SU1468986A1 - Устройство дл измерени площади катода в гальванической ванне - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гальванотехнике и может быть использовано как самосто тельно дл  измерени  площади деталей и  электропроводных материалов в гальванической ванне,.. так и в составе устройств стабилизации и регулировани  плотности тока на поверхности деталей. Цель изобретени  - повышение -точности измерени  площади. В гальваническую ван;чу 1

Description

Фиг.

погружены анод 2, дополнительный электрод 3 и катод 4. Анод 2 непосредственно подключен к выходу генератора 5 импульсного тока, а катод 4 соединен с вторым ползосрм генерато ра 5 через шунт 6. Напр жение трапецеидальной формы, снимаемое с дополнительного электрода 3, при помощи первого выпр мител  7, разделительного конденсатора 8, усилител  -выпр  мител  9 и первого фильтра среднего значени  10 преобразуетс  в посто нное напр жение, обратно пропорцио-. нальное площади катода. Это напр жение подаетс  на рабочий вход функционального преобразовател  11. На компенсирующий вход преобразовател  11 с выхода блока 12 измерени  тока генератора, состо щего из интегратора 13, второго выпр мител  14 и второго фильтра среднего значени  15, подаетс  напр жение, пропорциональное величине и обратно пропор - циональное частоте импульсного тока генератора 5. Функциональный преобразователь 11, включающий в себ  генератор импульсов 16, схему И 17, счетчик 18, цифроаналоговый преобразователь 19 и схему сравнени  20, осуществл ют операцию делени  напр жени , подаваемого на компенсирующий вход, на напр жение на рабочем входе . В результате на выходах счетчика 18 устанавливаетс  код, пропорциональный площади катода, причем на значение кода не оказьюает вли ние ни величина, ни частота тока генератора 5. Повьшение точности измерени  достигаетс  введением в данное устройство разделительного конденсатора, усилител -выпр мител  и функциональ ,ного преобразовател , 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1

Изобретение относитс  к оборудованию дл  гальванотехники и может быть использовано дл  измерени  пло- щади .деталей, выполненньпс из электропроводных материалов.

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - эквивалентна  схема гальванической ванны на переменном токе, где: Сд и С, - емкости двойного электрического сло  соответственно анод-электролит и катод-электролит; R и Rj - эквивалентные сопротивлени  электролита между анодом и дополнительным электродом и катодом и дополнительным,электродом; А, Э, К - анод, дополнительный электрод и катод соответственно; на фиг.З - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

На фиг.З обозначено I(t) - форма импульсного тока через ванну; ) - на пр жение, снимаемое с дополнительного электрода; ) - напр жение на выходе первого выпр мител ; Ug(t) - напр жение после разделителького конденсатора;и„ц(t) - напр жение на выходе усилител -выпр мител ; Ujp, - напр жение на выходе первого фильтра среднего значени ; (t) - напр жение, снимаемое с шунта;

o

Uy(t) - напр жение на выходе интегратора; Ug,.(t) - напр жение на выходе второго выпр мител ; Ucp напр жение на выходе второго фильтра

среднего значени .

Устройство дл  измерени  площади катода в гальванической ванне содержит гальваническуто ванну 1, в которую погружены анод 2, дополнительный электрод 3 и катод 4. Анод 2 непосредственно подключен к выходу генератора 5 разнопол рных импульсов тока пр моугольной формы, катод 4 подклюс чен к второму полюсу генератора 5 через шунт 6.

Вход первого выпр мител  7 соединен с дополнительным электродом 3, а выход первого выпр мител  7 подклю- - чен к одной из обкладок разделительного конденсатора 8, втора  обкладка которого соединена с входом усилител -выпр мител  5 выход которого подключен к вХоду первого фильт-

5 ра 10 среднего значени , соединенного своим выходом с рабочим входом функционального преобразовател  11. К шунту 6 подключен вход блока 12 измерени  тока генератора, в состав

Q которого вход т последовательно соединенные интегратор 13, второй выпр -- мител  14 и второй фильтр 15 среднего значени , причем выход последне0

ГО подключен к компенсирующему входу функционального преобразовател  1 1 .

