RU132892U1 - Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей - Google Patents

Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей Download PDF

Info

Publication number
RU132892U1
RU132892U1 RU2013117137/28U RU2013117137U RU132892U1 RU 132892 U1 RU132892 U1 RU 132892U1 RU 2013117137/28 U RU2013117137/28 U RU 2013117137/28U RU 2013117137 U RU2013117137 U RU 2013117137U RU 132892 U1 RU132892 U1 RU 132892U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
sampling
conductivity
voltage
voltage generator
Prior art date
Application number
RU2013117137/28U
Other languages
English (en)
Inventor
Артур Геннадьевич Кагиров
Сергей Владимирович Романенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2013117137/28U priority Critical patent/RU132892U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU132892U1 publication Critical patent/RU132892U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей, содержащий генератор напряжения, кондуктометрическую ячейку, преобразователь ток-напряжение и аналогово-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что в качестве генератора напряжения выбран генератор напряжения треугольной формы, который подключен к нормально разомкнутому контакту переключающего реле, нормально замкнутый и переключающий контакты которого соединены с контактами кондуктометрической ячейки, при этом вход преобразователя ток-напряжение соединен с нормально замкнутым контактом переключающего реле, выход преобразователя ток-напряжение соединен с первым устройством выборки-хранения, выход генератора треугольного напряжения соединен с входом второго устройства выборки-хранения, выходы первого и второго устройств выборки хранения соединены с входами аналогово-цифрового преобразователя, цифровые выходы которого соединены с микроконтроллером, который подключен к управляющему входу переключающего реле, цепям сброса устройств выборки-хранения и индикаторному устройству.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения удельной электропроводности жидкостей с использованием контактных двухэлектродных кондуктометрических ячеек в лабораториях физико-химического анализа.
Известно устройство для измерения электропроводимости [RU 2024885 C1, МПК5 G01R 27/22, G01R 27/02, опубл. 15.12.1994], содержащее генератор синусоидального напряжения, две клеммы для подключения измерительной ячейки, конденсатор, резистор, фильтр нижних частот, к выходу которого подключен регистратор, усилитель напряжения переменного тока, синхронный детектор с синхронным фильтром и формирователь двух прямоугольных противофазных импульсов напряжения с синусоидального. Выход стабилизированного генератора синусоидального напряжения соединен с входом формирователя двух прямоугольных противофазных импульсов напряжения с синусоидального непосредственно и через конденсатор с первой клеммой для подключения измерительной ячейки. Вторая клемма для подключения измерительной ячейки соединена с входом усилителя напряжения переменного тока непосредственно и через резистор с общей шиной. Выход усилителя напряжения переменного тока соединен с входом фильтра нижних частот через синхронный детектор с синхронным фильтром. Входы управления синхронного детектора соединены с выходами формирователя импульсов.
Недостатком устройства является большая погрешность измерения при удельной электропроводности растворов менее 1×10-3 См/м, поскольку в этом случае суммарный ток, вызванный паразитной емкостью проводов и геометрической емкостью кондуктометрической ячейки, имеет величину, соизмеримую с током, проходящим через раствор электролита.
Известен кондуктометр для определения удельной электропроводности водных растворов [RU 12253 U1, МПК6 G01N 27/00, опубл. 16.12.1999], выбранный в качестве прототипа, содержащий последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, усилитель, кондуктометрическую ячейку, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к измерительному входу аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования. К генератору синусоидального напряжения через двухполупериодный выпрямитель подключено образцовое сопротивление, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя двойного интегрирования.
Это устройство не может быть использовано для измерения малой удельной электропроводности растворов, ввиду большой погрешности, а для ее снижения требуется предварительная калибровка кондуктометрической ячейки по стандартным растворам.
Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения.
Предложенный кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей, так же, как в прототипе, содержит генератор напряжения, кондуктометрическую ячейку, преобразователь ток-напряжение и аналогово-цифровой преобразователь.
Согласно полезной модели в качестве генератора напряжения выбран генератор напряжения треугольной формы, который подключен к нормально разомкнутому контакту переключающего реле, нормально замкнутый и переключающий контакты которого соединены с контактами кондуктометрической ячейки. Вход преобразователя ток-напряжение соединен с нормально замкнутым контактом переключающего реле. Выход преобразователя ток-напряжение соединен с первым устройством выборки-хранения. Выход генератора треугольного напряжения соединен с входом второго устройства выборки-хранения. Выходы первого и второго устройств выборки хранения соединены с входами аналогово-цифрового преобразователя, цифровые выходы которого соединены с микроконтроллером, который подключен к управляющему входу переключающего реле, цепям сброса устройств выборки-хранения и индикаторному устройству.
Такой кондуктометр позволяет проводить измерения удельной электропроводности малопроводящих жидкостей, так как непосредственно в процессе измерения учитывается суммарный ток, вызванный геометрической емкостью кондуктометрической ячейки и паразитной емкостью соединительных проводов.
