SU789819A1

SU789819A1 - Преобразователь плотности тока в электролите в напр жение

Info

Publication number: SU789819A1
Application number: SU782673542A
Authority: SU
Inventors: Владимир Георгиевич Гусев; Александр Николаевич Мирин; Михаил Петрович Иванов; Камиль Музагитович Валитов
Original assignee: Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе
Priority date: 1978-10-16
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности тока в объеме гальванической ванны.

Известны устройства для определения плотности тока в электролите на обраба- ⁵тываемых деталях, содержащие амперметры, вольтметры и дополнительные электроды и основанные на использовании косвенных методов контроля, например метод 'свидетеля' й метод вольт-амперных характеристик М·

Эти методы основаны на измерении полного тока, протекающего через ванну, и прикладываемого к ней напряжения, ис- _|$ходя из предположения, что плотность тока в электролите на обрабатываемых деталях распределена равномерно. Однако в действительности распределение плотности тока в электролите на деталях, особенно сложной формы, весьма неравномерно. Значения плотности тока на различных участках одной и той же детали могут расходиться По величине на 50-60%. Поэ2 тому контроль плотности тока по указанным выше косвенным методам не дает желаемого результата, так как при их использовании не выдерживается заданная толщина покрытия, что ведет к браку и непроизводительному расходу драгоценных и дефицитных материалов.

Наиболее близкий предлагаемому преобразователь для измерения плотности тока в электролите содержит дифференциальный магниточувствительный преобразователь тороидальной конструкции с известной площадью внутреннего окна, через который протекает электролитический ток, и операционный усилитель. Дифференциальный магниточувствительный преобразователь состоит из двух ферромагнитных сердечников с обмотками возбуждения (входной и выходной), каждая из которых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмотки соединены между собой встречно. При этом концы выходной обмотки непосредственно подключены между входами операциемного усилителя, инвертирующий вход которого соединен через резистор с его выходом.

Операционный усилитель, охваченный глубокой и параллельной отрицательной обратной связью, имеет малое входное сопротивление и представляет собой электронный преобразователь ток—Напряжение. Поскольку входное сопротивление опера- ю ционного усилителя много меньше сопротивления короткозамкнутого витка электролита, то изменения сопротивления последнего при изменении температуры и состава электролита сказывается на характерно— тике преобразования в меньшей степени Недостатком указанного технического решения является недостаточная точность, что обусловлено наличием активного сопротивления у выходной обмотки, подключен- 20 ной к преобразователю ток—напряжение. Так как выходное сопротивление преобразователя мало, то характеристики преобразования и влияние.преобразователя на обьект определяются величиной этого 25 сопротивления. Оно изменяется от экземпляра к экземпляру и увеличивается с повышением температуры. Поэтому, хотя сама величина этого сопротивления невелика (несколько Ом), изменения его с тем- зо пературой вызывают изменения характеристик преобразования.

Кроме того, из-за наличия этого конечного сопротивления, остается влияние изменений сопротивления короткозамкнутого 35 витка электролита при изменении температуры и состава на характеристики преобразования, что обуславливает появление дополнительной погрешности.

Цель изобретения - повышение точноо- 40 ти преобразования путем уменьшения влияния изменений активного сопротивления выходной обмотки при изменении температуры и уменьшения влияния изменения сопротивления 'короткозамкнутого витка ₄₅электролита при изменении его температуры или состава при изменении плотности тока в электролите.

Указанная цель достигается тем, что в известный преобразователь плотности _JQтока в электролите в напряжение, включающий дифференциальный магниточувствительный преобразователь, состоящий из двух ферромагнитных сердечников с обмотками возбуждения и выходной, каждая из _$$которых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмот— ки соединены между собой встречно, и операционный усилитель, введена дополнительная обмотка, расположенная на ферромагнитных сердечниках дифференциального магниточувствительного преобразователя, идентичная его выходной обмотке, и конденсатор, при этом дополнительная обмотка подключена к инвертирующему входу и выходу операционного усилителя, выходная обмотка подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя и общей шине, а конденсатор включен между инвертирующим входом и общей шиной, а выход операционного усилителя является выходом преобразователя.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя.

