Opublikowano dnia 20 czerwca 1963 r. Onublikow POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWE} OPIS PATENTOWY Nr 46850 KI. 42 1, 13/03 KI. internat. G 01 n Lódzkie Zaklady Wlókien Sztucznych*) Lódz, Polska Urzqdzenie do samoczynnej regulacji pH Patent trwa od dnia 20 wrzesnia 1960 r.Zadaniem regulacji pH jest utrzymywanie ste¬ zenia jonów wodorowych w roztworze na za¬ danym poziomie. Samoczynna regulacja polega na samoczynnym dodawaniu do roztworu w któ¬ rym nalezy utrzyimac okreslony poziom pH, odczynnika zobojetniajacego w ilosciach uza¬ leznionych od wskazan pehametru.W sklad kazdego urzadzenia do samoczynnej regulacji pH wchodza nastepujace podzespoly: zestaw elektrodowy, pehametr oraz regulator z odpowiednim mechanizmem wykonawczym.Istnieje wiele konstrukcji tych podzespolów, jednak mozliwosci wykorzystania ich do regu¬ lacji pH sa ograniczone z powodu trudnosci powiazania pehametru z czescia regulacyjna in¬ stalacji. ' Przedmiotem wynalazku jest regulator elek- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa Boleslaw Modrze¬ jewski, Emil Kraul i Waclaw Cyniak. tryczny, którego nowoscia jest podzespól za posrednictwem którego odbywa sie sterowanie regulatora przez pehametr. Podzespól zawiera wszystkie elementy potrzebne do strojenia re¬ gulatora: nastawnik wartosci zadanej, nastaw¬ nik zakresu proporcjonalnosci i pasa nieczu- losci. Pod wzgledem elektrycznym podzespól jest ukladem mostkowym zasilanym pradem stalym z prostownika stabilizowanego. W prze¬ wodzie zerowym mostka znajduje sie napiecie z pehametru, stanowiace miare pH, oraz gal- wanometr regulatora krokowego lub galwano- metr kontaktowy. Galwanometr za posrednic¬ twem ukladu przekazników wlacza lub wylacza prad silnika przesuwajacego zawór albo zasu¬ we lub dozownik konewkowy. Na rysunku jest uwidoczniony przyklad wykonania wedlug wyna¬ lazku.Fig. 1 przedstawia schemat ukladu mostkowe¬ go, fig. 2a i 2b — sposób polaczenia ukladu most¬ kowego z pehametrem.Fig. 1 przedstawia uklad mostka zasilanego z prostownika stabilizowanego. Oporniki Rlf Pi, R* «tan.owia dwie galezie mostka. Pozo¬ stale dwie galezie mostka stanowia, wlaczane za pomoca przelacznika, grupy oporników: O, 2, 4, 6. W tych grupach znajduja sie opor¬ niki: R4, R5, Re, *7 — R4, Rs «9 i ?2 Rio, R7 — R4, Re, R12, i ^2, K13, R7 — R2, P2, R7- W przewodzie zerowym mostka znajduje sie gaiwanometr G z oporem bocznikujacym R3.Napiecie U z pehametru wlaczone jest w sze¬ reg i z galwanometrem G i oporem boczniku¬ jacym R3. Koncami przewodu zerowego sa styki potencjometrów Pt i P2. Potencjometr P± odgrywa role nastawnika zadanej wartosci pH.Potencjometr P2 jest potencjometrem sprzeze¬ nia zwrotnego i jest przesuwany przez silnik mechanizmu wykonujacego S.Fig. 2a i 2b podaje sposób polaczenia ukladu mostkowego z pehametrem. W pehametrach z pradowym sprzezeniem zwrotnym (2a) napie¬ cie U, wlaczane w przewód zerowy mostka, pobierane jest z opornika R±, przez który prze¬ plywa prad z miernika M ze skala pH. W pe¬ hametrach z napieciowym sprzezeniem zwrot¬ nym (2b) napiecie U pobierane jest z punk¬ tów ukladu pehametru pomiedzy którymi wy¬ stepuje róznica potencjalów stanowiaca miare pH. Pomiedzy tymi punktami znajduje sie mier¬ nik M ze skala pH oraz opornik szeregowy R3.W czasie pracy regulatora, gdy zostanie osiagniety stan ustalony, w galezi zerowej mostka prad nie plynie, mostek jest w równo¬ wadze, wskazówka galwanometru G znajduje sie w polozeniu zerowym. Silnik mechanizmu dozujacego odczynnik zobojetniajacy nie jest zasilany. Gdy nastapi odchylenie pH od war¬ tosci zadanej wskazówka galwanometru G wy¬ chyla sie i nastepuje wlaczenie pradu do sil^ nika, przez co zwieksza sie lub zmniejsza do¬ plyw odczynnika zobojetniajacego, co powoduje zmiane pH w kierunku wartosci zadanej.Elementy zawarte w ukladzie mostkowym we¬ dlug wynalazku pozwalaja modyfikowac charak¬ terystyke regulatora. Gdy potencjometr sprze¬ zenia zwrotnego P2 jest zwarty urzadzenie z re¬ gulatorem krokowym ma charakterystyke re¬ gulatora calkujacego (z dzialaniem przerywa¬ nym). W przypadku zastosowania galwano¬ metru kontaktowego uzyskuje sie regulator tzw. kierunkowy, ze stala szybkoscia przesu¬ wu mechanizmu wykonujacego. Gdy poten¬ cjometr P2 nie jest zwarty uzyskuje sie ujemne sprzezenie zwrotne w ukladzie regulatora-; styk tego potencjometru jest