KR101256419B1 - ＣＶ ｍｅｔｅｒ 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비 - Google Patents

ＣＶ ｍｅｔｅｒ 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형 전기 화학 분석 장비에 관한 것으로, 사이클릭 볼타메트리(Cyclic voltammetry) 기능, 크로노암페로메트리(Chronoamperometry) 기능 및 크로노퍼텐쇼메트리(Chronopotentiometry) 기능을 하나의 장비에 통합하고, 이들 중 어느 하나를 택일적으로 수행하여 분석 대상물을 전기화학적으로 분석할 수 있는 ＣＶ meter 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비에 관한 것이다.

Description

ＣＶ ｍｅｔｅｒ 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비{small electro-chemical analytic equipment with cyclic voltammetry meter function}
본 발명은 소형 전기 화학 분석 장비에 관한 것으로, 사이클릭 볼타메트리(Cyclic voltammetry) 기능, 크로노암페로메트리(Chronoamperometry) 기능 및 크로노퍼텐쇼메트리(Chronopotentiometry) 기능을 하나의 장비에 통합하고, 이들 중 어느 하나를 택일적으로 수행하여 분석 대상물을 전기 화학적으로 분석할 수 있는 ＣＶ meter 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비에 관한 것이다.
종래 CV meter 기능을 갖춘 전기 화학 분석 장비로는 포텐시오스탯(potentiostat)이 있다.
그러나, 포텐시오스탯(potentiostat)은 구조가 복잡하고 고가이며, 유지보수(A/S) 면에서도 상당히 불편하며 사용의 불편성(복잡성), 이동 및 휴대에도 적당하지 않은 단점이 있다.
따라서, CV meter의 기능을 갖춘 소형 전기 화학 분석 장비의 출현이 시급한 실정이다.
본 발명은 외부 PC 및 외부 전원에 연결되며, 마이크로 컨트롤러의 제어에 의하여 분석 대상물에 사이클릭 전압(cyclic voltage) 인가시 측정되는 전류를 측정하거나, 일정 전압 인가시 측정되는 전류를 측정하거나, 일정 전류 인가시 측정되는 전압을 측정함으로써 전기 화학 분석을 수행할 수 있는 소형 장비를 제공하고자 한다.
본 발명은 외부 단말기와 연결하기 위한 단말기 커넥터(120); 상대전극 단자, 작업전극 단자 및 기준 전극 단자가 형성되는 전압 인가 커넥터(150); 양 전류 단자 및 음 전류 단자가 형성되는 전류 인가 커넥터(160); USB 시리얼 컨버터(210)를 통하여 상기 단말기 커넥터(120)에 연결되는 마이크로 컨트롤러(220); 외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자과 작업전극 단자 사이에 사이클릭 전압(cyclic voltage)과 일정 전압 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 제1 D/A 변환기(231); 외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 정전류를 인가하는 제2 D/A 변환기(232); 외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 흐르는 전류를 측정하거나 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 전압을 측정하는 A/D 변환기(240); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＣＶ meter 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 인가되는 사이클릭 전압(cyclic voltage), 일정 전압 및 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 정전류의 크기를 표시할 수 있는 표시창(112)을 포함할 수 있다.
본 발명은 간단한 구조의 전기 화학 분석 장비로서, 이를 이용하여 사이클릭 볼타메트리(Cyclic voltammetry) 기능, 크로노암페로메트리(Chronoamperometry) 기능 및 크로노퍼텐쇼메트리(Chronopotentiometry) 기능을 하나의 장비에 통합하고, 이들 중 어느 하나를 택일적으로 수행하여 분석 대상물을 전기 화학적으로 분석할 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예의 사시도.
도2는 본 발명의 일실시예의 개략적 내부 구성도.
도3은 본 발명의 일실시예의 전압 인가 커넥터에 연결되는 프린트 전극 및 프린트 전극이 수용되는 측정 셀의 개략도.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예의 사시도를, 도2는 본 발명의 일실시예의 개략적 내부 구성도를, 도3은 본 발명의 일실시예의 전압 인가 커넥터에 연결되는 프린트 전극 및 프린트 전극이 수용되는 측정 셀의 개략도를 나타낸다.
도1 및 도2를 참조하면 본 발명의 일실시예는 케이스(110)를 가진다. 케이스(110)는 사각통형으로 형성될 수 있다.
도1 및 도2를 참조하면 케이스(110)의 측면에는 단말기 커넥터(120), 외부 전원 입력 커넥터(130), 전압 인가 커넥터(150) 및 전류 인가 커넥터(160)가 설치된다.
