Устройство для электропитания графитового атомизатора

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ГРАФИТОВОГО АТОМИЗАТОРА(71) Заявители Волчек Владимир Николаевич Курейчик Константин Петрович(72) Авторы Курейчик Константин Петрович Волчек Владимир Николаевич(73) Патентообладатели Волчек Владимир Николаевич Курейчик Константин Петрович(57) Устройство для электропитания графитового атомизатора, содержащее трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна из которых соединена с управляемым блоком заряда, а другая - с управляемым маломощным блоком питания, каждый из блоков содержит выпрямитель сетевого напряжения и управляемый ключ выход управляемого блока заряда нагружен на аккумуляторную батарею, которая через силовой ключ соединена с последовательно соединенными датчиком тока и графитовым атомизатором управляемый маломощный блок питания через управляемый ключ соединен с выходом силового ключа схему управления, входы которой соединены с датчиком тока и графитовым атомизатором, а выходы - с управляющими входами блока заряда и маломощного блока питания. 17894 1 2014.02.28 Изобретение относится к области атомно-абсорбционной спектрофотометрии и предназначено для использования в атомно-абсорбционном анализе и спектральном приборостроении. Известно устройство для питания графитового атомизатора, содержащее трансформатор, силовой ключ, датчик тока, схему управления и графитовый атомизатор 1. Принципиальными недостатками данного устройства являются высокие эксплуатационные расходы на подключение их к питающей сети, т.е. сложность реализации, а также низкая помехоустойчивость, что объясняется следующим. В режиме атомизации печь потребляет значительную мощность, 5 кВт и более, что требует использования силовой сети вместо обычной осветительной. Поскольку для регулирования температуры печи применяют тиристорные преобразователи, работающие с отсечкой части сетевого напряжения(тока), в сети возникают помехи, которые влияют на результаты измерений и снижают точность измерений. Известно также устройство для питания графитового атомизатора, содержащее трансформатор, силовой ключ, датчик тока, схему управления и графитовый атомизатор 2. Недостатки данного устройства аналогичны недостаткам устройства 1. Задачей настоящего изобретения является снижение эксплуатационных расходов при подключении прибора с графитовым атомизатором к питающей сети. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для электропитания графитового атомизатора, содержащем трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна из обмоток соединена с управляемым блоком заряда, а другая - с управляемым маломощным блоком питания, каждый из блоков содержит выпрямитель сетевого напряжения и управляемый ключ выход управляемого ключа блока заряда нагружен на аккумуляторную батарею, которая через силовой ключ соединена с последовательно соединенными датчиком тока и графитовым атомизатором управляемый маломощный блок питания через управляемый ключ соединен с выходом силового ключа схему управления, входы которой соединены с датчиком тока и графитовым атомизатором, а выходы - с управляющими входами блока заряда и маломощного блока питания. На фигуре приведена схема заявляемого устройства. Устройство содержит трансформатор 1, который имеет вторичные обмотки 2 и 3,управляемый блок заряда 4 и управляемый маломощный блок питания 5. Управляемый блок заряда 4 состоит из выпрямителя сетевого напряжения 6 и управляемого ключа 7,блок 5 содержит также выпрямитель сетевого напряжения 8 и управляемый ключ 9. Устройство также содержит аккумуляторную батарею 10, которая через силовой ключ 11 нагружена на соединенные последовательно датчик тока 12 и графитовый атомизатор 13,при этом блок 5 через ключ 9 связан с выходом ключа 11. Датчик тока 12 соединен с входом 14, а графитовый атомизатор - с входом 15 схемы управления 16, при этом выходы 17 схемы подключены к управляющим входам, ключам 7 и 9 блоков 4 и 5 соответственно. В качестве схемы управления 