ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конструктивные модификации РК из "Введение в молекулярную электронику" На рис. 3.18 схематически изображен РК с локальным расшпреннем внутреннего диаметра капилляра [30—32], включающий в себя капилляр 1, заполненный столбиками ртути 2 и 4, разделенными объемом электролита ртути 3 (индикатором). Движение индикатора по капилляру осуществляется в результате электрохимического переноса ртути с анода на катод. При перемещении индикатора по цилиндрической части капилляра (рис. [c.93] Время перескока составляет примерно 50 мс. [c.93] Пульс напряжения, который может быть использован длЯ включения электронных устройств. [c.94] Кулонметр с локальным расширением капилляра может работать как времязадающий элемент, в котором сигналом об окончании предыдущего временного интервала и начале последующего служит импульс напряжения в момент перескока объема электролита. Выдержка времени определяется значением тока, протекающего через РК. При непрерывном пропускании через РК тока интегрирования реализуется циклический режим работы РК, который заключается в попеременном нахождении объема электролита в цилиндрической и расширенной части капилляра. Это позволяет создать генератор импульсов. Конструктивные параметры РК и допустимые значения токов интегрирования позволяют осуществлять регулирование частоты следования импульсов от 15-10 3 Гц и ниже. Погрешность работы Р К в режиме времязадающего элемента или генератора импульсов составляет + 1,5 %. [c.94] Если осуществлять дискретное считывание информации по числу выходных импульсов (импульсное считывание), то рассматриваемый прибор можно использовать как счетчик времени наработки с неограниченным пределом измерений времени. [c.95] На рис. 3.23 изображен РК ампульной конструкции, обладающий высокой стойкостью к циклическим воздействиям температур среды и к механическим воздействиям (ударным и вибрационным нагрузкам) [35]. Цилиндрическая часть капилляра 5 выполнена из сплошного стекла, а расширения на концах капилляра 3 и 9 — из пористого стекла, проницаемого только для раствора электролита. Ртутные столбики 6 и 8 разделены сухой электроизолирующей перегородкой 7, выполненной из сплошного ферритового стержня, способного перемещаться по капилляру и служащего для визуального (или электрического) считывания информации и разрыва электрической цепи по капилляру. Капиллярный РК помещен в герметичную ампулу 2 из прозрачного и стойкого к электролиту ртути материала, заполненную вязким низкотемпературным электролитом 1 н. HgI2+6 н. Ы1 ртути 4. Капилляр закреплен в ампуле 2 двумя спиралеобразными токовыводами, часть поверхности которых, контактирующая с электролитом, покрыта сплошной изолирующей пленкой. [c.97] Повышенная устойчивость РК ампульной конструкции по сравнению с обычным к механическим и температурным воздействиям обусловлена отсутствием электролита между столбиками ртути в капилляре и наличием демпфирующего свободного объема на концах капилляра. Роль демпфера в описанной конструкции РК играют также поры в стенках расширений, куда может заходить избыток ртути при ее термическом расширении. Механические воздействия на РК ослаблены наличием вязкого электролита в ампуле и спиралеобразных токовыводов. РК выдерживает механические удары с ускорением порядка 104 м/с . Большая площадь рабочих электродов стабилизирует электрические характеристики РК, уменьшает влияние на них примесей в электролите, конвективных процессов и рабочего положения прибора в пространстве. [c.98] На рис. 3.24 изображен РК, выполняющий функцию программного реле времени [36, 37]. Он способен преобразовывать ряд интегралов постоянного стабилизированного тока в заданный в виде программы ряд выдержек времени. На рис. 3.24,а показано программно-временное устройство перед зарядкой на рис. 3.24,6 — программно-временное устройство, подготовленное к работе по заданной программе на рис. 3.24,в — подобное устройство с расширенными функциональными возможностями и большим объемом памяти. Корпус устройства выполнен в виде замкнутого кольца, содержащего цилиндрический или спиралеобразный измерительный капилляр 9 и расширения 10 и 12. Расширение 12 разделено на два электродных отсека пористой стеклянной перегородкой 4, пропитанной электролитом ртути, по обе стороны которой расположены инертные к ртути и электролиту сетчатые управляющие электроды 5 и 5 с токовыводами. В стенку расширения 10 впаян сигнальный электрод 7 для расширения функциональных возможностей прибора. Измерительный капилляр содержит две пары радиально и противоположно расположенных сигнальных электродов, одна из которых 1 расположена вблизи расширения 12, а вторая 11 — в центре измерительного капилляра. Внутренняя полость РК заполнена ртутью 8 и электролитом ртути 2. Между расширениями имеется свободный объем 6, который в конструкции, изображенной на рис. 3.24,в, заполнен электролитом фона, не содержащим ионов ртути. Объем 6 введен для разрыва электрической цепи по постоянному току и обеспечения протекания тока интегрирования только через пористую перегородку 4. В процессе работы устройства расширения 10 и 12 исключают проникновение газа или электролита из объема 6 в измерительный капилляр или электродную камеру. При попадании объема 6 в