專利名稱：一種微庫(kù)侖儀隔離電解電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連接在微庫(kù)侖儀滴定池的電極及控制電路的微庫(kù)侖儀隔離電解電源。
背景技術(shù)：
微庫(kù)侖儀滴定池電解液具有一定的電導(dǎo)，電解電壓比較高，可達(dá)幾伏到幾十伏，而測(cè)量電極電壓變化量很小，為毫伏級(jí)。當(dāng)電解電流通過(guò)滴定池時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量電極產(chǎn)生干擾。當(dāng)電解電源與測(cè)量電路電源共地時(shí)，會(huì)使測(cè)量電極的共模電壓達(dá)到非常大的數(shù)值，在大電解電流時(shí)情況更為嚴(yán)重。
現(xiàn)有一種微機(jī)化微庫(kù)侖分析儀采用分時(shí)測(cè)量辦法解決電解電極對(duì)測(cè)量電極的干擾。分時(shí)辦法參見(jiàn)圖1，圖1為現(xiàn)有的微機(jī)化微庫(kù)侖分析儀測(cè)量電路圖。該測(cè)量電路圖中，有四個(gè)同步切換的振動(dòng)子S1、S2、S3、S4(或模擬開(kāi)關(guān))和幾個(gè)伏特電容器C1、C2、C3構(gòu)成。在測(cè)量階段，振動(dòng)子S1(或模擬開(kāi)關(guān))接通“1”，測(cè)量電極6向電容C1充電，并充電到測(cè)量電極原電池的電壓；當(dāng)振動(dòng)子S1切向位置“2”時(shí)，電容C1與偏置電壓差值向電容C2充電，因?yàn)殡娙軨2的數(shù)值比C1小的多，故在很短時(shí)間內(nèi)，電容C2充到的電壓等于電容C1儲(chǔ)存的電壓與偏置電壓之差。在平衡狀態(tài)下，這個(gè)差值等于0。當(dāng)?shù)味ǔ剡M(jìn)入被測(cè)物質(zhì)后，電容C2電壓不等于0，經(jīng)放大器A放大后輸出電壓向電容C3充電。當(dāng)振動(dòng)子S1再次切向位置1時(shí)，電容C3通過(guò)電解電極7放電，使測(cè)量電極6電壓升高，經(jīng)過(guò)若干循環(huán)后，恢復(fù)平衡。積分器通過(guò)積分測(cè)定出這若干周期內(nèi)向電容C3的充電電荷(它應(yīng)等于向電解池放電電荷)，并通過(guò)計(jì)算，算出進(jìn)入滴定池硫的含量。采用這種分時(shí)測(cè)量電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，機(jī)械振子存在壽命問(wèn)題，如果采用模擬開(kāi)關(guān)，需要用高壓模擬開(kāi)關(guān)(因?yàn)殡娊怆妷哼_(dá)30V)。對(duì)幾個(gè)電容C1、C2、C3絕緣要求高。
還有一種采用簡(jiǎn)單地使測(cè)量電路和電解電路不共地，例如，由電源變壓器的兩個(gè)隔離繞組通過(guò)整流電路得到兩個(gè)不共地電源，也不能消除電解電路對(duì)測(cè)量電極的干擾。實(shí)踐表明，這種辦法會(huì)使測(cè)量電極的電壓有零點(diǎn)幾mV，甚至更大的跳動(dòng)。即使沒(méi)有電流流過(guò)電解電極時(shí)，跳動(dòng)仍然存在。其原因是這樣產(chǎn)生的兩組不共地電源雖然在直流意義上是相對(duì)獨(dú)立的，但由于兩組電源間存在靜電偶合，在交流意義上并不是獨(dú)立的。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特點(diǎn)是，該電源包括方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器、電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器，方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器依次串聯(lián)連接，電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器并接于隔離轉(zhuǎn)換器的輸出。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的方波脈沖發(fā)生器包括脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1，在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1的端口16、2、8、連接由電阻R1、R2、可調(diào)電位器VR1組成的分壓電路；在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1端口6、7與地之間分別串接電阻R3、電容C1；在U1的端口12與13連接，再串接二極管D2、D1。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的隔離轉(zhuǎn)換器含有脈沖變壓器，其包括環(huán)形磁芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，在環(huán)形磁芯兩側(cè)的環(huán)形圈上分別繞有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組；繞組張角為90°，相互隔開(kāi)90°。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的脈沖變壓器T1的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組均采用相同直徑的高強(qiáng)度漆包線，初級(jí)繞組的圈數(shù)是次級(jí)繞組的2倍。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的脈沖變壓器的次級(jí)繞組的兩端并接由電容C6、電阻R6串接構(gòu)成的整形電路。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的脈沖變壓器T1的初級(jí)與次級(jí)分別聯(lián)接有隔離電容C3、C6。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的電解電壓發(fā)生器由二極管D4至D9、電容C11至C16、電阻R7聯(lián)接構(gòu)成倍壓整流電路，與脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端連接，從C16輸出+35V電解電壓。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，所述的輔助電壓發(fā)生器包括由二極管D3、電容C7、濾波電容C8聯(lián)接構(gòu)成整流濾波電路，從C8輸出+5V電壓；從C8的正極輸出端連接電荷泵集成電路U2，從U2的端口5輸出-5V電壓。
