DE2246016A1 - Einrichtung und schaltungsanordnung zur potentialregelung an der arbeitselektrode einer elektrolysezelle - Google Patents

Description

• "Einrichfung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle." Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und Schaltungsan Ordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolyse zelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese.
• In der Elektrochemie ist es häufig erforderlich, eine Kontrolle der Potentialverhältnisse an der Arbeitselektrode einer Elektrolyse zelle durchzuführen, um damit die Spannung der Gegenelektrode regeln zu können. Dazu werden allgemein sogenannte Potentiostaten eingesetzt. Beim üblichen Potentiostaten wird die von einer Bezugs- oder Hilfselektrode über eine Kapillare in der Grenzschicht Elektrolyt-Metall aufgenommene Spannung als Regelgröße definiert und mit einer entsprechend vorwählbaren Sollspannung verglichen. Bei auftretenden Spannlmgsdifferenzen (Regelabweichungen) wird die Zellspannung über geeignete Verstärker und-Stellglieder so beeinflußt, daß die zwischen Soll- und Istwert aufgetretene Spannungsdifferenz eliminiert wird. Allgemein erfolgt.
• der Vergleich zwischen Soll- und Istwert dabei durch Serienschaltung der beiden Spannungawerte, die an einen Eingang eines Differenzverstärkers gelegt wird, wobei es üblich ist, die Verbindung zwischen Leistungsstufe und Arbeitselektrode von der Verbindung zwischen der Arbeitselektrode und dem anderen Eingang de s D des Differenzverstärkers zu trennen, um eine Verfälschung des zwischen Bezugs- und Arbeitselektrode ermittelten Meßwertes durch den relativ hohen Strom in der Leitung zwischen Leistungsstufe und Arbeitselektrode und dem daraus folgenden Spannungsabfall über dieser Leitung weitgehend auszuscKlieBen. Dabei ist es vor allem aus arbeitsschutztechnischen Gründen weiter üblich, die Arbeitselektrode mit dem entsprechenden Anschluß in der Leistungsstufe an Null-Potential (Masse) zu legen. Die Form des Vergleiches zwischen Soll- und Istwert durch Serienschaltung der entsprechenden Spannungen weist verschiedene entscheidende Nach teile auf. Zunächst erfordert diese Schaltungsform den Einsatz einer erdfreien Spannungsquelle. Allgemein werden dazu hochkonstante Prnzisionebatterien oder hochisolierte und stabilisierte netzbetriebene Spannungsquellen eingesetzt.
• Wegen des hohen Aufwandes für Stabilisierung und Isolation bei netzbetriebenen Spannungsquellen werden jedoch vorrangig Batterien verwendet. Nachteilig ist dabei, daß derartige Spannungsquellen nur hochohmig belastbar sind und deshalb nur stufenweise oder mit hochohmigen Spannungsteilern betrieben werden können, die wiederum relativfteuer und kompliziert im Aufbau sind. Weiter müssen die erforderlichen Schalter hochisoliert aufgebaut und auch abgeschirmt werden. Als weitere Folge dieses Aufbaues muß der Eingangsruhestrom des folgenden Differenzverstärkers extrem klein gehalten werden, da dieser Eingangsruhestrom schon bei weniger kleinen Werten im hochohmigen Spannungsteiler der Batterie einen Spannungsabfall verursachen und damit das Meßergebnis erheblich verfälschen würde. Außerdem folgt, daß die verwendeten Verstärker mit einem hochohmigen Eingang versehen werden müssen. Mit diesem Eingangswiderstand steigt wiederum bei Verwendung elektronischer Zerhackerverstärker (z.B. unter Verwendung von Feldeffekttransistoren oder Kapazitätsdioden als Modulatoren) auch die Störspannung und die damit verbundenen Nachteile. Auch der Einsatz von Impedanzwandlern schafft hier keine wirksame Abhilfe. Insgesamt wird bei den bekannten Schaltungen letztlich immer ein Kompromiss zwischen Meßwertgenauigkeit und Schaltungsaufwand zu schließen sein.
• Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Lösungen besteht in der Begrenzung des Regelbereiches der Leistungsstufe. In dieser Stufe werden allgemein Transistoren hoher Ausgangsleistung eingesetzt, die auch im gesperrten Zustand einen relativ großen Strom (Reststrom) ziehen, d.h., das Produkt aus Reststrom und Zellenwiderstand muß als untere Regelgrenze für die Ausgangsspannung angesehen werden, unterhalb dieser Grenze ist bei kleinen Ausgangsströmen der Regler und damit die gesamte Schaltung unwirksam.
• Durch Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes zur Zelle kann diese Grenze zwar wesentlich gesenkt werden, andererseits wird jedoch bei hohen Spannungen -ein großer Teil des zur Verfügung stehenden Stromes von diesem Parallelwiderstand verbraucht und geht damit dem Prozess verloren. Damit stellt sich bei Verwendung eines solchen Parallelwiderstandes eine von der Größe des iderstandes abhängige Verringerung des maximalen Stromes ein. Auch die Möglichkeìt, den Parallelwiderstand beim Betrieb mit hohen Strömen abzuschalten ist einmal wegen der möglichen Fehlschaltungen und zum anderen wegen der damit schließlich wieder vorhandenen unteren Regelbereichsgrenze bei eventuell auftretenden kleinen Strömen insgesamt unbefriedigend.
• Die bisher bekannten Einrichtungen zur Durchführung der präparativen Elektro synthese sind entweder kurzschlußsicher - Gerät schaltet bei kurzzeitigen Störungen (Kurzschlüssen) innerhalb des Systems ab - oder aber kuzschlußfest - das Gerät bleibt auch bei Kurzschlüssen innerhalb des Systems, die durch verschiedene Störungen auftreten können, mit begrenztem Kurzschlußstrom eingeschaltet - aufgebaut. Dabei kann bei einem kurzschlußfesten bzw. kurzschlußsicheren Aufbau durch geeignete schaltungstechnische Maßnahmen zwar verhindert werden, daß die elektronischen Geräte überlastet bzw. zerstört werden, mögliche Schäden an der Zelle oder einem sonst angeschlossenen System durch den dauernd fließenden Maximalstrom bzw. eine Unterbrechung des Elektrolysevorganges bei kurzzeitigen Störungen (bei kurzschlußsicherem Aufbau) können damit jedoch nicht verhindert werden, so daß bei Arbeiten mit diesen Geräten eine ständige Oberwachung durch Bedienungspersonal unumgänglich ist.
• Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Geräten zur-präparativen Elektrosynthese tritt auf, wenn die Geräte wahlweise zur kathodischen Reduktion oder zur anodischen Oxydation entweder im üblichen Potentiostatenbetrieb oder als- -Konstantstrom- bzw. onstantspanfllngsquelle verwendet werden sollen. Es ist dabei zwar grundsätzlich möglich, das entsprechende Gerät für die verschiedenen Betriebsarten einzusetzen, zusätzlich zu den dabei erforderlichen Umschaltungen sind in einem überwiegenden Teil der Anwendungsfälle au.Merdem noch Baugruppen hinzuzllfügen sowie änderungen an den Zellenanschlüssen vorzunehmen. Weiterhin werden mitunter bei derartigen Geraten zwei kurzschlußfeste, steuerbare Gleichspannungsquellen zur Erhöhung der Ausgsngsspannung in Reihe geschaltet. Bei einer Umstellung müssen dann neben den eigentlicher Leistungsstufen auch die entsprechenden Steuerungen mit umgeschaltet werden.
