專利名稱：雙顯恒電位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電化學(xué)分析儀器，特別是一種雙顯恒電位儀。
背景技術(shù)：
在電化學(xué)分析測量中，恒電位儀是為電解池提供恒電位輸出和恒電流輸出的儀器。恒電位儀可在大電流、高電壓狀態(tài)下工作?，F(xiàn)有的恒電位儀仍采用分立元件，功率運(yùn)算放大器性能不足，需采用多個(gè)功率運(yùn)算放大器組合，加上繁復(fù)的保護(hù)電路和報(bào)警電路，以及多個(gè)離散的冷卻裝置，因此存在以下問題1)線路復(fù)雜，裝配調(diào)試?yán)щy；2)結(jié)構(gòu)笨重，使用不便，運(yùn)輸過程容易損壞；3)元器件繁多，維修不方便；4)單顯示方式，即只能顯示電位或電流，當(dāng)未顯示的電流或電壓過載時(shí)，如報(bào)警電路發(fā)生故障，極易燒壞儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決恒電位儀結(jié)構(gòu)笨重、線路復(fù)雜所存在的技術(shù)問題，提供了一種應(yīng)用新型電子元器件的雙顯示恒電位儀。
根據(jù)上述目的，本實(shí)用新型提供一種雙顯恒電位儀，由內(nèi)給定電路、主放大電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、參比電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)、檢波放大電路、電流過載溢出電路、顯示器及輸出接口構(gòu)成；其中內(nèi)給定電路與轉(zhuǎn)換開關(guān)連接；主放大電路與參比電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)連接；參比電路與電解池、顯示器、輸出接口連接；電流/電壓轉(zhuǎn)換器一端與轉(zhuǎn)換開關(guān)連接，另一端與檢波放大電路、顯示器、輸出接口連接；檢波放大電路另一端與電流過載溢出電路連接；其中置于電解池內(nèi)的研究電極、輔助電極、參比電極由電極插頭與轉(zhuǎn)換開關(guān)連接。
上述裝置，其中主放大電路由功率運(yùn)算放大器A1、電阻R28和R29、二極管D5和D6構(gòu)成；放大器A1的正壓保護(hù)端2與電阻R28連接，負(fù)壓保護(hù)端8與電阻R29連接，輸出端1與電阻R28和R29的另一端及二極管D5正極和D6負(fù)極連接，放大器A1的電源正端3接正電源V+并與二極管D5負(fù)極連接，電源負(fù)端6接負(fù)電源V-并與二極管D6正極連接，放大器A1的負(fù)輸入端與內(nèi)給定電路Eo連接；Rc為放大器A1的等效負(fù)載電阻。
上述裝置，其中電流過載溢出電路由電阻R75、R76和電容C35組成的分壓積分電路與場效應(yīng)管BG2的柵極連接，其漏極與由電阻R77、R78和電位器W1組成的分壓電路連接，其源極接地；VI是電流過載判定信號，V7是電路的電源電壓，Vr是顯示器(LED)電流顯示電路的基準(zhǔn)電壓。
上述裝置，其中主、副功率運(yùn)算放大器A1、A2共用一個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)。
上述裝置，其中功率運(yùn)算放大器A1采用PA61型集成運(yùn)算放大器。
上述裝置，其中功率運(yùn)算放大器A2采用OPA544型集成運(yùn)算放大器。
本實(shí)用新型由于采取了以上技術(shù)措施，因此儀器線路簡化、結(jié)構(gòu)合理、電路程式新穎，便于生產(chǎn)和使用，儀器的性能、可靠性和穩(wěn)定性有很大提高。


圖1是本實(shí)用新型的電原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型的恒電位工作方式時(shí)的電原理線路圖。
圖3是本實(shí)用新型的恒電流工作方式時(shí)的電原理線路圖。
圖4是本實(shí)用新型的功率運(yùn)算放大器過載保護(hù)線路圖。
