Устройство для автоматического контроля концентрации электролита Советский патент 1981 года по МПК G01N25/08 

(54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может приме- няться.в различных отраслях промышле ности для измерения и контроля концентрации электролита. Известно устройство для преобразования электрических параметров (емкости, индуктивности, сопротивления ) интервал времени и в цифровой код М. Однако это устройство непригодно для точного определения концентрации элект ролита. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устрой ство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее элект ролитическую ячейку, выполненную в виде канала из диэлектрика, в который пом щен датчик темп атуры, соединенный с измерителем температуры, причем соединяет две, имеющие щтуцеры для заполнен1Ш канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжена электродом, и эти электроды через ключ и реле тока КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА подключены к источнику электрической энергии, при этом выход измерителя температуры соединен, со входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход реле тока - с другим входом измерителя интервала времени н другим входом блока управления, выход которого подключен к ключу. Устройство работает следующим образом. Канал из диэлектрика через штуце в камерах заполняют анализируемым электролит«, температура которого измеряется датчиком и измерителем температуры. Если температурю электролита оказывает ря ниже заданной температуры, которую выбирают выше возможной температуры электролита и температуры окружающей , среды, то измеритель температуры выдает сигнал на блок управления, который замыкает ключ. Электролит, находящийся в канале, начинает нагреваться джоулевым теплом. При достижении электролитом зенданной температуры измеритель темпврб1туры выдает сигнал на измеритель интервала времени. Начинается счет времени. Нагревание электролита -продолжается за счет протекания через него электрического тока. В момент, когда температура электролита, находящегося в канале, дост гает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток, резко увеличивающий сопротивление цепи, в которую включена электролитическая ячейка. Величина электрического тока рез ко уменьшается. В этот момент реле тока вырабатывает сигнал, поступающий на другой вход измерителя интервала времени и измерение времени заканчивается. Время, в течение которого анализируемый электролит нагревается от заданной температуры до температуры начала кипения, является измеряемой величиной, покоторой судят о концентрации электролита 2 Недостатком данного устройства является то, что относительная чувствительность времени нагревания электролита к изменению его концентрации определя.ется зависимостью электропроводности электролита от его концентрации и не зависит от подводимой мощности. Цель изобретения - порыщение чувствительности и точности определения концентрации электролита. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выполненную в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, имеющие щтуцеры для заполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжена электролитом, и эти электроды через ключ и реле тока подключены li источ нику электрической энергии, при этом вы ход измерителя температуры соединен со входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход реле тока соединен с другим входом измерителя интервала времени и другим входом блока управления, выход которого подклю чен к ключу, введен задатчик тока, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выход подключен ко вход источника электрической энергии. Задатчик тока обеспечивает изменение величинь тока через анализируемый ,элек ролит по закону -бС 3 30-6 , 8 8 где в любой момент величина тока времени С ; , о«,. величина тока время нагревания электролита до момента начала кипения при . . На чертеже изображено предлагаемое стройство. В устройстве выход источника 1 электической энергии через ключ 2 и реле 3 ока соединен с электродами 4 и 5. Электоды помещены в камеры 6 и 7, которые меют щтуцеры 8 и 9 для заполнения каала 1О анализируемым электролитом и оединены между собой этим каналом. В канал 10 помешен датчик 11 температуры, который соединен с измерителем 12 температуры. Выход последнего соединен с одним входом измерителя 13 интервала i времени, одним входом блока 14 управления и входом задатчика 15 тока. Выход реле тока соединен с другим входом измерителя 13 интервала времени и другим входом блока 14 управления, выход которого подключен к ключу 2. Устройство работает следующим образом.,. Канал 10 через штуцеры 8 и 9 в камерах 6 и 7 заполняют анализируемым электролитом, темперйтура которого измеряется датчиком 11 и измерителем 12 температуры. Если температура электролита оказывается ниже заданной температуры, которую заведомо выбирают выше возможной температуры анализируемого элетролита и окружающей среды, то измеритель температуры выдает сигнал на