расширение он под действием капиллярных сил в момент соприкосновения ртутных менисков перескакивает (возвращается) в цилиндрическую часть между расширениями, а ртуть определенными порциями (дискретно) переходит из одного расширения в другое. [c.99] Для обеспечения функционирования устройства на электроды 3 и 5 подают постоянный ток интегрирования, а на электроды II и между электродами 5 и 7 — переменный ток считывания. Столбики ртути и электролита перемещаются в сторону сигнальных электродов 11, периодически замыкая их ртутью и размыкая электролитом. Изменяя направление тока интегрирования, можно осуществлять практически неограниченное число циклов описанного процесса посредством перевода столбиков ртути и электролита из одной половины капилляра в другую. При необходимости программа работы устройства может быть изменена путем перевода всего электролита 2 в левый электродный отсек (см, рис. 3.24,а), для чего столбики ртути перемещают к расширению 12, в котором столбики электролита сливаются в один общий объем, образуя склад электролита для последующей подготовки устройства к работе. [c.100] В процессе работы РК, изображенного на рис. 3.24,в, объем 6, заполненный электролитом, периодически заходит в конусообразное расщирение и в момент взаимного касания ртутных менисков (рис. 3.24,г) перескакивает обратно в начало расширения. В результате этого между электродами 5 и 7 появляется импульс напряжения, аналогичный рассмотренному ранее для РК с локальным расширением внутреннего диаметра капилляра (см. рис. 3.20). Благодаря тому, что электролит 6 помещен между двумя расширениями, имеющими одинаковые геометрические размеры, импульсы напряжения не зависят от направления тока управления. Это позволяет РК дополнительно выполнять функции интегратора с импульсным считыванием информации, генератора импульсов напряжения, ЭУР, времязадающего устройства. Внутреннее сопротивление РК составляет 30—50 Ом. Ток интегрирования до 10—30 мА. Интервалы измерения времени находятся в пределах от 1 с (на расширениях) до ЮООО ч (в измерительном канале капилляра). Максимальная же частота следования импульсов напряжения (при максимальном токе интегрирования) не превышает 1 Гц. [c.100] Использование спиралевидного измерительного капилляра позволяет увеличить длительность (в 30—50 раз) и точность задания временных интервалов. [c.100] Таким образом, после окончания каждого цикла работы РК индикатор 3 под действием силы гравитации возвращается в исходное положение (в начало измерительной шкалы), а газовый индикатор 10 регистрирует каждый цикл работы РК перемещением по трубке 8 на величину Л/. Благодаря тому, что диаметр амальгамированного токовывода 6 меньше диаметра ртутного электрода, а поверхностное натяжение амальгамы меньше, чем ртути, отрыв ртути всегда происходит от токовывода 6 (дробление ртути исключается). [c.102] Найдем длину столбика ртути L, при которой происходит отрыв ртути от токовывода. Вес ртутного столбика, находящегося в электролите P—nd L(pBg—ро) os а/4, уравновешивается силой поверхностного натяжения амальгамы F=lO -ndT0a. [c.102] Если РК находится в горизонтальном положении ( osa=0) или не выполняется соотношение (3.406), то для перевода индикатора 3 в исходное положение требуется встряхивание РК по аналогии с медицинским термометром. [c.102] Описанная конструкция РК позволяет увеличить предел измерения времени наработки по сравнению с простейшей модификацией РК (см. рис. 3.1) на два порядка. Для конструкции РК с параметрами dr = 0,02 см d = 0,03 см Оа 4,6-10 3 Н/см pHg =13,6 г/см ро=1 г/см при вертикальном положении РК (а=0) L = 3,3 см, что позволяет создавать малогабаритные счетчики времени наработки. [c.102] Таким образом, регистрацию количества циклов работы РК1 можно осуществлять с помощью РК2, при этом увеличивается предел измерения времени РК1 в десятки раз. [c.104] Конструктивные особенности РК в существенной степени связаны с используемыми способами считывания информации [25, 33]. [c.104] Широкое применение нашел визуальный способ считывания, основанный на определении смещения индикатора относительно неподвижной временной шкалы. При многократном использовании РК быстрый возврат индикатора в начало шкалы можно осуществить с помощью токов, значительно превышающих ток интегрирования при наложении на них переменной составляющей с частотой около 50 Гц. Аналогичная задача может быть решена посредством изменения положения съемной измерительной шкалы или с помощью механического устройства [39]. Визуальный способ наиболее прост, позволяет создавать устройства с низкой стоимостью и многократным использованием, однако обеспечивает относительно невысокую точность (погрешность порядка 5—10%). [c.104] При использовании РК в системах автоматического регулирования применяются также электрические (дискретные и непрерывные) способы считывания фотоэлектрический, индуктивный, резистивный и магнитный. [c.104] При токе 5 мА т 50 с. Верхний предел сопротивления ФР (при полном перекрытии диафрагмы ртутным электродом) ограничен сроновым световым потоком. Отклоне- ние характеристики от линейной зависимости в начале и конце рабочего участка связано с искривлением границы фаз ртуть — электролит и рассеянием света ртутными ме-лисками. [c.106] Вернуться к основной статье