Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglego pomiaru rezystancji wewnetrznej wanny elektroli¬ tycznej i urzadzenie do ciaglego pomiaru rezy¬ stancji wewnetrznej wanny elektrolitycznej, zwla¬ szcza wanny do otrzymywania glinu za pomoca elektrolizy termicznej.Wanna elektrolityczna sklada sie z kadzi zawie¬ rajacej roztwór elektrolityczny, anody dolaczonej do dodatniego bieguna zródla pradu stalego i ka¬ tody dolaczonej do ujemnego bieguna tego zródla.Prad plynie miedzy tymi dwiema elektrodami i rozklada roztwór elektrolityczny lub jeden z jego skladników na dwa skladniki, które pojawiaja sie jeden na anodzie, a drugi na katodzie. W tym celu, aby miedzy elektrodami zanurzonymi w roztworze elektrolitycznym zachodzil proces elektrochemiczny, nalezy dolaczyc je do zewnetrznego zródla pradu stalego, wytwarzajacego róznice potencjalów: U = E + RI gdzie U oznacza napiecie na zaciskach elektrod, R rezystancje wewnetrzna wanny elektrolitycznej na zaciskach której wystepuje napiecie U, E-poten- cjaly elektrod, I-prad elektryczny przeplywa¬ jacy przez wanne. Ponadto iloczyn Ul okresla calkowita moc doprowadzana do wanny, El — moc pobierana w procesie elektrolizy, RI2 — moc wy¬ dzielana na wewnetrznej rezystancji wanny.W znanych sposobach i urzadzeniach, gdy wanny sluza do otrzymywania glinu za pomoca elektrolizy roztworu tlenku glinu w kriolicie, wydzielana moc 10 15 20 umozliwia utrzymanie roztworu elektrolitycznego w temperaturze wyzszej od temperatury topnienia glinu, wynoszacej okolo 950 do 1000°C. W tych przypadkach obydwie elektrody sa weglowe, przy czym katoda tworzy dno wanny, a anoda jest utwo¬ rzona z jednego lub kilku bloków weglowych za¬ nurzonych w roztworze. Tlenek glinu jest rozkla¬ dany na glin, który umieszcza sie w postaci plyn¬ nej warstwy na katodzie oraz tlen, którego jony wyladowuja sie na powierzchni anody, ulegajacej w ten sposób stopniowemu spalaniu.Pominawszy oddzialywanie z zewnatrz, zmiana rezystancji wewnetrznej nastepuje z dwteh pod¬ stawowych przyczyn: w nastepstwie spalania ob¬ szar anody ulega ograniczeniu oraz nastepuje stop¬ niowe zubozenie roztworu elektrolitycznego w tlen¬ ku glinu. Wówczas, gdy zawartosc tlenku glinu spada ponizej wartosci krytycznej, która wynosi 1% do 3%, potencjal anody wzgledem roztworu oraz rezystancja wewnetrzna wanny elektrolitycz¬ nej ulegaja zmianie pod wplywem zmiany charak¬ teru procesu elektrolitycznego.Jezeli pewna liczba wanien jest polaczona w szereg i regulowany prad I praktycznie nie zmie¬ nia sie, zjawisko to powoduje znaczny wzrost na¬ piecia U na zaciskach wanny. Korzystne jest wiec poznanie wartosci rezystancji wewnetrznej wanny elektrolitycznejs dla umozliwienia regulowania pa¬ rametrów procesu elektrolizy. Rezystancje te mozna wyliczyc ze wzoru: 108036108 036 U —E R = I U i I sa latwe do pomiaru, lecz E nie jest znane.Przyjmuje sie wiec, ze E ma stala wartosc srednia 1,65 V. W ten sposób okresla sie ...pseudorezy- stancje", co jest aktualnie stosowanym sposobem.Z niemieckiego opisu patentowego nr 2.050.126 opublikowanego 20 kwietnia 1972 znany jest spo¬ sób pomiaru rezystancji wewnetrznej. wanny elek¬ trolitycznej. Wedlug tego sposobu okresla sie re- aktancje X wanny dla pradu zmiennego i zaklada sie. ze przy malej zmianie A I wysokosci anody, zmiana A X reak^ncji jest proporcjonalna do A 1, to znaczy:1 ~ * .*•¦"' A 1 = mZlX gdzie m zalezy tylko od konstrukcji wanny.Nastepnie zaklada sie, ze zrniana A R rezystancji wanny odniesiona do jednostki dlugosci plasz¬ czyzny anody moze dla malych wartosci A 1 byc przedstawiona nastepujaco: AH = auki + C A 1 gdzie .ki. jest koncentracja tlenku glinu, an oraz C sa stalymi.Jezeli przy zmianie wysokosci anody o A 1 reak- tancja zmienia sie o A X, a rezystancja o A R, uzyskuje sie: AR = anki -h C mZlX skad 1 /. ^R \ ki=—I—,— — C 1 an \m^X / Wystarczy oferowac dwiema zmianami odleglosci miedzybiegunowej, kazda utworzona dla jednej znanej koncentracji ki tlenku glinu, dla okresle¬ nia an i C. Mozna ustalic wartosc m dla danej wanny, a nastepnie'przypisac ki dla A R i Zl X.Zaklada sie nastepnie, ze rezystancja wewnetrzna R moze byc zblizona do rezystancji R' wanny dla pradu zmiennego o bardzo malej czestotliwosci.Znany sposób pomiaru impedancji wanny przy czestotliwosci f polega na tym, ze wprowadza sie do wanny prad zmienny o tej czestotliwosci, a na¬ stepnie na zaciskach wanny mierzy sie wartosc napiecia i wartosc natezenia przeplywajacego pradu. Przez filtracje oddziela sie skladowa stala i skladowa zmienna. Skladowe zmienne napiecia i pradu sa badane za pomoca czterech detektorów synchronicznych w sposób, który umozliwia okres¬ lenie skladowych rzeczywistych i urojonych na¬ piecia i pradu. Stosunki faz doprowadza sie do generatora modulowanego pradu zmiennego. Dla tych ostatnich przypadków, znajduje sie rezystan-, cje R* wanny, która- jest zblizona do rezystancji wewnetrznej R. Informacja ta jest zliczana i prze¬ twarzana na rzeczywisty okres czasu dla jednego przebiegu.Podstawe dla opisanego sposobu stanowi kilka zalozen, których praktyka nie potwierdza, zwlasz¬ cza dla wanien przemyslowych. Przy okreslaniu rezystancji dla pradu zmiennego przyjeto, ze wanna elektrolityczna stanowi zespól elementów biernych.Jednakze praktyka wskazuje, ze rzeczywista skla¬ dowa impedancji, to znaczy rezystancja dla pradu zmiennego, moze byc zerowa lub ujemna, co tlu¬ maczy tle wystepowaniem elementów czynnych. 5 Ponadto w sposobie tym zaklada sie, ze A 1 = m A X, co potwierdza sie jedynie dla bardzo malych zmian Al.Wedlug wynalazku sposób ciaglego pomiaru re¬ zystancji wewnetrznej wanny elektrolitycznej po- 10 lega na tym, ze pobiera sie przez indukcje prad zmienny przeplywajacy przez pret zasilajacy wanne, uzyskany sygnal ustawia sie w fazie z tym zmiennym pradem, po czym mierzy sie go przez detekcje synchroniczna na podstawie- sygnalu od- 15 niesienia utworzonego przez napiecie o zadanej czestotliwosci pradu zmiennego, pobiera sie na¬ piecie z zacisków wanny, oddziela sie od tego napiecia skladowa zmienna i mierzy sie ja przez detekcje synchroniczna na podstawie tego 20 samego napiecia odniesienia o zadanej czestotli¬ wosci pradu zmiennego i w koncu dzieli sie modul skladowej zmiennej napiecia na zaciskach wanny przez modul skladowej zmiennej pradu przeplywa¬ jacego przez wanne i uzyskuje sie skladowa rze- 25 czywista impedancji wanny, która'ekstrapoluje sie do czestotliwosci zerowej i przyjmuje sie wartosc skladowej rzeczywistej impedancji wanny odpo¬ wiadajaca czestotliwosci zerowej za wewnetrzna rezystancje wanny. 30 Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze synchronizuje sie faze sygnalu o czestotliwosci . skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne, który to sygnal odniesienia uzyskuje sie przez detekcje synchroniczna z faza skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze ekstrapoluje sie do czestotliwosci zerowej w ten sposób, ze wykresla sie krzywa przedstawiajaca rzeczywista skladowa impedancji wanny w funkcji 40 czestotliwosci pradu przeplywajacego przez wanne, ekstrapoluje sie te krzywa do czestotliwosci zero¬ wej dla uzyskania skladowej rzeczywistej impe¬ dancji wanny dla czestotliwosci zerowej, a nastep¬ nie wybiera sie czestotliwosc skladowej zmiennej 45 pradu przeplywajacego przez wanne i zaklada sie staly iloraz wewnetrznej rezystancji wanny i skla¬ dowej rzeczywistej jej impedancji przy wybranej czestotliwosci dla okreslenia wewnetrznej rezy¬ stancji dzieki temu, ze mnozy sie wartosc skla- 50 dowej rzeczywistej impedancji wanny mierzonej przy tej wybranej czestotliwosci przez wartosc ilorazu wewnetrznej rezystancji wanny i skladowej rzeczywistej jej impedancji, który przyjmuje sie jako staly. 55 Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera generator sygnalów o zadanej czestotliwosci, którego wyjscie sygnalu sinusoidalnego jest dolaczone do modula¬ tora pradu, umieszczonego miedzy dwoma zaciska¬ mi wanny na pretach zasilajacych z kazdej strony 60 w^anny, przez która przeplywa prad majacy skla¬ dowa stala i sinusoidalna skladowa zmienna o za¬ danej czestotliwosci, a wyjscie sygnalu prostokat¬ nego generatora dolaczone jest do wejscia odizolo¬ wanego galwanicznie wzmacniacza sygnalu odnie- e5 sienia, do którego jest dolaczony korzystnie mier-108 036 5 nik czestotliwosci, przy czym urzadzenie zawiera ponadto indukcyjna sonde do pomiaru skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne, umieszczona pomiedzy zaciskami pretów zasilaja¬ cych, dolaczona poprzez integrator dopasowujacy impedancje do pierwszego detektora synchronicz¬ nego, którego wejscie sygnalu odniesienia jest do¬ laczone do wyjscia sygnalu odniesienia odizolo¬ wanego galwanicznie wzmacniacza sygnalu odnie¬ sienia przez uklad separatora pradu zmiennego i stalego, którego wejscie jest dolaczone poprzez ogranicznik zabezpieczajacy sprzed przepieciem do anody i katody wanny i którego wyjscie, dostar¬ czajace skladowa zmienna napiecia na biegunach wanny, jest dolaczone do wejscia drugiego detek¬ tora synchronicznego, którego wejscie sygnalu od¬ niesienia jest równiez dolaczone do wyjscia sygnalu odniesienia odizolowanego galwanicznie wzmacnia¬ cza oraz do operacyjnego dzielnika, którego wej¬ scia, sa dolaczone do wyjsc detektorów synchro¬ nicznych napiecia i pradu oraz do którego jest do¬ laczany korzystnie wskaznik wskazujacy r(f).Wedlug wynalazku wyjscie sygnalu sinusoidal- 1 nego generatora sygnalów o zadanej czestotliwosci stanowi jedyne wyjscie tego generatora, przy czym wejscie odizolowanego galwanicznie wzmacniacza sygnalu odniesienia jest dolaczone do tego wyjscia sygnalu sinusoidalnego a wejscie wzmacniacza jest dolaczone poprzez urzadzenie przeksztalcajace sygnal sinusoidalny w sygnal prostokatny do wej¬ scia sygnalu odniesienia detektora synchronicz¬ nego.