上述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其中，電解電源+35V和輔助電源+5V、-5V的一端共接脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端。
本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和效果1、在該隔離電解電源中由于設(shè)有方波發(fā)生器和隔離轉(zhuǎn)換器即采用脈沖變壓器，該脈沖變壓器的原邊和付邊的靜電偶合非常小，由于在脈沖變壓器T1的初級(jí)與次級(jí)分別聯(lián)接有隔離電容C3、C6。使交流偶合減少到最低程度；2、由于電解電源+35V是通過(guò)脈沖變壓器次級(jí)經(jīng)倍壓整流電路產(chǎn)生，與測(cè)量電路不共地，因此能極大降低對(duì)測(cè)量電極的干擾；電解電源對(duì)測(cè)量電壓的影響小于0.01mV；3、由于設(shè)有輔助電壓發(fā)生器，可分別通過(guò)D3、C7、C8；和轉(zhuǎn)換器U2；產(chǎn)生+5V、-5V電源供給電解電流的控制電路用，與測(cè)量電路不共地，電路隔離效果好，易于調(diào)整。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步給出。
圖1是現(xiàn)有的微庫(kù)侖儀分時(shí)測(cè)量電路圖。
圖2是本實(shí)用新型微庫(kù)侖儀隔離電解電源的方框圖。
圖3是本實(shí)用新型微庫(kù)侖儀隔離電解電源的電路圖。
圖4是本實(shí)用新型微庫(kù)侖儀隔離電解電源的脈沖變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是滴定池中的測(cè)量電極連接示意圖。
圖6是滴定池中的測(cè)量電極連接又一示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，微庫(kù)侖儀隔離電解電源包括方波脈沖發(fā)生器1、隔離轉(zhuǎn)換器2、電解電壓發(fā)生器3、輔助電壓發(fā)生器4，方波脈沖發(fā)生器1、隔離轉(zhuǎn)換器2依次串聯(lián)連接，電解電壓發(fā)生器3、輔助電壓發(fā)生器4并接于隔離轉(zhuǎn)換器2的輸出。
請(qǐng)參見(jiàn)圖3，所述的方波脈沖發(fā)生器，包括脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1，在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1的端口16、2、8、連接由電阻R1、R2、可調(diào)電位器VR1組成的分壓電路；在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1端口6、7與地之間分別串接電阻R3、電容C1；在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1的端口12與13連接，再串接二極管D2、D1。
請(qǐng)配合參見(jiàn)圖4，隔離轉(zhuǎn)換器含有脈沖變壓器T1，其包括環(huán)形磁芯T1-1、在環(huán)形磁芯兩側(cè)的環(huán)形圈上分別繞有初級(jí)繞組T1-2和次級(jí)繞組T1-3；脈沖變壓器的初級(jí)繞組T1-2的圈數(shù)是次級(jí)繞組T1-3的2倍，均采用相同直徑的高強(qiáng)度漆包線，繞組張角為90°，相互隔開(kāi)90°。
請(qǐng)繼續(xù)參見(jiàn)圖3其初級(jí)繞組兩端分別并接電容C3、電阻R4的另一端，電容C3、電阻R4改善初級(jí)的脈沖波形；次級(jí)繞組的兩端并接由C6、R6串接構(gòu)成的整形電路，以此來(lái)改善次級(jí)波形。脈沖變壓器T1的初級(jí)與次級(jí)分別連接有電容C3、C6，實(shí)現(xiàn)電隔離的能量傳遞。
電解電壓發(fā)生器由二極管D4至D9、電容C11至C16、電阻R7聯(lián)接構(gòu)成倍壓整流電路，與脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端連接，從C16輸出+35V電解電壓，與電解電極連接。
輔助電壓發(fā)生器包括由二極管D3、電容C7、濾波電容C8聯(lián)接構(gòu)成整流濾波電路，從C8輸出+5V電壓；從C8的正極輸出端連接電荷泵集成電路U2，從U2的端口5輸出-5V電壓，+5V、-5V電源供給電解電流的控制電路使用。
電解電源+35V和輔助電源+5V、-5V的一端共接脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端，與測(cè)量電路不共地，能極大降低對(duì)測(cè)量電極的干擾。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5、圖6，微庫(kù)侖儀的滴定池5，它通過(guò)微庫(kù)侖滴定法測(cè)量樣品中的硫含量，它有兩對(duì)電極，一對(duì)為測(cè)量電極，另一對(duì)為電解電極，連接35V電解電源，池內(nèi)充有含醋酸的碘化鉀溶液。測(cè)量電極的負(fù)極62為甘汞電極，由于甘汞電極在溶液中的電位比較穩(wěn)定，起到參考電極的作用。測(cè)量電極的正極61由鉑片制成，作為溶液電位的檢測(cè)電極。電解電極由兩根鉑絲制成。當(dāng)電解電極之間有電流通過(guò)時(shí)，電解液中的碘化鉀能逐漸析出碘形成I3-，測(cè)量電極能指示電解液中的I3-濃度。樣品中的微量有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化爐燃燒后，大部分能轉(zhuǎn)化成SO2氣體，進(jìn)入滴定池5后與電解液中的I3-進(jìn)行反應(yīng)，使I3-濃度降低，造成測(cè)量電極間電壓減少。儀器通過(guò)單片機(jī)控制，向電解電極7輸入電解電流，使滴定池5內(nèi)產(chǎn)生I3-，逐漸恢復(fù)原來(lái)的I3-濃度。當(dāng)電解產(chǎn)生的I3-與被SO2消耗的I3-相等時(shí)，測(cè)量電極電壓恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值。根據(jù)電流和時(shí)間可知通入滴定池的電量，再根據(jù)法拉第定律，可計(jì)算出進(jìn)入滴定池的硫的含量。