• Daraus folgt zwangsläufig, daß die erforderlichen Umrüstarbeiten von eigens geschulten llnd qualifizierten Kadern durchgeffihrt werden müssen, wobei auch dann nicht mit Sicherheit gew-ihrleistet werden kann, daß in jedem Fall alle erforderlic@en ;nderungen auch tatsächlich durchgeführt worden sind.
• Es ist Zweck der Erfindung, die vorbeschriebenen Nachteile weitgehend zu vermeiden und eine Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolyse zelle oder zur Erzeugung eines konstanten Stromes oder einer konstanten Spannung zu entwickeln, die bei einfLlcher lnnd sicherer Umrüstung suf die verschiedenen Betriebsarten einen weitgehend wartungsfreien Betrieb mit hoher Effektivität gestattet.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und Scheltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer T£lektrolysezelle oder zur Erzeugung eines konstanten Stromes oder einer konstanten Spannung zu schaffen, mit der das gewonnene Sollwert signal optimal ausgenutzt wird, der Regelbereich auch unter das Neststrompotential ausgedehnt werden kann, ohne daß bei hohen Spannungen ein unnötiger Stromverbrauch auftritt, die bei kurzzeitigen Systemänderungen kurzschlußfest, bei lang7eitigen Systemänderungen ( über wählbare Grenzvzerte hinsus ) jedoch kurzschlußsicher reagiert und die sctließlich einfach und sicher auf die möglichen Betricbsarten umgerüstet werden kann.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Hilfe einer Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolyse zelle oder zur Erzellgung eines konstanten Stromes oder einer konstanten Spannung gelöst, die sich im wesentlichen auf die nachfolgend beschriebenen schaltungstechnischen Maßnahmen bezieht.
• Zunächst wird die Verbindung zwischen Leistungsstufe und Arbeitselektrode in an sich bekannter Weise von der Verbindung zwischen Arbeitselektrode und Meßverstärker getrennt, um eine Verfälschung des Meßergebnisses beim Auftreten großer Ströme zwischen Arbeitselektrode und Leistungsstufe und dem damit verbundenen Spannungsabfall über der entsprechenden Leitung zu verhindern0 Gemäß der Erfindung wird dabei åede der getrennt geführten Leitungen geerdet, und zwar die Verbindung zwischen Arbeitselektrode und Leistungsstufe am entsDrechenden Leistungsanschluß in der Leistungsstufe (ist vor allem aus arbeitsschutztechnischen Gründen erforderlich) und die Verbindung zwischen Arbeitselektrode und dem einen Eingang des MeA-Differenzverstärkers am entsprechenden Anschluß an der, in diese Verbindung eingeschalteten Vergleichsspannungsquelle. Die Hilfselektroden- oder sonstige Steuerspannung wird über eine Leitung direkt an den anderen Eingang des DifferenzverstErkers gelegt. Eine Verfälschung des Meßergebnisses durch die Erdung an zwei verschiedenen Punkten und die dadurch entstehende Parallelschaltung wird durch Einfügen eines 0 derstandes in die Erdleitung der Leistungsstufe (Erdung der Arbeitselektrode in der Leistungsstufe) verhindert. Gemäß der Erfindung wird dieser Widerstand dabei so bemessen, daß er gegenüber dem Widerstand der Leitung zwischen Arbeitselektrode und Vergleichsspannungsquelle wesentlich größer ist so daß der weitaus größte Teil des Spannungsabfalles zwischen Leistungsverstärkeranschluß und Arbeitselektrode über diesen Widerstand abfällt, während an der Leitung zwischen Arbeitselektrode und Vergleichssp-annunge quelle nur ein vernachlässigbar kleiner Spannungsabfall auftritt, d.h., daß der ermittelte Meßwert nur unwesentlich verfälscht wird. Damit kann der Eingangswiderstand des folgenden Verstärkers- relativ niederohmig ausgeführt werden, der Eingangsruhestrom und Eingangswiderstand dieses Verstärkers wird lediglich nur noch durch die Belastbarkeit der Hilfselektrode beschränkt. Damit wird bei Zerhackerverstärkern vor allem der Störspannnngsanteil relativ klein, eine nachteilige Auswirkung bei Arbeiten mit hoher Modulationsfrequenz (zur Erzielung großer Regelgeschwindigkeiten) sind damit vermeidbar, so daß der gesamte SchaltungsaufQsand bei optimaler Signalauswertung im Gesamt system relativ gering gehalten werden kann.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die untere Ausgangsspannungsgrenze, bei der die Regelung auch bei kleinen Ausgangsströmen noch funktioniert, durch Einschalten eines sogenannten Reststromverbrauchers auf sehr kleine Werte herabgesetzt, Wie bereits angeführt, fließt bei den in derartigen Schaltungen eingesetzten Beistungstransistoren auch im gesperrten Zustand ein relativ großer Reststrom, der einen Spannungsabfall über den Zellenelektroden hervorruft und damit die untere Spannungsgrenze markiert.
• Gemäß der Erfindung wird am Ausgang der Betriebsspannung ein relativ kleiner, hochbelaatbarer ohmscher Widerstand mit der Leistungsstufe in Reihe geschaltet. Der Leistungsverbrauch über diesen Widerstand ist auch bei hohen Strömen sehr klein. Weiterhin wird ein Transistor mit seiner Emitter-Kollektorstrecke parallel zur Ausgangsspannung gelegt. Die Basis dieses Transistors wird vom Kollektor eines weiteren Transistors gesteuert, dessen durch Dioden geshuntete Kollektor-Emitterstrecke über einen Widerstand an der Betriebsspannung liegt und dessen Basis über den mit der Leistungsstufe in Reihe geschalteten ohmschen Widerstand bzw. vom Spannungsabfall über diesem Widerstand gesteuert wird. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß der Transistor, der vom Spannungsabfall über den ohmschen Widerstand gesteuert wird, gesperrt ist, falls der Zellstrom kleiner als der Reststrom ist. Damit ist die Basie des mit dem Ausgang parallel liegenden' Transistors positiv gegenüber dem Emitter, der Transistor ist leitend.
• Bei entsprechender Demessung des Enitterwiderstandes dieses Transistors fließt der Reststrom praktisch vollständig über diesen Transistor ab. Steigt der Ausgangsstrom auf einen ert, der größer als der Reststrom der Leistungstransistoren ist, so steigt damit auch der Spannungsabfall über dem, mit dem Ausgang in Reihe liegenden ohmschen Widerstand, die Basis des zweiten Transistors wird positiv gegenüber dem Emitter, der zweite Transistor wird leitend und senkt damit wiederum das Basispotential des ersten Transistors immer weiter ab, bis dieser schließlich sperrt und den Reststromverbraucher sozusagen abschaltet. Die von der Leistungsstufe abgegebene Leistung wird praktisch verlustlos an die Zelle geliefert, d.h., der Strombereich wird nach oben allein durch die Systemgrenzen bestimmt, während die untere Spannungsgrenze auch bei kleinen vellströmen nraktisch gegen Null geht.