Использование предложенного кондуктометра для измерения удельной электропроводности жидкостей не требует проведения трудоемкой и длительной процедуры предварительной калибровки кондуктометрической ячейки по стандартным растворам.
На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема кондуктометра для измерения удельной электропроводности жидкостей.
На фиг.2 показана осциллограмма напряжения на кондуктометрической ячейке при работе кондуктометра для измерения удельной электропроводности жидкостей.
На фиг.3 показана осциллограмма тока, протекающего через кондуктометрическую ячейку, при работе кондуктометра для измерения удельной электропроводности жидкостей.
Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей (фиг.1) содержит генератор треугольного напряжения 1 (Г), выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом переключающего реле 2 (Р). Нормально замкнутый и переключающий контакты переключающего реле 2 (Р) соединены с первым и вторым контактом кондуктометрической ячейки 3 (КЯ). Вход преобразователя ток-напряжение 4 (ПТН) соединен с нормально замкнутым контактом переключающего реле 2 (Р). Выход преобразователя ток-напряжение 4 (ПТН) соединен с первым устройством выборки-хранения 5 (УВХ1). Выход генератора треугольного напряжения 1 (Г) соединен с входом второго устройства выборки-хранения 6 (УВХ2). Выходы устройств выборки хранения 5 (УВХ1) и 6 (УВХ2) соединены с входами аналогово-цифрового преобразователя 7 (АЦП), цифровые выходы которого соединены с микроконтроллером 8 (МК), который подключен к управляющему входу переключающего реле 2 (Р) и цепям сброса устройств выборки-хранения 5 (УВХ1) и 6 (УВХ2). Индикаторное устройство 9 (И) подключено к микроконтроллеру 8 (МК).
Генератор напряжения треугольной формы 1 (Г) представляет собой интегратор прямоугольного напряжения на базе операционного усилителя AD8065. В качестве переключающего реле 2 (Р) использовано герконовое переключающее реле типа РЭС 5 5А. Использована двухэлектродная кондуктометрическая ячейка 3 (КЯ) с плоскопараллельными дисковыми электродами из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. Преобразователь ток-напряжение 4 (ПТН) выполнен на операционном усилителе с токовой обратной связью AD8014 с резистором в цепи обратной связи и заземленным неинвертирующим входом. Устройства выборки-хранения 5 (УВХ1) и 6 (УВХ2) построены на базе высокоскоростных ключей ADG431, время переключения которых менее 200 не, и двух операционных усилителях AD8066, ток смещения которых не превышает 10 пА. Аналогово-цифровой преобразователь 7 (АЦП) выполнен на микросхеме ADS1115. В качестве микроконтроллера 8 (МК) использован микроконтроллер AtMega32. В качестве индикаторного устройства 9 (И) использован знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор WH1602A.
При включении кондуктометра сигнал напряжения треугольной формы (фиг.2) с выхода генератора 1 (Г) подается на нормально разомкнутый контакт переключающего реле 2 (Р). Микроконтроллер 8 (МК) подает сигнал на управляющий вход переключающего реле 2 (Р), и происходит размыкание нормально замкнутых контактов переключающего реле 2 (Ρ), подключенных к кондуктометрической ячейке 3 (КЯ). В результате переключения реле 2 (Р), кондуктометрическая ячейка 3 (КЯ) подключается к выходу генератора треугольного напряжения 1 (Г) и к входу преобразователя ток-напряжение 4 (ПТН).
Поскольку схема замещения двухэлектродной кондуктометрической ячейки 3 (КЯ) при измерении растворов с малой проводимостью представляет собой параллельное соединение активного сопротивления раствора и геометрической емкости, то выходной сигнал тока имеет вид, изображенный на фиг.3, причем в момент времени /д ток кондуктометрической ячейки 3 (КЯ) имеет скачок, обусловленный током заряда емкости С, который равен
IC=IA-IB=Cu1-Cu2,
где u1 - скорость нарастания напряжения на нарастающем фронте импульса (до точки излома напряжения tA), В/с;
иг - скорость нарастания напряжения на ниспадающем фронте импульса (после точки излома напряжения tA), В/с;
С - геометрическая емкость кондуктометрической ячейки, Ф.
Выходной ток кондуктометрической ячейки 3 (КЯ) складывается из двух составляющих: тока заряда геометрической емкости ячейки и тока, протекающего через исследуемый раствор. Первое устройство выборки хранения 5 (УВХ1) фиксирует амплитудное значение тока IA, протекающего через кондуктометрическую ячейку 3 (КЯ) и ток в двух любых точках на ниспадающей ветви тока, например, ID и IE. Аналогово-цифровой преобразователь 7 (АЦП) измеряет величину указанных токов IA, ID и IE, и передает сигнал в цифровом коде на микроконтроллер 8 (М), в котором производится вычисление уточненной амплитуды тока I0 по формуле:
Figure 00000002
где tA - время, соответствующее измерению тока IA, с;
tD - время, соответствующее измерению тока ID, с;
tE - время, соответствующее измерению тока IE, с;
Суть математических вычислений, производимых микроконтроллером 8 (М), состоит в нахождении длины отрезка АВ, которая соответствует разнице токов IА и IB, и дальнейшем вычитании из амплитуды тока IA половины длинны этого отрезка (IA-IB), которая соответствует току заряда емкости С.Удельная электропроводность вычисляется микроконтроллером по формуле 8 (М):
Figure 00000003
где UG - амплитуда напряжения на генераторе 1 (Г), измеренная с помощью первого устройства выборки-хранения 6 (УВХ1), В;
К - постоянная кондуктометрической ячейки 3 (КЯ), м-1;
I0 - уточненная амплитуда тока, протекающего через кондуктометрическую ячейку 3 (КЯ), А.
Рассчитанная микроконтроллером удельная электропроводность выводится на индикаторное устройство 9 (И).

