Преобразователь проводимости раствора в частоту

 

Изобретение относится к кондуктометрии и может использоваться для измерения проводимости растворов с помощью бесконтактного емкостного датчика. Цель изобретения - расширение диапазона линейного преобразования за счет использования бесконтактного датчика в качестве времязадающего элемента автогенератора - достигается тем, что в преобразователь введены интегратор, вход которого соединен с кондуктометрической ячейкой, а выход - с входом триггера Шмитта, первый и второй последовательно соединенные резисторы, включенные между входом интегратора и выходом триггера Шмитта, и конденсатор, включенный между выводами соединения первого и второго резисторов и общей шиной, а кондуктометрическая ячейка выполнена в виде бесконтактного емкостного датчика. Положительный эффект технического решения заключается в обеспечении пропорциональности выходной частоты преобразователя измеряемой проводимости раствора в широком диапазоне, что упрощает градуировку датчика и использование преобразователя в системах автоматической обработки и управления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4193331/24-21 (22) 11.02.8 7 (46) 23.12.89. Гюл 47 (71) Волгоградский госудлрственньп7 уни пер си тет (72) В.Е. Игнатьев (53) 621. 3 17 (088. 8) (56) Лвторское свидетельство СССР

Г 819664, кл. (; 01 N 2-7/02, 1977.

Лвторс кое с виде тел ьс тво СССР

Ф 115743?, кл. (01 N 27/О?, 1982. (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРОВ О, !И!10СТИ

PACT.Â0ÐA В ЧЛСтОТУ (57) Изобретение относится к кондуктометрии и может использоваться для изМере п7я проводимости растворов с попомощью бесконтактного емкостного, датчика. Цель изобретения — расширение диапазона линейного преобразования за счет испол ь зова ния бесконтактного датчика в качестве времязадающего элемента автогенератора — достиИзобретение относится к кондуктометрии и может использоваться для непрерывного измерения проводимости растворов с помоцью бесконтактногo датчика.

Цель изобретения — расширение диапазона линейного преобразования за счет использования бесконтакт»ого емкостного датчика в качестве премязадаюцего элемента лвтоге»ератора.

IIa фиг. 1 представлена структурная электрическая eõåè7 преобразователяя пров оди мости ра створа в частоту; на Лиг. 2 — диаграф мы напряжений, поясняющие »(;o7 »реобразователя.

ÄÄSUÄÄ 1531025 А1 (511 4 Г 01 !("7/ОО, Г 01 N 27/02 гается тем, что в преобразователь введены интегратор, вход которого соединен с кондуктометрической ячейкой, а выход — с входом триггера !!митта, первьп и второй последовательно соединенные резисторы, включенные между входом интегратора и выходом триггера (!митта, и конденсатор, включенный между выводлми соединения первого и второго резисторов и общей спиной, а кондуктометрнч ес кая ячейка выполне»л в виде беско»тактного емкостного датчика. (!олож |тельный эффект технического реще»ия заключается в обеспечении пропорц»о»ал i,— ности выходной частоты преобра з овл теля измеряемой проводимости раствора в широком д»,7плзоне, что упрощает градуировку длтчи),л и »спользовлние преобразователя в системах автоматической обработки » ут7равления. 1 з.п.

A-лы, 2 ил.

Преобразователь содержит ННТегратор 1 с конденсатором 2 в цепи обратной связи и триггер !!митта 3, вход которого соединен с выходом интегратора 1. !!ежду выходом триггера !!!митта 3 и входом интегратора 1 включены последователь»о соединенные первый резистор 4 и второй резистор 5, ме>хду выводами соединения которых и обцей шиной включен конденслтор 6, и бесконтактньп емкостный датчик 7 с исследуемым раствором, схема замецения которого может быть представлена коиденслтором 8, описываюцим диэлектрические свойства изо1531025 ляции электродов, конденсатором 9, описывающим диэлектрические свойства исследуемого раствора, и резистором 10, описывающим проводимость исследуемого раствора.

Преобразователь работает следующим образом.

