CS255256B1

CS255256B1 - Connexion of ionometer

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. 255256The solution concerns the connection of an ionometer for potentiometric measurement with output resistance electrodes $ 10 Ohms. The essence of the solution is that the input operational amplifier with input impedance min. 1012 Ohms has a control resistor in the inverting input, and ve the feedback resistance is 9 times greater than the control resistance, with the control resistor is further connected to the switch trigger, of which the switch is the first contact is connected to the ground point and the other * contact is isolated. Operational Input Output amplifier is brought to the second operational input an amplifier connected as an inverter, from whose output it is powered by a third operating switch amplifier, connected as an inverting amplifier by amplifying 2.5 to 4 which has an inverting input connected via a second switch contact temperature compensation block and adjustable in the output summation resistor connected via switch contacts to the input of the fourth operational amplifier connected as adder whose entry through the second the resistor is connected to the power potentiometer from a stabilized voltage source of at least 600 mV; further, the output of the fourth operational amplifier is output to the input, digital voltmeter terminal, with third opamp, temperature compensation block adjustable summation resistor and switch contacts are by the resistor connected to the switch contact in addition, the input operational input is non-inverting the amplifier connected to the measuring electrode via passive filter block with time constant of order 10 ”3 · s and reference electrode is connected to ground his point and the input opamp is in feedback RC member with time constant of order 10 "2 s and second the opamp has an RC member with a time feedback a constant of the order of 10 ~ 3 s and a third opamp has an RC member with a time constant of the order 10 "4 s and the fourth opamp is in feedback RC member with a time constant of at least 10 "5s # members mentioned above are assigned in any combination to operational amplifiers. 255256

Description

Předmětem vynálezu je zapojeni ionometru pro potenciometrická měření s elektrodami o výstupním odporu do 10 Ohmů.The object of the invention is to connect an ionometer for potentiometric measurements with electrodes with an output resistance up to 10 Ohms.

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.A known ionometer circuit consisting of an impedance transducer block with an input impedance of 1113 + 10 Ohms with an upstream passive filter and a signal conditioning block where the sensitivity is controlled and the intersection of the logarithm of the measured ion activity versus the reference electrode voltage is set. The third block is a digital voltmeter with the possibility of reading the measured voltage to 0.1 mV in the output voltage range of the electrodes used, ie at least ^ 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.Cheap instruments with pointer gauges, resp. digital readings in mV units, cannot be considered ionometers, since increasing the concentration tenfold corresponds theoretically to an increase of 59.16 mV for monovalent ions.

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.A significant disadvantage, which complicates especially the realization of cheap ionometers, is the necessity of using a multistage, i.e. expensive, voltmeter. In addition, existing ionometers are susceptible to broadband electromagnetic disturbances in operating conditions caused by, for example, reactor mixer collector motors and the like.

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.This disadvantage is solved by the connection of the ionometers according to the invention, whose essence is that the input opamp with an input impedance of min. 10 Ohms has a control resistor in the inverting input and a resistance 9 times greater than the control resistor in the feedback.

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.The control resistor is further coupled to a switch slider whose first contact is connected to a ground point and the second contact is isolated. The output of the input operational amplifier is connected to the input of the second operational amplifier connected as an inverter, from which the third operational amplifier connected as an inverting amplifier with a gain of 2.5 + 4 is connected via a switch. temperature compensation and an output additive resistor connected via switch contacts to the input of a fourth operational amplifier connected as an adder, the input of which is connected via a second additive resistor to a potentiometer runner powered from a stabilized voltage source of at least -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 nejméněThe output of the fourth operational amplifier is connected to the digital voltmeter input terminal. Furthermore, the third operational amplifier, the temperature compensation block, the adjustable additive resistor and the switch contacts are bridged by the resistance connected to the switch contact. In addition, the non-inverting input of the input opamp is coupled to the measuring electrode via a passive filter block having a time constant of the order of 10 ~ s and the reference electrode is coupled to a ground point and the input opamp has an RC with a time constant of 10 sec. in the feedback RC element with time constant v “3 in the order of 10 s and the third operational amplifier has in the feedback RC element with time constant of the order -4 and the fourth operational amplifier has in the feedback RC element with time constant at least

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.The attached drawing shows an example of the connection of an ionometer according to the invention. The WSH 218 input operational amplifier 1 has a control resistor 2 in the inverter input 1.1 and a feedback resistor 3.1 9 times greater than the control resistor 2 in the feedback input 1.1. The control resistor 2 is further coupled to the switch 5.2 of the switch 5, the first contact 5.3 of which and the second contact 5.1 is insulated. The output of the input operational amplifier 10 is connected to the input of the second operational amplifier 16 of the MAA 741 type, connected as an inverter, from the output of which the third operational amplifier 7 (type MAA 741) with the amplification 3 is connected to the inverting input 7.1. by means of the second contact 19.1 of the switch 19, the temperature compensation block.