圖5是本實(shí)用新型的電流過載溢出電路線路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要采用了新型的大功率集成運(yùn)算放大器作為主、副功率運(yùn)算放大器A1、A2，替代以往的十多個(gè)功率器件及其繁復(fù)的保護(hù)電路，由于A1和A2外殼為電氣絕緣，可用一個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)替代了以往的多個(gè)分散的冷卻結(jié)構(gòu)。同時(shí)采用了電位和電流雙顯示技術(shù)，刪除了電位過載電路。以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種雙顯示恒電位儀，由內(nèi)給定電路Eo、主放大電路1、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2、參比電路3、轉(zhuǎn)換開關(guān)4、檢波放大電路5、電流過載溢出電路6、顯示器LED及輸出接口I/O構(gòu)成；其中內(nèi)給定電路Eo與轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接；主放大電路1與參比電路3、轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接；參比電路3與電解池7、顯示器LED、輸出接口I/O連接；電流/電壓轉(zhuǎn)換器電路2一端與轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接，另一端與檢波放大電路5、顯示器LED、輸出接口4連接；檢波放大電路5另一端與電流過載溢出電路6連接；其中置于電解池7內(nèi)的研究電極WE、輔助電極CE、參比電極RE由電極插頭8與轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接。
儀器的主要功能是為電解池7提供恒電位輸出和恒電流輸出，可由轉(zhuǎn)換開關(guān)4實(shí)現(xiàn)工作方式的選擇；儀器配有高阻抗輸入的插頭8和電位、電流雙顯示器LED?？蓪﹄娊獬?的電位和電流同時(shí)進(jìn)行測量；儀器還備有溶液電阻補(bǔ)償功能，以及外接儀表或記錄儀的輸出接口I/O。
如圖2所示，儀器處于恒電位工作方式。由內(nèi)給定電路Eo、主放大電路1的主功率運(yùn)放A1、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路2的副功率運(yùn)放A2、參比電路3的參比跟隨器A3、可變電阻R、電解池7等構(gòu)成。由于研究電極WE接在I/V轉(zhuǎn)換放大器A2的反相輸入端，根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，研究電極WE將維持(虛地)地電位，參比跟隨器A3的輸出端應(yīng)與參比電極RE電位相等。由于主放大器A1的反相輸入端為虛地，且輸入阻抗極大，又由于內(nèi)給定電路Eo對地(虛地)和A3輸出端對地(虛地)的權(quán)電阻R1、R2相等，因此A3輸出端電位應(yīng)與Eo電位相等(符號相反)，這樣就達(dá)到了恒電位的目的。
從圖2中可知，流過研究電極WE的電流與流過電流量程電阻R的電流必然相等。因此A2的輸出電壓正比于流過研究電極的電流，通過開關(guān)切換不同的R，可改變量程，得到合適的電流讀數(shù)。
如圖3所示，儀器處于恒電流工作方式?？梢钥闯銎潆娐吩嘏c恒電位工作方式相同，但各元素之間的連接不同。
A2接成1比1反相放大器，其輸出電位與輸入電位E數(shù)值相等而符號相反。由于A2具有功率輸出能力，該輸出電位通過電流量程電阻R轉(zhuǎn)換成電流，接入主放大器A1反相輸入端，A1使流過WE的電流等于流過電阻R的電流，從而達(dá)到恒電流的目的。
如圖4所示，主放大器A1的保護(hù)電阻R28、R29和快復(fù)二極管D5、D6，主放大器A1在正電源V+工作區(qū)時(shí)，如果負(fù)載(等效電阻Rc)太大，使主放大器A1輸出電流升高，R28阻值的大小，決定主放大器A1輸出電流的最大值。同樣R29決定主放大器A1在負(fù)電源V-工作區(qū)的最大值。R28和R29是根據(jù)A1的SOA(安全工作區(qū))、電源電壓、A1的保護(hù)特性和工作條件而計(jì)算、實(shí)驗(yàn)得出的。D5、D6是防止電源發(fā)生浪涌、脈沖電壓。由圖4可見，主放大電路1的過載保護(hù)電路還是很簡單的。
如圖5所示，當(dāng)電流過載判定信號VI判定電流過載，輸出一個(gè)高電平，經(jīng)電阻R75、R76和電容C35積分使場效應(yīng)管BG2柵極由低電平突變?yōu)楦唠娖剑@時(shí)BG2源漏兩極導(dǎo)通，使基準(zhǔn)電壓Vr突變?yōu)榱汶娖?，?dǎo)致顯示器LED電流發(fā)生溢出信號，對儀器起到保護(hù)作用，是一種非常簡單而可靠有效的檢測電流溢出的線路。