Claims (1)

  1. Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей, содержащий генератор напряжения, кондуктометрическую ячейку, преобразователь ток-напряжение и аналогово-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что в качестве генератора напряжения выбран генератор напряжения треугольной формы, который подключен к нормально разомкнутому контакту переключающего реле, нормально замкнутый и переключающий контакты которого соединены с контактами кондуктометрической ячейки, при этом вход преобразователя ток-напряжение соединен с нормально замкнутым контактом переключающего реле, выход преобразователя ток-напряжение соединен с первым устройством выборки-хранения, выход генератора треугольного напряжения соединен с входом второго устройства выборки-хранения, выходы первого и второго устройств выборки хранения соединены с входами аналогово-цифрового преобразователя, цифровые выходы которого соединены с микроконтроллером, который подключен к управляющему входу переключающего реле, цепям сброса устройств выборки-хранения и индикаторному устройству.
    Figure 00000001
RU2013117137/28U 2013-04-15 2013-04-15 Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей RU132892U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117137/28U RU132892U1 (ru) 2013-04-15 2013-04-15 Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117137/28U RU132892U1 (ru) 2013-04-15 2013-04-15 Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132892U1 true RU132892U1 (ru) 2013-09-27

Family

ID=49254419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013117137/28U RU132892U1 (ru) 2013-04-15 2013-04-15 Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU132892U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030206021A1 (en) Method and apparatus for measuring and analyzing electrical or electrochemical systems
Logerais et al. Modeling of a supercapacitor with a multibranch circuit
CN205193153U (zh) 一种电压检测分析装置
TWI476415B (zh) 阻抗分析裝置及方法
CN105842540A (zh) 一种直流母线绝缘电阻检测方法
RU2014117181A (ru) Обнаружение тест-полоски прибора для измерения концентрации аналита
Ferrero et al. Low-cost battery monitoring by converter-based electrochemical impedance spectroscopy
CN206892190U (zh) 一种直流绝缘监测仪
RU132892U1 (ru) Кондуктометр для измерения удельной электропроводности жидкостей
CN112180176A (zh) 一种基于恒流源的电容容值测量电路及方法
CN207380122U (zh) Mosfet漏源极耐压检测电路
CN204330849U (zh) 一种多功能实验用虚拟仪器
RU2017125407A (ru) Система и способ электрохимического измерения аналита
CN214067270U (zh) 一种基于恒流源的电容容值测量电路
Ülgüt Analysis of electrochemical noise in NiCd batteries throughout their lifetime
CN211669274U (zh) 电流测量辅助装置
Karawita et al. Onsite MOSA condition Assessment-a new approach
CN205484500U (zh) 一种便携式微电流测量电路
CN107561147B (zh) 一种血糖仪电流的检测电路、校准方法及装置
CN103983910B (zh) 高频cv特性测试仪
CN114217122A (zh) 一种电容积分式弱电流测量的i/f变换电路
CN206378535U (zh) 一种小电阻阻值的检测平台
CN203164282U (zh) 一种能同时适用医用和民用标准的泄漏电流测试仪
RU2377580C1 (ru) Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции
Feng et al. AC internal resistance measurement of batteries

Legal Events

Date Code Title Description
QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140305

PD1K Correction of name of utility model owner
QB1K Licence on use of utility model

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170403

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180416