Времязадающий электрод программно-временного устройства и способ задания интервалов времени при помощи времязадающего электрода

 

Использование область задания последовательности интервалов времени электрохимическим проТра Ммно-временным устройством в автоматических системах управления . Сущность изобретения; при применении двух плотностей тока для поочередного растворения двух металлов, имеющих различные потенциалы растворения и различные по скорости протекания анодного процесса области пассивации, обеспечивается растворение каждого слоя, металла в условиях, когда следующий, лежащий под ним слой, либо растворяется при более высоком анодном потенциале, либо практически не растворяется, находясь в пассивном состоянии. Это позволяет проводить равномерное и полное растворение каждого слоя металла, так как он в любом случае оказывается лежащим на слое металла, который при данном потенциале не растворяется. 2 с.п. ф-лы, 1 ил, С/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 Н 43/32, Н 01 G 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

63«KI)III

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "",,".! „

«»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4880897/07 (22) 05.11,90 (46) 23,08.92.Бюл.¹ 31 (71) Институт электрохимии им,А,Н,ФрумкиНВ (72) И.В.Обрушникова, В.П.Луковцев, В.С.Боровков и В.Н,Урьев (56) Machlnedesign,45,1973, ¹10, с.102-106..

Авторское свидетельство СССР

N 413546, кл. Н 01 Н 43/32, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 815785, кл. Н Oi G 9/22, 1979. (54) ВРЕМЯЗАДАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОД ПРОГРАММНО-ВРЕМЕННОГО УСТРОЙСТВА И

СПОСОБ ЗАДАНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ ПРИ ПОМОЩИ ВРЕМЯЗАДАЮЩЕГО

ЭЛЕКТРОДА (57) Использование: область задания последовательности интервалов времени электИзобретение относится к заданию последовательности интервалов времени электрохимическим программно-временным устройством в автоматических системах управления.

Известны аналогичные по своему назначению, использующие различные физические принципы, устройства и способы задания интервалов времени. Все они реализуют времена задержки в относительно узких диапазонах, имеют в своих конструкциях движущиеся в процессе работы элементы и обладают низкой точностью (их погрешность достигает несколько десятков процентов).

Я2«, 1756967 А1 рохимическим проТ ра 4м»но-временным устройством в автоматических системах управления. Сущность изобретения; при применении двух плотностей тока для поочередного растворения двух металлов, имеющих различные потенциалы растворения и различные по скороСти протекания анодного процесса области пассивации, обеспечивается растворение каждого слоя, металла в условиях, когда следующий, лежащий под ним слой, либо растворяется при более высоком анодном потенциале, либо практически не растворяется, находясь в пассивном состоянии. Это позволяет проводить равномерное и полное растворение каждого слоя металла, так как он в любом случае оказывается лежащим на слое металла, который при данном потенциале не растворяется. 2 с,п. ф-лы, 1 ил.

Известно также программно-временное устройство на основе электрохимических интеграторов, Временные интервалы в таком устройстве формируются с помощью интеграторов, в каждом из которых происходит анодное растворение постоянным током определенной массы металла, нанесенного на инертную токопроводящую подложку. После полного растворения указанной массы, которое происходит в течение времени, оп >еделяемого законом

Фарадея, наблюдается скачок потенциала, служащий выходным сигналом устройства.

Использование электрохимического программно-временного устройства позволяет реализовать временнЫе задержки в широ1756967

20

40 ком диапазоне (1-10 с) с погрешностью мет нее 57; при малом энергопотреблении.

Недостатком известного программно временного устройства является то, что каждый интервал времени формируется отдельным времязадающим элементом, Таким образом, для получения последовательности нескольких независимых по длительности временных интервалов требуется соответственно увеличить число времязадающих элементов.

Наиболее близким по технической сущности решением является электрод дискретного интегратора, рабочий слой которого состоит из электроактивных веществ, расположенных послойно на инертной подложке в порядке уменьшения их потенциалов растворения. При этом известный способ задания интервалов времени заключается в анодном растворении постоянным током (например, 0,1 А) расположенных последовательно слоев электроактивных веществ и получении временных интервалов, длительность которых зависит от толщины слоев и определяется в соответствии с законом Фарадея.