przesuwany w kie¬ runku zestrojenia mostka przez silnik poru¬ szajacy mechanizm wykonujacy.W czasie pracy regulatora, rozstrojenie most¬ ka, powodowane odchyleniem pH od war¬ tosci zadanej, jest usuwane przez zmiane pH w kierunku wartosci zadanej oraz przesuwanie sie styku potencjometru P2 sprzezenia zwrot¬ nego. Zestrojenie mostka nastepuje zanim jest osiagnieta wartosc pH. W ten sposób powstaje charakterystyczny dla regulatora proporcjonal¬ nego tzw. uchyfb resztowy. Potencjometr P2 daje moznosc uzyskania charakterystyki zbli¬ zonej do regulatora proporcjonalnego.Zakresem proporcjonalnosci regulatora pro¬ porcjonalnego jest zakres zmian wielkosci re¬ gulowanej któremu od{powiada pelny suw me¬ chanizmu wykonujacego. Zmiany zakresu pro¬ porcjonalnosci w opisywanym urzadzeniu sa dokonywane przez bocznikowanie potencjome¬ tru sprzezenia zwrotnego P2.Za posrednictwem regulowanego opornika R3 bocznikujacego galwanometr mozna zmieniac czulosc regulatora na zmiany pH roztworu oraz regulowac szerokosc pasa nieczulosci w przypadku zastosowania galwanometru kon¬ taktowego.Przyklad.Parametry elektryczne mostka i wyjscia pe¬ hametru moga byc nastepujace: Napiecie zasilania mostka 5,0 V Opornosc stron mostka, kazda po . . 1000Q Natezenie pradu w galeziach mostka 5 mA Zakres skali pehametru 2-s-12pH Napiecie na wyjsciu pehametru od¬ powiadajace jednostce pH .... 85 mV Zakres wartosci zadanych przy regulacji pH ......... 4-f-flpH Napiecia z pehametru odpowiadajace gra¬ nicznym wartosciom zadanym sa równe ilo¬ czynowi przesuniecia wskazówki, wyrazonego w jednostkach pH skali, przez ilosc miliwol- tów odpowiadajaca jednostce pH.Przesuniecie wskazówki dla dolnej granicz¬ nej wartosci zadanej wynosi: 4 — 2 = 2 pH, dla górnej: 9 — 2 = 7 pH. Odpowiadajace tym przesunieciom napiecia wynosza odpowied¬ nio 170 mV i 595 mV. Napiecia te musza byc skompensowane napieciem niezrównowazenia mostka. Przy zalozonym natezeniu pradu 5 mA mozna je uzyskac na opornosciach 34 omy i 119 omów. Gdy w przewodzie zerowym mostka nie ma napiecia pochodzacego z pehametru zrównowazenie mostka nastapiloby przy Rj = -- 2 —= R2 = 500 omów. Wymagane nierównowaze- nia mostka uzyskuje sie gdy Ri = 500 + 34 = = 534 omy oraz Ri + Pi = 500 + 119 = 619 omów. Stad mamy Pi = 85 omów oraz R2 = = iooO — (Ri + Pi) = 381 omów.Przy obracaniu galka Pj napiecie na kon¬ cach przewodu zerowego zmienia sie w grani¬ cach 170-^595 mV.W opisywanym przykladzie przesuniecie me¬ chanizmu wykonujacego od pelnego otwarcia mechanizmu do pelnego Jego zamkniecia moze nastapic np. przy odchyleniach pH od war¬ tosci zadanej ± 1, ±2, ±3. Zakresy proporcjo¬ nalnosci wynosza odpowiednio: 2, 4, 6.Zmiany zakresu proporcjonalnosci dokonywa¬ ne sa przez odpowiednie bocznikowanie po¬ tencjometru sprzezenia zwrotnego.Opornosci potencjometru odpowiadajace za¬ kresom proporcjonalnosci 2, 4, 6 mozna obli¬ czyc, biorac pod uwage automatyczne zestra- janie sie mostka, gdy regulator pracuje w ob¬ wodzie otwartym, przy zwartych zaciskach wejsciowych pehametru. Zmiany pH moga byc pozorowane przez regulacje *,zera elektryczne¬ go" pehametru, przy czym wskazówka ustawia sie na skali na Wymaganych wartosciach pH.Przy poczynionych zalozeniach, napiecia na wyjsciu pehametru, odpowiadajace zmianom pH 2, 4, 6 — wynosza odpowiednio: 170 mV, 340 mV i 510 mV. Napiecia te, przy nateze¬ niach pradu 5 mA, mozna uzyskac na opor¬ nosciach 34, 68, 102 omy. Opornosci te uzys¬ kujemy przez zbocznikowanie potencjometru sprzezenia zwrotnego odpowiednimi opornika¬ mi. Opornosc potencjometru sprzezenia zwrot¬ nego moze wynosic 100 omów. Odpowiada to zakresowi 6 pH. Zakresy 4pH i 2pH otrzymuje sie przez zbocznikowanie potencjometru opor¬ nosciami R12 = 212 omów, R9 = 51 omów.Dla utrzymania niezmiennej opornosci most¬ ka przy przelaczaniu zakresów proporcjonal¬ nosci, jednoczesnie z zalaczaniem bocznika sa wlaczane opornosci szeregowe, symetrycznie po obu stronach potencjometru. Oporniki R4 i R7 (450 omów) sa wlaczone stale.W polozeniu przelacznika O potencjometr P2 jest zwarty. Wlaczone sa oporniki R5 i R6, 50 omów kazdy. W tym polozeniu przelacznika zakres proporcjonalnosci jest równy zeru — regulator calkujacy. W polozeniu 2 zalaczony jest opór bocznikujacy R9 = 51 omów oraz R8 i Rio = 33 omy. W polozeniu 4 opornosc bocznikujaca Ri2 = 212 omów oraz Rn i R13 = — 16 omów. PL