CS255256B1

CS255256B1 - Zapojení ionometru

Info

Publication number: CS255256B1
Application number: CS848488A
Authority: CS
Inventors: Ivan Horanek; Miroslav Podolak
Original assignee: Ivan Horanek; Miroslav Podolak
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1984-11-08
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS848884A1

Abstract

Řešení se týká zapojení ionometru pro potenciometrická měření s elektrodami o výstupním odporu 10$ Ohmů. Podstata řešení spočívá v tom, že vstupní operační zesilovač se vstupní impedancí min. 1012 Ohmů má v invertujícím vstupu zapojen řídicí odpor a ve zpětné vazbě odpor 9 x větší než řídicí odpor, přičemž řídící odpor je dále spojen s běžcem přepínače, jehož první kontakt je spojen se zemnicím bodem a druhý * kontakt je izolován. Výstup vstupního operačního zesilovače je přiveden na vstup druhého operačního zesilovače zapojeného jako invertor, z jehož výstupu je napájen prostřednictvím přepínače třetí operační zesilovač, zapojený jako invertující zesilovač se zesílením 2,5 až 4, který má na invertující vstup připojen prostřednictvím druhého kontaktu přepínače blok teplotní kompenzace a ve výstupu nastavitelný sčítací odpor, propojený přes kontakty přepínače do vstupu čtvrtého operačního zesilovače zapojeného jako sčítačka, jejíž vstup je prostřednictvím druhého sčí- tacího odporu spojen s běžcem potenciometru napájeného ze zdroje stabilizovaného napětí nejméně í 600 mV, dále je výstup čtvrtého operačního zesilovače vyveden na vstupní, svorku číslicového voltmetru, přičemž třetí operační zesilovač, blok teplotní kompenzace, nastavitelný sčítací odpor a kontakty přepínače jsou překlenuty odporem zapojeným na kontakt přepínače, navíc je neivertující vstup vstupního operačního zesilovače propojen s měřicí elektrodou prostřednictvím bloku pasivního filtru s časovou konstantou řádu 10”3· s a referentní elektroda je připojena k zemnící mu bodu a vstupní operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou řádu 10“2 s a druhý operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou řádu 10~3 s a třetí operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou řádu 10“4 s a čtvrtý operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou nejméně 10“5s# členy zmíněné výše jsou přiřazeny v libovolné karbinaci k operačním zesilovačům. 255256

Description

Předmětem vynálezu je zapojeni ionometru pro potenciometrická měření s elektrodami o výstupním odporu do 10 Ohmů.

Známá zapojení ionometrů sestávající z bloku impedančního převodníku se vstupní impedanci 1113 + 10 Ohmů s předřazeným pasivním filtrem a bloku úpravy signálu, kde se řídí citlivost a nastavuje průsečík závislosti logaritmu aktivity měřeného iontu na napětí měrné elektrody proti elektrodě referentní. Třetím blokem je číslicový voltmetr s možností odečtu měřeného napětí na 0,1 mV v rozsahu výstupních napětí používaných elektrod, tj. minimálně ^700 mV.

Levné přístroje s ručkovými měřidly, resp. číslicové s odečtem v jednotkách mV, nelze za ionometry považovat, nebot zvýšení koncentrace na desetinásobek odpovídá teoreticky nárůst 59,16 mV pro jednomocné ionty.

Význačnou nevýhodou, komplikující zejména realizaci levných ionometrů, je nutnost použiti vícemistného, tj. nákladného voltmetru. Navíc-jsou stávající ionometry citlivé na širokopásmové elektromagnetické rušení v provozních pomínkách, způsobené např. kolektorovými motory míchadel reaktorů atp.

Uvedenou nevýhodu řeší, zapojení ionometrů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstupní operační zesilovač se vstupní impedancí min. 10 Ohmů má v invertujícím vstupu zapojen řídicí odpor a ve zpětné vazbě odpor 9 x větší, než řídicí odpor.