• Die Einrichtung und Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist zunächst in an sich bekannter Xieise kurzschlußfest aufgebaut, d.h., daß sie bei kurzzeitigen Systemändertlngen bis zu f&stgelegten Grenzwerten oder darüber hinaus nicht abschaltet. Hält jedoch die Grenzwertüberschreitung über ein wahlbares Zeitintervall hinaus an, so wird gemäß der Erfindung die Gesamtanlage über geeignete Schaltmittel abgeschaltet. Die Schaltungsanordnung ist dabei so ausgeführt, daß sowohl Störungen innerhalb des Systems, vor allem innerhalb der Geräte, als auch äußere Störungen, d.h.
• bei nicht unmittelbar durch elektronische Größen bedingten Parametern, das Abschaltsignal auslösen können. Dabei liegen die inneren Systembedingungen fest und können nur in ihren jeweiligen Grenzwerten variiert werden, während die äußeren Bedingungen sowohl iri der t--eßwerterfassung für äußere Parameter als auch in den entsprechenden Grenzwerten flir diese Parameter nach den jeweiligen Erfordernissen festgelegt werden können. Ein kriterium für die festliegenden inneren Bedingllngen ist die Vorgabe eines maximalen /!usgengsstromes, der auch nicht kurzzeitig überschritten werden kann und bei dessen Erreichen das Abschaltsignal nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgelöst werden muß.
• Dieser maximale Ausgangastrom kann einmal vom angeschlossenen äußeren System, zum anderen jedoch auch durch die Belastbarkeit der Endstufentransistoren bestimmt sein, d.h.
• das Abschaltsignal kann sowohl bei simulierten, als auch bei tatsächlicher Überlastung der Endstufentransistoren ausgelöst werden. Die Endstufe enthalt in bekannter Weise einen oder mehrere, parallel geschaltete Hochleistungstransistoren, wobei der geforderte Gesamt strom über geeignete Schaltelemente abgegriffen wird. Der vom jeweiligen transistor gelieferte Strom fließt dabei über den jeweiligen Emittern vorgescElaltete und über einen gemeinsamen Vorwiderstand. Die in Form von Spannungsabfallen erzeugten, dem jeweiligen Stromfluß analogen Signale werden über parallel geschaltete Dioden so miteinander verknüpft, daß ähnlich wie bei einer logischen ODER-Schaltung am gemeinsamen Diodenausgang das höchste der parallel anliegenden Potentiale wirkt. Dieses Ausgangssignal liegt an einem Eingang eines Differenzverstärkers, der von einer gesonderten Hilfsspannungsquelle gespeist wird, die auf Ausgangapotential liegt.
• Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist mit einem, dem maximal zulässigen Ausgangsstrom entsprechenden Sollwert belegt, der über einen geeigneten Einstellregler eingestellt werden kann. Übersteigt der Ausgangsstrom den eingestellten tiwert oder fließt durch einen der Endstufentransistoren ein zu hoher Strom, bspw. bei stark unterschiedlichen Endstufentransistoren oder durch Ausfall eines der Transistoren, so wird der Differenzverstärker so angesteuert, daß der zugeordnete Transistor, dessen Kollektor über eine Diode an der über einen Widerstand zugeführten Steuerspannung für die Endstufentransistoren liegt, leitend wird.
• Damit wird die Steuerspannung zunächst auf einen solchen Wert herabgesetzt, daß die Endstufentransistoren nur einen solchen Strom liefern können, der die zulässigen Maximalwerte nicht berschreitet. Der andere Ausgang des Differenzverstärkers hebt die Basiaspannung eines nachgeschalteten Transistors an, dessen Emitterspannung über eine Zenerdiode auf einem festen Potential gegen das Ausgangspotential des Leistungsverstärkers gehalten wird. Der so angesteuerte Transistor öffnet und sperrt seinerseits zwei in Darlingtonschaltung angeordnete Transistoren, deren Kollektoren über einen geme-insamen Widerstand an die Hilfsspannung gelegt sind. Mit dem Sperren der Transistoren fällt an dem gemeinsamen KolIektorwiderstand keine Spannung mehr ab, d.h., die Hilfsspannung liegt direkt an den Kollektoren an. Die Kollektoren sind weiter über eine Reihenschaltung von Zenerdiode und ohmschen Widerstand an den Minuspol der Hilfsspannung gelegt. Am ohmschen Widerstand wird eine Spannung abgegriffen, die bei entsprechender Bemessung und bei geöffneten Transistoren Null Volt beträgt.
• Mit dem Sperren der in Darlingtonschaltung angeordneten Transistoren wird die Spannung am Abgriff positiv und steuert damit eine geeignete Zeit schaltung an, bspw. einen Millerintegrator, der nach Ablauf der vorgegebenen Zeit über Schalttransistoren bspwv ein Relais schaltet, dessen zugehöriger Kontakt wiederum die Betriebsspanrung abschaltet und damit Schäden im äußeren Stromkreis bei längerem Fliessen des Kurzschlußstromes verhindert. Durch einen zusätzlichen Kontakt des Relais wird die Betriebsstörung durch Auslösen einet geeigneten Signales (akustisch und/oder optisch) nach'außen angezeigt. Ein erneutes Einschalten der Betriebsspannung durch Anziehen des Relais verhindert ein Transistor, der mit seinem Emitter mit dem Minuspol der Betriebsspannung verbunden ist, während die Spannungsversorgung am Kollektor über einen Widerstand von der Hilfsspannung her erfolgt. Die Basis dieses Transistors ist über ein Tj;iderstandsnetzwerk an die Betriebsspannung bzw. über einen Arbeitskontakt und Widerstände an eine Spannungsquelle gelegt, deren Minuspol mit dem Minuspol der Betriebsspannung verbunden ist. Ist die Betriebsspannung eingeschaltet bzw. der Arbeitskontakt geschlossen, so ist der Transistor stromführend und sein Kollektor liegt auf dem Potential des negatiVen Betriebsspannungsanschlusses Bei ausgeschalteter Betriebsspannung bzw. bei geöffnetem Arbeitskontakt - nach dem zwangsweisen Abschalten der Betriebsspannung - wird die Kollektorspannung positiv und verhindert über eine Diode zwischen Kollektor und dem Steuereingang für den Millerintegrator ein Rückkippen des Millerintegratore und damit ein erneutes Anziehen des Relais. Gleichzeitig wird durch diese Schaltung das Gerät auch abgeschaltet, falls die Betriebsspannung bzw. die Spannung, die mit dem Minuspol der Betriebsspannung verbunden ist, ausfällt.
• Gemäß der Erfindung kann die eben beschriebene Schaltung auch bei Parameterilberschreitungen im äußeren System zum Abschalten der Anlage ausgenutzt werden. Die entsprechenden Größen sind dabei über geeignete Meßwertfühler zu erfassen, die bei Grenzwertüberschreitungen ein geeignetes Schaltelement, bspw. ein Relais, ansteuern. Durch einen Arbeitskontakt des angesteuerten Schaltelementes wird die Basis des Transistors, der nach dem Abschalten ein erneutes Einschalten der Betriebsspannung verhindert, an den Minuspol der Betriebsspannung gelegt. Schließt der zugehörige Arbeitskontakt des Schaltelementes, das den festgelegten äußeren Parameter repräsentiert, so sperrt der Transistor und hebt damit die Spannung am Kollektor soweit an, daß die Diode öffnet. Mit dem Öffnen der Diode steigt die Steuerspannung für den Millerintegrator wieder auf einen positiven Wert, der Millerintegrator (oder ein anderes geeignetes Zeitglied) wird angesteuert und schaltet nach Ablauf der vorgegebenen Zeit die Betriebsspannung in der bereits beschriebenen Form ab.
• Der gleiche Effekt wird nach der Erfindung auch bei zu hoher Ausgangsspannung erzielt. Dazu wird an die Basis des ersten der in Darlingtonschaltung angeordneten Transistoren eine Diode so gegen eine einstellbare Spannung, die aus der Betriebsspannung gewonnen wird, geschaltet, daß sie bei Auegangaspannungswerten unter einem festgelegten Potential gesperrt ist. Mit dem Überschreiten des .Grenzwertes öffnet die Diode, die Basisspannung des ersten rransistors sinkt dadurch etwas unter das Potential des Emittera des nachgeschalteten Transistors, beide Transistoren ziehen dadurch keinen Strom und das positive Potential am gemeinsamen Kollektoranschluß übersteigt das Potential der vor dem Steuerabgriff des Millerintegrators angeordneten Zenerdiode, so daß die Steuerspannung des Millerintegrators positiv wird. Die darauf folgenden Funktionen wurden bereits beschrieben.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mit den gleichen Mitteln auch eine untere Begrenzung der Ausgangsapannung erzielbar. Dazu wird der Emitter eines Transistors über eine zusätzliche Diode an die Steuerspannung der Elndstufentransistoren gelegt. Bei kleinen Ausgangsspannungen ist auch diese Steuerspannung entsprechend klein. Die Basis des Transistors wird mit einer einstellbaren Vergleichsspannung belegt> während der Kollektor über eine Diode mit der Basis des ersten der in Darlingtonschaltung angeordneten Transistoren verbunden ist. Solange die Steuerspannung für die Endstufentransistoren größer als der eingestellte tiiert der Basisspannung ist, bleiben Diode und Transistor gesperrt.
• Unterschreitet die Steuerspannung den Wert der an der Basis anliegenden Vergleichsspannung, so öffnet der Transistor und damit auch die in der Kollektorstrecke angeordnete Diode, damit fällt das Basispotential des ersten der in Darlingtonschaltung angeordneten Transistoren etwas unter das Potential am Emitter des nachgeschalteten Transistors. Der weitere Ablauf entspricht den bereits beschriebenen Funktionen bei Vorlage zu hoher Ausgangsspannung.
• Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist außerdem so aufgebaut, daß bei Ausfall der für die Schutzmaßnahmen erforderlichen Hilfsspannung X s Gerät abschaltet bzw. gar nicht erst gestartet werden kann, weil das für den Betrieb erforderliche (angezogene) Relais bei Ausfall der Hilfsspannung abfällt bzw. beim Startversuch nicht anziehen kann.
• Durch einen ællsätzlichen Kontakt des Relais wird die Detriebsatörung durch Auslösen eines geeigneten Signales (akustisch und/oder optisch) nach außen angezeigt.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Umstellung des Gesamtgerätes auf die möglichen Betriebsarten -kathodische Reduktion oder anodische Oxydation bzw. Konstantstrom-, Konstantspannungsregelung oder potentiostatischer Betrieb - mit Hilfe eines Steckers bzw. eines entsprechenden Umschalters durchgeführt, ohne daß an einem der angeschlossenen Einzelgeräte die jeweiligen Anschlüsse vertauscht oder die Anschlüsse für die Elektrolysezelle geändert werden müssen. Die durch Umstecken des Steckers (Wahl der Arbeitselektrode) bzw. Umschalten des Eiiahlschalters gewählte Betriebsart wird dabei immer eindeutig kenntlich gemacht, so daß Fehlachaltungen weitgehend ausgeschlossen werden können. Gemäß der Erfindur3 erfolgt die Umschaltung zwischen kathodischer Reduktion und anodischer Oxydation mit den dazu erforderlichen Polaritätswechseln und Umschaltungen mit IIilfe des Steckers, während die Umschaltung zwischen Konstantspannungs-, Ronst ant stromrege lung bzw. potentiostatischem Betrieb mit Hilfe des iwahlschalters durchgeführt wird, wobei die erforderlichen Zusammenschaltungen der Baugruppen, die durch den Wahlschalter jeweils in Funktion gesetzt werden, durch den Stecker bereits in der erforderlichen Form festgelegt ist, d.h., die Gesamtanlage ist für die Betriebsarten Konstantsparnungs-, Konstant stromrege lung sowie potentiostatischer Betrieb sowohl bei kathodischer Reduktion als auch bei anodischer Oxydation jeweils ohne zusätzliche iMaB-nahmen richtig an der Arbeitselektrode geerdet und sofort betriebsbereit. Ein weiteres merkmal der Erfindung wird noch darin gesehen, daß der in die Erdleitung der Leistungsstufe eingefügte Widerstand, durch den eine Verfälschung des an der Hilfselektrode ermittelten V;eBwertes infolge der mehrfachen Erdung verhindert wird, bei der Betriebsart Konstantstromregelung gleichzeitig als eßwiderstand verwendet wird, d.h., der über diesen widerstand fließende Strom bzw. die dabei abfallende Spannung wird bei dieser Betriebsart als Istwert definiert. Weiterhin werden die notwendigen Umschaltungen bei der Kombinat-ion mit einem leistungsfähigen, steuerbaren Gleichrichter für alle Betriebsarten sowohl für kathodische Reduktion als auch für anodische Oxydation durch das Stecken des mehradrigen Verbindungskabels beim Zusammenschalten der Kombination bzw. durch einen (Kurzschluß)-Stecker bei Einzelbetrieb des Gerätes vorgenommen.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
• In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Ein Blockschaltbild der Einrichtung gemäß der Erfindung für potent io statischen Betrieb Fig. 2: Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für das Herabsetzen der unteren Regelbereichsgrenze Fig. 3: Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für die Realisierung der inneren und äußeren Abschaltbedingungen Fig. 4: Ein Blockschaltbild zur Darstellung der Umschaltung auf die einzelnen Betriebsarten und der Zusammenschaltung mit leistungsfähigen steuerbaren Gleichrichten, Die Elektrolyse zelle 1 weist in bekannter :;eise eine Arbeitselektrode 2, eine Gegenelektrode 3 und eine Hilfselektrode 4 auf. Als Stellglied zur Regelung dient eine Endstufe 5, die über einen Meßdifferenzverstärker 6 gesteuert wird.
• Zur Sollwertbildung ist eine Vergleichsspannungsquelle 7 an das Arbeitselektrodenpotential angeschlossen. Dabei ist die Zuleitung 8 zwischen Arbeitselektrode 2 und Vergleichsspannungsquelle 7 von der Zuleitung lo zwischen Arbeitselektrode 2 und Leistungsstufe 5 getrennt und beide Leitungen 8; 10 sind an ihren Anschlüssen einmal an der Leistungsstufe 5 und zum anderen an der Vergleichsspannungsquelle 7 am Punkt 9 geerdet. Eine Verfälschung des Meßergebnisses durch den Spannungsabfall, den der Zellstrom an der vorliegenden Parallelschaltung der Leitungen 8 und 1o verursacht, wird durch Einschalten eines Widerstandes 11 in die Erdleitung der Leitung 1o und zwar am Anschluß an der Leistungsstufe 5 vermieden, wobei der Widerstand nach der Erfindung so bemessen ist, daß er gegenüber dem Widerstand der Leitung 8 wesentlich größer ist, so daß der weitaus größte Teil des auftretenden Spannungsabfalles über diesen Widerstand 11 abfällt, d.h.> an der Vergleichsspannungsquelle 7 liegt das Arbeitselektrodenpotential mit einer vernachläesigbar kleinen Verfälschung an. Die vorliegende Differenzspannung wird auf einen Eingang des Meßdifferenzverstärkers 6 gegeben, während der zweite Eingang direkt mit der Hilfselektrode 4 verbunden ist.
• Zum Herabsetzen der unteren Regelbereichsgrenze unter das vom Rest strom der Endstufentransistoren 13 bei kleinen Ausgangsströmen erzeugte Potential wird ein Widerstand 12 mit der Leistungsstufe 5 in Reihe geschaltet. Parallel zur Ausgangsapannung 14 wird ein Transistor 15 angeordnet, dessen Basis über einen Transistor 16 gesteuert wird. Die Kollektor Emitterstrecke des Transistors t6, zu der Dioden 118 parallel geschaltet sind, liegt über einen Widerstand lt9 an der Betriebsspannung 17, seine Basis wird von dem Spannungsa K all über den Widerstand 12 gesteuert. Bei Ausgangsströmen, die unter dem Reststrom der Endatufentransistoren liegen, fällt über dem Widerstand 12 nur eine geringe Spannung ab. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist so bemessen, daß der Transistor 16 bei Ausgangsströmen, die nicht größer sind als der Reststrom, gesperrt ist. Dadurch ist die Basis des Transistors 15 positiv gegenüber dem Emitter, der Transistor 15 ist leitend und saugt bei entsprechender Bemessung des Widerstandes 119 den Reststrom der Endstufentransistoren 19 vollständig ab. Die Ausgangespannung kann jetzt bis auf eine kleine Restspannung, die für das richtige Arbeiten von Transistor 15 erforderlich ist, abgesenkt werden. Steigt der Auagangsstrom über den Reststrom an, so fließt auch ein größerer Strom über den Widerstand 12. Mit dem dadurch grösser werdenden Spannungsabfall über dem Widerstand 12 wird die Basis des Transistors 16 positiv gegenüber dem Emitter, der Transistor 16 wird leitend und sperrt seinerseits den Transistor 15, der Restatronverbraucher wird mit oberschreiten des Reststromes abgeschaltet, damit steht der gesamte, von der Endstufe abgegebene Strom für die durchzuführenden Arbeiten zur Verfügung.
• Die verschiedenen Möglichkeiten-zur Erzeugung des Abschaltsignales bei Überschreitung der im einzelnen festgelegten Grenzwerte über die vorgegebene Zeit hinaus soll an Hand von Figur 3 näher erläutert werden. Die Leistungsstufe besteht im Beispiel aus drei Endstufentransistoren 13, die von einer Steuerspannung 18 über'die Transistoren 19 der Treibergruppe gesteuert werden. Den Emittern der Leistungstransistoren 13 sind Widerstände 20 21 vorgeschaltet. Der jeweils erforderliche Ausgangsstrom wird über einen Wahtschalt.er 22 eingestellt. Zur Begrenzung des maximalen Ausgazgsstromes werden den jeweils fließenden Teilströmen und dem Gesamtstrom ein abhängiges Signal in Form eines Spannunçsal)falles über den Widerständen 20 und dem Widerstand 21 abgenommen und über Dioden 60 abgenommen. Wie in logischen Oderschaltungen wirkt am gemeinsamen Ausgang 59 der Dioden 60 das jeweils anliegende höchste Potential. Dieses Potential wird über einen weiteren Widerstand 23 auf die Basis eines Transistors 25 gegeben, der als Istwerteingang eines Differenzverstärkers 24 dient. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 24 an der Basis eines Transistors 26 wird mit einer, über einen Einstellregler 27 vorwählbaren Spannung belegt, die dem inert des maximalen Ausgangsstromes entspricht. übersteigt der Ausgangsstrom den eingestellten Wert oder übersteigt der Strom in einem der Endstufentransistoren 13 den maximal zulässigen Wert, so wird der Differenzverstärker 24 umgsteuert, der Transistor 25 öffnet und setzt damit nach dem Widerstand 120 (vor der Treiberstufe) die Steuerspannung 18: für die Endstufentransistoren 13 so weit herab, daß; zunächst die zulässigen Werte eingehalten werden. Mit dem gleichzeitigen Sperren des anderen Transistors 26 im Differenzverstärker 24 wird ein im Kollektorkreis angeordneter ransistor 28 angesteuert, dessen Emitter silber eine Zenerdiode mit dem Pluspol der Ausgangsspannung verbunden ist. Der Transistor 28 wird leitend und steuert seinerseits zwei in Darlingtonschaltung angeordnete Transistoren 30; 31, deren Yollektoren über einen gemeinsamen Widerstand 41 an einer festen, positiven Hilfsspannung loo liegen, deren l:inuspol am Pluspol der Ausgangsspannung liegt. Mit dem Sperren der Transistoren 30; 31 liegt die Hilfsspannung direkt an den Kollektoren an. Die Kollektoren der Transistoren 30; 91 sind weiter über eine Reihenschaltung von Zenerdiode 32 und Widerstand 33 an den Minuspol der TIilfssparnung loo gelegt.
• Am widerstand 33 wird an Punkt 4a eine Spannung abgegriffen, die bei entsprechender Bemessung der Zenerdiode 32 und bei geöffneten Transistoren 3o; 31 0 Volt beträgt. Mit dem Sperren der lransistoren 30; 31 wird die Spannung am Punkt 40 positiv und steuert damit einen Willerintegrator 34 an, dessen Verzögerungszeit durch die Einstellung am Potentiometer 44 und die Bemessung des Londensators 45 bestimmt wird.
• Nach Ablauf der eingestellten Zeit liegt der Kollektor des Transistors 43 etwa auf dem Minus-Potential der Hilfsspannung loo, die Diode 49 wird leitend und senkt die Spannung an der Basis-Emitterstrecke von transistor 46 suf 0 Volt ab, die Transistoren 46; 47 sperren und das im Kollektorkreis der Transistoren 46; 47 angeordnete Relais 48 fällt ab und schaltet über einen Wechsler 50 die Betriebsspannung 17 ab. Gleichzeitig wird mit dem Umschalten des iechslers 50 eine Signaleinrichtung (richt dargestellt) betätigt, die die Unterbrechung in geeigneter Form anzeigt.
• Ein erneutes einschalten der Betriebsspannung 17 durch Anziehen des Relais 48 verhindert ein Transistor 35, der mit seinem Emitter mit dem Minuspol der Betriebsspannung 17 verbunden ist, während die Spannungsversorgung am Kollektor über einen-iiderstand 1o1 von der Hilfsspannung loo her erfolgt.
• Die Basis des Transistors 35 ist über ein iderstandsnetz 103 an die Betriebsspannung bzw. über einen Arbeitskontakt 104 und einen sSiderstand 105 an eine Spannungsquelle 1o6 gelegt, deren Minuspol mit dem Minuspol der Betriebsspannung 17 verbunden ist. Ist die Betriebsspannung 17 eingeschaltet bzw. der Arbeitskontakt 104 geschlossen, so ist der Transistor 35 stromführend und sein Kollektor liegt auf dem Potential des negativen Betriebsspannungsanschlusses. Bei aus geschalteter Betriebsspannung 17 bzw. bei geöffnetem Arbeitskontakt 104 -nach dem zwangsweisen Abschalten der Betriebsspannung 17- wird die Kollektorspannung positiv und verhindert über eine Diode 37 zwischen dem Kollektor und dem Steuereingang 40 für den Millerintegrator 34 ein Riickkippen des Millerintegrators 34 und damit ein erneutes Anziehen des Relais 48. Gleichzeitig wird durch diese Schaltung das Gerät auch abgeschaltet, falls die Betriebsspannung 17 oder die Hilfsspannung 1o6 ausfällt. Der Transistor 95 dient gleichzeitig zur Erzeugung des Signales, das bei Überschreitung der vorgegebenen Grenzwerte im äußeren System den Millerintegrator ansteuert. Zur Überwachung der vorgegebenen Parameter im äußeren System werden die festgelegten Größen über geeignete hleßwertfühler erfaßt, die bei Grenzwertüberschreitungen bspw. ein Relais (nicht dargestellt) ansteuern. Dazu wird ein zugehöriger Relaiskontakt 39 parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors 35 gelegt. Schließt der Kontakt 39, so sperrt Transistor 35 und hebt damit die Spannung im Knotenpunkt zwischen Diode 37 und Widerstand 38 so weit an, daß die Diode 37 öffnet. Damit steigt die Spannung im Punkt 4o wiederum auf einen positiven Wert, der Millerintegrator 34 läuft an und schaltet das Netzteil nach Ablauf der eingestellten Zeit in der bereits beschriebenen Form ab.
• Zur Überwachung der maximalen Ausgengsspannung wird eine einstellbare Spannung 52 über eine Diode 54-an die Basis des Transistors 30 gelegt. Die Diode 54 ist dabei so geschaltet, daß sie bei Spannungswerten unter dem eingestellten Potential gesperrt ist. Mit dem überschreiten des festgelegten Grenzwertes öffnet die Diode, die Basis des Transistors 30 sinkt dadurch etwas unter das Potential des Emitters des Transistors 31, die Transistoren Ao; 31 ziehen keinen Strom und damit steigt das positive Potential am gemeinsamen Kollektoranschluß. Übersteigt dieses Potential die Spannung der Zenerdiode 32, so wird der Abgriff 40 wieder positiv gegenüber dem Minuspol der Hilfsspannung und steuert den Millerintegrator an. Die danach ablaufenden Funktionen wurden bereits beschrieben. Die untere Begrenzung der Ausgangsspannung wird über einen Transistor 58 kontrolliert, dessen Emitter über. eine Diode 55 an die Steuerspannung 18 für die Endstufentransistoren 13 angescKlossen und dessen Basis mit einer einstellbaren Vergleichsspannung 55 belegt ist. Der Kollektor des Transistors 58 ist über einen Schalter 57 und eine Diode 56 wiederum mit der Basis des Transistors 3o verbunden. Die Steuerspannung t8 liefert ein der Ausgangsspannung etwa proportionales Signal, d.h., bei kleinen Ausgangsspannungen 14 ist auch die Steuerspannung 18 entsprechend klein. Liegt die Steuerspannung 18 über dem an der Basis des Transistors 58 anliegenden ert der Vergleichsspannung 53, so sind Transistor 58 und Diode 56 gesperrt. Unterschreitet die Steuerspannung 18 den eingestellten Wert der Vergleichsspannung 53, so öffnet der Transistor 58 und damit auch die Diode 56, so daß die Transistoren So; 31 ebenfalls sperren. Der weitere Ablauf wurde bereits beschrieben. Mit Hilfe des Schalters 57 kann die untere Spannungebegrenzung unwirksam gemacht werden, das ist bspw.
• dann der Fall, wenn mit sehr kleinen Ausgangsspannungen gearbeitet werden soll.
• Die Umschaltung des Gerätes auf die möglichen Betriebsarten wird mit der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung durchgeführt. Mit dem Stecker für die Wahl der Arbeitselektrode gemaß der Erfindung werden entweder die Brücken 61 bis 71 oder die Brücken 72 bis 82 geschlossen und damit die für die jeweilige Betriebsart erforderliche Art der Zusammenschaltung der Baugruppen bestimmt. Die erforderliche Berbindung zwischen dem GleichspannungeverstErker 83 für die Endstufe und dem Regel- (Zerhacker-) Verstärker 84 wird für die kathodische Reduktion über die Brücken 61; 62 und für die anodische Oxydation über die Brücken 72; 73 geschlossen. Die Ausgänge der Leistungsstufe 85 mit dem über einen Kabelstecker 107; 1o8 in Reihe geschalteten Thyristorzusatzgerät 97 werden über die Brücken 63; 65; 66 an die erforderlichen Anschlüsse bei der kathodischen Reduktion geführt. Die Steuerung des Thyristorzusatzgerätes 97 erfolgt über Kabelsteckeranschluß 121. Bei der anodischen Oxydation sind demgegenüber die Brücken 74; 75; 76 geschlossen. Wird kein ThyristorzusatzgerEt 97 verwendet, so werden in beiden fällen die Anschlüsse 1o7; 108 kurzgeschlossen, Kontakt 121 bleibt offen. Entsprechend wird brei der kathodischen Reduktion die Polarität der doppelt stabilisierten Vergleichsspannung über die Brücken 67 bis 71 hergestellt0 Bei der anodischen Oxydation folgt die Polarität der Vergleichsspannung aus der Verbindung der'Brücken 78 bis 82.
• Die Einstellung für Konstantstrom-, KonstantsFannungs-oder potentiostatischen Betrieb erfolgt mit Hilfe des Umschalters 89 über die Kontakte 109 bis 117. B2i der Be triebsart ootentiostatischer Betrieb wird die Spannung der Hilfselektrode 4 über den Anschlußkontakt 91 und den Kontakt 11o auf einen Eingang des Meßdifferenzverstärkers 84 gegeben.