Известный времязадающий электрод и способ задания временных интервалов имеют следующие недостатки. Для получения последовательности из и временных интервалов требуется использовать такое же число различных электроактивных веществ, т,е. веществ, не пассивирующихся при определенной постоянной скорости растворения.

Круг этих веществ ограничен необходимым условием образования легкорастворимых соединений при протекании анодной реакции и условием отличия их потенциалов растворения по крайней мере на 0,3 В, Ограничено и число реализуемых интервалов времени, поскольку разность потенциалов растворения между крайними электроактивными слоями имеет конечное значение. Кроме того, каждой временной задержке соответствуют различные последовательно увеличивающиеся уровни потенциала электрода. Это приводит к усложнению исполнительного устройства, управляемого многоуровневым выходным сигналом, и к сужению области его применения, Цель изобретения состоит в расширении области применения электрохимического программно-временного устройства и обеспечении формирования и числа интервалов времени, Цель достигается тем, что рабочие слои времяэадающего электрода сформированы из слоев двух металлов, один из которых имеет более низкий потенциал растворения и область активного состояния, ограниченную меньшей максимально допустимой плотностью тока, чем максимально допустимая плотность тока, ограничивающая область активного состояния рабочего слоя металла с более высоким потенциалом растворения. Для растворения слоя металла с низким потенциалом растворения подают ток, плотность которого соответствует активному состоянию как рабочего слоя металла с низким потенциалом растворения, так и рабочего слоя металла с высоким потенциалом растворения, после полного растворения рабочего слоя металла с низким потенциалом растворения подаютток, плотность которого обеспечивает активное растворение рабочего слоя металла с высоким потенциалом растворения и переводит в пассивное состояние рабочий слой металла с низким потенциалом растворения, после растворения рабочего слоя металла с высоким потенциалом растворения цикл повторяется. Начало того или иного цикла определяется в зависимости от того, из какого металла сформирован первый слой рабочей части времязадающего электрода, а число циклов практически неограничено и зависит от числа рабочих слоев металла времязадающего электрода, Изложенное выше позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

В известных программно-временных устройствах в качестве главного критерия для подбора растворяемых слоев используют только потенциалы растворения, которые должны отличаться друг от дру; à на величину, достаточную для их распознавания, В предлагаемом электроде и способе задания интервалов времени использовано еще и свойство металлов пассивироваться при определенных скоростях электрахимической реакции, Сочетая эти свойства, установлены условия протекания анодного процесса растворения рабочей части времязадающего электрода, обеспечивающие получение двухуровневого выходного сигнала, При этом количество реализуемых интервалов практически неограничено.

Авторам не известны иные технические решения, в которых бы для поочередного растворения слоев металлов использовалось бы свойство металла переходить то в активное, то s пассивное состояние.

Сущность изобретений состоит в том, что применение двух плотностей тока для поочередного растворения двух металлов, имеющих различные потенциалы растворения и различные по скорости протекания анодного процесса области пассивации, 1756967

10 растворяемая часть времязадающего эле- . 15

25

35 обеспечивает растворение каждого слоя металла в условиях, когда следующий, лежащий под ним слой либо растворяется при более высоком анодном потенциале, либо практически не растворяется, находясь в пассивном состоянии. Это позволяетпрово. дить равномерное и полное растворение каждого слоя металла, поскольку он в любом случае оказывается лежащим на слое металла, растворение которого при данном потенциале не происходит, На чертеже представлены анодные поляризационные кривые металлов М1 и М2, из чередующихся слоев которых состоит мента, Участки поляризационных кривых э1Ь и azbz соответствуют активному состоянию металлов, участки кривых правее точек Ь1 и bz — пассивному. Также нэ чертеже представлены зависимости анодной плотности тока от времени и потенциала растворения электрода от времени, Как видно из графика зависимости анодной плотности тока от времени, растворение электрода ведется двумя плотностями тока — Г и Г .. Для растворения слоев металла М1 используют плотность тока Г, для растворения слоев металла Mz используют плотность тока Г.

Выходным параметром является потенциал растворяемого электрода. .Реализация заданной временной программы производится следующим образом.

