Устройство для автоматического электрохимического анализа многокомпонентных смесей

 

Союз Советскими

Социалистинескик

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

<,785719 (Ы) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 100179 (21) 2711916/18-25 с присоединением заявки Н9 (23)Приоритет

Опубликовано 07.1280. Бюллетень 49 945

<З1) М. Кл.

01 N 27/48

Государстееииый «оиитет

СССР

Ilo АФ 6&и изобРетеиий и открытий (53} УДК 541 ° 135 ° 5 (088.8) Дата опубликования описания 0712.80 (72) Авторы

H3O6pe7eHN Q

В. В. Баканов, A. N. Кощей, В. A. Тюменцев и Г. И. Савина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ производят суюаирование частных измерений и затем деление суммы на количество измерений. Укаэанная обработка результа:ов выполняется вручную, что увеличивает время получения достоверных результатов, что является недостатком устройства °

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости измерения.

Цель достигается тем, что в устройство, состоящее из источника поляриэующего направления, к выходу которого подсоединены ячейки и вход преобразователя ток-напряжение, дополнительно введены интегратор, преобразователь напряжение-количество импульсов, делитель числа импульсов, счетчик, блок индикации, компаратор, счетчик измерений, синхронизатор, причем, выход преобразователя ток-напряжение через интегратор и преобразователь напряжение-количество импульсов соединен с последовательно соединенными делителем частоты и счетчиком, выход которого соединен с блоком индикации, управляющие вход и выход преобразователя напряжение-количество импульсов, управляющие входы интегратора, блока индикации и источника поляризуФ

Изобретение относится к устройствам, использующим электрохимические методы анализа веществ, и может бить использовано для количественного анализа растворов, используемых в производстве плат печатного монтажа.

Известны устройства для электрохимических исследований, содержащие источник поляриэующегося напряжения, соединенного через согласующее устройство с электродами ячейки и измерительную схему, состоящую иэ входного усилителя и регистратора концентраций (1).

Наиболее близким к изобретению 15 по технической сущности является устройство, в котором в качестве измерителя использован цифровой измеритель, замеряющий величину предельного тока (2) . 20

Результаты каждого измерения в таком устройстве получаются в цифровом виде. Однако, процесс электрохимического анализа отличается флуктуациями результатов измерений, обуслов25 ленными как самой нестационарной природой электрохимической реакции, так и помехами, наводимыми на измерительные цепи. Для получения достоверных результатов в таком устройстве 30

Специальное конструкторско-технологическое бюро вычислительной техники

785719 ющего напряжения, и выход счетчика количества измерений подсоединены к синхронизатору, вход компаратора соединен с выходом источника поляриэующего напряжения, а выход — co счетчиком измерений и синхронизатором.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из источника поляризующего напряжения (генератора пилообразного напряжения) 1, измерительной ячейки 2, преобразователя ! ток-напряжение 3, интегратора 4, преобразователя напряжение-количестно импульсов 5, делителя числа импульсов 6, счетчика з, олока индикации 8, компаратора 9, счетчика из- 1." мерений 10, синхронизатора 11. В состан синхронизатора 11 входят: кнопка Пуск 12, соединенная с нулевым входом триггера 13, и через схему ИЛИ

14 с единичным входом триггера 15. Щ

Нуленои выход триггера 13 соединен с управляющим входом блока индикации

8, единичный выход — со входом схемы

И 16, а единичный выход триггера 15 соединен с управляющим входом источника поляризующего напряжения 1. Кроме того, н состав синхронизатора 11 входят формирователи временного интервала 17, дифференцирующее звено

18, элемент задержки 19, схема И 20, назначение и работа которых описаны ниже °

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии источник поляризующего напряжения 1 выдает депо- З5 ляризующее напряжение, способствующее очистке Измерительного электрода в ячейке 2. По команде Пуск триггер 13 устанавливается в нулевое состояние, а триггер 15 в единичное, 4Q при этом в блок индикации 8 поступает с нулевого выхода триггера 13 сигнал на запрет индикации, а с единичного — разрешающий сигнал на схему

