Индикатор времени

 

ИНДИКАТОР ВРЕМЕНИ, содержащий заполненный электролитом прозрачный цилиндрический корпус с размещенными в нем анодом и катодом, причем анод выполнен в виде столбика из электрохимически активного металла, расположенного на подложке, отличающийся тем, что, с целью обеспечения последовательного измерения различных интервалов времени и повышения точности измерений, электрохимически активный металл анода содержит прослойки, расположенные в плоскости , перпендикулярной оси столбика, и выполненные из электрохимически активного металла с потенциалом растворения , превышающим потенциал растворения электрохимически активного ме талла анода на 0,4-2,0 В. (/)

СОЮЗ СОВЕтСНИХ с014ИАлистических

РЕСПУБЛИК.9,Я0„„1

3(59 H 0I G 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (М) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3378823/18-21 (22) 28.12.81 (46) 30.06.84. Вюл. N - 24 (72) Б. И. Ильин, А.A. Кузьмин, В.В. Соболь, Ю.Н. Королев, Г.Н. Толкачева и Г.К. Мыльникова (71) Научно-производственное объединение "Квант" (53) 621.319.4(088.8) (56) 1. Патент США N- 3. 045. 178, кл. 324-68, 1962.

2. Siemens Zeitschrift, 36, 1962, . ¹ 9, с. 677 (прототип). (54)(57) ИНДИКАТОР ВРЕМЕНИ, содержащий заполненный электролитом прозрачный цилиндрический корпус с размещенными в нем анодом и катодом, причем анод выполнен в виде столбика из элект ° рохимически активного металла, расположенного на подложке, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения последовательного измерения различных интервалов времени и повышения точности измерений, электрохимически активный металл анода содержит прослойки, расположенные в плоскости; перпендикулярной оси столбика, и выполненные из электрохимически активного металла с потенциалом растворения, превышающим потенциал раство рения электрохимически активного металла анода на 0,4-2,0 В.

1100649

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а .именно к молекулярно-электронным преобразователям информации, применяющимся в автоматических и контролирующих устройствах для измерения временных интервалов.

Известны счетчики времени, основанные на использовании кулометров, т.е. цилиндрических электрохимических ячеек с двумя и более металлическими 10 электродами, разделенными объемом электролита f1 3.

При прохождении тока зазор электролита, служащий точкой отсчета, перемещается. Перемещение зазора пропор-15 ционально времени протекания постоянйого тока. Считывание осуществляется обычно визуально, электрическое считывание значительно усложняет конструкцию и технологию изготовления прибора.. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является индикатор времени, содержащий заполненный электролитом прозрачный цилиндрический корпус с размещенными в нем 2 анодом и катодом, причем анод выпол" нен в виде столбика из злектрохимически активного металла, расположенного на подложке 2 3.

Прибор представляет собой цилиндрическую ячейку с расширением на одном конце, в котором расположен плоский анод, имеющий площадь примерно в четыре раза большую, чем площадь торца катода. 35

Медный катод цилиндрической формы помещен в другом торце корпуса. Пространство между катодом и анодом заполнено электролитом, содержащим соль меди. При протекании тока на ка-,О тоде осаждается медь, а граница катод - электролит перемещается по цилиндрической части ячейки, вдоль которой нанесена шкала. Скорость перемещения границы раздела пропорциональ45 на величине тока и обратно пропорциональна площади торца катода. После растворения всей меди на аноде начинается окисление тантала, образуется запорный слой, и напряжение на ячейке возрастает от 0,5-0,6 В до 40-50 В.

Этот скачок напряжения позволяет осуществить электрическое считывание полного ресурса времени прибора.

В описанном счетчике машинного времени считывание производится визуально ло движению границы раздела катод — электролит. Визуальное счиd d"

t а i

t.а или d = тывание определяет низкую точность индикации до 207 и не дает возможность использовать прибор в контролирующих и автоматических устройствах.

В счетчике предусмотрено считывание только полного ресурса времени, находящегося в пределах 1000-50000 ч для разных модификаций приборов.

Указанные недостатки — низкая точность индикации, визуальное считывание временных интервалов — ограничивают возможности применения счетчиков, Цель изобретения — обеспечение последовательного измерения различных интервалов времени и повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в индикаторе времени, содержащем заполненный электролитом прозрачный цилиндрический корпус с размещенными в нем анодом и катодом, причем анод выполнен в виде столбика из электрохимически активного металла, расположенного на подложке, электрохимически активный металл анода содержит прослойки, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси столбиков, и выполненные из электрохимически активного металла с потенциалом растворения, превышающим потенциал растворения электрохимически активного металла анода на 0,4-2,0 В.

