微库仑分析仪的电解电流发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微库仑分析仪的电解电流发生器，包括Ｄ／Ａ转换单元、电流反馈放大单元、光电耦合单元及隔离电源单元，Ｄ／Ａ转换单元将信号传给光电耦合单元并使该单元的发光二极管Ｄ１发光，该单元的伺服光敏晶体管Ｔｓ和前向光敏晶体管Ｔｆ感应到二极管Ｄ１发光并产生电流，在隔离电源单元的驱动下输出电解电流到微库仑分析仪的滴定池中，该电流经过滴定池返回隔离电源单元的负端。由上过程可看出，由于发光二极管Ｄ１和伺服光敏晶体管Ｔｓ与前向光敏晶体管Ｔｆ之间具有极小的隔离电容和极高的绝缘电阻，所以就能使电解电流电路和其他电路完全隔离，起到了很好的隔离效果，另外由于本实用新型专利技术结构较简单，故其成本也较低。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电流发生装置，更具体地说，涉及一种微库仑分 析仪的电解电流发生器。技术背景首先介绍一下微库仑分析仪，微库仑分析仪用来测量样品中各种元素 的含量，微库仑分析仪包括控制电路和滴定池，滴定池用来放置电解溶液。参见附图说明图1和图2的微库仑分析仪的滴定池6，它通过微库仑滴定法测量样 品中的硫含量，它有两对电极， 一对为测量电极71、 72(71为正极，72 为负极)，连接到电压测量电路；另一对为电解电极81、 82(81为正极， 82为负极)，连接到电解电源。滴定池6内充有含醋酸的碘化钾溶液，测 量电极的负极72是一个甘汞电极，由于甘汞电极在溶液中的电位比较稳 定，起到参考电极的作用。测量电极的正极71由铂片制成，作为溶液电位 的检测电极。电解电极81、 82由两根铂丝制成。当电解电极81、 82之间 有电流通过时，电解液中的碘化钾能逐渐析出碘离子/3-，测量电极能指示 电解液中的/3—浓度。当样品，例如微量有机硫和无机硫，经过转化炉燃烧 后，大部分能转化成5<92气体，进入滴定池后与电解液中的/3-进行反应， 使/3—浓度降低，造成测量电极71、 72间电压下降。微库仑分析仪的控制电 路，向电解电极81、 82输入电流，使滴定池内产生/3-，逐渐恢复原来的/3_ 浓度。当电解产生的/3—与被502消耗的/3-相等时，测量电极71、 72间电压恢复到原来的数值。根据电解电流对时间的积分可得到通入滴定池6的 电量，再根据法拉第定律可计算出进入滴定池6的硫的含量。微库仑仪滴定池6中的电解液具有一定的电导，电解电极81、 82和 测量电极71、 72在滴定池6内具有电的通路。而如果测量电路和电解电路 共地或具有通路，电解电流必然会在测量电极间产生附加电压和干扰。由 于电解电极电压比较高(可达几伏到十几伏)，而在微量分析中，测量电 极电压变化量很小，为微伏级，对测量电极电压的测量影响很严重。所以必须采取措施来避免或降低电解电极电流对测量电极电流产生 的干扰，传统技术中所采取的措施有一下几种1 )采用分时测量办法避免两对电极在滴定池外部产生通路。分时办法参见图3。该测量电路图中，由四个同步切换的振动子S,、 S2、 S3、 S4(或 称模拟开关)、三个电容器d、 C2、 C3、偏置电压发生电路85、放大器A和 积分器构成。四个振动子在控制电路作用下，周期性地在位置"I "和"II" 之间同步切换。在测量阶段，所有振动子切换到"I"的位置，测量电极 71、 72向电容d充电到测量电极原电池的电压，电容C2接地，放大器A输 出为零。在电解阶段，所有振动子切向位置"II"，电容d与偏置电压E。版t的差值向电容C2充电，因为电容C2的数值选择得比C,的数值小得多，在很短时间内，电容C2充电到等于电容d储存的电压与偏置电压之差。在平衡 状态下，这个差值等于O。当滴定池6放入被测物质后，电容C,电压与偏置 电压的差值为正，经过放大器A放大后向电容C3通过积分器充电。当振动子 再次切向位置"I"时，A输出为零，相当于电容C3 —端接地，于是C3通过 电解电极放电，使测量电极间电压升高。经过若干周期后，恢复平衡。积分器测定出这若干周期内向电容C3的充电电荷，它应等于C3向电解池放电电荷，通过计算，算出进入滴定池硫的含量。从图中可以看出，虽然测量 电路和电解电路是共地的，但它们仅交替地和两对电极连接，因此两对电 极在任何时刻都不会在滴定池之外构成通路。但分时测量使电路复杂，搡 作不便，机械振子存在寿命问题，如果采用模拟开关，需要高压模拟开关，另外对电容d、 C2、 C3绝缘要求高，总的来说此套方案缺点是结构复杂、成本高且操作不便。