Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.IV.1969 57196 KI. 42 d, 10 MKP G 01 d 4/01, UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Michal Inkielman Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Automatyki), War¬ szawa (Polska) Elektrochemiczny integrator do ukladów automatycznej regulacji i Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja elek¬ trochemicznego integratora w postaci tetrody za¬ stosowanej jako element calkujacy o parametrach wymaganych w przemyslowych ukladach automa¬ tycznej regulacji.W szeregu ukladów automatycznej regulacji nie¬ zbedne sa elementy calkujace (np. silnik elektrycz¬ ny zmieniajacy polozenie zaworu pod wplywem impulsów z regulatora). Element taki dla wiekszo¬ sci przemyslowych procesów cieplnych, chemicz¬ nych powinien sie charakteryzowac: stala calko¬ wania rzedu 1—10 min, pelzanie nie wieksze niz 1—5°/o na dobe oraz duza pewnosc pracy.Dotychczas stosowane integratory elektromecha¬ niczne, elektroniczne lub pneumatyczne sa na ogól drogie, malo pewne, a dwa ostatnie ich rodzaje sa malo przydatne do calkowania w dlugich prze¬ dzialach czasu, ze wzgledu na duze pelzanie.Ostatnio opracowano szereg typów elementów elek¬ trochemicznych, które moga sluzyc jako integra¬ tory.Do takich elementów nalezy memistor, którego dzialanie polega na osadzaniu warstwy przewodza¬ cej (np. miedzi) na oporniku pod wplywem prze¬ plywu ladunku elektrycznego od elektrody meta¬ licznej (miedzianej) przez odpowiedni elektrolit.Miara calki pradu w czasie jest przewodnosc opor¬ nika. Wada tych elementów jest bardzo mala do¬ kladnosc. 10 20 25 30 Znane sa równiez elementy elektrochemiczne jako integratory oparte na zasadach kinetyki dy¬ fuzji jonów w elektrolitach. Sposród nich triody i tetrody elektrochemiczne umozliwiaja bezposredni ciagly pomiar biezacej wartosci calki w postaci sygnalu elektrycznego.Integrator elektrochemiczny z ciaglym odczytem calki stanowi lampa o dwóch komorach wypelnio¬ nych odpowiednim elektrolitem. Pomiedzy komora¬ mi znajduje sie porowata przegroda lub ekran elektryczny zmniejszajacy dyfuzje jonów pomiedzy komorami. W czasie przeplywu pradu miedzy nie¬ rozpuszczalnymi elektrodami glównymi umieszczo¬ nymi w obu komorach zachodzi na anodzie pro¬ ces oksydacji, a na katodzie proces redukcji, który dla okreslonego skladu elektrolitu jest procesem odwracalnym. Zmiany stezenia w jed¬ nej z komór mozna mierzyc bezposrednio przy pomocy dodatkowej elektrody pomiarowej, której prad Ió jest proporcjonalny do stezenia jo¬ nów w tej komorze. W tetrodzie role elektrody pomiarowej moze pelnic elektroda ekranujaca.W przypadku triody z przegroda porowata uzysku¬ je sie maly dryft przy stosunkowo malym pradzie Io = 10-4 — 10-3 A. i malej czulosci S ^ M)"3 A/cul.Tetroda zapewnia natomiast wieksza czulosc S = 0,2 — 10 A/cul, lecz wystepuja duze trudnosci w konstrukcji elementu o dlugim czasie pamietania.Celem wynalazku bylo skonstruowanie niezawod¬ nego elementu o duzej czulosci i stosunkowo ma- 5719657196 lym pelzaniu wystarczajacym do wymienionych na wstepie zastosowan. Wymagany jest ponadto dosc duzy prad IQ tak, aby dodatkowe elementy sluzace do polaczenia integratora z elementami wykonawczymi ukladu regulacji byly mozliwie proste i pewne.Cel zostal osiagniety przez skonstruowanie te- trody elektrochemicznej z cylindrycznymi elektro¬ dami ekranujacymi przy równoczesnym zastoso¬ waniu przegrody porowatej. Pozwolilo to na ogra¬ niczenie dyfuzji do minimum a jednoczesnie dzieki ^ duzej powierzchni czynnej elektrody pomiarowej uzyskano duzy prad I0 i duza czulosc tetrody.Konstrukcja elementu przedstawiona zostala na rysunku.Cylinder 1 jest elektroda ekranujaca komory wewnetrznej 9, która jest komora pomiarowa.Druga komora 10 utworzona jest pomiedzy ze¬ wnetrznym cylindrem 2, a sciankami obudowy 5.Pomiedzy cylindrami znajduje sie warstwa poro¬ wata 6 ze stopionego wlókna szklanego zapobiega¬ jaca dyfuzji przez nieszczelnosc miedzy cylindrami i zmniejszajaca objetosc elektrolitu w obszarze miedzy cylindrami i zmniejszajaca objetosc elektro¬ litu w obszarze miedzy ekranami 1 i 2.Elektrody glówne 3 i 4 wykonane sa w postaci pretów. W komorze pomiarowej 9 elektroda £ umieszczona jest na osi symetrii lampy, a w dru¬ giej komorze 10 elektroda 4 umieszczona jest do¬ wolnie. Wszystkie elektrody sa platynowe. Obu- 5 dowe 5 tetrody wykonano ze szkla.Obszar komór miedzy elektrodami ograniczony jest od dolu przez wtopienie ich w szklo obudowy a od góry przez poziom 8 elektrolitu 7 nieco po¬ nizej górnej krawedzi cylindrów. Zmieniajac wy- 10 miary komory pomiarowej oraz stezenie jodu w elektrolicie mozna wplywac na czulosc integra¬ tora. Znaczne zwiekszenie czestotliwosci pracy in¬ tegratora uzyskuje sie przez zmniejszenie obszaru miedzy elektrodami ekranujacymi oraz przez 15 zmniejszenie srednicy wewnetrznego cylindra. PL