2010-2015 гг.
Созданы опытные образцов приборов для измерения напряжения и тока нановольтового и фемтоамперного диапазонов. Приборы "Измерительно-питающее устройство ИПУ-01" и "Измерительно-питающее устройство ИПУ-02" ориентированы на создание прецизионных автоматизированных систем, предназначенных для исследований электрохимических и электрофизических свойств материалов, в частности изучения точечных дефектов в кристаллах и разупорядоченных состояний аморфных органических веществ (в том числе полимеров), исследования процессов диэлектрической релаксации и термостимулированной деполяризации. Создание на их основе автоматизированных измерительных комплексов для исследования электрофизических свойств полупроводниковых и диэлектрических материалов. Программное обеспечение комплексов разработано на базе среды графического программирования National Instruments LabVIEW и включает: виртуальные панели приборов; базу данных; средства диагностики; средства метрологической аттестации; средства разработки сценариев экспериментов.
Ячейка включает два раздельных проточных газовых пространства для топливного газа (водорода) и газа–окислителя (кислорода), с токоотводами, уплотнения из термостойкого силиконового полимера, систему прижима электродов. Конструкция ячейки позволяет использоваться ее для исследования электропроводности твердых электролитов, в том числе в атмосферах при различной относительной влажности. ИПУ содержит программируемый генератор постоянного напряжения, прецизионный вольтметр и прецизионный милиамперметр. Встроенное программное обеспечение ИПУ позволяет реализовать программируемый генератор тока во внешней цепи, что позволяет испытывать топливные элементы в потенциостатическом и гальваностатическом режимах циклирования. Термостатированная печь с камерой цилиндрической формы управляется от регулятора «Термодат», работающего по ПИД-алгоритму. Второй «Термодат» используется для измерения температуры в месте расположения образца. Программное обеспечение системы разработано в среде графического программирования LabVIEW. Введенная в эксплуатацию система позволила провести испытания модельного топливного элемента с протонным композиционным электролитом, синтезированным на основе кислых фосфатов сульфатов цезия мезопористых оксидов кремния SBA-15 MCM-41 и показать возможность получения устойчивых значений плотности тока при многократных циклированиях топливных элементов при сохранении фазового состава мембраны.
Цель работы − создание автоматизированного стенда для исследования и испытаний суперконденсаторов. Предложена архитектура автоматизированной измерительной системы. Разработана структурная схема модернизированного ИПУ-01 с подключенной трёхэлектродной ячейкой. Разработана конструкция двухэлектродных и трехэлектродных электрохимических ячеек и конструкция перфоратора для изготовления сепараторов, используемых при «зарядке» ячеек. Создана установка многоканального кондуктометрического титрования. Разработана структурная схема для 8-и канального гальваностата/потенциостата.
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕИзмерительно-питающее устройство ИПУ-01
Измерительно-питающее устройство ИПУ-01 объединяет в себе функции двуполярного источника напряжения и тока, универсального цифрового мультиметра, генератора и измерителя сигналов ступенчатой формы. Управление прибором осуществляется с помощью ПК. Область применения - проведение исследований электрофизических свойств материалов.
Технические характеристики
Приборы ИПУ-01 эксплуатируются в ИХТТМ СО РАН. На их основе созданы и успешно эксплуатируются три установки:
Прикладное программное обеспечение прибора разработано на основе SCADAсистемы LabVIEW.
Измерительно-питающее устройство ИПУ-02
ИПУ-02 состоит из регулируемого источника постоянного напряжения, модуля измерения напряжения, модуля измерения тока. В комплекте с прибором поставляются два сменных модуля измерения тока. Один на базе трансимпедансного каскада токов в диапазоне от 0 до ±25 мА, другой – для измерения на базе преобразователя заряд/цифра в диапазоне от 0 до 20 мкА. Область применения - проведение исследований электрофизических свойств материалов, процессов диэлектрической релаксации и термостимулированной деполяризации. Технические характеристики
На базе прибора ИПУ-02 разработана «Система для изучения температурной зависимости проводимости и токов деполяризации в диэлектриках». Система предназначена для автоматизации измерений температурных зависимостей проводимости материалов с низкой проводимостью, а также температурных зависимостей токов деполяризации в диэлектриках. Прикладное программное обеспечение прибора разработано на основе SCADA системы LabVIEW.
Многоканальная система для испытания суперконденсаторовПредложена архитектура автоматизированной измерительной системы. Разработана структурная схема модернизированного ИПУ-01 с подключенной трёхэлектродной ячейкой. Разработана конструкция двухэлектродных и трехэлектродных электрохимических ячеек и конструкция перфоратора для изготовления сепараторов, используемых при «зарядке» ячеек. Конструкция двухэлектродных и трехэлектродных электрохимических ячеек рис. 1, а и 1, б. Конструкция перфоратора для изготовления сепараторов, используемых при «зарядке» ячеек рис. 1, с.
а) двухэлектродная ячейка б) трехэлектродная ячейка
с) перфоратор с электромеханическим приводом Рис. 1. Электрохимические ячейки и перфоратор Для рис. 1 а) и б): 1 – корпус (электрод «working»); 2 – крышка (электрод «counter»); 3 – изолирующий вкладыш; 4 – прижимной плунжер; 5 – изолирующая прокладка; 6 – скоба; 7 – винт; 8 – планка; 9 – установочный винт; 11 – фиксирующий винт; 12 – прижимная пружина; 13 – фиксирующий штифт; 14 – изолирующая втулка; 15 – подпружиненный контакт электрода «reference». Для рис.1 с): 1 – моторедуктор; 2 – тяга; 3 – корпус; 4 – плунжер.
Структурная схема ИПУ-01 с подключённой трёхэлектродной ячейкой (рис. 2) Проведена модернизация ИПУ-01 (измерительно-питающего устройства) с целью обеспечения работы с трёхэлектродными и двухэлектродными электрохимическими ячейками.
Рис. 2. Структурная схема ИПУ-01 с подключённой 3-х электродной ячейкой
Рис. 3. Пример кривой циклической вольтамперометрии, полученной с помощью прибора ИПУ-01.
Установка многоканального кондуктометрического титрованияСтруктурная схема установки многоканального кондуктометрического титрования приведена на рис. 4. Пример зарядно-разрядного циклирования реального образца – на рис. 5.
Рис. 4. Восьмиканальная система кондуктометрического титрования на базе прибора CT2001A
Рис. 5. Пример зарядно-разрядного циклирования реального образца.
Компактный лабораторный горячий пресс
Созданный пресс идеально подходит для лабораторных исследований и отработки технологических процессов. Пресс легко устанавливается на небольшом пространстве и имеет те же основные характеристики, что и производственные модели. Он состоит из электромеханического пресса, камеры с горячей зоной, системы водяного охлаждения, системы заполнения камеры инертным газом, компьютерной системы управления, регулируемого источника питания. Основные характеристики
Доступные для скачивания материалыИзмерительно-питающее устройство ИПУ-01 Измерительно-питающее устройство ИПУ-02 |
| Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук |
Измерительно-питающее устройство ИПУ-02 предназначено для измерения и регистрации изменяющихся во времени сопротивлений очень больших величин.
Разработано компактное лабораторное оборудование для синтеза сверхплотных монофазных и композиционных материалов с заданными свойствами, спекания металлических и керамических порошков, диффузионной сварки неоднородных материалов методом горячего прессования
 |  |  |  |  |