И 16. Сигнал с выхода триггера 15 4 поступает на управляющий вход источника поляризующего напряжения 1, устанавливая его в рабочее состояние (генерирование линейно изменяющегося напряжения) . Напряжение с выхода источника поляризующего напряжения 1 .поступает на измерительную ячейку 2 и на вход компаратора 9, ток, протекающий через ячейку 2, преобразуется в напряжение, которое поступает на вход интегратора 4, И

При достижении поляризующим напряжением определенной, заранее заданной величины, на выходе компаратора

9 формируется импульсный сигнал.

Величина напряжения, на которую на- Щ) страивается компаратор 9, определяется видом вещества, т.е. устанавливается равной потенциалу выделения определяемого элемента на измерительном электроде. Сигнал, поступающий 55 от компаратора, запускает формирователь временного интервала 17, который в течение 20 мс выдает разрешающую команду на вход интегратора 4. В течение этого времени происходит интегрирование входного напряжения, величина которого зависит от концентрации определяемого вещества в анализируемом растворе, Время 20 мс выбрано с целью уменьшения влияния помех с частотой 50 Гц., По заднему фронту импульса, управляющего работой интегратора 4 с помощью дифференцирующего звена 18, формируется сигнал для начала работы преобразонателя напряжение-количество импульсов 5. Количество импульсов, пропорциональное концентрации анализируемого вещества, деленное делителем 6, подсчитывается счетчиком 7. По окончании работы преобразователя 5 на его выходе фор" мируется сигнал, который поступает на элемент задержки 19 и устанавливает триггер 15 в нулевое состояние.

Сигнал с триггера 15 устанавливает источник поляризующего напряжения 1 в и"ходное состояние, т,е. н состояние прекращения выдачи пилообразного поляризующего напряжения и выдачи на ячейку 2 деполяризующего постоянного напряжения. В это время происходит очистка измерительного электрода

5 от накопившихся на нем продуктон электролиза.

Такое состояние сохраняется до тех пор,пока не появится задержанный импульс с выхода элемента задержки 19, Этот импульс через схемы И 16 и ИЛИ

14 с помощью триггера 15 производит установку источника поляриэующего напряжения 1 в рабочее состояние для нового измерения. Новое измерение происходит аналогично нышеописанному, при этом на блок индикации 8 от триггера 13 продолжает поступать команда на запрет индикации. Такая ситуация повторяется циклически и в счетчике

7 накапливаются (суммируются) результаты измерений, а количество измерений подсчитывается счетчиком 10, суммирующим импульсы, поступающие от компаратора 9. После прохождения импульсов, равных по количеству емкости счетчика 10, на его выходе появится сигнал, который поступает на один из входов схемы И 20, Поэтому, после появления на выходе преобразователя 5 импульса, происходит установка триггера 15 в нулевое состояние, устанонка триггера 13 в единичное состояние, установка источника поляризующего напряжения в исходное состояние, на блок индикации 8 выдается разрешающий сигнал, на схему И 16 поступает запрещающий сигнал и поэтому сигнал с выхода элемента задержки 19 не проходит к триггеру 15 для установки источника поляризованного 85719 напряжения 1 в рабочее состояние. Та-, кое состояние устройства можно сохранять сколь угодно долго до новой команды Пуск . Таким образом, после нескольких измерений в счетчике

7 будет храниться число, вычисляемое как средняя величина нескольких измерений, которую можно выразить как:

