Для определения предельной частоты гальванического процесса с реверсом тока необходимо определить ряд значений параметров электрохимической системы. Эти значения определяются с помощью анализа реакции электрохимической системы на единичное воздействие в форме функции Хевисайда. Проблема заключается в том, что для практической реализации описанного метода необходимо высокоскоростное измерительное оборудование с функцией записи данных, синхронизированных по времени, так как время падения напряжения на электролите U(+0) очень мало. Кроме того, необходимо устройство для коммутации подаваемого тока с плотностью не менее 5 А/дм² и с крутизной фронта отключения по крайней мере сопоставимого с крутизной падения напряжения U(+0).
Для получения экспериментальных данных был использован разработанный управляемый мостовой инвертор в качестве коммутатора тока в режиме аналога твердотельного реле. В этом случае управляющее напряжение с компьютера подается только на одно плечо мостового инвертора, коммутирующее прямой импульс тока. На рис. 1 показана схема измерительно-вычислительного комплекса (ИВК), выполняющего измерения и расчет значений параметров для вычисления предельной частоты гальванического процесса с реверсом тока.
В качестве измерительного и связующего компонента применялся разработанный двухканальный виртуальный вольтметр с функцией синхронизированной записи данных на базе 12-разрядного аналого-цифрового преобразователя ADS7818 с частотой преобразования 500 kHz и разработанное для него консольное приложение на языке Visual C++ для повышения быстродействия программной части измерительной системы. Принципиальная схема двухканального вольтметра показана на рис. 2.
Устройство работает следующим образом.
Соответствующая измеряемая величина подключена к входам аналогового коммутатора (выводы 2 и 3 DD2 – микросхема К561КТ3). Программно проверяется состояние триггера DD1.1 (микросхема К561ТМ2) и при необходимости производится его установка в состояние логической «1» на выводе 1, что соответствует измерению на «входе 2». Далее измеряемое напряжение поступает через соответствующий канал DD2 и делитель напряжения на резисторах R3 и R4 на вход АЦП DD3 (в данном случае используется 12-разрядный АЦП с последовательным интерфейсом ADS7818P Burr-Brown Texas Instruments). Микросхема DA2 (LM136 – 2.5V фирмы National Semiconductor) является источником опорного напряжения АЦП. Затем в соответствии с протоколом связи АЦП производится измерение, преобразование и передача данных в ПЭВМ. Для преобразования значений напряжения стандарта TTL, в котором работает АЦП, к значениям протокола RS232 (и наоборот) в данной схеме используются ИМС DD4 и DD5. DD4 (микросхема КР1561ТЛ1) представляет собой набор триггеров Шмитта с инверсией, а DD5 является универсальным асинхронным приемо-передатчиком для сопряжения с асинхронными каналами последовательных данных со встроенным удвоителем и инвертором напряжения (микросхема ST232 фирмы STMicroelectronics). Затем по спаду положительного импульса на выводе 3 DD1.1 на выводе 1 DD1.1 устанавливается значение логического «0», а на выводе 2 DD1.1 логической «1», что соответствует режиму измерения напряжения на «входе 1», и вновь выполняется процесс измерения. Затем в ПЭВМ производится вычисление значений измеряемых напряжений. Стабилизация напряжений питания устройства +5 В осуществляется микросхемой DA1 (микросхема LM78L05 фирмы National Semiconductor). Питание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения 6,7–30 В (стабилизированного или нестабилизированного) и током нагрузки не менее 15 мА.