綜上所述，本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)單，易于調(diào)整，隔離效果好，由于電解電源+35V是通過(guò)脈沖變壓器次級(jí)經(jīng)倍壓整流電路產(chǎn)生，與測(cè)量電路不共地，因此能極大降低對(duì)測(cè)量電極的干擾，電解電源對(duì)測(cè)量電壓的影響小于0.01mV，使用方便，成本低。
權(quán)利要求1.一種微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于該電源包括方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器、電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器，方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器依次串聯(lián)連接，電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器并接于隔離轉(zhuǎn)換器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的方波脈沖發(fā)生器包括脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1，在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1的端口16、2、8、連接由電阻R1、R2、可調(diào)電位器VR1組成的分壓電路；在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1端口6、7與地之間分別串接電阻R3、電容C1；在脈沖寬度調(diào)制控制集成電路U1的端口12與13連接，再串接二極管D2、D1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的隔離轉(zhuǎn)換器含有脈沖變壓器，其包括環(huán)形磁芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組，在環(huán)形磁芯兩側(cè)的環(huán)形圈上分別繞有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組；繞組張角為90°，相互隔開(kāi)90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的脈沖變壓器T1的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組均采用相同直徑的高強(qiáng)度漆包線，初級(jí)繞組的圈數(shù)是次級(jí)繞組的2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的脈沖變壓器的次級(jí)繞組的兩端并接由電容C6、電阻R6串接構(gòu)成的整形電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的脈沖變壓器T1的初級(jí)與次級(jí)分別聯(lián)接有隔離電容C3、C6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的電解電壓發(fā)生器由二極管D4至D9、電容C11至C16、電阻R7聯(lián)接構(gòu)成倍壓整流電路，與脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端連接，從C16輸出+35V電解電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于所述的輔助電壓發(fā)生器包括由二極管D3、電容C7、濾波電容C8聯(lián)接構(gòu)成整流濾波電路，從C8輸出+5V電壓；從C8的正極輸出端連接電荷泵集成電路U2，從U2的端口5輸出-5V電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，其特征在于電解電源+35V和輔助電源+5V、-5V的一端共接脈沖變壓器的次級(jí)繞組的公共端。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種連接在微庫(kù)侖儀滴定池的電極及控制電路的微庫(kù)侖儀隔離電解電源，該電源包括方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器、電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器，方波脈沖發(fā)生器、隔離轉(zhuǎn)換器依次串聯(lián)連接，電解電壓發(fā)生器、輔助電壓發(fā)生器并接于隔離轉(zhuǎn)換器的輸出。由于設(shè)有方波發(fā)生器和隔離轉(zhuǎn)換器，使交流偶合減少到最低程度；由于電解電源+35V是通過(guò)倍壓整流電路產(chǎn)生，與測(cè)量電路不共地，因此能極大降低對(duì)測(cè)量電極的干擾；本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)單，易于調(diào)整，隔離效果好，電解電源對(duì)測(cè)量電壓的影響小于0.01mV，使用方便，成本低。
文檔編號(hào)H03K3/00GK2548366SQ02217470
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者楊燦謙, 包彥菊 申請(qǐng)人:上?；ぱ芯吭?br>