단말기 커넥터(120)는 PC 등의 외부 단말기와의 연결을 위한 것으로, USB 포트이다.
외부 전원 입력 커넥터(130)는 외부로부터 직류 전압을 입력받기 위한 것이다.
도면에 도시되지 않았지만 전압 인가 커넥터(150)에는 상대전극 단자, 작업전극 단자 및 기준 전극 단자가 각각 형성된다.
도면에 도시되지 않았지만 전류 인가 커넥터(160)에는 양 전류 단자 및 음 전류 단자가 각각 형성된다.
도2를 참조하면 케이스(110) 내부에는 USB 시리얼 컨버터(210) 및 마이크로 컨트롤러(220)가 설치된다. 마이크로 컨트롤러(220)는 USB 시리얼 컨버터(210)를 통하여 단말기 커넥터(120)에 연결된다. 따라서, 단말기 커넥터(120)를 통하여 연결된 외부 단말기로부터의 신호에 의하여 마이크로 컨트롤러(220)가 작동된다.
도2를 참조하면 케이스(110) 내부에는 제1 D/A 변환기(231), 제2 D/A 변환기(232) 및 A/D 변환기(240)가 각각 설치된다.
제1 D/A 변환기(231)는, 외부로부터 직류 전압이 인가되도록 외부 전원 입력 커넥터(130)에 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 D/A 변환기(231)는 마이크로 컨트롤러(220)에 신호적으로 연결된다. 또한 제1 D/A 변환기(231)는, 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자과 작업전극 단자 사이에 사이클릭 전압(cyclic voltage)과 일정 전압 중 어느 하나를 선택적으로 인가하도록, 전압 인가 커넥터(150)에 전기적으로 연결된다. 제1 D/A 변환기(231)는 버퍼(buffer)(251)를 경유하여 전압 인가 커넥터(150)에 연결된다.
제2 D/A 변환기(232)는, 외부로부터 직류 전압이 인가되도록 외부 전원 입력 커넥터(130)에 전기적으로 연결된다. 또한, 제2 D/A 변환기(232)는 마이크로 컨트롤러(220)에 신호적으로 연결된다. 또한, 제2 D/A 변환기(232)는, 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 정전류를 인가하도록, 전류 인가 커넥터(160)에 전기적으로 연결된다. 제2 D/A 변환기(232)는 오피 앰프(OP Amp)(252)를 경유하여 전류 인가 커넥터(160)에 연결된다.
A/D 변환기(240)는, 외부로부터 직류 전압이 인가되도록 외부 전원 입력 커넥터(130)에 전기적으로 연결된다. 또한, A/D 변환기(240)는 마이크로 컨트롤러(220)에 신호적으로 연결된다. 또한, A/D 변환기(240)는, 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 흐르는 전류를 측정하도록, 전압 인가 커넥터(150)에 전기적으로 연결된다. A/D 변환기(240)는 전류-전압 변환기(260)를 경유하여 전압 인가 커넥터(150)에 연결된다. 또한, A/D 변환기(240)는, 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 전압을 측정하도록, 전류 인가 커넥터(160)에 전기적으로 연결된다. PC 등의 외부 단말기에는 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 A/D 변환기(240)에 의하여 측정된 결과가 표시될 수 있다. 상기 측정된 결과는 수치 또는 그래프로 표시될 수 있다.
도1 및 도2를 참조하면 케이스(110)의 측면에는 온/오프 스위치(140)가 설치된다. 온/오프 스위치(140)는 외부 전원 입력 커넥터(130)와 제1 D/A 변환기(231), 제2 D/A 변환기(232) 및 A/D 변환기(240)와의 연결을 차단 및 해제하기 위한 것이다.
도1을 참조하면 케이스(110)의 상면에는 표시창(112)이 형성된다. 표시창(112)에는 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자과 작업전극 단자 사이에 인가되는 사이클릭 전압(cyclic voltage), 일정 전압 및 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 정전류의 크기가 표시될 수 있다.
한편, 표시창(112)은 터치 스크린일 수 있다. 이 경우 외부 PC를 사용하지 않고, 표시창(112)의 터치에 의하여 마이크로 컨트롤러(220)가 제어 신호를 발신하도록 할 수 있다.
도3은 본 발명의 전압 인가 커넥터(150)에 연결되는 프린트 전극, 프린트 전극이 수용되는 측정 셀의 개략도를 나타낸다.
도3에는 도시되지 않았지만 연결 케이블의 일단이 전압 인가 커넥터(150)에전기적으로 연결되고, 연결 케이블의 타단이 프린트 전극(310)에 전기적으로 연결된다. 프린트 전극(310)은 분석 대상물이 수용된 측정 셀(320)의 내부에 배치된다.
본 발명은 간단한 구조를 통하여 사이클릭 볼타메트리(Cyclic voltammetry) 기능, 크로노암페로메트리(Chronoamperometry) 기능 및 크로노퍼텐쇼메트리(Chronopotentiometry) 기능을 하나의 장비에 통합하고, 이들 중 어느 하나를 택일적으로 수행하여 분석 대상물을 전기 화학적으로 할 수 있는 장점이 있다.
112:표시창 120:단말기 커넥터
150:전압 인가 커넥터 160:전류 인가 커넥터
210:USB 시리얼 컨버터 220:마이크로 컨트롤러
231:제1 D/A 변환기 232:제2 D/A 변환기
240:A/D 변환기