- « Wedlug wynalazku modulator pradu zawiera co najmniej jeden tranzystor mocy polaczony szere¬ gowo z rezystorem bocznikujacym wlaczonym miedzy zaciski i na pretach zasilajacych wanne, przy czym bazy tych tranzystorów sa dolaczone do wyjscia wzmacniacza majacego dwa róznicowe wejscia, z których wejscie odwracajace jest dola-~ czone do rezystora bocznikujacego, a wejscie nie- cdwracajace jest dolaczone poprzez wzmacniacz do wyjscia sygnalu sinusoidalnego generatora.Korzystnie wedlug wynalazku generator jest ge¬ neratorem sygnalów o malej czestotliwosci, induk¬ cyjna sonda jest dolaczona poprzez integrator do¬ pasowujacy impedancje do detektora synchronicz¬ nego, wejscia separatora sa dolaczone do biegunów wanny a wyjscie separatora, dostarczajace skla¬ dowa zmienna napiecia na biegunach wanny, jest dolaczone do drugiego detektora synchronicznego, przy czym wejscia pierwszego i drugiego detekto- tów synchronicznych sa dolaczone odpowiednio do wejsc operacyjnego dzielnika, do którego jest do¬ laczony przetwornik dla zapewnienia na wyjsciu rzeczywistej skladowej, impedancji wanny przy zadanej czestotliwosci f, przy czym wyjscie odizo¬ lowanego galwanicznie wzmacniacza jest dolaczone do wejscia sterowanego przesuwnika fazowego, którego wyjscie fazy 0° jest dolaczone do wejsc sygnalów odniesienia pierwszego i drugiego detek¬ torów synchronicznych i wyjscie fazy 90° jest do¬ laczone do wejscia sygnalu odniesienia dodatko¬ wego detektora synchronicznego dolaczonego do wyjscia integratora dopasowujacego impedancje i którego wyjscie jest dolaczone do wejscia steruja- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 es cego przesuwnika fazowego dla synchronizacji sy¬ gnalu odniesienia pierwszego i drugiego detekto¬ rów synchronicznych skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne.Wedlur; wynalazku przetwornik jest przystoso¬ wany jdo wprowadzania wspólczynnika korekcji K, którego .yyjscie jest dolaczone do wejscia mnoza¬ cego operacyjnego dzielnika dla uzyskania na wyjsciu dzielnika wartosci sygnalu równej ilo¬ czynowi wspólczynnika korekcji i skladowej rze¬ czywistej impedancji wanny dla zadanej czestotli¬ wosci, czyli równej rezystancji wewnetrznej wanny.Wedlug wynalazku wyjscie rezystancyjne opera¬ cyjnego dzielnika jest dolaczone do wejscia opera¬ cyjnego ukladu mnozacego, którego drugie wejscie jest dolaczone do wyjscia odizolowanego galwa¬ nicznie wzmacniacza pomiarowego i którego wyj¬ scie jest colaczone dó wejscia operacyjnego ukladu odejmujacego, którego drugie wejscie jest dola¬ czone do.wyjscia separatora dostarczajacego skla¬ dowa stala napiecia na zaciskach wanny, przy czym do wzmacniacza jest dolaczony rezystor bocz¬ nikujacy do pomiaru natezenia pradu stalego prze¬ plywajacego przez wanne, polaczony szeregowo z pretem zasilajacym wanne na zewnatrz zacisków, które sa dolaczone do wejsc odizolowanego galwa¬ nicznie wzmacniacza pomiarowego z wejsciami róznicowymi.Wedlug wynalazku drugie wejscie operacyjnego ukladu mnozacego jest bezposrednio dolaczone do indukcyjnej sondy mierzacej natezenie pradu sta¬ lego przeplywajacego przez wanne.Sposób ciaglego pomiaru rezystancji wewnetrz¬ nej wanny elekrolitycznej pole'ga wiec na nakla¬ daniu malego pradu zmiennego na prad elektrolizy.Wanne traktuje sie jako impedancje, której skla¬ dowe rzeczywista i urojona sa kolejno okreslane dla zadanej czestotliwosci. Zmiany skladowej rze¬ czywistej w funkcji czestotliwosci, przez ekstra¬ polacje do czestotliwosci zerowej, sa wykorzysty¬ wane dla okreslenia wartosci rezystancji R wanny dla pradu stalego. Mozna poza tym zmierzyc na¬ piecie stale U na zaciskach wanny i natezenie pradu stalego I, który przez nia przeplywa oraz okreslic potencjal elektrod E = U — RI.Tak okreslona wartosc rezystancji wewnetrznej R moze sluzyc ,za punkt wyjscia "do ;regulacji .polo¬ zenia plaszczyzny anodowej.Na prad staly I, który przeplywa przez wanne, naklada sie prad zmienny o czestotliwosci f i o wartosci amplitudy pradu f, korzystnie wyno¬ szacej 10-4 "So 10—5 I.Calkowite napiecie V na zaciskach wanny wy¬ nosi wówczas V = U + u(f) = E + BI + zAi)i(f) gdzie u(f) jest napieciem zmiennym wytworzonym przez przeplyw pradu i(f), a z(f) jest impedancja wanny dla czestotliwosci f.Mierzy sie V i za pomoca filtrowania oddziela sie skladowa stala U od skladowej zmiennej u(f) oraz mierzy sie i(f), na przyklad metoda induk¬ cyjna.Za pomoca detektora synchronicznego mierzy sie skladowa u(f), która jest w fazie z i(f) i skladowa, która jest w kwadracie z i(f). Uzyskuje sie wiec;108 036 S z(f) = r(f) + jX(f) i ts c(f) = X(f) r(f) gdzie r(f) i X(f) sa skladowymi z(f), które sa ocf- powiednio w fazie i_w kwadracie z i(f), a cp jest katem fazowym miedzy u(f) i i(f). 5 ¦ ¦• Energia tracona w wannie przez prad zmienny 6 czestotliwosci f odpowiada skladowej rzeczy¬ wistej r(f) impedancji, podczas gdy do E przyna¬ lezy . jedynie energia tracona na cieplo (efekt Joule^). Jezeli sprowadzi sie czestotliwosc f do 10 zera, r(f) sprowadza sie do R. Nastepnie wykresla sie krzywa przedstawiajaca r(f) w funkcji czesto¬ tliwosci f i ekstrapoluje sie do wartosci zero. zmieniajac ja w sposób prowadzacy do uzyskania r|f=0=R.; 15 W praktyce postepuje sie w sposób troche bar¬ dziej skomplikowany. Przyjmuje sie jako wartosc odniesienia sygnal o malej czestotliwosci, który sluzy do modulacji pradu elektrolizy, dla uzyskania pradu nalozonego i(i) i oddziela sie u(f) i i(f) za *° pomoca synchronicznej detekcji, a nastepnie dla uzyskania r(f) dzieli sie uzyskane wartosci przez siebie.Zaleta wynalazku jest to, ze sposób i urzadzenie do ciaglego pomiaru rezystancji wewnetrznej wan¬ ny elektrolitycznej zapewniaja bardziej dokladny i skuteczny pomiar niz znane sposoby i urzadzenia... Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 j0 przedstawia schemat blokowy urzadzenia do ciag¬ lego pomiaru rezystancji wewnetrznej wanny elek¬ trolitycznej wedlug pierwszego wykonania wyna¬ lazku, fig. 2 — sonde indukcyjna do pomiaru skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez M wanne, fig. 3 — podstawowy schemat stopnia wzmacniacza operacyjnego ze, sprzezeniem zwrot¬ nym, fig/ 4 — schemat integratora wzmacniacza dopasowujacego impedancje, fig. 5 — charakte¬ rystyki czestotliwosciowe integratora z fig. 4, 40 fig. 6 — schemat ogranicznika napiecia, .fig. 7 — schemat wzmacniacza dopasowujacego impedancje i separatora pradu zmiennego, fig. 8 — schemat blokowy wzmacniacza z fig. 7, fig. 9 — charakte¬ rystyki czestotliwosciowe wzmacniacza z fig. 3, ^ fig. 10 — schemat blokowy modulatora pradu elek¬ trolizy^ wykorzystujacego zasade bocznikowania pradu, fig. 11 — schemat blokowy* modulatora z wprowadzeniem pradu, fig. 12 — schemat ideowy przykladu wykonania modulatora, fig. 13 — schemat 0 blokowy ilustrujacy dzialanie detektora synchro¬ nicznego, fig. 14 — podwójny przelacznik równo¬ wazny detektorowi, fig. 15 — przebieg prostowania sygnalu przez detektor dla czestotliwosci podsta¬ wowej, fig. 16 — przebieg prostowania sygnalu dla trzeciej harmonicznej, fig. 17 — przebieg prosto¬ wania sygnalu dla drugiej harmonicznej, fig. 18 — przebieg prostowania M sygnalu dla zerowego prze¬ suniecia fazy, fig. 19 — przebieg prostowania sy¬ gnalu'dla przesuniecia fazy równego n/2, fig. 20 ~r M schemat" ideowy wzmacniacza sygnalu odniesienia, odizolowanego galwanicznie od pozostalej czesci ukladu, fig. 21 — schemat dzielnika operacyjnego, fig. 22 — schemat blokowy drugiego przykladu wy- fconaijia urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 23 — 65 schemat operacyjnego ukladu mnozacego i opera¬ cyjnego ukladu odejmujacego. : Fig. 1 przedstawia schemat blokowy urzadzenia do ciaglego pomiaru rezystancji wewnetrznej wan¬ ny elektrolitycznej. Schematy szczególowe kazdego z ukladów sa przedstawione na nastepnych fi¬ gurach, co umozliwia ich szczególowe przeanalizo¬ wanie. Urzadzenie jest osadzone na wannie elek¬ trolitycznej zawierajacej anode 1 i katode 2, które sa zasilane za pomoca pretów zasilajacych 3. Urza¬ dzenie zawiera uklad do pomiaru pradu modulu¬ jacego i(f), który zawiera sonde indukcyjna 4 do pomiaru pradu i integrator 5 dopasowujacy impe¬ dancje.Urzadzenie zawiera takze uklad dó pomiaru na¬ piecia elektrolizy, który zawiera ogranicznik 6 za¬ bezpieczajacy przed przepieciem, separator 7 pradu stalego i zmiennego, modulator 8 pradu, umiesz¬ czony miedzy, biegunami wanny i sterowany przez generator 9 sygnalów o malej czestotliwosci, wzmacniacz 10 sygnalu- odniesienia, odizolowany galwanicznie i dwa zespoly detektorów synchro¬ nicznych 11, z których jeden jest przeznaczony dla napiecia )u(f) a drugi dla pradu i(f) i które zasilaja operacyjny dzielnik u(f)/ i (f) 12. Urzadzenie moze zawierac ponadto miernik 13 czestotliwosci, okres¬ lajaca wartosc f i wskaznik 14 wskazujacy r(f).Uklad elektroniczny jest zasilany poprzez zaciski 50 i 51 z symetrycznego zródla napiecia wyposazo¬ nego w biegun dodatni, biegun ujemny vi srodkowe wyprowadzenie, dolaczone do masy. W przedsta¬ wionym przykladzie napiecie tego zródla wynosi dwa razy po 15 V, Uklad do pomiaru pradu modulujacego i(f) za¬ wiera sonde indukcyjna 4 zbudowana, jak uwidocz¬ niono *na fig. 2, z cylindrycznej cewki nawinietej w postaci przewodu 16 ma pierscieniu 15 otaczaja¬ cym pret zasilajacy 3, przez który przeplywa mie¬ rzony prad i(f). Cewka ma N zwojów o powierz¬ chni przekroju S, regularnie rozmieszczonych na pierscieniu 15. Odcinki przewodu AA' i BB* sta¬ nowia przewody powrotne sondy, przechodzace przez srodek zwojów.Jezeli prad przeplywajacy przez pret 3 jest suma pradu stalego o natezeniu I oraz pradu moduluja¬ cego 1 - i(f) = i . sin 2nii gdzie t oznacza czas, to napiecie e(f) pojawiajace sie na zaciskach A i B mozna przyrównac do e(f) = Ki2rcf sin/2ni\ — n/2 gdzie K = uQ SN/1, u0 jest przenikalnoscia magne- tycza prózni (4 • 10-7 ¦— ),W1 — liczba zwojów na metr, S — powierzchnia jednego zwoju w metrach kwadratowych. ' Jak widac, napiecie e(f) jest przesuniete o n/2 wstecz wzgledem natezenia ij(f).W realizowanym przykladzie sonda jest zbudo¬ wana z dwóch pierscieniowych cewek polaczonych koncami, ich dlugosci wynosza 1,50 i 2,50 m, a rezyzstancje 29,9 Q i 46,5 ft . Wspólczynnik K sondy jest równy 2,065 . 10_ wynosi 10 kg. Taka sonda okazuje sie najbardziej przydatna do pomiarów wanien do przygotowania glinu, na przyklad takich, w których natezenie pradu elektrolizy osiaga 200 kA,108 036 9 16 Integrator 5 dopasowujacy impedancje zawiera operacyjne wzmacniacze ze sprzezeniem zwrotnym, których podstawowy schemat ideowy jest przed¬ stawiony na fig. 3. Wzmacniacz 19 w wersji tran¬ zystorowej lub scalonej ma dwa wejscia róznicowe 20 i 21 i wejscie 22. Wzmacniacz 19 zawiera wiecej koncówek umozliwiajacych dolaczenie obwodów korekcyjnych i zródla napiecia zasilania, które nie zostaly przedstawione na rysunku. Wejscia 20 i 21 sa dolaczone do dwóch wejsciowych zacisków 23 i 24 przez impedancje Zi i Z3. Wejscie 20 odwraca¬ jace jest poza tym dolaczone do wyjscia 22 przez impedancje Z2, podczas gdy wejscie 21 nieodwraca- jace jest dolaczone do masy przez impedancje Z4.Wzmocnienie wzmacniacza jest okreslone przez: 1+Wi S = E1W1 + E2W2. — I+W2 gdzie funkcje przenoszenia Wi i W2 sa równe: Z2 . ___ Zi" Wi = i W2 = — Zi Zs Na fig. 4 jest przedstawiony integrator 5 dopaso¬ wujacy impedancje, który zawiera wzmacniacz róznicowy o duzej impedancji wejsciowej na wzmacniaczach operacyjnych 25, 26 i 27 i uklad calkujacy, który zbudowany jest na wzmacniaczu 28. Wejscie nieodwracajace 29 wzmacniacza ope¬ racyjnego 25 jest dolaczone do jednego z konców uzwojenia 17 sondy indukcyjnej. Wejscie 30 wzmac- nicza operacyjnego 26 jest dolaczone do konca uzwojenia 18 sondy indukcyjnej. Drugie konce kazdego z uzwojen 17 i 18 sa polaczone szeregowo.Wyjscia 31 i 32 wzmacniaczy 25 i 26 sa dolaczone do wejsc odwracajacych 33 i 34 tych wzmacniaczy.Wyjscie 31 wzmacniacza operacyjnego 25 jest do¬ laczone przez rezystor 35 do wejscia odwracaja¬ cego 36 wzmacniacza 27. Wejscie 36 jest poza tym dolaczone do wyjscia 37 przez rezystor 38 o tej samej wartosci co rezystor 35. Wejscie nieodwraca- jace 39 wzmacniacza 27 jest dolaczone do suwaka potencjometru 40 wlaczonego miedzy wyjscie 32 wzmacniacza 26 i mase.Mozna zauwazyc, ze na wyjsciach 31 i 32 wzmac¬ niaczy 25 i 26 uzyskuje sie napiecie równe i zgod¬ ne w fazie z napieciami doprowadzonymi do wejsc 29 i 30. Jezeli zgodnie z oznaczeniami na fig. 3, Zi = 00 , Z2 = 0, Za = 0, Z\ =00 . skad Wi-=0 i W2 = 00 , to impedancja wejsciowa jest bardzo duza, rzedu kilkuset MQ, podczas gdy impedancja na wyjsciu jest bardzo mala, rzedu kilku Q, gdyz wzmacniacze 25 i 26 maja znaczne wzmocnienie.Napiecie przylozone do wzmacniacza 27 jest równe róznicy miedzy napieciami na wejsciach 29 i 30, potencjometr 40 umozliwia regulacje zera przy równych napieciach na wejsciach 36 i 39.Wejscie odwracajace 41 wzmacniacza operacyj¬ nego 28 jest dolaczone poprzez rezystor 43 i kon¬ densator 42 do wyjscia 37 wzmacniacza 27. Wejscie nieodwracajace 44 jest dolaczone do masy. Wyjscie 45 wzmacniacza 28 jest dolaczone do wejscia od¬ wracajacego 41 przez uklad calkujacy, zawierajacy polaczone równolegle kondensator 46 i rezystor 47.Zgodnie z omówieniem fig. 3 mozna zauwazyc, Ze na wyjsciu 45 wzmacniacza 29 pojawia sie na- 10 15 50 55 60 piecie równe napieciu na wejsciu, pomnozonemu przez Wi le zmiana znaku, gdzie: Tco Wi = (1 + Tia) U + T2C0) przy czym T = R(47) C(42) Ti = R(43) C(42) T2 = R(47) C(46) gdzie R(i3) jest rezystancja rezystora 43 w£, C(42) — pojemnoscia kondensatora 42 w F itd.Na przyklad dla R(43) = 4,75 kQ, R(47) = 10 MO, C(42) = 100 ^F, C(46) = 0,47 fiF uzyskuje sie 1 f= = 1,59 . 10~4Hz fi = f2 2jiT 2 jiT2 2 jtTi = 0,033 Hz = 0,335 Hz Uklad ten stanowi filtr pasmowy o charakterystyce przenoszenia przedstawionej na fig. 5. Dolna gra¬ nica obszaru calkowania jest czestotliwosc f2, przy czym w tym obszarze przesuniecie fazy wy- n nosi — . 2 Poniewaz wzmacniacz 28 wprowadza przesuniecie fazy o n, sygnal wyjsciowy w obszarze calkowania jest w fazie z i(f).Wybór czestotliwosci odciecia f0 umozliwia przy uwzglednieniu wspólczynnika K sondy, ustalenie wzmocnienia na wlasciwej wartosci dajacej sygnal na wyjsciu 45 rzedu zmierzonego pradu I.Dokladnosc ukladu pomiarowego pradu modulu¬ jacego zalezy przede wszystkim od dokladnosci wykonania sondy, czyli od równomiernosci rozlo¬ zenia zwojów i prostopadlego umieszczenia plasz¬ czyzny kazdego zwoju wzgledem osi elementu podtrzymujacego uzwojenie.Ogranicznik 6 zabezpieczajacy przed przepie¬ ciami zawiera ogranicznik 48 napiecia i wzmac¬ niacz 49. Ogranicznik 48, przedstawiany na fig. 6 jest umieszczony miedzy dodatnim zaciskiem 50, to znaczy anoda i ujemnym zaciskiem 51, to zna¬ czy katoda wanny. Ogranicznik 48 zawiera regu¬ lowany rezystor 53 umieszczony miedzy dodatnim zaciskiem wejsciowym 50 i dodatnim zaciskiem wyjsciowym 52 ogranicznika. Miedzy dodatnim za¬ ciskiem wyjsciowym 52 i ujemnym zaciskiem 5| jest umieszczona dioda Zenera 54, przy czym jej dodatni biegun jest dolaczony do dodatniego za¬ cisku wyjsciowego 52, a w szereg z dioda Zenera 54 wlaczona jest druga identyczna dioda Zenera 55 usytuowana w przeciwnym kierunku, to znaczy jej ujemny biegun dolaczony jest do dodatniego bie¬ guna diody Zenera 54 a jej biegun dodatni jest dolaczony do ujemnego zacisku 51 ogranicznika.Ogranicznik 48 spelnia dwie funkcje: w przy¬ padku polaryzacji anody wanny ogranicza sygnal do wartosci dopuszczalnej dla ukladu pomiaro¬ wego oraz w celu skompensowania przesuniecia fazowego w obwodzie pradu wprowadza korekcje fazy sygnalu napiecia. Podczas normalnej pracy, to znaczy dla sygnalu wejsciowego mniejszego od11 108 036 12 napiecia diody Zenera, uklad mozna rozwazac jako szeregowa rezystancje, w tym przypadku rezystor 53 i równolegla pojemnosc C, bedaca pojemnoscia diod w obwodzie wejsciowym wzmacniacza 43.Przenoszenie takiego ukladu wynosi: 5 1 W = 1 + Tco gdzie T = R(53). C.Poprzez zmiane wartosci R(53) zmienia sie czesto- 10 tliwosc odciecia ~ 2jTr(53)TC' a w konsekwencji faze sygnalu na wyjsciu w sto- 15 sunku do fazy sygnalu U na wejsciu. W ten sposób do sygnalu napiecia mozna wprowadzic korekcje fazy kompensujaca przesuniecie fazowe w obwodzie pradu, wprowadzane przede wszystkim przez sonde indukcyjma. 20 Wzmacniacz dopasowujacy impedancje przedsta¬ wiony na fig. 7 zawiera wzmacniacz róznicowy 49 i zespól separatorów 7: separator pradu zmiennego i separator pradu stalego.Wzmacniacz róznicowy 49 zawiera wzmacniacze - 56, 57 i 58 i jest identyczny z ukladem wzmacnia¬ cza uwidocznionego na fig. 4. Oznaczenia na sche¬ macie z fig. 4: 25, 26, 27, 20, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 i 40, odpowiadaja kolejno oznacze¬ niom z fig. 7: 56, 57, 58, 51, 52, 59, 60, 61, 62, 63, 30 64, 65, 66, 67 i 68.$ Róznica wynika z wystepowania tranzystora 69, którego ; baza 70 jest dolaczona do wyjscia 65 Wzmacniacza 58, kolektor 71 jest dolaczony do ujemnego bieguna STN zródla napiecia stalego, 39 podczas gdy emiter 72 jest dolaczony do rezystora 66, dolaczonego do emitera tranzystora 69, zamiast podobnie jak rezystor 33 z fig. 4, do wyjscia 65 wzmacniacza 58. Separator pradu zmiennego za¬ wiera wzmacniacze 73, 74 i75. 40 Emiter 72 tranzystora 69 jest dolaczony za po¬ srednictwem pptencjometru 76 do wejscia nieod- ; wracajacego 77 wzmacniacza 73, którego wyjscie 78 sstenowii baza 79 tranzystora 80. Kolektor 81 tego ;tranzystora jest dolaczony do ujemnego bieguna 45 STN zródla napiecia stalego, podczas gdy jego emiter 82 jest dolaczony z jednej strony przez re¬ zystor 83 do dodatniego bieguna STP zródla na- piecia stalego, a z drugiej strony przez rezystor 84 do wejscia odwracajacego 85 wzmacniacza 73. 50 Wejscie 85 jest dolaczone przez rezystor 86 o takiej samej rezystancji jak rezystor 84 do wyjscia 87 wzmacniacza 74 dolaczonego poza tym przez re¬ zystor 89 do wejscia odwracajacego 88 wzmacnia¬ cza 74. Wejscie nieodwracajace 90 tego wzmac- 55 niacza jest dolaczone do masy. Wzmacniacz 75 wejsciem nieodwracajacym 91 dolaczony jest do masy a wejsciem odwracajacym 92 jest z jednej ;strony dolaczony przez rezystor 93 do emitera 82 tranzystora 81, a z drugiej przez kondensator 95 W do wyjscia 94 tego wzmacniacza. Wyjscie 94 wzmac¬ niacza 75 jest dolaczone do wejscia odwracajacego 88 wzmacniacza 74 przez rezystor 96. Wyjscie 97 pradu; zmiennego jest dolaczone do emitera 82 tranzystora80/ 05 Jezeli pominie sie tranzystor 80, który pracuje jako separator o wzmocnieniu napieciowym +1, wzmacniacz 73 moze byc rozwazany zgodnie z ukla¬ dem przedstawionym na fig. 8, który jest analo¬ giczny do przedstawionego na fig. 3.Na podstawie wzorów przytoczonych dla tej ostatnio wymienionej figury mozna napisac: Z2 Za S = — Ei + E2 dla Wi =— = 1 i W2 = — = 1 Zi Z3 Jezeli dolaczy sie wyjscie do wejscia Ei, wówczas za pomoca funkcji przenoszenia W utworzonej przez wzmacniacze 75 i 74 uzyskuje sie: S =- — SW + E- S 1 to znaczy— _ — — E2 ~ 1 + W' lub W' = W(75) W(74) przy W(75) = ^- i W(74) = — M89) .Tco R(96) Jezeli przyjmie sie -~^[ = 100 uzyskuje sie: W' = 100 Tco R(96) 1 = _J^_ Tco Tco 100 skad T = «^(95)_ = 022 selL Jezeli przyjmie sie R(93) = 220 kQ i C.(95) = 100 fiF uzyskuje sie S _ 1 T' Ei Tco T'co+1 Skad f = 2^0,22 = °723 Hz- W ten sposób uzyskuje sie filtr górnoprzepustowy o wzmocnieniu 1, którego charakterystyki czestotli¬ wosciowe uwidoczniono na fig. 9. Ponizej czestotli¬ wosci odciecia f sygnal wyjsciowy jest W fazie z sygnalem wejsciowym. Potencjometr 76 umozliwia regulacje zera przy braku sygnalów zmiennych na wejsciu wzmacniacza.Uklad separatora pradu stalego zawiera wzmac¬ niacz 98, którego wejscie nieddwracajace 99 jest dolaczone do suwaka potencjometru' 100, przy czym konce potencjometru sa dolaczone do dodatniego bieguna STP i ujemnego bieguna STN zródla za¬ silania pradu stalego. Wejscie odwracajace 113* tego wzmacniacza jest dolaczone poprzez rezystor 101 do wezla 102 polozonego miedzy rezystorem 103, którego drugi koniec jest dolaczony do emitera 72 tranzystora 69 a kondensatorem 104, którego drugi zacisk dolaczony jest do masy. Wyjscie 105 wzmac¬ niacza 98 jest dolaczone do bazy 106 tranzystora 107, którego kolektor 108 jest dolaczony do ujem¬ nego bieguna STN zródla pradu stalego, a emiter 109 bezposrednio do wyjscia 110 pradu stalego i przez rezystor 111 do dodatniego bieguna $TP zródla pradu stalego i przez kondensator 112 ^ do wejscia odwracajacego 115 tego wzmacniacza, a poza tym przez rezystor 114 do wezla 102. Nalezy za¬ uwazyc, ze rezystory 101, 103 i 114 maja równe rezystancje.1D8D36 13 ?4 Jezeli przyjmie sie emiter 72 tranzystora 69 jako poczatkowy punkt tego ukladu, funkcja przenosze¬ nia ma postac: W (co) =¦ 2(RCw) + b(RCw) + 1 gdzie R jest wspólna wartoscia rezystorów 101, 103 i 134 i gdzie przyjmuje sie: b = 3 l/^il® C = C(104) • b = 3C(112) Y CU04)' 3 b Opisany uklad jest wiec filtrem dolnoprzepusto- wypa drugiego rzedu.Jezeli przyjmie sie: R=R(101)=:R(10;$)=R(114) = ~= 100 k£, C(104) = 4,7 f*F i C(112) = 1 juF uzys¬ kuje cie b = 1,38, C = 2,17 ^uF, T = 0,217 sek i f = 0,733 Hz.W ten sposób uzyskuje sie filtr dolmoprzepustowy prawie o tej samej czestotliwosci odciecia co filtr górnoprzepustowy omówiony poprzednio, przy oma¬ wianiu separatora pradu zmiennego. Sygnal wyj¬ sciowy ma przeciwna faze wzgledem sygnalu wej¬ sciowego.Nalezy zauwazyc, ze na wyjsciu kazdego ze wzmacniaczy 58, 73, 98 jest umieszczony tranzystor 69, 80 i 107 typu pnp w ukladzie wspólnego kolek¬ tora. Uklad ten umozliwia zwiekszenie mocy wyj¬ sciowej odpowiedniego stopnia, a ponadto przed¬ stawia duza impedancje wejsciowa, mala impe¬ dancje wyjsciowa, wzmocnienie napieciowe nie¬ znacznie mniejsze od jednosci i bardzo szerokie pasmo przenoszenia. Tranzystory te moga byc po¬ miniete, jezeli wzmacniacze, w których maja pra¬ cowac, maja dostateczna moc i wystarczajaco mala impedancje wyjsciowa.Modulator 8 pradu elektrolizy moze byc zbudo¬ wany przy wykorzystaniu jednej z trzech nastepu¬ jacych metod: modulacji bezposredniej w prostow¬ niku, wprowadzania pradu, bocznikowania pradu.Produkowane dotychczas urzadzenia regulacyjne do elektrolizy, zawierajace autotransformatory i regulowane elementy reaktancyjne, nie nadaja sie do modulacji bezposredniej i pracuja przy czesto¬ tliwosci ograniczonej do czestotliwosci nizszej od czestotliwosci sieci zasilajacej.Urzadzenie opisane ponizej moze byc wykorzy¬ stane zarówno do bocznikowania jak i do wpro¬ wadzania pradu do wanien elektrolitycznych, przy •wykorzystaniu zródla uzupelniajacego.Na fig. 10 przedstawiony jest uklad bocznikujacy zawierajacy generator sily elektromotorycznej E', rezystor r dzialajacy w obwodzie uzytecznym za¬ wierajacym zródlo napieciowe E reprezentujace-po¬ tencjaly elektrod i rezystor R.Modulator M doprowadza prad i2, w obwodzie uzytecznym plynie prad ii, a generator wprowadza prad i, wobec czego: ii = E' — E — ri2 r + R Na fig. 11 przedstawiony jest uklad z wprowa¬ dzaniem pradu, który zawiera taki sam generator i taki sam obwód uzyteczny, a w doprowadzeniu do tych obwodów — generator pomocniczej sily 10 u 35 40 4S 50 elektromotorycznej E" i rezystor r* polaczone sze¬ regowo z modulatorem M.W tym przypadku: _ .E?- —E + ri2 r + R W obu wyzej omówionych ukladach w przypadku spelnienia warunku R = r, to znaczy, jezeli zródlo jest dopasowane do rezystancji obwodu uzytecz¬ nego, to r _1_ r + R ~ 2 i w ogólnym przypadku prad modulowany prze¬ plywajacy przez uklad elektrolizy jest równy po¬ lowie pradu wprowadzanego przez modulator. Moc wydzielona w modulatorze jest równa P = (Vm + AV)i2 gdzie Vm jest minimalnym napieciem niezbednym dla prawidlowego dzialania modulatora, równym sumie minimalnego napiecia emiter-kolektor tran¬ zystora regulacyjnego i wewnetrznego spadku na¬ piecia, a AV jest róznica miedzy skrajnymi war¬ tosciami jednego przebiegu elektrolizy przy nor¬ malnej pracy.W przypadkach, w których napiecie V na zacis¬ kach generatora (lub odbiornika) jest mniejsze od Vm , uklad doprowadzania pradu odlacza sie, co czyni koniecznym wprowadzenie generatora uzu¬ pelniajacej sily elektromotorycznej E" o rezystancji wewnetrznej r* takiej, ze E" — V.We wszystkich innych przypadkach korzystniej¬ sze jest uzycie bardziej ekonomicznego ukladu przerywanego zamiast wykorzystania generatora uzupelniajacego.Modulator 8, przedstawiony na fig. 12, zawiera tranzystor mocy 115 w ukladzie regulatora szere¬ gowego: kolektor 116 jest dolaczony do zacisku 50 wanny elektrolitycznej, podczas gdy emiter 117 jest dolaczony przez zabezpieczajacy rezystor 118 do nastepujacych elementów: do wyjscia 110 miernika natezenia pradu, do wejscia odwracajacego 129 wzmacniacza 121 i do rezystora 122 o malej rezy¬ stancji tworzacego bocznik, z drugiej strony dola¬ czonego do zacisku 51 wanny. Baza 123 tranzy¬ stora 115 jest dolaczona do emitera 124 tranzystora 125, którego baza 126 jest dolaczona do emitera 127 drugiego tranzystora 128. Kolektory tych dwóch tranzystorów sa dolaczone do kolektora 116 tran¬ zystora 115. Baza 129 tranzystora 128 jest dolaczona do wyjscia 130 wzmacniacza 121.Napiecie odniesienia wytwarzane w dwóch wzmacniaczach 131 i 132 jest doprowadzane do wejscia nieodwracajacego 133 wzmacniacza 12J.Wejscie nieodwracajace 134 wzmacniacza 131 jest dolaczone