В состав функционального преобразовател  11 вход т генератор 16 импульсов , выход которого соединен с одним из входов схемы И 17, выход которой подключен к входу счетчика 18. Выход счетчика 18 соединен с цифровыми входами цифроаналогового преобразовател  19, опорный вход которого  вл етс  рабочим входом функционального преобразовател  11. Выход цифроаналогового преобразовател  19 соединен с одним из входов схемы 20 сравнени , второй вход которой  вл етс  компенсирующим входо функционального преобразовател  1. Выход схемы 20 сравнени  соединен с вторым входом схемы И 17.

Устройство работает следующим образом.

Импульсный разнопол рный ток I(t создаваемый генератором 5, вызывает по вление на электродах ванны напр жени , причем на дополнительном злектроде 3 по отношению к катоду 4 это напр жение имеет трапецеидальную форму.

Согласно схеме замещени  ванны (фиг.2) напр жение на дополнитель

ном электроде при величине „ тока через ванну равно

U,(t)

I,R2

(1)

где t врем  после по влени  импульса тока IP,

Форма напр жени  U-,(t) представлена на фиг.З. Первый выпр митель 7 осуществл ет двуполупериодное выпр мление напр жени  U(t), а разделительный конденсатор 8 исключает посто нную составл ющую выпр мленного напр жени . Далее полученное напр жение Uj, (t) выпр мл етс  и усиливаетс  усилителем-выпр мителем 9 и поступает на первый фильтр 10 среднего значени , который выдел ет посто нную составл ющую U напр жени  UygCt). Посто нна  составл юща  равна

что

С.

i

C« f

O

S

0

где f - частота тока I(t).

Таким образом, напр жение Ucp,, на выходе первого фильтра 10 среднего значени  оказываетс  обратно пропорциональным емкости С двойного электрического сло  катод-электролит.

Функциональный преобразователь 11 находит обратную величину от напр жени  Uj.p, и может быть выполнен по схеме, представленной на фиг.1. В начальный момент времени на выходе схемы 20 сравнени  уров&нъ лог.Г , схема И 17 открыта -и импульсы напр -„ жени  с генератора 16 импульсов поступают на счетчик 18,на выходах которого устанавливаетс  нарастающий во времени код N. Так как на опорный вход цифро- аналогового преобразовател  19 пода- етс  напр жение Ucpj , на его выходе напр жение ицд будет измен тьс  по закону

UCP.- N.

ц«п KI

ср,

30

где К| - коэффициент пропорциональности .

и

В момент сравнени  напр жени  цйп и cpi , поступающего с выхода блока измерени  тока генератора, схема 20 сравнени  подает запрет на схему И 17, счет прекращаетс . При этом код на выходах счетчика 18 ока- зьтаетс  пропорциональным емкости G...

0

N

и

срт.

К,-и

ср

8

к

У f

(2)

Напр жение U.., обеспечивает ком5

0

5

срг

пенсацню вли ни  нестабильности величин 1д тока через ванну и его частоты f на погрешность преобразовани , т.е. на величину кода N. Оно получаетс  после усреднени  вторым фильтром 15 среднего значени  выпр мленного вторым выпр мителем 14 и проинтегрированного интегратором 13 напр жени , снимаемого с щунта 6, пропорционального току 1д. Форма напр жени  Ug2 (t) представлена на фиг.З. Посто нна  составл юща  этого напр жени 

рассчитываетс  на:

аналогично U

cpi

и рав-

и.

R IU

1° f

где (, - посто нна  времени интегратора 13;

. - сопротивление шунта. 6.

Подставл   выражение дл  Ucpi (2),получим

N

jii

KI.C

С, или N К С,

где К

коэффициент пропорциональности .

Таким образом, код N на выходах счетчика 18 в данном устройстве пропорционален емкости С двойного электрического сло  ка.тод-электро- лит, а следовательно, и площади, катода , причем точность измерени  площади существенно повышаетс  за счет устранени  необходимости измерени  и сравнени  мгновенных значений напр жений милливольтного уровн .

Экспериментальные исследовани  пр.едлагаемого устройства дл  измерени  площади катода в гальванической ванне показали, что по сравнению с устройством - прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более точное определение площади катода и позвол ет за счет э.того повысить качество покрыти  изделий а

Экспериментальна  проверка данного устройства проводилась следующим образом. Б гальванической ванне помещалс  анод, дополнительный электрод и катод, представл юпщй собой пр моугольные медные пластины известной .площади: S 400 э см. Площадь катода измен ли путем замены катода на пластину другой площади . Фиксировались показани  предла- гаемого устройства и прототипа. Результаты приведены нихе: г

Я,

, см

20. 40

60

N прототип

N предлагаемое

20,0 40,5 61,2 20,0 40,3 60,2

80 83,4

81.

С увеличением площади катода показани  устройства-прототипа (N прототип ) все сильнее отличаютс  от показаний предлагаемого (N предло). Это св зано с тем, что уровень полезного сигнала с .ростом площади уменьшаетс . Поэтому в прототипе возрастает погрешность, вызванна  наличием смещени  в схеме сравнени . В предложенном устройстве уровень сиг

5

0

5

нала, поступающего на вход функционального преобразовател , во много раз больше, чем поступающего на вход схемы сравнени  в прототипе, поэтому вли -ние- шумов и смещений в схеме сравнени  здесь.существенно меньше.

В гальванической ванне определ лась площадь с помощью данного устройства , Оказалось, что перемещение дополнительного электрода на ±5 см относительно исходного положени  вызывало изменение показаний не более чем на 0,5%,

По сравнению с известным устройством данное устройство п-озвол ет повысить точность измерени  за счет исключени  в процессе преобразовани  полезного сигнала операции сравнени  мгновенных значений измен ющихс  во времени . напр 7сений малого уровн . В известном устройстве на схеме сравнени  сравниваютс  мгновенные значени  относительно низковоль тных сигнд- лов, поэтому наличие шумов во входных сигналах компараторов, дрейф их уровн - срабатывани  приводит к нестабильности -длительности формируемь х на выходе устройства импульсОБ и погрешностей измерени ,

В данном устройстве за счет использовани  двух включенных последовательно через разделительный конден- g сатор двухполупериодных выпр мителей и фильтра выдел етс  среднее значение полезного сигнала, причем уровень его на выходе фильтра может быть сделан достаточно большим (единицы и даже дес тки вольт) при соответствующем выборе козсМзициента усилени  выпр мител , наличие шумов и дрейфа усилителей и схемы сравнени  при таком уровне сигналов практически на точности измерений не.сказываютс . Так при дрейфе уровн  срабатывани  схемы срайнени  на 5 мВ в известном устройстве возникает погрешность пор дка 20-30%, а в данном устройстве она составл ет всего лишь 0,5-1%,

0

0

5

0

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  пло- gg щади катода в гальванической ванне , содержащее генератор разнопол р- ных импульсов тока пр моугольной формы , подключенный в цепь между анодом и катодом, шунт, блок измерени 

тока генератора, вход которого соединен через шунт с катодом, дополнительный электрод, фильтр среднего значени  и выпр митель, вход которого подключен к дополнительному электроду , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности измерений ,, оно снабжено разделительным конденсатором, усилителем-выпр мителем и функциональным преобразователем , причем одна из обкладок разделительного- конденсатора соединена с выходом вьтр митёл , а друга  - с входом усилител -выпр мител , выход

Составитель С.Пономарев Редактор М,Бандура Техред Л.Сердюкова

Заказ 1321/28

Тираж 605

ВНИШШ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

усилител -выпр мител  соединен с входом фильтра среднего значени , выход которого соединен с первым входом функционального преобразовател , при этом второй вход функционального преобразовател  соединен с выходом блока измерени  тока гене-л ратора.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что блок изме- рени  тока генератора выполнен в виде последовательно соединенных интегратора , второго выпр мител  и второго фильтра среднего значени .

э

S9

Корректор М.Максимипшнец

Подписное