2 )使电解电流的发生电路浮置(或称为隔离)。但是，真正实现浮 置是很不容易的，早期报道过的解决方案是采用工频变压器的两个隔离绕 组通过整流电賂得到两个不共地电源，分别给测量电路和电解电路供电， 使电解电路隔离。实际结果表明，该方案远远不能消除电解电路对测量电 路的干扰，所得到测量电极电压输出跳动达零点几亳伏甚至更大，即使没 有电解电流流过电解电极时跳动仍然存在，无法实现精密微库仑分析。追 其原因是这两组不共地电源虽然在直流意义上是独立的，但由于工频变 压器的两个绕组之间存在很大的静电偶合，两组电源在交流意义上不是完 全隔离的，所以该套方案并不能实现完全隔离的目的。3 )—种专利申请号为CN0221740. 2的微库仑仪隔离电解电源的实用新 型，公开了一种隔离电解电源，它采用一个铁淦氧环形磁芯高频变压器， 以特殊的绕组布置和工艺把初次级绕组之间静电偶合减小到最低程度，完 成电解电路的浮置，成功解决微库仑分析仪测量电极的电压测量。但它仍然有以下两个缺点首先是分立元件较多，没实现集成电路化或模块化；其次是电解电流的控制电路隔离比较复杂，成本高。
技术实现思路
针对目前使微库仑分析仪的电解电流发生电路和测量电路隔离的现 有技术存在结构复杂成本高以及隔离效果不好的缺陷，本技术的目的 是提供一种微库仑分析仪的电解电流发生器，其不但能很好的实现电解电 流的隔离，同时由于采用了集成块所以其结构比较简单，成本也比较低。为实现上述目的，本技术提供一种用于微库仑分析仪的隔离式电 解电流发生器，包括D/A转换单元，该D/A转换单元输入端与所述微库仑分析仪的单片机接口连接；电流反馈放大单元，该电流反馈放大单元的输入端与所述D/A转换单元 的输出端连接；光电耦合单元，该光电耦合单元输入端与所述电流反馈放大单元输出端 连接，该光电耦合单元输出端输出电解电流信号，另一输出端与所述电流 反馈放大单元的另 一输入端连接；隔离电源单元，该隔离电源单元的正输出端与所述光电耦合单元的另一 输入端连接，该隔离电源单元的负端是所述电解电流的返回端。所述电流反馈放大单元是电流负反馈放大器，包括集成运放A和反馈电 阻Rf,该集成运放A的同相输入端与所述D/A转换单元的输出端连接，反 相输入端与所述光电耦合单元的另一输出端连接，反相输入端连接反馈电 阻Rf—端，反馈电阻Rf另一端接地，集成运放A输出端与所述所述光电 耦合单元的输入端连接。所述光电耦合单元为集成线性光电耦合器，包括发光二极管Dl、伺服光 敏晶体管Ts以及前向光敏晶体管Tf，所述发光二极管Dl的阳极与所述集 成运放A的输出端连接，发光二极管Dl的阴极接地，伺服光敏晶体管TS 的基极引出端与集成运放A的反相输入端连接，前向光敏晶体管Tf基极输 出电解电流信号。所述电流反馈放大单元还包括低通滤波电路、电阻R3及电容C4，低通 滤波电路的电阻R2和电容C3相连接，所述D/A转换单元的输出端通过电 阻R2连接所述集成运放A的同相输入端，集成运放A的输出端通过限流电 阻R3连接所述光电耦合单元的输入端，集成运放A的输出端通过电容C4连接集成运放A的反相输入端。所述隔离电源单元包括隔离电源模块、滤波器以及负载电阻R4，所述滤波器由线圈L1、电容C5和C6连接组成，所述隔离电源模块的正输出端通 过所述滤波器与所述前向光敏晶体管Tf的集电极引出端连接，负载电阻 R4两端分别连接隔离电源模块的正输出端与负端，所述电解电流通过滴定 池返回隔离电源单元的负端。所述电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微库仑分析仪的电解电流发生器，其特征在于，　　　　包括：　　　　Ｄ／Ａ转换单元，该Ｄ／Ａ转换单元输入端与所述微库仑分析仪的单片机接口连接；　　　　电流反馈放大单元，该电流反馈放大单元的输入端与所述Ｄ／Ａ转换单元的输出端连接；　　　　光电耦合单元，该光电耦合单元输入端与所述电流反馈放大单元输出端连接，该光电耦合单元输出端输出电解电流信号，另一输出端与所述电流反馈放大单元的另一输入端连接；　　　　隔离电源单元，该隔离电源单元的正输出端与所述光电耦合单元的另一输入端连接，该隔离电源单元的负端是所述电解电流的返回端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨灿谦，陈光瑜，
申请(专利权)人：上海化工研究院，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]