do masy przez rezystor 135. Wejscie 136 odwracajace jest dolaczone: do wyjscia 137 wzmac¬ niacza przez rezystor 138, do zacisku 139 dolaczo¬ nego przez rezystor 140 do zródla pradu zmiennego oraz przez rezystor 141 do suwaka potencjometru 142 umieszczonego miedzy ujemnym biegunem STN zródla napiecia stalego i masa dolaczona do bie¬ guna STO. Rezystory 138, 140 i 141 maja te sarne15 IM 036 16 wartosci. Wejscie nieodwracajace 143 wzmacniacza 132 jest bezposrednio dolaczone do masy a wejscie odwracajace 144 z jednej strony przez rezystor 145 jest dolaczone do wyjscia 137 wzmacniacza 131 a z drugiej strony przez rezystor 147 do. wyjscia 146 tego wzmacniacza. Wyjscie 146 jest poza tym dola¬ czone do wejscia nieodwracajacego 133 wzmacnia¬ cza 121.Na podstawie schematu wzmacniacza 131 przed¬ stawionego na fig. 3 mozna napisac: S(131) = (aiEi + a2E2) gdzie Ei jest napieciem na suwaku potencjometru 111 a E2 jest napieciem zmiennym na zacisku 139.Na tej podstawie uzyskuje sie: Z2 ai = a2 = — Zi skad = 1 S(131) = — (aiEi + a2E2) Tak samo dla wzmacniacza 132: S(132) = — S(131) Zi Jezeli przyjmie sie R(145) = 10.R(147) wówczas Z2 = 0,1 a w nastepstwie S(132) = 0,1 (Ei + E2).Potencjometr umozliwia wybranie wartosci na¬ piecia Ei dla pradu polaryzacji, podczas gdy na¬ piecie E2 jest wytwarzane przez generator malej czestotliwosci E2 = E sin 2jrft.Tranzystor 115 pracuje w ukladzie szeregowego regulatora, w rzeczywistosci stosuje sie kilka grup tranzystorów 115 i rezystorów 118 polaczonych równolegle ze wzgledu na wartosc pradu, który przez nie przeplywa. Wzmacniacz 121 mierzy w sposób ciagly blad miedzy napieciem odniesienia przylozonym do dodatniego wejscia 133 i napieciem rfcw&ym napieciu na rezystorze 122 powstalym Wskutek przeplywu pradu o natezeniu i, który odwzorowuje prad regulacji. Jezeli prad i wzrasta, napiecie na wyjsciu 130 maleje, zmniejszajac pola¬ ryzacje bazy tranzystora 115, wskutek czego zmniejsza sie prad, który przez niego przeplywa.Odwrotne zaleznosci powstaja, gdy ten prad ma¬ leje.Poniewaz napiecie odniesienia ma skladowa zmienna, natezenie pradu i zmienia sie zgodnie z czestotliwoscia tej skladowej. Wspólczynnik regu¬ lacji jest lepszy niz 0,1%.Uklad detektora synchronicznego 11 przedsta¬ wiony jest na fig. 13. Dla wyjasnienia jego dziala¬ nia nalezy przypomniec zasade detekcji synchro¬ nicznej, przedstawionej na fig. 3.Do badanego ukladu 148 podawany jest zmodu¬ lowany sygnal z generatora 9 równoczesnie steru¬ jacego detektorem synchronicznym.Badany uklad 148 dostarcza sinusoidalny sygnal: E(f) = E0 (2rcf + cp) gdzie f jest czestotliwoscia generatora 9, a cp — przesunieciem fazy sygnalu E(f) wzgledem sygnalu generatora 9.Sygnal E(f) ma duza zawartosc szumów, 00 jest cecha charakterystyczna badanego ukladu. Sygnal ten jest doprowadzany do selektywnego wzmacnia¬ cza 149 nastrojonego na czestotliwosc f, a nastepnie zostaje przylozony do jednego z wejsc synchro¬ nicznego detektora 150. Generator 9 wysyla równiez sygnal prostokatny o czestotliwosci f w fazie z modulujacym sygnalem sinusoidalnym. Sygnal 5 prostokatny jest doprowadzany do przesuwnika fazowego 151 a nastepnie po przesunieciu fazy do drugiego wejscia detektora synchronicznego 150.Sygnal wychodzacy z detektora 150 przechodzi przez uklad calkujacy 152, skad jest doprowadzany 10 do miernika 153.Detektor synchroniczny 150 moze byc sprowa¬ dzony do podwójnego przelacznika przedstawionego na fig. 14, sterowanego generatorom 9, który prze¬ lacza napiecie E(f) zgodnie z czestotliwoscia f, 15 Prowadzi to do mnozenia sygnalu E(f) kolejno przez (+1) i przez (—1), z czestotliwoscia równa jego czestotliwosci wlasnej, to znaczy do „prosto¬ wania sygnalu E(f).Sygnal wyjsciowy S(f) zawiera wiec, uwidocz- 20 nione na fig. 15 luki zakratkowane liczone jako dodatnie, i luki zakreskowane, liczone jako ujemne.Srednia wartosc sygnalu S(f) wynosi: u 50 55 sr (f) = -±- /(p+7l M n 1 / E0 sin 2nitdt ——Eo cos 71 Jezeli mierzony sygnal E z sygnalem generatora 9, wyraz cos rp zmienia sie ^ miedzy (+1) i (—1), a jego srednia wartosc zmierza do zera wówczas, gdy czas wzrasta, stad celowosc umieszczenia ukladu calkujacego 152 o duzej stalej czasu na wyjsciu detektora 150. Jezeli zas sygnal jest synchroniczny z sygnalem generatora, stale i jego srednia wartosc jest scisle okreslona.Pierwszy przypadek jest spowodowany szumem, drugi badanym sygnalem E(f).Harmoniczne sygnalu maja rózny wplyw, zaleznie od tego, czy sa to harmoniczne nieparzyste czy tez parzyste. Fig. 16 przedstawia trzecia harmoniczna, to znaczy nieparzysta, fig. 17 — druga harmoniczna, k znaczy parzysta. Dodatnie luki sygnalu dla war¬ tosci sredniej sa zakratkowane a ujemne -sa za¬ kreskowane. Dla kazdego polozenia sygnalu odnie- 1 2 45 sienia uzyskuje sie srednia wartosc: — — E 0 3 71 dla przypadku harmonicznej nieparzystej, przedsta¬ wionego na fig. 16, zero dla przypadku harmonicznej parzystej, przedstawionego na fig. 17.Harmoniczne parzyste maja wartosc srednia bliska zeru, a harmoniczne nieparzyste maja war¬ tosc srednia rózna od zera.Ponadto pasmo przenoszone zalezy od stalej czasu T = R . C ukladu calkujacego 152, utworzo¬ nego przez rezystor R wlaczony szeregowo i kon¬ densator C wlaczony równolegle w ten sposób, ze jezeli T wzrasta, pasmo przenoszone staje sie przenoszone sa czesto- szersze. Jezeli f = 0 2jtRC tliwosci f+f, 3f+f0 , 5f+f 0 ... Azeby tego uniknac, w detektorze 150 umieszcza sie filtr aktywny, którym jest selektywny wzmacniacz 140 nastro¬ jony na czestotliwosc f, tlumiacy czestotliwosci 3f, 5f itd. w ten sposób, ze pasmo sygnalu zostaje 85 ograniczone do f+f 00108 036 17 •"* Zadaniem przesuwnifca fazowego 151 jest prze¬ suwanie kata odniesienia wzgledem sygnalu E(f) W tekcja nastepuje w fazie, to znaczy ip = 0 a sred- Wk Wartosc sygnalu osiaga maksymalna Wartosc, s IZ .podczas gdy srednia wartosc sygnalu dla ip = y wynosi zero, jak przedstawiono na fig. 19.Detekcja z sygnalem zerowym, ze wzgledu na jej czulosc, jest wykorzystywana do zerowania prze¬ suniecia fazy miedzy sygnalem odniesienia a mie¬ rzonym sygnalem E(f), Uklad detektora synchronicznego 11 jest znany.Na fig* 13 oznaczony zostal linia przerywana, ota¬ czajaca elementy oznaczone od 140 do 153.W urzadzeniu wedlug wynalazku wykorzystano dwa uklady detektora 11 z których jeden jest , przeznaczany dla napiecia u(f), a drugi dla pradu Hf). Wzmacniacz 10 sygnalu odniesienia odizolo¬ wany galwanicznie jest wykonany wedlug sche- :, matu przedstawionego na fig. 20.Sygnal odniesienia pochodzacy z generatora 9 sygnalów o malej czestotliwosci znajduje sie, dzieki .modulatorowi & pradu, na potencjale wanny elek¬ trolitycznej, stad koniecznosc oddzielenia go od , sygnalu napiecia wanny. Kole te spelnia izolacja a galwaniczna.Wzmacniacz 19 sygnalu odniesienia zaopatrzony na wejsciu we wzmacniacz dopasowujacy impe- dancje dla pradu zmiennego zawiera tranzystor 154. , którego emiter 155 jest dolaczony przez rezystor *° .15* da masy, baza 157 jest zasilana z dzielnika aezystaneyjnego utworzonego przez regulowany re¬ zystor 15£ dolaczony do dodatniego bieguna 159 pomocniczego zródla napiecia, którego ujemny ^ biegun jest dolaczony do masy i rezystor 160, te którego drugi koniec jest dolaczony do masy* Zmienne napiecie, doprowadzane przez zacisk 161, jest dostarczane do bazy 157 przez kondensa¬ tor 162. Kolektor 163 tranzystora 154 jest dolaczony . do ujemnego zacisku elektroluminiscencyjnej diody 40 164, której drugi zacisk jest dolaczony do dodat¬ niego bieguna 159 pomocniczego zródla napiecia.Naprzeciw tej diody 164 jest umieszczona fotodioda 165 dajaca sygnal identyczny z sygnalem na wyj- . seiu tranzystora 154 bez polaczenia galwanicznego ** miedzy tymi dwiema diodami.Dddotiti biegun fotodiody 165 j#st dbladzoti? do b&zy 166 tranzystora 16? fapmo+s\i)ace$ó iffipe- daacje, którego emiter 16* jest dolaczony do masy, a Kolektor 169 do dodatniego bieguna zródla na- 5o psecte stalego za posrednictwem rezystora rr©.Katoda fotodiody 165 jest dolaczona do dodatfliego btegtma STJ zródla napiecia stalego.Kolektor 169 tranzystora Wt jest równWzeinle . dolaczany przez rezystor 171 do wejscia 1?2 Wzmac¬ niacza 173. Wejscie 172 jest poza tym dolaczoHfe ' z Jednej strony przez rezystor I7l do wyjscia I?5 tegcr wzmacniacza i do wyjscia 176 sygnalu ódhie'- sterrfa, a z drugiej strony przez rezystor ttf do rv strwaka potencjometru 178 wlaczonego miedzy ujemny biegun STN zródla napiecia stalego i mase. frftrgte wejscie 179 tego wzmacniacza jest dolaczone dtt masy. Wyjscie 175 jest dolaczone przez rezystor 160 do wejscia IM wzmacniacza W2, przy c2yrn ^ 16 wejscie to jest równoczesnie dolaczone ftrzez re¬ zystor lol o wartosci równej rezystorowi. kM do wyjscia 1$$. Wyjscie 13S jest dolaczone do za¬ cisku 185. Drugie wejscie 186 wzmacniacza 182 jest dolaczone do masy. Podsumowujac, odizolowany galwanicznie wzmacniacz sygnalu odniesienia za¬ wiera: — tranzystor 154 dopasowujacy impedancje do Wejscia 161 pradu zmiennego na tranzystorze, — stopien optoelektroniczny, zapewniajacy galwa¬ niczna izolacje, na diodach 164 i 165, — stopien dopasowania wzmacniacza na wzmac¬ niaczach operacyjnych 173 i 182, umozliwiajacy wskutek oddzialywania na potencjometr 178 eli¬ minowanie skladowej stalej Z sygnalu na wyj¬ sciu i ustawianie tego sygnalu wyjsciowego w fazie z sygnalem na wejsciu.Generator 9 sygnalów o malej czestotliwosci jest urzadzeniem znanym. Dostarcza on jednoczesnie sygnal sinusoidalny i sygnal prostokatny o tej samej regulowanej czestotliwosci f. Przesuniecie fazy pomiedzy tymi sygnalami jest zerowe.Nalezy zauwazyc, ze wzmacniacz 16 sygnalu od¬ niesienia moze byc dolaczony do Wyjscia genera¬ tora sygnalu sinusoidalnego o malej czestotliwosci, jezeli, jak to bywa w wiekszosci przypadków, de¬ tektor synchroniczny zawiera uklad zamieniajacy sygnal sinusoidalny na sygnal prostokatny.