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 boduFrom output 7. 2 of the third operational amplifier 7 is powered by an adjustable totalization resistor connected via contacts 19.2 of the switch 19 to the input 10.1 of the fourth operational amplifier (type MAA 741) connected as an adder whose input 10.1 is connected to the runner of the potentiometer 12 stabilized voltage ± 600 mV. The output of the fourth operational amplifier 10 is connected to the input terminals of a digital voltmeter 14 of the BM 551 type (3.5 dlgit). Furthermore, the third operational amplifier T, block f), temperature compensation, adjustable sum resistor j) and the contacts 19.2 of the switch 19 are bridged by a resistor 20 connected to the contact 19.3 of the switch 19. The inverting input 12 of the input operational amplifier of the passive filter block 15 with a time constant 10 ^-4 s and the reference electrode 22 is connected to a ground point

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.4. In the feedback of the input operational amplifier 1, the RC member 3i is with a time constant of 10 s and the second operational amplifier <> has an RC member 16 with a time constant of 10 s in its feedback. time constant 10 s and the fourth -4 opamp 10 has an RC member 18 with a time constant 10 s in feedback.

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 kontaktyIn the wiring described above with the slider 5.2 of the jS switch connected to contact 5.1, it can be measured in the usual way at pH meters with the possibility of reading 0.01 pH. When contact 5.2 of switch 5 is switched to contact 5.3 and thus the earthing point £ and switch 19 is switched so that the contacts

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.19.2 have been disconnected and the contact 19.3 has been connected to the output of the second operational amplifier, the input amplifier has +10 gain. The electrode signal is amplified 10 times, and in the fourth operational amplifier 10 connected as an adder, the selected voltage corresponding to the measuring electrode type 21 is not added to the input voltage of the digital voltmeter 14 at the input voltage of ± 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 -5On the digital voltmeter 14, the voltage differences on the electrodes can then be read at 0.1 mV in a range that fits all used Ionselective electrodes (i.e., a range of -199.9 mV movable by a fraction of ± 600 mV). In addition, the inclusion of an inlet passive filter 15 and an RC member -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.2 »1®, 17 and 18, with time constants of 10 to 10, effectively suppresses the electromagnetic disturbance caused by the collector motors without disproportionately slowing the ionometer response.

Claims

Ionometer wiring characterized in that the input opamp (1) with an input impedance of min. 10 Ohms has a control resistor (2) in the inverting input (1.1) and a feedback resistor (3.1) 9 times greater than the control resistor (2) in the feedback, the control resistor (2) being connected to the slider (5.2) of the switch (5). ), whose first contact (5.3) is connected to the ground point (4) and the second contact (5.1) is isolated, the output of the input operational amplifier (1) being connected to the input of the second operational amplifier (6) connected as an inverter. is fed via a switch (19) to a third operational amplifier (7), connected as an inverting amplifier with a gain of 2.5 + 4, having a temperature block (8) connected to the inverting input (7.1) via a second contact (19.1) compensation, and in the output (7.2) an adjustable addition resistor (9), connected via contacts (19.2) of the switch (19) to the input of the fourth operational amplifier (10) connected as an adder, whose input is via dr connected to the slider of the potentiometer (12) supplied from the stabilized voltage source (13) of at least ± 600 mV and further the output of the fourth operational amplifier (10) is connected to the input terminal of the digital voltmeter (14); 7), the temperature compensation block (8), the adjustable additive resistance (9) and the contacts (9.2) of the switch (19) are bridged by the resistance (20) connected to the contact (19.3) of the switch (19). the input operational amplifier (1) is connected to the measuring electrode (21) via a passive filter block (15) with a time constant of the order of 10 ¹ s and the reference electrode (22) is connected to the ground point (4) and the operational amplifier (1) has feedback RC element (3) with a time constant of the order of 10 ² s and the second operational amplifier (6) has feedback RC element (16) with a time constant of the order of 10 ^-2 s and the third operational amplifier (7) has e feedback member RC member (17) with a time constant of the order of 10 ⁴ s and the fourth operational amplifier (10) has an RC member (18) with a time constant of at least 10 ⁵ s in the feedback.

Ionometer wiring according to claim 1, characterized in that the RC members (3), (16), (17) and (18) are assigned in any combination to the operational amplifiers (1), (6), (7). and (10).