16 использован микропроцессор типа , который имеет аналоговые входы, аналого-цифровой преобразователь и цифровые выходы. Микропроцессор обеспечивает измерение аналоговых сигналов, пропорциональных току и напряжению графитового атомизатора, а также вырабатывает цифровые сигналы для управления ключами 7, 9 и 11. Устройство работает следующим образом. В исходный момент времени ключи 9 и 11 разомкнуты, а ключ 7 замкнут, в атомизатор подают пробу, например, ручным дозатором. В этот момент времени на аккумуляторную батарею 10 от блока 4 поступает выпрямленное напряжение и батарея заряжается. Ток заряда зависит от степени заряженности батареи 10. Стандартно водная проба обрабатывается путем нагрева ее до температуры сушки,пиролиза и атомизации с выжигом печи 1. Сушка пробы. Ключ 11 разомкнут. Ключ 7 замкнут, и блок 4 заряжает батарею 10. 2 17894 1 2014.02.28 Схема управления 16 замыкает ключ 9 на время, при котором на графитовой печи выделяется тепловая энергия Тэ, требуемая для установления температуры сушки. Тэ,(1) где- напряжение на печи,- ток, протекающий через печь,- время замыкания ключа 9. Чтобы поддерживать требуемую температуру ключ 9 замыкает схему управления 16 циклически, при этом время включения ключа и время паузы можно подобрать экспериментально. В этом режиме температура печи несколько превышает 100 С, обычно равна 103 С,через печь проходит меняющийся пульсирующий (по амплитуде во времени, среднее значение неизменно) ток от блока 5. В зависимости от конструкции графитовой печи, сопротивление которой может меняться от 0,05 до 0,1 Ом, средний ток сушки не превосходит 10-13 А. Соответственно, напряжение на печи может достигать нескольких вольт. Учитывая, что переходные сопротивления контактов для подвода электрического тока к печи и сопротивление ключа 4 не равны нулю, имеет смысл выбрать напряжение порядка 5 В для стандартных атомизаторов длиной 28 мм и диаметром 8 мм. Следовательно, потребляемая от сети мощность в режиме сушки пробы не превысит 100 Вт. Пиролиз пробы. Ключ 11 разомкнут. Ключ 7 замкнут, и блок 4 заряжает батарею 10. Схема управления 16 также циклически замыкает ключ 9 на время, при котором на графитовой печи выделяется тепловая энергия (1), достаточная для ее нагрева до 500800 С. При этой температуре из пробы удаляется органика. Средний ток печи в режиме озоления составляет примерно 50-80 А, при этом потребляемая мощность от сети не превысит сотен ватт при напряжении блока 5, равном 5 В. В этом режиме время паузы, при котором ключ 9 выключен, примерно в 5-6 раз меньше времени паузы режима сушки пробы. Атомизация пробы. Ключи 7 и 9 разомкнуты, ключ 11 замыкает схему управления 16 на время, при котором в соответствии с выражением (1) на графитовом атомизаторе выделяется тепловая энергия, требуемая для атомизации пробы. За время атомизации в среднем для стандартной печи диаметром 8 мм и длиной 28 мм оно равно 5 с, температура должна поддерживаться от 1500 до 3000 С. При напряжении батареи 10, равном 12-24 В, ток атомизации может достигать 240-480 А, что достаточно для быстрого разогрева атомизатора и поддержания требуемой температуры. Поскольку в режиме атомизации потребление электрической энергии от сети не производится, сетевые помехи отсутствуют, точность измерений улучшается. Учитывая изложенное, для питания печи при сушке и пиролизе пробы можно использовать обычную осветительную сеть, что значительно снижает эксплуатационные расходы по сравнению с прототипом. После атомизации схема управления 16 замыкает ключ 7 и блок 4 заряжает батарею 10. Перечисленные отличительные признаки заявляемого способа не следуют очевидным образом из сегодняшних знаний в данной области науки и техники. Источники информации 1. Курейчик К.П. Импульсная атомная спектрометрия. Методы измерений. Аппаратура. - Минск Университетское, 1989. - С. 76-83. 2. Харланов В.А. Модернизация комплекса ГРАФИТ-2 путем замены существующей системы управления. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3