Электрохимические преобразователи в народном хозяйстве

September 2, 2015 by admin Комментировать »

Электрохимические преобразователи известны давно, но заметное распространение получили сравнительно недавно. К числу таких преобразователей принадлежат солионы (или химотроны), используемые в качестве преобразователей неэлектрических величин в электрические, выпрямительных элементов и интеграторов.

Датчик перепада давления (рис. 2-45, а) состоит из корпуса 4% внутри которого помещены платиновые электроды 1 в виде сеток

Рис. 2-45.

(аноды) н 3 в виде трубки, расположенной внутри небольшой перегородки с отверстием (катод). С одной стороны корпус огражден упругой мембраной 2, воспринимающей наружное давление. Пространство внутри корпуса заполнено водным раствором йодистого калия с небольшой добавкой чистого йода. Соединительные провода к электродам 1 и 3 проходят через втулки 5 из изоляционного материала. В растворе молекулы йодистого калия диссоциируют на ионы. При подсоединении к датчику источника тока — батареи ионы в растворе начнут перемещаться: положительно заряженные — катионы к катоду, а отрицательно заряженные — анионы к аноду. При этом и на аноде и на катоде происходит нейтрализация ионов. Ток, регистрируемый микроамперметром, определяется скоростью нейтрализации иоиов на катоде, которая в свою очередь зависит от скорости прохождения раствора через трубчатый электрод катода. При отсутствии внешнего данления скорость прохождения раствора через трубчатый электрод равна нулю н микроамперметр регистрирует минимальный ток, не превышающий нескольких микроампер. При воздействии давления на мембрану 2 увеличивается скорость протекания раствора через трубчатый электрод 3 и соответственно возр астает ток. Датчики такого тип а очень чувствительны и реагируют на изменение давления в миллионные доли атмосферы.

Индивидуальный дозиметр СВЧ-нзлучеиий (авторы конструкции Н. И. Бабкин, А. М. Гуревич, Е. А. Лепорская, Б. А. Минин, Л. В. Толстой) изготовлен на основе использования в качестве индикатора водородного электрохимического элемента. Схематически водородный электрохимический элемент показан на рис. 2-45,5. Он состоит из мелкопористой мембраны У, с двух сторон которой расположены платиновые электроды 2, изготовленные из мелкоячеистой сетки. Мембраны н электроды находятся внутри стеклянной трубки 3, заполненной слабым раствором серной кислоты. Серная кислота в растворе диссоциирует на ионы. При подключении к электродам через ограничивающий резистор R0гр источника тока Я через мембрану начинает течь ионный ток. При этом у одного электрода будет выделяться водород, а у другого — поглощаться. В стеклянной трубке возникает перепад давления, за счет которого будет, перемещаться находящийся в трубке пузырек воздуха 4. Скорость перемещения пузырька прямо пропорциональна току в широком диапазоне его значений. В рассматриваемой конструкции прибора при диаметре мембраны 26 мм датчик обеспечивает линейное интегрирование в диапазоне токов от 0,1 до 500 мкА. Специальные исследования, проведенные авторами в лабораторных условиях, показали, что в широком диапазоне частот сохраняется пропорциональность скорости перемещения капли (пузырька) и постоянной составляющей пульсирующего тока (по крайней мере до частот, равных I МГц).

Принципиальная схема дозиметра приведена на рис. 2-45, в. Излучение, интенсивность которого требуется измерить, поступает через полупрозрачные перегородки 3 и 4, служащие аттенюаторами, на рамочные антенны / и 2. Электрический сигнал с резисторов Ri я через диоды Д\ и Д2 поступает на интегратор 5. Смещение капли в трубке будет пропорционально интегральной дозе излучения. Для того чтобы увеличить общую пространственную изотропность, плоскости поляризации антенн смещены относительно друг друга на 90°.

Мы рассмотрели две конструкции преобразователей на электрохимических элементах. Практических вариантов их использования много больше. Наиболее оправдано применение преобразователей для изготовления датчиков давления, подобных рассмотренному, датчиков низкочастотных вибраций и акселерометров. Максимальная частота, на которой непосредственно могут работать электрохимические элементы, не превышает 1000 Гц. Это связано с инерционностью жидкости и с тем, что ионы в растворе, окруженные полярными молекулами растворителя, обладают малой подвижностью. Кроме того, электрохимические интеграторы *тока могут быть использованы в приборах самого различного назначения как индикаторы дозы, времени и других параметров.

Гальванические датчики можно также отнести к электрохимическим преобразователям. Их принцип действия основан на зависимости внутреннего сопротивления и напряжения на выходе гальванического элемента от свойств и размеров используемых материалов.

Как показали – работы, проведенные радиолюбителем А. Я. Белкиным, на базе использования гальванического эффекта можно получить ряд оригинальных технических решений. Используя гальванические датчики для контроля уровня сыпучих и жидких материалов в бункерах и резервуарах, электролита в аккумуляторных батареях, воды в паровых котлах, для контроля влажности сыпучих материалов, давления в различных системах, для счета разгруженных угольных вагонеток и для других целей, А. Я. Белкин сделал автомат отбора и обработки информации от гальванических датчиков. На 25-н ВРВ этот прибор заслуженно был отмечен главным призом выставки по отделу промышленности.

В качестве примера рассмотрим типовой элемент, основанный на использовании гальванического датчика в произвольной схеме автоматического управления (регулятор уровня, устройство счета вагонеток с углем и др.). Схема такого унифицированного элемента изображена на рис. 2-46. Он состоит из электродов / и 2, установленных, например, внутри аккумулятора на определенном уровне, на котором следует прекратить заливку электролита. Электроды изготовлены из материалов, образующих гальваническую пару (латунь— алюминий, сталь — латунь и др.). В момент достижения электролитом установленного уровня электроды окажутся погруженными в жидкость и между ними возникнет соответствующая электродам и электролиту э. д. с., которая вызовет тем больший ток, чем меньшим будет ннутреннее сопротивление. Напряжение с выхода датчика подают на электронное реле (транзисторы Т\ — Г3), оно сработает и реле Р своими контактами включит исполнительную цепь.

Источник: Смирнов А. Д., Радиолюбители — народному хозяйству. — 2-е изд., перераб. и доп. — М: Энергия, 1978. — 320 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 957).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты