УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к учебным приборам, предназначенным для проведения лабораторных и практических работ по определению концентраций основных веществ и примесей в объектах исследования физико-химическими методами и может быть использована в высших и средних учебных заведениях.
Известна лабораторные установка для количественного определения загрязняющих веществ в экологических объектах физико-химическими методами, такими как фотоколориметрия, потенциометрия, амперометрия в комбинации между собой [Дубкова Е.Б., Зайцев В.А. Лабораторный практикум по курсу «Промышленная экология»: Учеб. Пособие/РХТУ им. Д.И.Менделеева. - М., 2000. - С.85-105.], содержащая размещенные на столе приборы: источник тока, рН-метр, магнитную мешалку, фотоколориметр, подключенные к источнику напряжения. Изучаемый объект последовательно подвергают анализу на каждом из устройств. Результаты измерений визуально фиксируют и, используя их, производят расчет концентраций основных веществ и примесей.
К недостаткам данной установки можно отнести низкую точность определения концентраций веществ вследствие визуального фиксирования результатов, а также нерациональное использование учебного времени из-за необходимости предварительной подготовки приборов к работе.
Известен учебно-демонстрационный прибор по химии [а.с. СССР №624258, G 09 В 23/24], выбранный в качестве прототипа, содержащий стакан для жидкости и изолирующую крышку, в которой укреплены стержни-электроды с клеммами, соединенными с электрической схемой, штатив с пробирками, закрепленный над стаканом на оси, установленной в крышке, электромешалку, расположенную в стакане и нагреватель, связанный с электрической схемой. К недостаткам прототипа можно отнести громоздкость конструкции, длительное время при переходе от одной лабораторной работы
к другой, требующей дополнительных измерительных приборов. Так для проведения измерений электроды через клеммы подключают к электроизмерительным приборам и каждую минуту фиксируют их показания и показания термометров. Регулирование температуры осуществляют при помощи лабораторного автотрансформатора.
Задача полезной модели - создание компактного учебно-лабораторного измерительного устройства с расширенными функциональными возможностями, позволяющего реализовать на практике весь спектр методов электрохимического и фотоколориметрического анализа объектов исследования для более глубокого усвоения теоретического материала.
Поставленная задача достигается за счет того, что учебно-лабораторный измерительный комплекс содержит так же, как в прототипе, стакан для жидкости и крышку, в которой укреплены электроды с клеммами, соединенные с электрической схемой, штатив, мешалку, нагреватель, связанный с электрической схемой.
В отличие от прототипа учебно-лабораторный измерительный комплекс снабжен дозатором вспомогательного раствора и измерительным устройством, внутри корпуса которого размещены источник питания, привод магнитной мешалки, подключенные к электрической схеме управления. Корпус измерительного устройства выполнен в виде штатива с несущей стойкой, к которой прикреплена с возможностью перемещения крышка-держатель с отверстиями для размещения электродов, фотоколориметрического датчика, термодатчика и сопла дозатора вспомогательного раствора. Электроды, термодатчик и фотоколориметрический датчик соединены с электрической схемой управления. На верхней плоскости корпуса расположен электронагревательный элемент, подключенный к электрической схеме управления, а дозатор и электрическая схема управления связаны с ЭВМ.
2
Весь учебно-лабораторный измерительный комплекс занимает менее 6 дм площади поверхности стола и позволяет проводить лабораторные работы непосредственно на ученическом месте.
На фигуре 1. представлена блок - схема учебно-лабораторного измерительного комплекса.
Учебно-лабораторный измерительный комплекс содержит измерительное устройство, внутри корпуса 1 которого расположена электрическая схема управления 2, источник питания 3, привод 4 магнитной мешалки 5, подключенный к электрической схеме управления 2. Конструктивно корпус выполнен в виде штатива с несущей стойкой 6, к которой прикреплена с возможностью перемещения крышка-держатель 7, имеющая отверстия для размещения токо- или потенциалзадающих электродов 8, или токо- или потенциализмерительных электродов 9, фотоколориметрического датчика 10, термодатчика 11 и сопла 12 дозатора 13 вспомогательного раствора 14. Электроды 8, 9, термодатчик 11 и фотоколориметрический датчик 10 подключены к электрической схеме управления 2 через контактные разъемы 15, расположенные на задней стенке корпуса 1. Разъемы 15 защищены козырьком 16 от случайного попадания в зону контактов растворов электролитов. В верхней части корпуса 1 расположена электронагревательная плита 17, подключенная к электрической схеме управления 2. Дозатор 13 и электрическая схема управления 2 подключены к ЭВМ (на схеме не показана).
В качестве электрической схемы управления 2 может быть выбрана схема многофункционального измерительного комплекса по патенту РФ на полезную модель №37223.
В качестве дозатора 12 можно использовать, например, цифровую бюретку типа АТП-1Д.
Питание электрической схемы управления 2 осуществляется от сети переменного тока. В стеклянный стакан 16 наливают исследуемый раствор, куда помещают активный элемент магнитной мешалки 5 и устанавливают стакан на нагревательную плиту 17. По несущей стойке 6 перемещают крышку-держатель 7 с электродами 8, 9, термодатчиком 11, фотоколориметрическим датчиком 10 и соплом 11 дозатора 12 погружения в исследуемый раствор. Согласно специально разработанной программе для ЭВМ включают привод 4
магнитной мешалки 5, дозатор 13 и непрерывно фиксируют входящие электрическое сигналы от электродов 8, 9, термодатчика 11, фотоколориметрического датчика 10, а также фиксируют объем вспомогательного раствора 14, подаваемого в исследуемый раствор дозатором 13.
Таким образом, с помощью предложенного учебно-лабораторного измерительного комплекса можно проводить весь спектр электрохимических и фотоколориметрических методов анализа объектов исследования.