1 0 св n,1 ключаются в том, что в нем происходит автоматическое вычисление усредненных результатов анализа, позволяющее освободить оператора от непроизводи» тельной рабсты. Причем, как команда Пуск, так и результаты измерения могут быть использованы в составе автоматизированной системы управления, при этом в систему будут поступать достоверные результаты, не требующие дальнейшей обработки. IIp» этом следует заметить, что в предлагаемом устройстве происходит не только вычисление из результатов работы измерителей (например, интегратора 4 и преобразователя 5), а усреднение анализа начинается от исходной команды до получения конечных результатов, то есть в предлагаемом устройстве усредняются результаты работы всего устройства, начиная от источника поляриэующего напряжения 1 до синхронизатора 11. Дополнительные преимущества устройства заключаются в том, что в нем применен интегратор измеряемого напряжения, производящий интегрирование в течение 20 мс, что позволяет уменьшИть влияние наводок сети переменного напряжения, Кроме того, использование преобразователя напряжение-количество импульсов, позволяет произэодить суммирование результатов частных измерений сравнительно просто - с помощью счетчика. Указанное обстоятельство позволило создать

)прибор с хорошими лабораторными характеристиками. формула изобретения

Устройство для автоматического электрохим»ческого анализа многокомпонентных смесей, содержащее источник поляризующего напряжения, к выходу которого подключены ячейка и преобразователь ток-напряжение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости измерения, в него дополнительно введены интегратор, преобразователь напряжение-количество импульсов, делитель числа импульсов, счетчик, блок индикации, компаратор, счетчик, числа измерений, синхронизатор, причем выход преобразователя ток-напряжение через интегратор, преобразователь напряжение-количество импульсов и делитель числа импульсов соединен со счетчиком, выход которого соединен с блоком индикации, управляющие вход и выход преобразователя напряжение-количество импульсов, управляющие входы интегратора, блока индика -.. ции, источника поляризующего напряжения и выход счетчика количества измерений подключены к синхронизатору, вход компаратора соединен с выходом источника поляризуюшего напряжения, г

С 2.06+207+ 200 г 204

204 с ошибкой округления 0,25.

Если же уменьшить коэффициент преобразования преобразователя напряжение-количество импульсов в четыре 50 раза и исключить делитель 6, то частные измерения будут 51, Sl, 50, 50 (ошибки округления 0,5; 0,75; ф, 0,5) . Среднее значение в этом случае; составит величину 202, т.е. в этом случае только за счет округления

S5 ошибка составляет 1Ъ.

B предлагаемом устройстве производится округление всей суммы измерений, а не ее частных результатов.

Ошибку округления можно получить дос- Щ таточно малой, выбрав достаточно большое количество измерений.

Преимушества данного устройства по сравнению с приборами, преднаэна- 1 ченными для аналогичных цепей, за-, д

30 где С - результаты частных измере1 ний; о - количество измерений.

В предлагаемом устройстве количество импульсов, равное величине концентрации в реальных единицах .(в нашем случае в г/л) по каждому иэ измерений, появляется на входе .делителя числа импульсов.6, который и производит необходимое деление. По существу, делитель числа импульсов 6 представляет счетчик импульсов с воэ" можностью установки различных коэффициентов пересчета; аналогичным образом выполнен и счетчик количества из(мерений 10.

В принципе, в таком устройстве можно исключить указанный делитель, подобрав один или несколько коэффициентов передачи элементов устройства 3 — 5 таким образом, чтобы ЗО частное измерение имело бы величину в П раэ меньшую, но в этом случае, помимо прямого неудобства подбора коэффициентов, увеличивается погрешность измерения как из-за сужения 35 рабочего диапазона этих элементов, так и из-за дискретности преобразования измеряемой аналоговой величины в цифровой эквивалент. Например, примем, что частные четырех измерений составят числа 206, 207, 200, 202.

Среднее значение, измеренное предлагаемым прибором, составит величину:

, °

785<719

Составитель В.Кушнев

Техред Н.Вабурка Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Ахмедова

Заказ 8831/45

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент ., r. Ужгород, ул. Проектная, а выход — co счетчиком числа иэмерений и синхрониэатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

9 569935, кл. G 01 N 27/48, 21.0977.

2. Патент США М 3922205, кл. G 01 И 27/48, 1976 (прототип).