Устройство для электрохимических исследований

Союз Советских

Социалистических

Республик

onисАНиВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< i 868530 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)ЗаЯвлено 27 09.76 (21) 2408148/18-25 с присоединением заявки И— (5l)M. Кл.

& 01 и 27/52

3Ьеударотеенный комитет

СССР (23) Приоритет— ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.09. 81 ° Бюллетень Р1е 36

Лата опубликования описания 30.09.81 (53) ВК 543.257 (088. 8 ) (72) Авторы изобретения

В.А. Демин и Б.Е. Лимин

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторскйй институт научного приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКИХ

ИС СЛЕДОВАН1П1

Изобретение относится к средствам физико-химического анализа состава и свойств веществ и может быть использовано для проведения измерений повьппенной точности при наличии паразитных омических потерь в злектрохимической ячейке.

Известны регуляторы электрического режима (устройства для электрохимических исследований), обеспечивающие исключение влияния паразитных омических потерь в месте соединений-(контактный провод, клемма) с основным (исследуемым) электродом электрохимической ячейки, которые состоят из электрохимической ячейки, содержащей основной электрод, вспомогательный электрод и электрод сравнения, и регулирующего усилителя (нотенциостата). Исключение влияния. паразитных омических потерь достигается путем соединения основного электрода с общей точкой (массой) регулирующего усилителя, при этом вход и выход последнего не должны иметь гальванической связи 11 ).

Для обеспечения гальванического разделения входных и выходных цепей

5 регулирующего усилителя приходится усложнять его, вводя, например, разделительный трансформатор, что ограничивает возможность улучшения других характеристик регулирующего усилителя, например увеличения быстродействия.

Известны также устройства для электрохимических исследований (регуляторы электрического режима}, обеспечивающие исключение влияния паразитных омических потерь в месте соединений с основным (исследуемам) электродом электрохимической ячейки и не требующие гальванического разделения входных и выходных цепей усилителя. Такие устройства содержат электрохимическую ячейку с тремя электродами: индикаторным, вспомогательным и электродом сравнения, 868530 регулирующий усилитель, соединенный со вспомогательным электродом, и диф-, ференциальный усилитель с коэффициентом передачи, равным единице, и симметричными входами, один из которых соединен с электродом сравнения $ 2), Однако введение указанного дополнительного дифференциального усилителя обеспечивает исключение влияния паразитных омических потерь только на переходном сопротивлении, в месте соединения основного (исследуемого) электрода с общей точкой(заземленной шиной) специального усилителя (потенциостата) и не обеспечивают исключение влияния омических потерь в растворе между основным электродом и электродом сравнения.

Цель изобретения — повышение точности регулирования потенциала основного электрода электрохимической ячейки.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительно цепочкой, состоящей из последовательно соединенных потенциометра.: и дополнительного усилителя с коэффициентом передачи большем единицы, причем лотенциометр подключен между индикаторным электродом и землей, а его движок соединен со входом дополнительного усилителя, выход кото" рого соединен со вторым входом дифференциального усилителя.

Укаэанное соединение цепочки и дифференциального усилителя с коэффициентом передачи, равным единице, обеспечивает вычитание из потенциала основного электрода (падение напряжения между основным электродом и электродом сравнения) напряжения, пропорционального протекающему току и при некотором положении движка переменного резистора исключает влияние паразитного падения напряжения в месте соединения основного электрода с общей точкой спеПиального уси" лителя, а также падение напряжения н растворе между основным электрог дом и электродом сравнения.

Усилитель с коэффициентом передачи, равным двум, может быть объединен с дифференциальным усилителем с коэффициентом передачи, равным единице, и выполнен в виде сумматора аналоговых сигналов.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для электрохимических исследований.

35

Ч э= q + Щ,.