Напряжение на индикаторе времени практически постоянно, пока не растворится первая часть электрохимически активного металла до материала прослойки. Затем напряжение на индикаторе скачкообразно повышается, так как материал прослойки имеет более высокий потенциал растворения. После растворения материала прослойки напряжение снижается до исходной величины и остается неизменным до начала растворения второй прослойки, т.е. вновь скачкообразно повышается. После полного растворения анода напряжение повышается примерно до 50 В, т.е. до потенциала окисления нерастворимой подложки (например, тантала).

Скачок напряжения является электрическим сигналом окончания заданного интервала времени, исходя из которого определяется необходимая длина столбика электрохимически активного металла по формуле

40 з 1 1006 где t — - задаваемый интервал времени;

d — плотность материала;

d — длина столбика материала; а †.электрохимический эквивалент; — плотность тока. 5

Изготовление анода с несколькими прослойками из электрохимически активного материала с более высоким потенциалом растворения позволяет произвести последовательное электрическое считывание нескольких различных временных интервалов.

Число прослоек определяется количеством заданных временных интервалов.

Считывание промежуточных значений осуществляется визуально по шкале.

Величина скачка напряжения определяет» ся разностью равновесных потенциалов основного материала анода и материала анода и материала прослойки. Для надежного срабатывания порогового устройства электрических схем скачок напряжения должен быть не менее

0,4 В. Это определяет выбор пар основного материала и .материала про-

25 слойки.

В качестве электрохимически активных материалов могут быть использованы пары со следующими значениями скачка напряжения (определенного из вели-З0 чины стандартных равновесных потенциалов):

Медь-серебро

Свинец-медь

Свинец-иодид меди

Кадмий-медь

Свинец-серебро

Иедь-окись марганца

Свинец-окись, марганца

На фиг. 1 схематически изображен индикатор времени; на фиг. 2 — диаграмма изменения напряжения на индикаторе времени.

Индикатор времени состоит из про- 45 зрачного цилиндрического корпуса 1 с двумя электродами: катодом 2 и анодом 3, пространство между которыми заполнено электролитом 4. Катод 2 размещен в расширенной части корпуса. 50

Растворимая часть анода 3 занимает цилиндрическую часть корпуса, вдоль которой нанесена шкала индикатора времени. Анод выполнен из электрохичиески активного металла (За) на нераство- 55 римой подложке (Зб) с пройлойками (Зв) иэ другого электрохимически активного материала с более высоким потенциалом

4 9,4 растворения. Герметизация прибора осуществляется уплотнением 5.

В качестве материала электродов используется медь и свинец, а материалом прослойки служит серебро, соответственно электролит содержит соль меди или свинца. Прослойки изготавливаются из тонкой .серебряной фольги или осаждением слоя серебра на торец цилиндра основного электродного материала. Затем производится прессование всего анода на танталовой подложке.

Для измерения малых интервалов вре- . мени (в пределах нескольких часов), когда необходимы тонкие слои основного электродного материала до 100 мкм, они могут быть получены предварительным электроосаядением слоя материала рассчитанной толщины.

Электрическое считывание временных интервалов производится по скачку напряжения на индикаторе времени, считывание промежуточных значений осуществляется визуально, по шкале.

После реализации полного ресурса времени напряжение повышается до 0 В.

Предлагаемый индикатор времени выгодно отличается от описанного прототипа. Он позволяет проводить последовательное электрическое измерение различных временных интервалов в отличие от счетчика-прототипа, в котором осуществляется электрическое считывание только полного ресурса времени, считывание же временных интервалов осуществляется визуально.

Предлагаемый индикатор позволяет электрически считывать временные ин.тервалы в широком диапазоне от нескольких часов до нескольких десятков тысяч часов в зависимости от длины столбиков из электрохимически актив.— ного материала.

Их длина может изменяться, от нескольких десятков мкм до нескольких мм. В первом случае они могут быть получены электроосаждением активного материала с точностью до 0,5 мкм, so. втором — механическим способом с точностью до 0,01 мм. Такая точность изготовления столбиков обеспечивает точность измерения временных интервалов не ниже 1Х, в отличие от счетчи1100649

М.2

Составитель А. Салынский

Редактор С. Тимохина ТехредЛ. Коцюбняк

Корректор A. Тяско

Заказ 4588/39 Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ков времени с точностью индикации до 207..

Прослойка, обычно выполняемая электрохимическим осаждением, может иметь толщину порядка,1 мкм, что незначительно влияет на точность визуального считывания временных интервалов. У индикатора она находится в пределах

5Х, при шкале, содержащей 20 делений.

Наличие растворимых прослоек нз электрохимически активного материала с более высоким потенциалом растворення позволяет осуществлять электрическое измерение различных временных интервалов во всем диапазоне в отличие от прототипа, в котором производится электрическое считывание только полного ресурса времени.