權(quán)利要求1.一種雙顯恒電位儀，其特征是由內(nèi)給定電路(Eo)、主放大電路(1)、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路(2)、參比電路(3)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)、檢波放大電路(5)、電流過載溢出電路(6)、顯示器(LED)及輸出接口(I/O)構(gòu)成；其中內(nèi)給定電路(Eo)與轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)連接；主放大電路(1)與參比電路(3)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)連接；參比電路(3)與電解池(7)、顯示器(LED)、輸出接口(4)連接；電流/電壓轉(zhuǎn)換器(2)一端與轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)連接，另一端與檢波放大電路(5)、顯示器(LED)、輸出接口(4)連接；檢波放大電路(5)另一端與電流過載溢出電路(6)連接；其中置于電解池(7)內(nèi)的研究電極(WE)、輔助電極(CE)、參比電極(RE)由電極插頭(8)與轉(zhuǎn)換開關(guān)(4)連接；主放大電路(1)由功率運(yùn)算放大器A1、電阻R28和R29、二極管D5和D6構(gòu)成；放大器A1的正壓保護(hù)端2與電阻R28連接，負(fù)壓保護(hù)端8與電阻R29連接，輸出端1與電阻R28和R29的另一端及二極管D5正極和D6負(fù)極連接，放大器A1的電源正端3接正電源V+并與二極管D5負(fù)極連接，電源負(fù)端6接負(fù)電源V-并與二極管D6正極連接，放大器A1的負(fù)輸入端(-)與內(nèi)給定電路Eo連接；Rc為放大器A1的等效負(fù)載電阻；電流過載溢出電路由電阻R75、R76和電容C35組成的分壓積分電路與場效應(yīng)管BG2的柵極連接，其漏極與由電阻R77、R78和電位器W1組成的分壓電路連接，其源極接地；VI是電流過載判定信號，V7是電路的電源電壓，Vr是顯示器(LED)電流顯示電路的基準(zhǔn)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯恒電位儀，其特征是其中放大器A1、A2共用一個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯恒電位儀，其特征是其中放大器A1采用PA61型集成運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯恒電位儀，其特征是其中放大器A2采用OPA544型集成運(yùn)算放大器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙顯恒電位儀，由內(nèi)給定電路、主放大電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、參比電路、轉(zhuǎn)換開關(guān)、檢波放大電路、電流過載溢出電路、顯示器及輸出接口構(gòu)成；該儀器采用兩只大功率集成運(yùn)算放大器及新型電子元器件替代原有十多個(gè)功率器件，因而可以共用一個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)替代原有的多個(gè)分散的冷卻裝置和繁復(fù)的保護(hù)電路，并對原有電路作了重大改進(jìn)，可同時(shí)顯示電解池的參比電位和負(fù)載電流。該儀器具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、電路程式新穎、性能穩(wěn)定可靠、調(diào)試操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N27/26GK2627504SQ0323254
公開日2004年7月21日 申請日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者強(qiáng)耀清, 屠振華 申請人:上海雷磁新涇儀器有限責(zé)任公司