JI — ток через ячейку, Я - переходное сопротивление в

fl месте соединения с основныг электродом 2;

Устройство состоит из электрохимической ячейки 1, содержащей основной (исследуемый) электрод 2, вспомогательный электрод 3 и электрод 4 сравнения, регулирующего усилителя (потенциостата) 5, соединенного с дифференциальным усилителем 6, имеющим коэффициент передачи, равный единице, ко входу которого подклю10 чен выход усилителя 7,, имеющего коэффициент передачи, равный двум, вход

8 которого соединен с движком 9 переменного резистора 10, подключенного одним концом к основному электроду

2, а выход 11 — со входом 12 дифференциального усилителя 6 а коэффициентом передачи, равным единице.

Через Е обозны ен задаваемый потенциал.

Устройство работает следукицим образом.

Наличие отрицательной обратной связи через регулирующий усилитель 5 и вспомогательный электрод 3 при достаточно большом коэффициенте передачи специального усилителя обуславливает выполнение павенства

ti) где U — напряжение, действующее на выходе дифференциального усилителя 6, имеющего коэффициент передачи, равный единице.

Напряжение О р равно: щ 1ЭС )ЕХ где 11 - напряжение, действующее

Эc на эпектроде 4 сравнения

138 — напряжение, действующее на

40 входе усилителя 7, имеющего коэффициент передачи, равный двум.

Напряжение, действующее на электроде сравнения, равно:

ЭС Э и 9

137 где — действующий потенциал основЭ ного электрода 2, который отличается от истинного потенциала 9> на величину, 50 обусловленную омическими потерями Р ц в растворе между основным электродом и электродом сравнения

868530

Фр — сопротивление переменного резистора 10.

Напряжение действующее на входе усилителя 7, имеющего коэффициент передачи, равный двум, равно:

Ов =Т(Кр-й ) (41 где — сопротивление части переменного резистора 10 между движком 9 и точкой соединения 10 с основным электродом 3.

Исключая из формул (1) — (4 ) велиUy0>с Q> | i)ьх

E.= и+ " +1 п -1 р+ 1 о) (Й

Из формулы (5) видно, что погреш1 ность регулирования потенциала основного электрода равна: < = (" +" -<р+ 2<ОУ

Изменяя положение движка 9 переменного резистора 10, т.е. изменяя сопротивление Яо, можно добиться выполнения равенства

R, +й,-ар+а.1 О (7) и тем самым исключить погрешность регулирования потенциала, вызванную омическими потерями не .только на переходном сопротивлении в месте соединения основного электрода, но и в растворе между основным электродом и электродом сравнения.

Формула (2 ) отражает функцию суммирования, выполняемую объединением

35 усилителей б и 7.

Введение в предлагаемое устройство цепочки, состоящей из усилителя с коэффициентом передачи, равным двум,,и переменного резистора позволяет по сравнвнию с известными устройствами исключить погрешность регулирования потенциала основного электрода, вызванную омическими г.отерями не только в месте соединения основного электрода, но и в растворе между основным электродом и электродом сравнения. При этом цепь регулирования потенциала (цепь отрицательной обратной связи) не удлиняется, поэтому введение указанной цепочки не уменьшает быстродействия устройства.

Формула изобретения

Устройство для электрохимических исследований, содержащее элемтрохимическую ячейку с тремя электродами: индикаторнь1м, вспомогательньм и электродом сравнения, регулирующий усилитель, соединенный со вспомогательным электродом, и дифференциальный усилитель с коэффициентом передачи, равным единице, и симметричными входами, один из которых. соединен с электродом сравнения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования потенциала основного электрода, устройство снабжено дополнительной цепочкой, состоящей из последовательно соединенных потенциометра и дополнительного усилителя с коэффициентом передачи больше единицы, причем потенциометр подключен между индикаторным электродом и землей, а его движок соединен со входом дополнительного усилителя, выход которого соединен со вторым входом дифференциального усилителя.

Источю ки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 289464, кл. Н 011э 27/ОО, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 208324, кл. 8 О1 Ь} 27/52, )968 (прототип).

868530

Составитель В. Мещеряков

Техред М.Рейвес . Корректор Н. Стец,Редактор Т. Мермелштайн

Подписное

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4

TI, -1Т

Заказ 8311760 Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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