепи между управляющими электродами по капилляру и обеспечения протекания управляющего тока (электролиза) только через пористую перегородку 4. Расширения 2 и 3 исключают проникновение газового объема или диэлектричес1 ой жидкости в измерительный капилляр или электродную камеру, так как при попадания газового объема или жидкость в расширение он под действием капиллярных сил перескакивает (возвращается) в узкую часть между расширениями, а ртуть определенными порциями (дискретно) переходит из одного расширения в другое. Разделение управляющих электродов пористой пропитанной электролитом перегородкой и увеличение площади их поверхности уменьшает внутреннее сопротивление преобразователя (до 30 Ом) в 1000 раз по сравнению с известным. Во столько же раз увеличиваются рабочие токи и уменьшается временной интервал.

Так как пористая перегородка не пропускает металлическуюртуть, то в процессе электролиза перемещение ртути из катодного отсека в анодный будет осуществляться только через измерительный капилляр в количестве пропорциональном количеству пропущенного электричества.

Перед использованием преобразователя информация о временных интервалах заносится- в ячейку памяти, в качестве которой используется левая половина капилляра с сигнальными электродами 10 ,и 11. Для этого сигнальные электроды 10 и 11 подвергают катодной поляризации с помощью внешнего источника тока, анодом служит управляющий электрод б. При этом на сигнальных электродах 10 и 11 выделяется металлическая ртуть, которая, разрывая столбик электролита, перекрывает капилляр. Регулирование длины полученного столбика ртути осуществляется с помощью этих же электродов . Перемещение сформированного столбика осуществляют с помощью управляющих электродов 5 и б. Формируя вышеуказанным способом столбики

ртути и электролита заданной длины и перемещая их в ячейку памяти, можно получать заданную последовательность столбиков ртути, разделенных электролитом в виде програмкы временных интервалов (фиг,2),

Преобразователь работает следующим образом.

На управляюище злектроды 5 и б подается постоянный стабилизированный ток заданной величины, так чтобы столбики перемещались в сторону сигнальных электродов 12 и 13, которые периодически зг1мыкаются столбиками .ртути и размыкаются столбиками электролита.

В момент замыкания сигнальных электродов 12 и 13 в цепи считывания появляется сигнальнй ток, Jcoто1иай используется для управления каким-либо периодическим процессом. После окончания процесса считывания программа не разрушается, а переходит в другую ячейку памяти (фиг.З). Если программа не симметрична, то она возвращается в исходное положение (фиг.2) током обратной поляризации или выполняется в обратной последовательности. Если программа симметрична, то она может циклироваться, т.е. считываться при переходе из одной ячейки в другую. Количество считываний сформированной программы не ограничено. При необходимости программа разрушается путем перемещения всех столбиков в расширение 2, где происходит разделение электролита и ртути.

Преобразователь может найти применение при построении программных времязадающих устройств, которые используются в системах автоматического контроля и управления. Малое внутреннее сопротивление, высокие

токи управления позволяют достаточно просто строить электронную схему устройства. Возможность неограниченного числа считывайий заданной программы с более широким интервалом значений временных задержек от Ю до 10 noBfcffiiaiOT эксплуатационные характеристики преобразователя, расширяют область его применения.

to

формула изобретения

Ртутный преобразователь, содержащий стеклянный капилляр с расширением, заполненный столбиками ртути,

15 разделенными электролитом, управляющие и сигнальные электроды, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения диапазона считываемых временных интервалов и сохранения информации об их величине при неогра0ниченном числе считываний, преобразователь содержит второе расширение, заполненное ртутью и отделенное от первого свободным объемом, вторую пару сигнальных электродов, распо5ложенных диаметрально друг против друга на равных расстояниях от расширений, причем управляющие электроды размещены в расширении, содержащем электролит, и разделены порис0той пропитанной электролитом перего родной, а концы капилляра соединены между собой, образуя замкнутую кольцевую систему.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №431565, кл. Н 01 G 9/22, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2597308/18-10,

0

кл. Н 01 G 9/22, 30.03.78.

5 f S