Claims (2)

  1. 외부 단말기와 연결하기 위한 단말기 커넥터(120);
    상대전극 단자, 작업전극 단자 및 기준 전극 단자가 형성되는 전압 인가 커넥터(150);
    양 전류 단자 및 음 전류 단자가 형성되는 전류 인가 커넥터(160);
    USB 시리얼 컨버터(210)를 통하여 상기 단말기 커넥터(120)에 연결되는 마이크로 컨트롤러(220);
    외부로부터 직류 전압을 인가 받는 하나의 외부 전원 입력 커넥터(130);
    상기 외부 전원 입력 커넥터(130)와 전기적으로 연결되어 상기 외부 전원 입력 커넥터(130)를 통해 상기 직류 전압을 입력 받고, 외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자과 작업전극 단자 사이에 사이클릭 전압(cyclic voltage)과 일정 전압 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 제1 D/A 변환기(231);
    상기 외부 전원 입력 커넥터(130)와 전기적으로 연결되어 상기 외부 전원 입력 커넥터(130)를 통해 상기 직류 전압을 인가 받고, 외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 정전류를 인가하는 제2 D/A 변환기(232);
    외부 전압이 인가되며 상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 흐르는 전류를 측정하거나 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 전압을 측정하는 하나의 A/D 변환기(240)-상기 사이클릭 전압이 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 인가된 상태에서 측정된 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 흐르는 전류는 사이클릭볼타메트리 방식의 전기화학적 분석에 사용되며, 상기 일정 전압이 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 인가된 상태에서 측정된 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 흐르는 전류는 크로노암페로메트리 방식의 전기화학적 분석에 사용되며, 상기 정전류가 상기 양전류 단자와 음전류 단자 사이에 인가된 상태에서 측정된 상기 양전류 단자와 음전류 단자 사이의 전압은 크로노퍼텐쇼메트리 방식의 전기화학적 분석에 사용됨-;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＣＶ meter 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(220)의 제어에 의하여 상기 상대전극 단자와 작업전극 단자 사이에 인가되는 사이클릭 전압(cyclic voltage), 일정 전압 및 상기 양 전류 단자와 음 전류 단자 사이에 인가되는 정전류의 크기를 표시할 수 있는 표시창(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 ＣＶ meter 기능을 가진 소형 전기 화학 분석 장비.
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