Устройство включает дифференциальный магниточувствительный преобразователь

I тороидальной формы с известной площадью внутреннего окна, содержащий одинаковые тороидальные ферромагнитные сердечники 2 и 3, на которых намонаты секции обмоток возбуждения 4 и 5, выходной 6 и 7 и дополнительной 8 и 9, конденсатор 10 и операционный усилитель 11. Секции каждой из обмоток соединены между собой последовательно, а секции 6 и 7 выходной и 8 и 9 дополнительной обмоток соединены между собой встречно. Концы дополнительной обмотки подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 11 и его выходу, а концы выходной обмотки - к неинвертирующему входу операционного усилителя 11 и общей шине. Конденсатор 10 включен между инвертирующим входом операционного усилителя

II и общей шиной.

Преобразователь работает следующим образом.

Если через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя 1 электролитический ток не протекает и сердечники 2 и 3 идентичны, то сигнал выходной обмотки равен нулю и выходное напряжение на выходе операционного усилителя 11 отсутствует. Соответственно, в дополнительной обмотке ток не протекает.

При прохождении электролитического тока через окно дифференциального мага и— точувствительного преобразователя 1 в сердечниках 2 и 3 появляется дополнительный магнитный поток, В одном из сердечников, например, в сердечнике 2, он во время одного полупериода совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым секциями 4 и 5 обмотки возбуждения, а в сердечнике 3 направлен в противоположную сторону. В следующий полупериод наблюдается противоположная картина. Так как ферромагнитные сердечники 2 и 3 имеют нелинейные характеристики, то ЭДС, наводи-5 мые в секциях 6 и 7 выходной обмотки и секциях 8 и 9 дополнительной обмотки различаются между собой. В выходной Обмотке появляется ЭДС, приложенная к неинвертирующему входу операционного ю усилителя 11, имеющего высокое входное сопротивление. Поскольку инвертирующий вход операционного усилителя замкнут на землю через конденсатор 10, сопротивление которого на частоте возбуждения близко к нулю, то ЭДС, появляющаяся на выходе дополнительной обмотки, замыкается через конденсатор 10 и на инвертирующем входе операционного усилителя 11 - нулевое напряжение. Сигнал выходной обмотки, приложенный к неинвертирующему входу операционного усилителя 11, усиливается последним в К раз (К - коэффициент усиления операционного усилителя 11) и оказывается _J5 приложенным к дополнительной обмотке^ вызывая протекание в ее, секциях 8 и 9 тока, уменьшающего сигнал выходной обмотки приблизительно в К раз.

Если К достаточно велико (К —* ⁰⁰ ), _3Qто сигнал выходной обмотки стремится к нулю, а на выходе операционного усилителя 11 появляется сигнал, соответствующий измеряемой плотности тока, определяемой как

где j - плотность тока;

- электролитический ток, протекающий через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя;

S - площадь окна дифференциального магниточувствительного преобразователя.

Одновременно, поскольку протекание ⁴⁵тока в секциях 8 и 9 дополнительной обмотки приводит к выравниванию магнитных потоков в ферромагнитных сердечниках 2 и 3, то разность их равна нулю. Благодаря дифференциальной конструкции магниточувствительного преобразователя, независимо от величины протекающего

Таким образом, введение дополнительной обмотки в предлагаемый дифференциальный магниточувствйтельный преобразователь, подключение ее между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, подключение выходной обмотки между неинвертирутощим входом операционного усилителя и общей шиной и соединение с последней инвертирующего входа операциемного усилителя через дополнительно введенный конденсатор устраняет влияние изменений сопротивления короткозамкнутого витка электролита при изменении его температуры и состава. Кроме того, поскольку выходная обмотка подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, входное сопротивление которого на 3-5 порядков больше электрического сопротивления выходной обмотки, то изменения активного сопротивления выходной обмотки при изменении температуры и реличина этого сопротивления не отражаются на характеристиках преобразования. Все это позволяет существенно уменьшить погрешности преобразования при измерении плотности тока, в' электролите.

Claims

1. Згурский В. А. и др. Автоматический контроль гальванических гфоцессов, Техника, 1973, с. 63-78.

2. Гусев В. Г. и др. Магниточувствительные первичные измерительные пре- образователи плотности тока в электролите . Измерительна техника , № 6 1977, с. 70, рис. 3 а.