- Operacyjny dzielnik 12 pokazany na fig. 21 za¬ wiera dzielnik D o budowie modulowej. Wejscie X 187 Jest dolaczone do wyjscia S 188 i do zacisku wyjsciowego 189; Wejscie Y 190 jest dolaczone do zacisku 191 dla pradu i6 a wejscie Z 192 jest do¬ laczone do zacisku 19& dla napiecia ub .Wejscie GAIN 194 jest dolaczone do suwaka po¬ tencjometru 195 wlaczonego miedzy ujemny biegun STN zródla napiecia stalego i masa, podczas gdy zacisk Bal 196 jest dolaczony do suwaka potencjo¬ metru 197 wlaczonego miedzy dodatni biegun STP zródla napiecia stalego i mase. Pozostale zaciski tego modulu ±, GDN — sa dolaczone odpowiednio do trzech biegunów STP, STO, STN zródla napiecia stalego, Nalezy zauwazyc, ze polaczenie zacisku X z S nadaje modulowi D charakter dzielnika.Sygnal wyjsciowy pojawiajacy sie na zacisku M9 jest fówny —10^?- i odpowiada f(f) ^ ^. io * er ' Dzialanie urzadzenia mozna wyjasnic nn podsta¬ wie uproszczonego ukladu przedstawiórie^o tia fig. .1.Wyjscie dla pradu sinusoidalnego o czestotliwosci f generatora 9 sygnalów o malej czestotliwosci jest dólaczoiie do wejsciowego zacisku lW niddu- latora £ pradu, a jego wyjscie dla sygnalu prosto¬ katnego o czestotliwosci f jest dolaczone do za¬ cisku itil odizolowanego galwanicznie Wzmacnia¬ cza 10 sygnalu odniesienia. Modulatof 8 pf^dji, dolaczony do zacisków 50—51 Wanny elektrolitycz¬ nej moduluje prad I przeplywajacy pfzez Wanne.Prad i(f) proporcjonalny do sygnalu sinusoidal¬ nego jest mierzony za pomoca indukcyjnej sofrdy 5 i integratora 5 dopasowujacego impedancje. Ten ostatni ustawia w fazie sygnal odebrany z sondy i wyrównuje go.108 036 19 Potencjometr 40 umozliwia regulacje zera przy braku sygnalu na wejsciu.Wyjscie 45 integratora jest dolaczone do wejscia wzmacniacza selektywnego 149 ukladu detektora synchronicznego 11 pradu i(f). Przesuwnik fazowy 3 151 tego ukladu jest zasilany sygnalem prostokat¬ nym o czestotliwosci f, wysylanym z generatora 9 sygnalów o malej czestotliwosci za posrednictwem odizolowanego galwanicznie wzmacniacza 10 sy¬ gnalu odniesienia, który ma za zadanie oddzielanie 10 generatora 9, bedacego pod napieciem wanny, od detektora synchronicznego 11.W przypadku, gdy napiecie przylozone do wej¬ scia detektora synchronicznego 11 jest proporcjo¬ nalne do i(f) = i0 . sin (2jrf + suwnik fazowy 151 jest wyregulowany w ten spo¬ sób, ze kompensuje przesuniecie fazowe 9?, otrzy¬ muje sie na wyjsciu sygnal proporcjonalny do 2i0 w sposób, który zostal wyjasniony powyzej przy omawianiu detektora synchronicznego. 20 Napiecie V z zacisków wanny jest doprowadzane do wejscia ogranicznika 6 napiecia, który obcina uzyskane napiecie w przypadku przepiecia spowo¬ dowanego zwlaszcza polaryzacja anody. Wyjscie 52 ogranicznika jest dolaczone do dopasowujacego im- 25 pedancje ukladu separatorów pradu stalego i zmiennego, który zawiera wzmacniacz róznicowy 49 obejmujacy wzmacniacze 56, 57, 58, którego zero jest regulowane potencjometrem 68 i separator pradu zmiennego zawierajacy wzmacniacze 73, 74, ^ 75. którego zero jest regulowane potencjometrem 76 przy braku sygnalu na wejsciu. Wyjscie 97 dopa¬ sowujacego separatora 7 jest dolaczone do wejscia wzmacniacza selektywnego 149, ukladu detektora synchronicznego 11, w którym przesuwnik fazowy M 151 jest zasilany prostokatnym sygnalem dostar¬ czanym z generatora C sygnalów o malej czestotli¬ wosci za posrednictwem odizolowanego galwanicz¬ nie wzmacniacza 10 sygnalu odniesienia. Jezeli napiecie doprowadzone do wejscia detektora ^ synchronicznego jest proporcjonalne do u(f) = a0 sin(2^f + c?) i jezeli przesuwnik fazowy 151 jest tak wyregulowany, ze kompensuje przesuniecie q, uzyskuje sie sygnal na wyjsciu proporcjonalny n Sygnal odpowiadajacy io jest przylozony do wej¬ scia 191 operacyjnego dzielnika 12, podczas gdy sygnal odpowiadajacy u0 jest przylozony do wej¬ scia 193 tego samego dzielnika: wówczas na wyjsciu 50 189 uzyskuje sie sygnal proporcjonalny do: r(f)=H^. lo Sygnal ten jest mierzony za pomoca wskaznika 14, który moze byc wyskalowany bezposrednio w wartosciach r(f).Operujac wartosciami ponizej czestotliwosci f, wykresla sie krzywa przedstawiajaca r(f) w funkcji f i ekstrapoluje sie ja do wartosci odpowiadajacej f =¦¦ 0, przez co uzyskuje sie r = R czyli re- 09 f=0 zystancje wanny.Urzadzenie to umozliwia obliczenie rezystancji R i potencjalu elektrod E wanny. W tym celu uzu¬ pelnia sie je ukladem analogowym lub cyfrowym. 20 Jak przedstawiono na fig. 22, sygnal odniesienia zostaje przyporzadkowany fazie pradu i(f).Wyjscie sinusoidalne generatora 9 sygnalów o malej czestotliwosci jest dolaczone do wejscia mo¬ dulatora 8 pradu, który jest umieszczony miedzy zaciskiem 50 i zaciskiem 51 wanny elektrolitycznej.Wyjscie generatora 9 dla sygnalu prostokatnego jest dolaczone do wejscia odizolowanego galwa¬ nicznie wzmacniacza 10 sygnalu odniesienia, któ¬ rego wyjscie jest dolaczone do wejscia sterowanego przesuwnika fazowego 198 wytwarzajacego dwa sygnaly prostokatne, przesuniete w fazie wzgledem siebie o 90°.Sygnal z sondy indukcyjnej 4 do pomiaru pradu i(f) podawany jest do integratora 5, którego wyjscie dolaczone jest do wzmacniacza 199, takiego samego jak przedstawiony na fig. 13 wzmacniacz 149. Wyjscie wzmacniacza 199 jest dolaczone do dwóch detektorów synchronicznych 200 i 201, takich samych jak detektor 150 na fig. 13, z któ¬ rych pierwszy detektor 200 Jest sterowany sygnalem w drugiej potedze wzgledem sygnalu odniesienia, drugi detektor 201 — sygnalem w fazie z sygnalem odniesienia, przy czym dwa sygnaly sa dostarczane przez sterowany przesuwnik fazowy 198. Wyjscie detektora 200 jest dolaczone do wejscia sterowa¬ nego przesuwnika fazowego 198.Anoda 1 i katoda 2 wanny sa dolaczone do wej¬ scia ogranicznika 6, którego wyjscie jest dolaczone do dopasowujacego separatora 7. Wyjscie separa¬ tora 7 jest dolaczone do wejscia wzmacniacza selektywnego 202, takiego samego jak wzmacniacz 149 na fig. 13, którego wyjscie dolaczone jest do detektora synchronicznego 203 sterowanego pro¬ stokatnym sygnalem w fazie z sygnalem odniesie¬ nia, uzyskiwanym ze sterowanego przesuwnika fazowego 198.Wyjscia detektorów synchronicznych 201 i 203 sa dolaczone do wejsc operacyjnego dzielnika 204, analogicznego do przedstawionego na fig. 21, lecz który jest zaopatrzony w trzecie wejscie dolaczone do przetwornika 205 o wspólczynniku korekcji K.Wyjscie operacyjnego dzielnika 204 jest dolaczone do wskaznika 206, wskazujacego wartosc rezystancji R wanny.Rezystor 207 o bardzo malej rezystancji jest polaczony szeregowo z wanna i dolaczony do za¬ cisku 51. Rezystor ten, wspólny dla szeregu wa¬ nien, tworzy bocznik umozliwiajacy pomiar sta¬ lego pradu I przeplywajacego przez wanne. Konce tego rezystora sa dolaczone do wejscia odizolowa¬ nego galwanicznie wzmacniacza pomiarowego 208, identycznego z przedstawionym na fig. 20, lecz wyposazonego w wejscie róznicowe. Wyjscie tego wzmacniacza jest dolaczone do wejscia pradowego operacyjnego ukladu mnozacego 209, którego wej¬ scie rezystancyjne jest dolaczone do wyjscia ope¬ racyjnego dzielnika 204. Wyjscie ukladu mnozacego 209 jest dolaczone do wejscia operacyjnego ukladu odejmujacego 210, którego wyjscie jest dolaczone do miernika 211 wskazujacego potencjal elektrody wanny.Prad I moze byc równiez mierzony za pomoca sondy indukcyjnej. W tym przypadku odizolowanie galwaniczne nie jest konieczne.108 036 ; Dzialanie urzadzenia uwidocznionego na fig. 22 •jest nastepujace* Prostokatny sygnal odniesienia o czestotliwosci f, przechodzacy z generatora 9 sygnalów o malej czestotliwosci za posrednictwem odizolowanego galwanicznie wzmacniacza 10 sygnalu odniesienia jest doprowadzany do wejscia sterowanego prze¬ suwnika