Řídicí odpor je dále spojen s běžcem přepínače, jehož první kontakt je spojen se zemnicím bodem á druhý kontakt je izolován. Výstup vstupního operačního zesilovače je přiveden na vstup druhého operačního zesilovače, zapojeného jako invertor, z jehož výstupu je prostřednictvím přepínače napájen třetí operační zesilovač, zapojený jako invertující zesilovač se zesílením 2,5 + 4, který má na invertující vstup připojen prostřednictvím druhého kontaktu přepínače blok teplotní kompenzace a ve výstupu nastavitelný sčítací odpor, propojený přes kontakty přepínače do vstupu čtvrtého operačního zesilovače, zapojeného jako sčítačka, jejíž vstup je prostřednictvím druhého sčítacího odporu spojen s běžcem potenciometru, napájeného ze zdroje stabilizovaného napěti nejméně -600 mV.

Výstup čtvrtého operačního zesilovače je vyveden na vstupní svorku číslicového voltmetru. Dále jsou třetí operační zesilovač, blok teplotní kompenzace, nastavitelný sčítací odpor a kontakty přepínače překlenuty odporem napojeným na kontakt přepínače. Navíc je neinvertujlcí vstup vstupního operačního zesilovače propojen s měřicí elektrodou prostřednictvím bloku pasivního filtru s časovou konstantou řádu 10~ s a referentní elektroda je připojena k zemnícímu bodu a vstupní operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstan_2 tou rádu 10 s a druhý operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou v “3 v řádu 10 s a třetí operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou řádu -4 a čtvrtý operační zesilovač má ve zpětné vazbě RC člen s časovou konstantou nejméně

Na připojeném výkresu je příklad zapojení ionometru podle vynálezu. Vstupní operační zesilovač 1^ typu WSH 218 má v invěrtujícím vstupu 1.1 zapojen řídicí odpor 2 a ve zpětné vazbě odpor 3.1 9 x větší než řídicí odpor 2. Řídicí odpor 2 je dále spojen s běžcem 5.2 přepínače 5, jehož první kontakt 5.3 je spojen se zemnicím bodem £ a druhý kontakt 5.1 je izolován. Výstup vstupního operačního zesilovače 1^ je přiveden na vstup druhého operačního zesilovače j6 typu MAA 741, Zapojeného jako invertor, z jehož výstupu je prostřednictvím přepínače 19 napájen třetí operační zesilovač 7_ (typu MAA 741) se zesílením 3, který má na invertující vstup 7.1 napojen prostřednictvím druhého kontaktu 19.1 přepínače 19 blok teplotní kompenzace.

Z výstupu 7 . 2 třetího operačního zesilovače 7_ je napájen nastavitelný sčítací odpor připojený přes kontakty 19.2 přepínače 19 do vstupu 10.1 čtvrtého operačního zesilovače (typu MAA 741), zapojeného jako sčítačka, jejíž vstup 10.1 je prostřednictvím druhého sčítacího odporu 11 spojen s běžcem potenciometru 12 napájeného ze zdroje 13 stabilizovaného napětí ±600 mV. Výstup čtvrtého operačního zesilovače 10 je vyveden na vstupní svorky číslicového voltmetru 14 typu BM 551 (3,5 dlgitu) . Dále je třetí operační zesilovač T_, blok f), teplotní kompenzace, nastavitelný sčítaoí odpor j) a kontakty 19.2 přepínače 19 překlenut odporem 20, napojeným na kontakt 19.3 přepínače 19. Přitom invertující vstup 1 2 vstupního operačního zesilovačeΛ je propojen s měřicí elektrodou 21 prostřednictvím bloku 15 pasivního filtru s časovou konstantou ÍO^-4 s a referentní elektroda 22 je připojena k zemnícímu bodu

4. Ve zpětné vazbě vstupního operačního zesilovače .1 je RC člen 3i s časovou konstantou 10 s a druhý operační zesilovač <> má ve zpětné vazbě RC člen 16 s časovou konstantou 10 s a třetí -4 operační zesilovač J7 má ve zpětné vazbě RC člen 17 s časovou konstantou 10 s a čtvrtý -4 operační zesilovač 10 má ve zpětné vazbě RC člen 18 s časovou konstantou 10 s.