блок 14 управления, который замыкает ключ 2. Электрическая энергия от источника 1 электрической энергии, через электролит, находящийся в камерах 6 и 7, передается электролиту, расположенному в канале 10, В это BpoMia источник электрической энергии может работать как стабилизатор тока или как стабилизатор напряжения. Электролит нагревается джоулевым теплом. При достижении им заданной температуры измеритель температуры выдает сигнал на измеритель 13 интервала времени и на задатчик 15 тока. Начинается счет времени. При этом задатчик тока выдает на источник 1 электрической энергии такой сигнал, который обеспечивает изменение тока через анализируемый электролет по закону о й в момент, когда температура электролита, находящегося в канале, дос- . тйгает температуры начала кипения, в канале образуется парогазовый промежуток. который резко увеличивает сопротивление электрической цепи. Величина электрического тока резко уменьшается. В этот момент реле 3 тока вырабатывает сигнал, поступающий на друтой вход измерителя 13 интервала времени и измерение време ни заканчивается. Одновременно этот сигнал поступает на другой вход блока управления, который вырабатывает сигнал, размыкающий ключ 2, Прохождение электрического тока через электролит прекращается и он начинает охлаждаться. При достижении электролитом заданной температуры процесс измерения повторяется. После определения концентрации одной пробы электролита его заменяют новой. Измеряемой величиной является время нагрева электролита от заданной темпера туры до температуры начала кипения- электролита. При нагревании электролита электриче ским током, величина которого изменяется по экспоненциальному закону возрастает относительная чувствительность определения концентрации анализируемого элемента. Экспериментальную проверку устройства проводят на растворе электролита, состояшём из NaOH и NaCt , .Концентрацто NaC6 поддерживают равной 2ОО г/л, а концентрацию NaOH изменяют от 80 до 12О г/л. Канал из .ди&лектрика имеет длину 43 и диаметр 2 мм. Измерения проводят при постоянной величине тока 3 о 200 m А и при токе, который изменяется jio экспоненциальному закону 3 о 200етА . В первом случае при изменении концентрации -М аОН в пределах от 80 до 12О .г/л относительное изменение времени нагревания составляет 4.3-3.8 100 4,3 11,6% ( в известном устройстве),,.9.JBO 8.О-5.5 втором случае Q Q100 32,5% (в предлагаемом). Из полученных результатов видно, что относительная чувствительность времени нагревания к изменению концентрации электролита в предлагаемом устройстве при нагревании его током, изменяющийся по экспоненциальному закону, выще. чем в известном. Экспериментально подтверждается полученное аналитически вьфаже- ние, из которого следует, что изменяя характер тока через электролит, т.е. выбирая , гдеТх- время нагреве J f) f кия электролита при 6 О, т.е. током за данной величины, можно выбирать относ тельную чувствительность определения концентрации электролита и делать ее выще, ем в известном устройстве. За счет более высокой чувствительности можно точнее определить концентрацию электролита. Предлагаемое устройство позвойяет увеличить чувствительность и точность определения концентрации электролита,что способствует улучщению качества контроля концентрации электролита, участвующего в технологическом процессе в различных отрасл11х промыщленности, например в химической. Это позволяет упучщить качество выпускаемого продукта., уменьшить потери сырья и энергетические затраты. Устройство позволяет также пре-. образовать концентрацию электролита ьо временной интервал, удобный для сочета- , ния с ЭВМ, получить быструю и точную информацию о ходе технологического процесса и использовать ее для оперативного управления. Формула изобретения Устройство для автоматического контроля концентрации электролита, содержащее электролитическую ячейку, выподненную в виде канала из диэлектрика, в который помещен датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, причем канал соединяет две, имеющие щтуцеры для выполнения канала электролитом, камеры, каждая из которых снабжена электродом, и эти электроды че- . рез ключ и реле тока подключены к источнику электрической энергии, при этом выход измерителя температуры соединен со входом измерителя интервала времени и входом блока управления, а выход реле тока соединен с другим входом измерителя интервала времени и другим входом блока управления, выход которого подключен к ключу, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения концентрации электролита, в устройство введен задатчик тока, вход которого соединен с выходом измерителя температуры, а выход j подключен ко входу источника электрической энергии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агейкин Д. И, Исследование переходных процессов для преобразования информации в датчиках. Сб. Электрические методы автоматического контроля . Ново.ч сибирск, 1962, с. 36-4О. 2.Авторское свидетельство СССР № 705317, кл. Q 01N 25/О8, 1979 (прототип).