SU381969A1

SU381969A1 -

Info

Publication number: SU381969A1
Application number: SU1337758A
Authority: SU
Inventors: изобретени Авторы
Original assignee: А. П. Шорыгин , Э. В. Казар Институт автоматики , телемеханики
Priority date: 1969-06-11
Filing date: 1969-06-11
Publication date: 1973-05-22

Description

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ АДАПТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТElectrochemical Adaptive Element

1one

Изобретение относитс к аналоговым элементам , исиользующимс в системах оптимизации , автоматического контрол , а также самоорганизующихс и самообучающихс системах .The invention relates to analog elements used in optimization systems, automatic control, as well as self-organizing and self-learning systems.

Известны электрохимические адаптивные элементы, содержащие занолненную электролитом герметичную камеру с ответвл ющимис от нее ртутно-капилл рными управл ющими электродами и электродом считывани .Electrochemical adaptive elements are known that contain a sealed chamber filled with electrolyte with branching mercury-capillary control electrodes and a readout electrode.

Однако, наличие разных материалов, соприкасающихс с электролитом (ртуть - у управл ющих электродов и пластина - у считывающего электрода), приводит к по влению разности потенциалов между управл ющими электродами и электродом считывани , что ведет к увеличению скорости дрейфа и может способствовать старению элемента при длительной эксплуатации. Наличие отпайки, сообщающейс с капилл ром через узкое отверстие , приводит к по влению заметного дополнительного неизменного по величине сопротивлени электролита по цепи считывани , что существенно уменьщает кратность изменени выходного сопротивлени . Существенным недостатком вл етс также герметизаци всех трех выводов эпоксидным клеем. Мономер этого кле способен проникать в электролит, в частности, вдоль сло электролита между внутренней поверхностью капилл ра и несмачивающей ее ртутью и способствует образованию пленкн.However, the presence of different materials in contact with the electrolyte (mercury at the control electrodes and the plate at the reading electrode) results in a potential difference between the control electrodes and the read electrode, which leads to an increase in the drift velocity and may contribute to the aging of the element long operation. The presence of a tap, which communicates with the capillary through a narrow opening, leads to the appearance of a noticeable additional constant value of electrolyte resistance along the reading circuit, which significantly reduces the number of changes in the output resistance. A significant disadvantage is the sealing of all three leads with epoxy glue. The monomer of this glue is able to penetrate into the electrolyte, in particular, along the electrolyte layer between the inner surface of the capillary and non-wetting mercury and contributes to the formation of films.

Предлагаемый элемент отличаетс от известных тем, что он снабжен, но меньщей мере, одним дополнительным электродом, выполненным , как и электрод считывани , ртутнокапилл рным с диаметром, равным диаметру всех других ртутно-капилл рных электродов.The proposed element differs from the known ones in that it is supplied, but to a lesser extent, with one additional electrode, made, like the reading electrode, with a mercury capillary with a diameter equal to the diameter of all other mercury capillary electrodes.

Такое выполнение элемента позволило устранить дрейф выходного сигнала, повысить температурную стабильность и обеспечить регулирование рабочего диапазона.Such an implementation of the element allowed to eliminate the drift of the output signal, increase the temperature stability and ensure the regulation of the working range.

В предлагаемом устройстве использована ртутно-капилл рна система, имеюща не менее , чем три границы раздела ртуть-электролит .The proposed device uses a mercury-capillary system having at least three mercury-electrolyte interfaces.

На чертел ;е схематически изобралхен описываемый элемент, выполненный в виде ртутно-капилл рного тетрода.The drawing; e schematically depicts the described element, made in the form of a mercury-capillary tetrode.

Тетрод состоит из трех стекл нных капилл ров 1-3 с впа нными в них по одному выводами 4-6 на свободном конце, заполненными ртутью 7. Другие концы капилл ров впа ны в общую камеру 8, заполненную электролитом 9 и имеющую ртутный электрод 10, а также отвод 11 дл заполнени элемента ртутью и электролитом.The tetrode consists of three glass capillaries 1–3 with 4–6 pins 4–6 at the free end filled with mercury 7. The other ends of the capillaries are filled into a common chamber 8 filled with electrolyte 9 and having a mercury electrode 10, and tap 11 for filling the cell with mercury and electrolyte.

Сечение концов капилл ров, соедин ющихс с полостью общей камеры, не измен етс .The cross section of the ends of the capillaries connecting to the cavity of the common chamber does not change.

Электролитом служит примен емый в ртутных кулонметрах водный или спиртовой раствор одно- или двухвалентной соли ртути с добавкой йодистого кали .The electrolyte is an aqueous or alcohol solution of a mono or divalent mercury salt with the addition of potassium iodide used in mercury Coulon meters.