V popsaném zapojení při připojeném běžci 5.2 přepínače jS ke kontaktu 5.1 lze měřit způsobem obvyklým u pH metrů s možností odečtu 0,01 pH. Při přepojeném kontaktu 5.2 přepínače 5 ke kontaktu 5.3 a tím zemnícímu bodu £ a přepnutému přepínači 19 tak, aby kontakty

19.2 byly rozpojeny a k výstupu druhého operačního zesilovače jí byl připojen kontakt 19.3, má vstupní zesilovač 2. zesíleni +10. Signál elektrod je 10 x zesílen a ve čtvrtém operačním zesilovači 10 zapojeném jako sčítačka se k němu přičte z běžce potenciometru 12 připojeného ke zdroji 13 stabilizovaného napětí takové zvolené napětí, odpovídající typu měřicí elektrody 21, aby na vstupu digitálního voltmetru 14 nepřesáhlo vstupní napětí rozsah ±199,9 mV.

Na digitálním voltmetru 14 pak lze odečítat rozdíly napětí na elektrodách na 0,1 mV v rozsahu, vyhovujícím prp všechny užívané Ionselektivní elektrody (tj. rozsah -199,9 mV pohyblivý o podíl z ±600 mV). Navíc zahrnuti vstupního pasivního filtru 15 a RC členu -2 -5

2» 1®, 17 a 18 s časovými konstantami 10 až 10 účinně potlačuje elektromagnetické rušení, způsobené kolektorovými motory, aniž by neúměrně zpomalovalo odezvu ionometru.

Claims

1. Zapojení ionometru vyznačené tím, že vstupní operační zesilovač (1) se vstupní impedancí min. 10 Ohmů má v invertujícím vstupu (1.1) zapojen řídicí odpor (2) a ve zpětné vazbě odpor (3.1) 9 x větší než řídicí odpor (2), přičemž řídicí odpor (2) je dále spojen s běžcem (5.2) přepínače (5), jehož první kontakt (5.3) je spojen se zemnicím bodem (4) a druhý kontakt (5.1) je izolován, přičemž výstup vstupního operačního zesilovače (1) je přiveden na vstup druhého operačního zesilovače (6) zapojeného jako invertor, z jehož výstupu je napájen prostřednictvím přepínače (19) třetí operační zesilovač (7), zapojený jako invertujíci zesilovač se zesílením 2,5 + 4, který má na invertující vstup (7.1) připojen prostřednictvím druhého kontaktu (19.1) přepínače (19) blok (8) teplotní kompenzace, a ve výstupu (7.2) nastavitelný sčítací odpor (9), propojený přes kontakty (19.2) přepínače (19) do vstupu čtvrtého operačního zesilovače (10) zapojeného jako sčítačka, jejíž vstup je prostřednictvím druhého sčítaciho odporu (11) spojen s běžcem potenciometru (12) napájeného ze zdroje (13) stabilizovaného napětí nejméně ±600 mV a dále je výstup čtvrtého operačního zesilovače (10) vyveden na vstupní svorku číslicového voltmetru (14), přičemž třetí operační zesilovač (7), blok (8) teplotní kompenzace, nastavitelný sčítací odpor (9) a kontakty (9.2) přepínače (19) jsou překlenuty odporem (20), zapojeným na kontakt (19.3) přepínače (19) a navíc je neinvertující vstup (1.2) vstupního operačního zesilovače (1) propojen s měřicí elektrodou (21) prostřednictvím bloku (15) pasivního filtru s časovou konstantou řádu 10 ¹ s a referentní elektroda (22) je připojena k zemnícímu bodu (4) a operační zesilovač (1) má ve zpětné vazbě RC člen (3) s časovou konstantou řádu 10“² s a druhý operační zesilovač (6) má ve zpětné vazbě RC člen (16) s časovou konstantou řádu 10^-2 s a třetí operační zesilovač (7) má ve zpětné vazbě RC člen (17) s časovou konstantou řádu 10 ⁴ s a čtvrtý operační zesilovač (10) má ve zpětné vazbě RC člen (18) s časovou konstantou nejméně 10 ⁵ s.

2. Zapojení ionometru podle bodu 1, vyznačené tím, že RC členy (3), (16), (17) a (18) jsou přiřazeny v libovolné kombinaci k operačním zesilovačům (1), (6), (7). a (10).