Если первым растворяемым слоем является слой металла М1, растворение вначале ведут плотностью тока Г. При этом потенциал электрода устанавливается на уровне Е >, как это следует из хода анодной поляризационной кривой для металла М1, Поскольку анодное растворение металла Mz, из которого состоит следующий слой, при плотности тока Г может происходить только при более высоком потенциале Е2 (поляризационная кривая для металла Mz), металл М1 растворяется полностью. После этого, вследствие отсутствия на поверхности электрода легкорастворимого металла М1, потенциал электрода возрастает, и при достижении значения Ez начинается анодное растворение слоя металла Mz, Установление потенциала электрода на уровне Ez служит сигналом для перехода на растворение плотностью тока Г, при которой растворение металла М2 происходит при потенциале Е2". Полное растворение слоя металла Mz обеспечивается вследствие того, что при плотности тока Г металл М, лежащий под ним, не может находиться в активном состоянии (чертеж). Поэтому после полного растворения металла Mz потенциал электрода начинает возрастать, что

55 служит сигналом для перехода на растворение плотностью тока Г, при которой оба металла находятся в активном состоянии.

Длительность задаваемых временных интервалов (т.е.время нахождения потенциала электрода на уровнях Е1 и Е2") определяется массой металла в каждом слое и величиной энодных токов в соответствии с законом

Фарадея.

Пример, Растворимая часть электрода времязадающего элемента состоит из необходимого числа ередующихся слоев меди и олова, Слои получают катодным осаждением из соответствующих электролитических ванн, Растворение ведут в сульфатном электролите состава; сульфат меди 0,44 н; сульфат олова 0,5 н; серная кислота 2 н. Для растворения олова используют плотность тока 12-15 мА/см; для растворения меди—

2.

80-100 MA/cM, Толщина слоев определяет величину требуемых временных задержек и рассчитывается в каждом конкретном случае по закону Фарадея. Так, для реализации временных интервалов длительностью 50100 с требуется толщина олова 0,5-1,0 мкм, э толщина слоя меди — 1,5-3,0 мкм, Это позволяет сформчровать последовательность необходимого wcna интервалов времени в виде двухуровкевых сигналов, отличающихся друг от друга на 200-300 мВ (акт испытаний).

Таким образом ; преимуществами предлагаемого времязэдающего электрода и способа заданная интервалов времени по сравнению с известным является возможность формирований желаемого, практически неограниченного числа интервалов времени, простота; заключающаяся в том, что временные антервалы задаются в виде двухуровневого:.электрического сигнала, э также то, что для реализации предлагаемого способа достаточно:использовать только два металла, Формула изобретения

1.Времязадающий электрод программно-временного устройства, содержащий токопроводящую подложку с рабочими слоями металлов с различными потенциалами растворения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, указанные рабочие слои сформированы из слоев двух металлов, один из которых имеет более низкий потенциал растворения и область активного состояния, ограниченную меньшей максимально допустимой плотностью тока, чем максимально допустимая плотность тока, ограничивающая область активного состояния рабочего слоя металла с более высоким потенциалом растворения, 1756967

Е4" еа Е

Поменциов элекгтр оЭа

Потенциал эюек р оЭа 2 л ццтиогмь тока а/ ° ф

Составитель В.Луковцев

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор E.Ïàïï

Редактор Г.Гербер

Заказ 3093 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

2, Способ задания интервалов времени при помощи времязадающего электрода путем анодного растворения рабочих слоев металлов с различным потенциалом растворения и определение интервалов времени по скачку потенциала времязадающего электрода, отличающийся тем, что, с целью формирования и числа интервалов времени, для растворения слоя металла с низким потенциалом растворения подают ток, плотность которого соответствует активному состоянию рабочего слоя металла с низким потенциалом растворения и рабочего слоя металла с высоким потенциалом растворения, после полного растворения

E ю ф о

6 рабочего слоя металла с низким потенциалом растворения подают ток, плотность которого обеспечивает активное растворение рабочего слоя металла с высоким потенциа5 лом растворения и переводит в пассивное состояние рабочий слой металла с низким потенциалом растворения, после растворения рабочего слоя металла с высоким потенциалом растворения цикл повторяется, 10 причем начало того или иного цикла определяется в зависимости от того, из какого металла сформирован первый слой рабочей части времязадающего электрода. а число циклов зависит от числа рабочих слоев ме15 талла времязадающего электрода.