• Das Potential der jeweiligen Arbeitselektrode liegt über die Brücken 65 oder 7-5, über den Widerstand 11 und über den Kontakt 116 an Masse, während über den Kontakt 113 und die Brücke 74 die Verbindung zur Endstufe bzw. über den Kontakt 113 und die Brücke 66 die Verbindung zum Thyristorzusatzgerät hergestellt wird. Der zweite Masse-Anschluß für die Arbeitselektrode (Leitung 8) ist direkt am Hilfselektrodenanschluß 91 dargestellt. Über Kontakt 116 (!,ssseanschluß) und die Vergleichsspannungsquelle 86 führt diese Leitung zum 2. Anschluß des Meßdifferenzverstärkers 84. Bei der Betriebsart Konstantspannungsregelung wird ein Spannungsteiler 87 88 entweder über die Brücke 64 an den Anodenanschluß 92 oder über die Brücke 76-an den Kathodenanschluß 93 gelegt, während der andere Anschluß des Spannungsteilers über 112 und 115 die Arbeitselektrode über 65 bzw.
• 77 an Plus liegt. Über den Kontakt lo9 wird zwischen den Widerständen des Spannungsteilers 87; 88 die Regelspannung abgegriffen und auf einen Eingang des Meßdifferenzverstärkers 84 gelegt. Über den Kontakt 112 und den Widerstand 11 erfolgt über die Vergleichsspannungsquelle 86 der Anschluß zum zweiten Eingang des Meßdifferenzverstärkers 84. Zur Regelung wird dabei die am Potentiometer 94 eingestellte Vergleichsspannung mit der am Einstellregler 88 abfallenden Spannung verglichen. Bei der Betriebsart Konstantatrombetrieb liegt der eine Eingang des XseßdifferenzverstSrkers 84 über den Knntakt 117 und die VergleichssparAnungsquelle 86 an Masse. Über die rücken 65 oder 75 fließt der jeweilige Laststrom weiter über den Widerstand 11 und den Kontakt 117 zur Masse und von dort über Kontakt 114 und die Brücken 66 bzw. 74 zum geerdeten Pol der Ausgangsspannung. Der Span nungsabfall über den Widerstand 11 dient dabei als Istwert fYr die Stromregelung, er wird ber den Kontakt 111 auf den anderen eingang des Meßdifferenzverstrkers 84 gegeben.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, bei der die Verbindung zwischen Arbeitselektrode und Leistungsstufe von der Verbindung zwischen Arbeitselektrode und Neßdifferenzverstärker getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst beide getrennt geführten Leitungen (8;10) geerdet werden, und zwar die Verbindung zwischen Arbeitselektrode (2) und Leistungsstufe (5) am entsprechenden Leitungsanschluß in der Leistungsstufe (5) und die Verbindung zwischen Arbeitselektrode (2) und dem einen Eingang des Meßdifferenzverstärkers (6) am entsrechenden Anschluß an der in diese Verbindung eingeschaltete Vergleichsspannungsquel le (7), während die Hilfselektroden- oder sonstige Steuerspannung direkt an den anderen Eingang des Meßdifferenzverstärkers geführt wird, wobei in die Erdleitung der Arbeitselektrode (2) an der Leistungsstufe (5) ein Widerstand (11) eingefügt ist, dessen Widerstandewert gegenüber dem Iiderstand der Leitung (8) zwischen Arbeitselektrode (2) und Vergleichsspannunqsquèlle (7) relativ groß ist, so daß der weitaus größte Teil des an der Leitung (lo) auftretenden Spannungsabfalles am Widerstand (11) liegt, während an der Leitung (8) zwischen Arbeitselektrode (2) und Vergleichsspannungsquelle (7) nur ein vernachlässigbar kleiner Spannungsabfall auftritt, der den tatsächlich vorliegenden Meßwert nur unwesentlich verfälscht.

2. Einrichtung und Schaltungsanordnur.g zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für dsie präparative'Elektrosynthese, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herabsetzen der durch den Reststrom der Endstufentransistoren (13) vorliegenden unteren Regelbereichsgrenze am Ausgang der Betriebsspannung ein kleiner, hoch belastbarer ohmscher Widerstand (12) mit dem Leistungsverstärker in Reihe geschaltet wird, wobei der Spsnnungsabfall über dem Widerstand (12) an die Basis eines Transistors (16) geführt wird, dessen durch Dioden (118) geshuntete Emitter-Kollektorstrecke über einen Widerstand an der Betriebsspannung liegt und der seinerseits die Basis eines Transistors (15) steuert der mit seiner Kollektor-Emitterstrecke zum Ausgang parallel liegt, wobei die Scheltelemente so bemessen sind, daß der von dem mit dem Leistungsverstarker in Reihe liegenden ohmschen Widerstand (12) gesteuerte Transistor (16) bei Ausgangsatrömen, die nicht größer sind als der Reststrom, gesperrt ist, so daß der mit dem Ausgang parallel liegende Transistor 15) leitend ist und den Reststrom absaugt, während bei Ausgangeströmen, die über dem Reststromwert liegen, der erste Transistor (16) geöffnet wird und stinerseits den mit dem Ausgang ( parallel liegenden Transistor (15) sPerrt und deh Reststromverbraucher damit abschaltet.

3. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, dadurch gekennzeichnet, dgß zur Überwachung der Leistungstransistoren (19) der Endstufe auf einen einstellbaren maximalen Ausgangsstrom der von jedem der parallel geschalteten Leistungstransistoren (13) gelieferte Strom über je einen, dem jeweiligen Emitter vorgeschalteten Widerstand (20) 50-wie über einen gemeinsamen Widerstand (21) fließt und Rer diesen Widerständen (20; 21) ein vom jeweils gelieferten Strom und Teilstrom abhängiges Signal in Form eines Spannungsabfalles liefert, und daß diese Signal. über parallel geschaltete Dioden (60) so miteinander verknüpft werden, daß am gemeinsamen Diodenausgang das höchste der parallel anliegenden Potentiale wirkt, das wiederum auf die Basis eines Transistors (25) geführt wird, der einen Eingang eines Differenzverstärkera (24) bildet, während an der Basis eines weiteren, den zweiten Eingang ßes Differenzverstärkers (24) bildenden Transistors (26) ein dem jeweils zulässigen Ausgangsstrom entsprechender Sollwert anliegt, der über einen Einstellregler (27) eingestellt werden kannj wobei der Kollektor des Transistors (25) über eine Diode (95) so mit dem Widerstand (12o), dem Steuerspannungsanschluß und den Basen der Endstufentransistoren (13) verbunden ist, daß bei Überschreitung des jeweils eingestellten zulassigen Wertes mit dem Umschalten des Differenzverstärkers (24) der Transistor (25) öffnet und die Steuerspannung unter dem Widerstand (120) für die Endstufentransistoren (13) auf einen solchen Spannungswert herabsetzt, daß die Endstufentransistoren (13) nur den zulässigen Strom rührens während durch das gleichzeitige Sperren des zweiten Transistore t26) im Differenzverstärker (24) ein nachgeschalteter Transistor (28) öffnet, der damit seinerseits zwei in Derlingtonschaltung angeordnete Transistoren (30; 31) sperrt, deren Kollektoren über einen gemeinsamen Widerstand (41) gegen eine feste Hilfsspannung (100), deren Minuspol mit dem Piùspoi der Ausgangsspannung verbunden ist, gelegt sind, wobei mit dem Sperren der Transistoren (3o; D1) über eine Zenerdiode (32) ein Zeitglied, bspw. ein ?;1illerintegrator (34), angesteuert wird, der seinerseits nach Ablauf der eingestellten Zeit die gesamte Anlage über geeignete Schaltmittel einmal abschaltet und zum anderen die Störung in geeigneter Form nach außen anzeigt.

4. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die prFparative Elektrosynthese nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß ein erneutes Einschalten der Betriebsapannung durch Ansteuern des Relais (48) durch einen Transistor (35) verhindert wird", der mit seinem Emitter mit dem Minuspol der Betriebsspannung verbunden ist, während die Spannungsversorgung am Kollektor über einen bEiderstand von der Hilfsspannung her erfolgt, während die Basis über ein Widerstandsnetzwerk (103) sn die Betriebsspannung (17) bzw. über einen Arbeitskontakt (104) und einen Widerstand an eine andere Spannungsquelle (1o6) gelegt ist, deren minuspol mit dem hinus,)ol der Betriebsspannung (17) verbunden ist, so daß bei eingeschalteter Betriebsspannung bzw. bei geschlossenem Arbeitskontakt (1o4) der Transistor (g5) geöffnet ist, d.h., sein Kollektor liegt auf dem Potential des negativen Betriebsspannungsanschlusses, während bei abgeschalteter Betriehsspannung (17) bzw. bei geöffnetem Arbeitslrontskt (104) -nach dem zwangsweisen Abschalten der Betriebsspennung- der Transistor (35) sperrt und über eine Diode (37) zwischen Kollektor und Steuereingang für den Millerintegrator (34) ein RUc-kippen des Millerintegrators (34) und damit ein erneutes Anziehen des Relais (48)- verhindert, wobei das Gerät auch dann abschaltet bzw. nicht erst eingeschaltet werden Kann, wenn die Betriebssparnung (17) und/oder die Spannung (1o6) und/ oder die Hilfsspannung (loo) ausfällt bzw. nicht anliegt.

5. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere fijr die präparative Flektrosynthese, dadurch gekennzeichnet, daß zur iibearwachung der vorliegenden Ausgang spannung (14) die Basis des ersten der in Darlingtonschaltung angeordneten Transistoren (3o; 31) einmal zur Kontrolle eines oberen zulässigen Spannungswertes über eine Diode (54) so mit einer einstellbaren Spannung (52) belegt ist, daß beim Überschreiten des eingestellten Grenzwertes die Diode (54) öffnet und zum anderen zur Kontrolle eines unteren zulässigen Spannungswertes über eine weitere Diode (56) und einen Schalter (57) mit dem Kollektor eines Transistors (58) verbunden ist, der seinerseits über eine Diode (55) mit der Steuerspannung (18) für die Leistungatransistoren (13) verbunden ist und dessen Basis mit einer einstellbaren SPannung (53) so belegt ist, daß Diode (55) und Transistor (584 beim Uberschreiten des Spannungswertes der Steuerspannung (18), der der unteren Grenze der Ausgangsspannung (14) entspricht, öffnen und die Diode (56) bei geschlossenem Schalter (57) ebenfalls'öffnet, so daß mit dem Öffnen einer der beiden Dioden (54; 56) die Basisspannung der Darlingtonschaltung absinkt, daß die Transistoren (30; 31) sperren und ihrerseits über die Zenerdiode (32) das Zeitglied steuern, bspw. den Ii.illerintegrator (34) stellern, der seinerseits nach Ablauf der eingestellten Zeit die Gesamtanlage über geeignete Schaltmittel abschaltet.

6. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung frei wählbarer Parameter im äußeren System die jeweils zu erfassenden Parameter über geeignete Meßwertfühler erfaßt werden, die bei Grenzwertüberschreitungen ein geeignetes Schaltelement, bspw. ein Relais, ansteuern, dessen zugehöriger Arbeitskontakt (39) den gleichen Transistor (35) ansteuert, der nach dem zwangsweisen Abschalten ein erneutes Einschalten der Betriebsspannung verhindert, so daß beim Überschreiten eines der festgelegten Grenzwerte für die äußeren Parameter der Transistor (35) sperrt und damit die Spannung an seinem Kollektor soweit anhebt, daß die Diode (37) öffnet und die Steuerspannung für den Xirillerintegrator einen positiven 'inert annimmt, d.h., der Millerintegrator (34) wird angesteuert und schaltet nach Ablauf der vorgegebenen Zeit die Betriebsspannung in der bereits beschriebenen Form ab.

7. WinriePtung und Schaltungsanordnung zur-Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, dadurch ge-Mennzeichnet, daß zur Umstellung des Gesamtgerätes auf die möglichen Betriebsarten - kathodische Reduktion oder anodische Oxydation bzw. Kn nst ant spannungs-, onstantstromregelung oder potentiostatischer Betrieb - ein Stecker (96) so umEesteckt wird, daß bei kathodischer Reduktion äie Brücken (61 bis 71) geschlossen sind> während bei anodischer oxydation die erforderliche Polarität an den angeschlossenen Einzelgeräten und an den Außenanschldssen über die anderen Brücken (72 bis 82) hergestellt wird, und daß die Umschaltung auf Konstentspannungs-i Konstantstromregelung oder auf potentiostatischen Betrieb mit Hilfe eines Schaltere (89) über dessen Kontakte (lo9 bis 117) erfolgt, wobei das Zusammenschalten der Bauteilgruppen, die durch den Wahlschalter (89) jeweils in Funktion gesetzt werden, durch den Stecker bereits in der erforderlichen Form festgelegt ist.

8. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolyse zelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Stecker mit den Anschlußkontakten 107; lo8; 121 wahlweise ein Thyristorzusatzgerät 97 angeschlossen werden kann und daß beim Einsatz des Potentiostaten ohne Thyristorzusatzgerät die Anschlußkontakte 107 und 1o8 kurzgeschlossen werden, während der Anschlußkontakt 121 offen bleibt.

9. Einrichtung und Schaltungsanordnung zur Potentialregelung an der Arbeitselektrode einer Elektrolysezelle, insbesondere für die präparative Elektrosynthese, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Erdleitung der Leistungsstufe (5) eingefügte .iiderstand (11), durch den eine VerfäLschung des an der Hilfselektrode (4) ermittelten Meßwertes infolge der mehrfachen Erdung verhindert wird, durch die Umschaltung des .lahlschaltera (89) auf die Kontakte (111; 114; 117) bei der Betriebsart Konstantstromregelung gleichzeitig als Mebwiderstand verwendet wird, wobei der ber diesen Widerstand (11) fließende Strom bzw. die dabei abfallende Spannung als Istwert definiert wird.