fazowego 198, który wysyla dwa sygnaly prostokatne, przesuniete w fazie wzgledem siebie o 90°.Sygnal i(f) dostarczany przez indukcyjna sonde 4 jest wzmacniany we wzmacniaczu 5, filtrowany we wzmacniaczu selektywnym 103, a nastepnie mie¬ rzony za pomoca dwóch synchronicznych detekto- tów 200 i 201, ze których pierwszy detektor 200 jest Sterowany przez sygnal w drugiej potedze wzgle¬ dem sygnalu odniesienia, doprowadzany z wyj¬ scia 90° sterowanego przesuwnika fazowego 198, drugi detektor 201 — przez sygnal w fazie z sygna¬ lem odniesienia, doprowadzany z wyjscia 0° stero¬ wanego przesuwnika fazowego 198. Zmienny kat fazowy O wystepuje miedzy pradem i(f) przeply¬ wajacym przez wanne i sygnalem odniesienia wy¬ stepujacym na wyjsciu detektora synchronicznego 20a. Sygnal ma postac i0 sin®, gdzie prad i0 jest modulowany zgodnie z i(f). Detektor synchronicz¬ ny 200 pracuje jako detektor zera i zasila podpo¬ rzadkowane wejscie przesuwnika fazowego 198.W ten sposób calkowity blad fazy miedzy sygnalem odniesienia modulowanym przez i(f) jest korygo^ wany wskutek dzialania detektora 200 w sterowa¬ nym przesuwniku fazowym 198, wyjscie 0° prze¬ suwnika fazowego jest dokladnie w fazie z pradem modulowanym przez i(f) i dlatego detektor syn¬ chroniczny 201 mierzy prad i0 .Napiecie V pobierane z zacisków wanny jest ograniczone przez ogranicznik 6 uzyty w dalszym ciagu w dopasowujacym separatorze 7 pradu sta¬ lego i zmiennego, który oddziela skladowa stala U od skladowej zmiennej u(f). Skladowa zmienna n(f) przeplywa przez wzmacniacz selektywny 202, po czym jest mierzona przez detektor synchroniczny 203, którego sygnal odniesienia jest doprowadzony do wyjscia 0 podporzadkowanego przesuwnika fa¬ zowego 198 a wiec jest w fazie z i(f). Wyjscie tego detektora 203 dostarcza wiec napiecia U0 cose?, gdzie qp jest katem fazowym u(f) wzgledem i(f).( Dzialanie dzielnika operacyjnego 204 okresla sie Napiecie pobierane z zacisków bocznika 207, które proporcjonalne jest do pradu I, przeplywa przez odizolowany galwanicznie wzmacniacz pomiarowy 208, a nastepnie zostaje przylozone do operacyjnego ukladu mnozacego 209, który poza tym odluera sygnal E(f), przetwarza wiec R(f) . I, który zostaje nastepnie przylozony do operacyjnego ukladu odejr mujacego 210, który z drugiej strony otrzymuje .sygnal U wysylany przez separator 7, fig. 7 za¬ cisk 110), i który w wyniku wytwarza U-R(f) . I, .to znaczy R(f), co wskazuje miernik 211.; Gdyby mozna sprowadzic czestotliwosc genera¬ tora 9 do zera, R(f) zostaloby sprowadzone do R, a E(f) do E. W warunkach laboratoryjnych mozliwe jest obnizenie czestotliwosci f do wartosci 0,1 do 22 0,2 Hz. W warunkach przemyslowych konieczne Jest poprzestanie na obnizeniu czestotliwosci do kilku Hz i ekstrapolowanie na czestotliwosci zero¬ wej krzywej przedstawiajacej R(f) i E(f) w funkcji czestotliwosci.W praktyce mozna zadowolic sie uproszczona metoda empiryczna. Na podstawie znanego R(f) dla malej czestotliwosci znajduje sie R i wspólczyn- R nik K = —— w funkcji czestotliwosci. Wskutek R(f) tego jeden pomiar, przy jednej prawidlowo wy¬ branej czestotliwosci f, umozliwia uzyskanie R(f) i przez pomnozenie przez wspólczynnik K mozna przyjac R = K • R(f).Równiez uwaza sie, ze wartosc K w przetwor¬ niku 205 wprowadzana do operacyjnego dzielnika 204 obrazuje wartosc K. Wskutek tego dzielnik operacyjny przetwarza K . R(f) to znaczy R. W wy¬ niku operacyjny uklad odejmujacy 210 wytwarza E = U —RI.Wszystkie zespoly skladowe opisanego urzadzenia znajduja sie w handlu lub zostaly opisane poprzed¬ nio przy omawianiu fig. 1 do 21, z wyjatkiem operacyjnego ukladu mnozacego 209 i operacyjnego ukladu odejmujacego 210. Schemat ideowy tych dwóch ukladów jest przedstawiony na fig. 23.Scalony uklad mnozacy P z wejsciem X 212 jest dolaczony do wyjscia odizolowanego galwanicznie wzmacniacza pomiarowego 208, który doprowadza prad I, przy czym jego wejscie Y 213 jest dolaczone do wyjscia 214 wzmacniacza 215 dopasowujacego impedancje, którego wejscie odwracajace 216 jest dolaczone przez rezystor 217 do wyjscia operacyj¬ nego dzielnika 204, który oblicza R, oraz przez rezystor 218 o tej samej wartosci rezystancji co rezystor 217 do wlasnego wyjscia 214. Wejscie nie- odwracajace 219 wzmacniacza 215 jest dolaczone do masy. Wejscie Gain 220 ukladu mnozacego P jest dolaczone do suwaka potencjometru 221 wlaczonego miedzy bieguny STO i STN zródla napiecia sta¬ lego podczas gdy wejscie Z 222 jest dolaczone do wyjscia S 223, co nadaje zastosowanemu elemen¬ towi charakter ukladu mnozacego. Pomocnicze wyjscie Bal 224 jest dolaczone do suwaka poten¬ cjometru 225 wlaczonego miedzy zaciski STO i STP zródla napiecia stalego. Trzy zaciski 226, 227 i 228 obwodu zasilania ukladu mnozacego sa dolaczone odpowiednio do zacisków STN, STO i STP zródla napiecia stalego.Wejscie napieciowe 229 ukladu jest dolaczone do wyjscia 110 separatora 7 przedstawionego na fig. 7.Jest ono dolaczone przez rezystor 230 do wejscia odwracajacego 231 wzmacniacza 232, dolaczonego z drugiej strony przez rezystor 233 równy rezysto¬ rowi 2f30 do wyjscia 234 tego wzmacniacza. Wejscie nieodwracajace 235 jest dolaczone do masy.Wyjscie 234 wzmacniacza 232 jest dolaczone przez rezystor 236 do wejscia nieodwracajacego 237 wzmacniacza 238. To wejscie jest dolaczone z jed¬ nej. strony przez rezystor 239 do wyjscia S 223 ukladu mnozacego P a z drugiej strony przez re¬ zystor 240 do masy. Trzy rezystory 236, 239 i 240 maja jednakowe rezystancje, niezbedne jest bowiem by U i RI byly wyznaczone z tym samym wspól¬ czynnikiem proporcjonalnosci. Wyjscie 241 wzmac- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 51 60108 036 niacza 238 jest dolaczane do bazy 242 tranzystora 243 dopasowujacego impedancje, spelniajacego role wzmacniacza mocy, którego kolektor 244 jest do¬ laczony do ujemnego bieguna STN zródla napiecia stalego i którego emiter 245 jest dolaczony do wyjscia 246 dostarczajacego E, a poza tym z jednej strony przez rezystor 247 do dodatniego bieguna STP zródla napiecia stalego a z drugiej strony przez rezystor 248 do odwracajacego wejscia 249 wzmacniacza 238 dolaczonego do masy, to znaczy do srodkowego punktu zródla napiecia stalego przez rezystor 250.Dzialanie operacyjnego ukladu mnozacego i odej¬ mujacego jest oczywiste. Uklad mnozacy P otrzy¬ muje na wejscie X 212 sygnal pradowy I, na wej¬ scie T 1213 sygnal rezystancyjny E, na malej impe- dancji we wzmacniaczu 215. Jezeli wejscie Z jest dolaczone do wyjscia B dziala jak uklad mnozacy i dostarcza na wyjsciu 223 sygnal proporcjonalny do RI. Sygnal U podawany poprzez wzmacniacz 232 dopasowania w impedancji, jest dodawany do sy¬ gnalu RI na wejsciu 237 wzmacniacza 238 i prze¬ sylany do wyjscia 246 o malej impedancji, z duza moca, przez tranzystor 243.W realizowanym urzadzeniu poszczególne stopnie zostaly zbudowane z ukladów scalonych typu 2301 A z wyjatkiem stopni: 28, fig. 4, który jest typu 8018, 121, fig. 12, który jest typu 1322, 173 i 182, fig. 20, które sa typu AD 301 AH. Diody Zenera 54 A 55, fig. 6, sa typu 207-24. Regulowany rezystor 53 na 110/2. Rezystor 118 przyjeto równy W, a bocznik 122 — 0,010.Tranzystory 69, 80 i 107 uwidocznione na fig. 7, sa typu 2 N 2905, tranzystory U5 i 125, fig. 12, sa typu 2 N a055. Tranzystory 115 sa chlodzone przeplywem powietrza. Tranzystor 128 jest typu 2 N 2219, tranzystor 1T4, fig. 20, jest typu 2 N 3053, tranzystor 243, fig. 23, jest typu 2N 2905. Zespól diod 164 i 165 oraz transformatora 167 jest znany pod oznaczeniem 5082 — 4350. Uklady scalone D z fig. 21 i P z fig. 23 sa typu 107 C.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób ciaglego pomiaru rezystancji wew¬ netrznej wanny elektrolitycznej, zwlaszcza wanny otrzymywania glinu za pomoca elektrolizy ter¬ micznej, na podstawie napiecia na zaciskach warany i pradu przeplywajacego przez wanns, w którym na staly prad elektrolizy naklada sie maly prad zmienny o zadanej czestotliwosci, okresla sie skladowa rzeczywista impedancji, jaka wanna przedstawia dla tego pradu zmiennego, nastepnie ekstrapoluje sie do czestotliwosci zerowej skladowa rzeczywista impedancji w funkcji zadanej czesto¬ tliwosci pradu zmiennego i wartosc skladowej rzeczywistej impedancji wanny przyjmuje "sie za rezystancje wewnetrzna wanny, przy czym sto¬ suje sie detekcje synchroniczna, znamienny tym, ze pobiera sie przez indukcje prad zmienny prze¬ plywajacy przez pret zasilajacy wanne uzyskany sygnal ustawia sie w fazie z tym zmiennym pra¬ dem, po czym mierzy sie go przez detekcje syn¬ chroniczna na podstawie sygnalu odniesienia utwo¬ rzonego przez napiecie o zadanej czestotliwosci pradu zmiennego, pobiera sie napiecie z zacisków 24 wanny, oddziela sie od tego napiecia skladowa zmienna i mierzy sie ja przez detekcje synchro¬ niczna na podstawie tego samego napiecia odnie¬ sienia o zadanej czestotliwosci pradu zmiennego ¦ iw koncu dzieli sie modul skladowej zmiennej napiecia na zaciskach wanny przez modul sklado¬ wej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne i uzyskuje sie skladowa rzeczywista impedancji waimy, która ekstrapoluje sie do czestotliwosci zerowej i przyjmuje sie wartosc skladowej rzeczy¬ wistej impedancji wanny odpowiadajaca czestotli¬ wosci zerowej za wewnetrzna rezystancje wanny. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znojnienny tym, ze synchronizuje sie faze sygnalu o czestotlrwnsci skladowej zmiennej pradu przeplywajacego -plSffZ wanne, który to sygnal odniesienia uzyskuje sie przez detekcje synchroniczna z faza skladowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne.S. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny iym9 ze ekstrapoluje sie do czestotliwosci zerowej w ten sposób, ze wykresla sie krzywa przedstawia¬ jaca rzeczywista skladowa impedancji wanny w funkcji czestotliwosci pradu przeplywajacego przez wanne, ekstrapoluje sie te krzywa do czestotliwosci zerowiej dla uzyskania skladowej rzeczywistej iwi- pedancji wanny dla czestotliwosci zerowej, a na¬ stepnie wybiera sie czestotliwosc skladowej zmien¬ nej pradu przeplywajacego przez wanne i zaklada sie staly iloraz wewnetrznej rezystancji wanny i skladowej rzeczywistej jej impedancji przy wy¬ branej czestotliwosci dla okreslenia wewnetrznej rezystancji dzieki temu, ze mnozy sie wartosc skladowej rzeczywistej impedancji wanny mierzo^ nej-pEzy tej wybranej czestotliwosci przez wartosc ilorazu wewnetrznej rezystancji wanny i skladowej rzeczywistej jej impedancji, który przyjmuje sie jako staly. 4. Urzadzenie do ciaglego pomiaru nezystancji wewnetrznej wanny elektrolitycznej, zwlaszcza wanny do otrzymywania glinu za pomoca elektro¬ lizy termicznej, zawierajace detektory synchronicz¬ ne i generator sygnalów o zadanej czestotliwosci, znamienne tym, ze wyjscie sygnalu sinusoidalnego generatora (0) sygnalów o zadanej czestotliwosci jest dolaczone do modulatora (8) pradu, umieszczo¬ nego miedzy dwoma zaciskami (50 i 51) wanny na pretacn zasilajacych (3) z kazdej strony wanny, przez ktdra przeplywa prad majacy skladowa stala i sinusoidalna skladowa zmienna o zadanej czesto¬ tliwosci, a wyjscie sygnalu prostokatnego genera¬ tora (9) dolaczone jest do wejscia odizolowanego galwanicznie wzmacniacza (10) sygnalu odniesienia, do którego Jest dolaczony korzystnie miernik (1$ ezestotfrw&ci, przy czym urzadzenie zawiera po* nacHo indukcyjna sonde (4) do pomiaru skladowej zmifcftej pradu przeplywajacego przez w&nrie, umieszczona miedzy zaciskami (50 i 51) pretów zasilajacych, dolaczona poprzez integrator (5) do¬ pasowujacy impedancje- do pierwszego detektora synchronicznego (11), którego wejscie sygnalu od¬ niesienia jest dolaczone do wyjscia (170) sygnalu odniesienia -odizolowanego galwanicznie wzmacnia¬ cza *(!•) sygnalu odniesienia przez uklad separatora (7) pradu zmiennego i stalego, którego wejscie jest dolaczone poprzez ogranicznik (6) zabezpieczajacy li » 2* H 40 M 55 60108 036 25 26 przed przepieciem do anody (1) i katody (2) wanny i którego wyjscie (97), dostarczajace skladowa zmienna napiecia na biegunach wanny, jest dola¬ czone do wejscia drugiego detektora (11) synchro¬ nicznego, którego wejscie sygnalu odniesienia jest równiez dolaczone do wyjscia (176) sygnalu odnie¬ sienia odizolowanego galwanicznie wzmacniacza (10) oraz do operacyjnego dzielnika (12), którego wej¬ scia sa dolaczone do wyjsc detektorów synchro¬ nicznych (11) napiecia i pradu oraz do którego jest dolaczony korzystnie wskaznik (14) wskazujacy r(f). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze wyjscie sygnalu sinusoidalnego generatora (9) sygnalów o zadanej czestotliwosci stanowi jedyne wyjscie tego generatora, przy czym wejscie odizo¬ lowanego galwanicznie wzmacniacza (10) sygnalu odniesienia jest dolaczone do tego wyjscia sygnalu sinusoidalnego, a wejscie wzmacniacza (10) jest do¬ laczone poprzez urzadzenie przeksztalcajace sygnal sinusoidalny w sygnal prostokatny do wejscia sy¬ gnalu odniesienia detektora synchronicznego (11). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze modulator (8) pradu zawiera co najmniej jeden tranzystor mocy (115) polaczony szeregowo z rezy¬ storem bocznikujacym (122) wlaczonym miedzy za¬ ciski (50 i 51) na pretach zasilajacych (3) wanne, przy czym bazy (123) tych tranzystorów sa dola¬ czone do wyjscia wzmacniacza (121, 125, 128) majacego dwa róznicowe wejscia, z których wejscie odwracajace (120) jest dolaczone do rezystora bocz¬ nikujacego (122), a wejscie nieodwracajace (133) jest dolaczone poprzez wzmacniacz (131, 132) do wyjscia sygnalu sinusoidalnego generatora (9). 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze generator (9) jest generatorem sygnalów o malej czestotliwosci, indukcyjna sonda (4) jest dolaczona poprzez integrator (5) dopasowujacy impedancje do detektora synchronicznego (201), wejscia separa¬ tora (7) sa dolaczone do biegunów wanny a wyjscie (97) separatora (7), dostarczajace skladowa zmienna napiecia na biegunach wanny, jest dolaczone do drugiego detektora synchronicznego (203), przy czym wejscia pierwszego i drugiego detektorów synchronicznych (201, 203) sa dolaczone odpowied¬ nio do wejsc (101, 193) operacyjnego dzielnika (204), do którego jest dolaczony przetwornik (205) dla zapewnienia na wyjsciu rzeczywistej skladowej impedancji wanny przy zadanej czestotliwosci f, przy czym wyjscie odizolowanego galwanicznie wzmacniacza (10) jest dolaczone do wejscia stero¬ wanego przesuwnika fazowego (198), którego 5 wyjscie fazy 0° jest dolaczone do wejsc sygnalów odniesienia pierwszego i drugiego detektorów syn¬ chronicznych (201, 203) i wyjscie fazy 90° jest do¬ laczone co wejscia sygnalu odniesienia dodatko¬ wego detektora synchronicznego (200) dolaczonego do wyjscia integratora (5) dopasowujacego impe¬ dancje i którego wyjscie jest dolaczone do wejscia sterujacego przesuwnika fazowego (198) dla syn¬ chronizacji sygnalu odniesienia pierwszego i ^dru¬ giego detektorów synchronicznych (201, 203) skla¬ dowej zmiennej pradu przeplywajacego przez wanne. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, znamienne tym, ze przetwornik (205) jest przystosowany do wpro¬ wadzania wspólczynnika korekcji K, którego wyj¬ scie jest dolaczone do wejscia mnozacego opera¬ cyjnego dzielnika (204) dla uzyskania na Wyjsciu dzielnika (204) wartosci sygnalu równej iloczynowi wspólczynnika korekcji i skladowej rzeczywistej impedancji wanny dla zadanej czestotliwosci, czyli równej rezystancji wewnetrznej wanny. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, ze wyjscie rezystancyjne operacyjnego dziel¬ nika (204) jest dolaczone do wejscia operacyjnego ukladu mnozacego (209), którego drugie wejscie jest dolaczone do wyjscia odizolowanego galwanicznie wzmacniacza pomiarowego (208) i którego wyjscie (22S) jest dolaczone do wejscia operacyjnego ukladu odejmujacego (210), którego drugie wejscie jest do¬ laczone do wyjscia (110) separatora (7) dostarcza¬ jacego skladowa stala napiecia na zaciskach wanny, przy czym do wzmacniacza (208) jest dolaczony rezystor bocznikujacy (207) do pomiaru natezenia pradu stalego przeplywajacego przez wanne, pola¬ czony szeregowo z pretem zasilajacym (3) wanne na zewnatrz zacisków (50), (51), które sa dolaczone do wejsc odizolowanego galwanicznie wzmacniacza pomiarowego (208) z wejsciami róznicowymi. 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze drugie wejscie operacyjnego ukladu mnozacego (209) jest bezposrednio dolaczone do indukcyjnej sondy (4) mierzacej natezenie pradu stalego prze¬ plywajacego przez wanne. 15 20 25 30 35 40108 036 L50 & 3-1 iZ Wzmocnienie 4 IdB] 12^ n -0-* Rb-? l f 13- 10 7^ Fig.1 Rg.3 38 CÓ-, ^ 46 .47 r^ h2 *3 l^~^ 9 27 rp^ U 28 Fig. 5 & U V, 108 036 <£ 51 ^56 62- + 52 9 63 !" 53 '71 + 57 W .iL- 66 Fig. 7 104 101 | tco^^tog 108 ST 98 107 FN * «- STP tOO STM 461 ia 53 / T 54 *$ O 51 Fig. 6 Fig. 8 Wzmocrasnk? $ [dB] Faza ?TT/2 r 0 ! ^!\^ " f Fig. 9 Fig.1Q Fig.11108 036 Gbr &± Fig.12 148 149 \ r^ 11 K vu 150. / 7" r PL -V 151 153 < 152 Fig.13 E(f) + 1 -1 po | s(t) r^o—o 2fTft Fig.14 Fig. 15108 036 W" ^*2iTft | I (Utj 9 2TTft hiq.16 Fig.17 -14- Fig.18 Fig.19 2JTTt Fig. 20 STP STO STN 193 ' ISO.STN 1 n 195- |187 -4-&Y GDINO-U ISTP i «*-—boGain Q-j-—"-& ^(qZ Ball9G r7--r 192 d -© -197 139' Fig.21108 036 C 50 CMZJ- 51 207 203" 199 -V 4 i 201 l f J I 6 7 [ 202 \ "a j 203 204^ ZU3 i/ 209CTT «^2io- Fiq.z2 90° 198 3-* -^ .rr 211 :0 ©¦ 209 215 '^3 228 -c 227 \ 0 11-/ P"*K\\ 22g , r-^„spi^p -u rt<» , 5^f 1 1 I ~. Pi 237"' 233\ ^ y2* rrv 230 \\ \ J.235 < 242 232 Fig. 23 OZGixf. Z.P. Dz-wo, z. 544 (105+20) 12.30 Cena 45 zl PL PL