Пусть в момент времени t 0 напряжение 0„ на выходе интегратора 1 10 достигает порога срабатывания g Ы о триггера 1«ьитта 3, и он перекличается из состояния отрицательного насыщения П -Uo в состояние положительного насьицения U z = Ц,, т. е.

bU ь 2Uo При этом напряжение на выходе интегратора 1 скачком уменьСвC у шается на величину hU Дц

С,(С, +С,) где С, С„Cg - емкости конденсато- 20 ров 2, 8 и 9 соответственно, и затем, уменьшается по экспоненцнальному закону с постоянной времени = R, « (Се+С ° ) И

i «(С + С ) — ---- где R 25 з ! д сопротивление исследуемого раствора, т- его проводимость; f его диэлектрическая проницаемость, E = 8,85 >

12

«10 «. «/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость, до тех пор, пока, в момент времени t Т/2 не достигает порога отпускания — o(U триггера Имитта 3. В этот момент триггер

Ымитта 3 переключается из состояния положительного насыщения в состоя- 35 ние отрицательного насыщЕния,, напряжение.Uy на выходе интегратоар 1 скачком увеличивается на величину

DU„и затем увеличивается по экспо-, ненциальному закону с постоянной вре- 40 мени i до тех пор, пока в момент времени t Т не достигает вновь порога срабатывания ot 1 триггера Нмитта 3, который при этом вновь переключается в состояние положительного 45 насыщения.. Таким образом возникают релаксационные колебания d частотой повторения, пропорциональной проводимости исследуемого раствора в датчике 7 50

1 е

Т

Сз

С 1 55

2(С +С )EEо 1пLC>+C C -, C (C +C 7)

1+19 2 9

Ч где o(— глубина положительной обратной связи в триггере IJw тта 3.

Для работоспособности преобразователя необходимо, чтобы емкость конденсатора 2 удовлетворяла условию

С«С9 С (С а

d(C +су) и 4( (2) Если выполняется условие

К9С » - Т, 1 (3) 1

R =R (2схг (4) Если интегратор 1 и триггер Нмитта 3 одновременно оказываются в состоянии насыцения, то конденсатор 6 через резистор 5 заряжается до напряжения U, ток, протекающий приэтом по первому резистору 4, выводит интегратор 1 из насыщения, и автоколебания возобновляются.

Включение последовательно соединенных первого резистора 4 и второго резистора, 5 параллельно бесконтактному емкостному датчику 7, не проводящему постоянного тока, необхоцимо для обеспечения устойчивой работы преобразователя, так как конденсатор 6 заряжается входным током интегратора 1, который переходит в состояние насьзцения, устойчивое в отсутствии первого и второго резисторов.

Положительный эффект технического решения заключается в обеспечении . пропорциональности выходной частоты преобразователя проводимости раствора в широком диапазоне, что упрощает градуировку и использование прегде R — сопротивление второго ре

L зистора 5;

С вЂ” емкость конденсатора 6,. то среднее напряжение U на конденсаторе 6 равняется нулю, а амплитудное

Uo значение, равное †вЂ,--, —, достигается

4FR)C ) в момент переключения триггера Г1митта

3. При этом средний ток, протекающий по первому резистору 4 на вход интегратора 1 эа время между переключениями триггера Нмнтта 3, равен нулю и не меняет период повторения импе«льсов. Для устойчивой работы преобразователя во всем диапазоне генерируемых частот совместно с условием (3) должно выполняться условие

2i Преобразователь по и. 1, о тличающийся тем, чтокондуктометрическая ячейка выполнена в виде бесконтактного емкостного датчика.

Составитель В. Семенчук

Техред М.Ходанич

Корректор И. КУска

Редактор Н . Тупи ца

Заказ 7949/46 Тиран 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 153102 образователя в системах автоматической обработки и управления.

Фор мул а из обретения

1. Преобразователь проводимости раствора s частоту, содержащий последовательно сЬединенные триггер Нмитта и кондуктометрическую ячейку, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона линейного преобразования, в него введены первый и второй резисторы, конденсатор и интегратор, выход которого

5 6 соединен с входом триггера ИьиФта, а вход — с кондуктометрич еской ячейкой, первый и второй резисторы соединены последовательно и включены между входом интегратора и вькодом триггера Пмитта, при этом другие вью воды первого н второго резисторов через конденсатор соединены с общей шиной.