Работа предлагаемого ртутно-капилл рного элемента основана на законе Фараде :The work of the proposed mercury capillary element is based on Farad’s law:

,,dT,, dT

оabout

где т - масса выделившегос (или растворившегос ) вещества на электроде, k - электрохимический эквивалент вещества ,where t is the mass of the released (or dissolved) substance on the electrode, k is the electrochemical equivalent of the substance,

/вх - величина входного тока, т - врем интегрировани входной величины ./ in is the input current; t is the integration time of the input variable.

При подаче сигнала управлени соответствующей пол рности на выводы 4 и 5 ртуть переноситс электролитически из одного капилл ра в другой. Длина столбика электролита в одном из капилл ров увеличиваетс , а в другом - уменьшаетс (за счет взаимного замещени растворившегос и выделившегос в капилл рах объема ртути). Так как удельное сопротивление электролита много больше, чем у ртути, то соответственно измен етс управл емое сопротивление за счет изменени длины столба электролита. Дл считывани к электродам, например, 4 и 12 (или 5 и 12} подаетс переменный сигнал с частотой от нескольких дес тков герц до несколько килогерц (синусоидальный либо импульсный бипол рный сигнал). Считывание можно производить также короткими унипол рными импульсами достаточной скважности, так как при этом не происходит обнаруживаемого изменени выходного сопротивлени .When a control signal of the corresponding polarity is applied to terminals 4 and 5, mercury is transferred electrolytically from one capillary to another. The length of the electrolyte column increases in one of the capillaries, and decreases in the other (due to the mutual replacement of the mercury volume and the volume of mercury released in the capillaries). Since the resistivity of the electrolyte is much larger than that of mercury, the controlled resistance changes accordingly by changing the length of the electrolyte column. For reading to the electrodes, for example, 4 and 12 (or 5 and 12} a variable signal is given with a frequency of several tens of hertz to several kilohertz (sinusoidal or pulsed bipolar signal). You can also read with short unipolar pulses of sufficient bore ratio, as there is no detectable change in output impedance.

Управл емое сопротивление элемента состоит из сопротивлени столба электролита в капилл ре RK и сопротивлени между концами капилл ра, открытыми в камеру ок41The controlled resistance of the element consists of the resistance of the electrolyte column in the RK capillary and the resistance between the ends of the capillary open into the chamber ok41.

R,R,

2 2

xjfd:xjfd:

где X - удельна электропроводнюсть электролита ,where X - specific electrically conductive electrolyte,

/к - длина промежутка капилл ра, заполненного электролитом, - диаметр капилл ра./ k - the length of the gap of the capillary filled with electrolyte - the diameter of the capillary.

При достаточно большом диаметре камеры сопротивление выражаетс формулой:At a sufficiently large chamber diameter, the resistance is expressed by the formula:

Р / (К R / (K

jmdKjmdK

где и 1.where and 1.

Общее сопротивление элемента по цепи управлени RS (Rk, +Rk,) -i-RoK- Так как ik,, ТО R RK, и сопротивлениеThe total resistance of the element on the control circuit RS (Rk, + Rk,) -i-RoK- Since ik ,, THEN R RK, and the resistance

элемента практически определ етс длиной столба электролита /к в капилл ре. Минимальное сопротивление элемента колеблетс в пределах 20-40 ом, а максимальное значение сопротивлени доходит до 2-3 ком, т. е.the cell is practically determined by the length of the electrolyte column / k in the capillary. The minimum resistance of an element varies within 20-40 ohms, and the maximum value of resistance reaches 2-3 com, i.e.

кратность изменени сопротивлени при этом не хуже 50:1.the multiplicity of resistance changes is no worse than 50: 1.

При увеличении количества электродов можно осуществить температурную компенсацию в сочетании с остальными функци миBy increasing the number of electrodes, it is possible to carry out temperature compensation in combination with other functions.

элемента, например, одновременное регулирование вектора и фазы напр жени .element, for example, the simultaneous regulation of the vector and voltage phase.

Предмет изобретени Subject invention

Электрохимический адаптивный элемент, содержащий заполненную электролитом герметичную камеру с ответвл ющимис от нееAn electrochemical adaptive element containing a sealed cell filled with electrolyte with branching from it

ртутно-капилл рными управл ющими электродами и электродом считывани , отличающийс тем, что, с целью устранени дрейфа выходного сигнала, повышени температурной стабильности и обеспечени регулировани рабочегоmercury capillary control electrodes and a readout electrode, characterized in that, in order to eliminate the output drift, increase temperature stability and provide regulation of the operating

диапазона, он снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным электродом, выполненным , как и электрод считывани , ртутно-капилл рным с диаметром, равным диаметру всех других ртутно-капилл рных электродов.it is equipped with at least one additional electrode, made, like the reading electrode, with a mercury capillary diameter equal to the diameter of all other mercury capillary electrodes.

ХГ.АHG.A