SU970245A1 - Автокомпенсационный измеритель плотности тока в электролите - Google Patents

Description

. Изобретение относитс  к иэмерительной технике и предназначено дл  контрол  плотности тока в объе. ме электролита непосредственно в ходе технологического процесса нанесени  гальванических покрытий. Известны измерители плотности тока в электролите, выполненные по компенсационной схеме, содержащие два торроидальных ферромагнитных сердечника, имеющих определенную площадь внутреннего окна, с обмотками возбуждени , выходной и обратной св зи, преобразователь ток-напр жение , выпр митель, фильтр низких частот и регистратор тока l Однако данные устройства имеют невысокую точность, большую температурную погрииность, плохую повтор емость характеристик. Эти недоста ки вызваны существенными разбросами и нестабильностью параметров ферромагнитных сердечников. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  автокомпенсационный измеритель плот ности тока в электролите, содержащи датчик в виде двух ферромагнитных сердечников торроидальной форкы с обмотками возбуждени , выходной и обратной св зи, источник высокочастотного напр жени , к которому подключены через резистор перва  обмотка возбуждени , источник пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом, одна из выходных обмоток которого подсоединена через резистор к второй обмотке возбуждени , а две другие выходные обмотки источника пр моугольного напр жени  ..с тоансфррматорным выходом подсоединены к коммутатору и синхронному детектору соответственно, и последовательно включенные коммутатор, асинхронный детектор, демодул тор, синхронный детектор, фильтр низких частот и преобразователь напр жение - ток. Выход преобразовател  напр жеНие-ток через регистратор тока нагружен на обмотку обратной св зи, а вход коммутатора подсоединен к выходной обмотке датчика 2, Недостатком данного устройства  вл етс  наличие в выходном сигнале датчика коммутационных выбросов, которые возникают в момент перехода через ноль (смене пол рности) тока источника пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом. Амплитуда этих выбросов зависит от температуры , от параметров сердечников и измен етс  от образца к образцу, что вносит дополнительную аддитивную погрешность, Цель изобретени  - повышение точности путем уменьшени  аддитивной погрешности преобразовани . Указанна  цель достигаетс , тем, что в автокомпенсационный измеритель плотности тока в электролите, содержащий датчик-плотности тока в виде двух ферромагнитных сердечников торроидальной формы с обмотками .. возбуждени , выходной и обратной св зи, и.сточник высокочастотного напр жени , к которому подключена через резистор перва  обмотка воз буждени , источник пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом . одна из выходных обмоток которого подключена через резистор к второй обмотке возбуждени , а две Другие выходные обмотки подсоединены к входам коммутатора и синхронного детек тора соответственно, и последовател но включенные коммутатор, асинхронны детектор, демодул тор, синхронный . детектор, а также фильтр низких частот и преобразователь напр жение-ток причем выход преобразовател  напр же ние-ток через регистратор тока нагру жен на обмотку обратной св зи, а вход коммутатора подсоединен к выходной обмотке датчика, введены формирователь управл ющего напр жени  и ключ, а в источник пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходо введена дополнительна  выходна  обмотка , причем вход ключа подсоединен к выходу синхронного детектора, а выход ключа - к входу фильтра низких частот, при этом дополнительна  обмо ка подсоединена к ключу через формирователь управл ющего напр жени . На фиг.1 дана схема устройства; на фиг.2 - кривив зависимости (Н ферромагнитных сердечников; на фиг. форма напр жени  на выходной обмот .ке; на фиг.4 - форма напр жени  на выходе коммутатора. Измеритель включает датчик 1 плотности тока (дифференциальной конструкции), выполненный в виде двух ферромагнитных сердечников 2 и- 3 торроидальной формы с обмотками 4,5 и б, 7 возбуждени , выходной 8/ обратной св зи 9 и 10. Эти сердечHpiJKH собраны вместе и имеют общее окно известной площади. обмотки 4 и5,6 и 7, 9 и 10 нэмотаны на разных сердечниках. На одном из сердеч ников намотана обмотка 8. обмотки 4,5 и 6,7 возбуждени  соединены последовательно так, что магнитные по токи, создаваемые ими, направлены в противоположные стороны. Обмотки б .и 7 возбуждени  через резистор 11 подсоединены к источнику 12 низкочастотного пр моугольного напр жени , имеющему выход с трансформатора 13. Обмотки возбуждени  4 и 5 подсоединены к источнику 14 высокочастотного напр жени  через резистор 13. Вход коммутатора 16 подключен к выходной обмотке 8, а выход коммутатора 16 подключен к асинхронному детектору 17. Назначение коммутатора 16 - коммутировать концы выходной обмотки 8 в соответствии с изменением пр моугольного низкочастотного напр жени  модул ции. Асинхронный детектор 17 подключен к демодул тору 18, сглаживающему высокочастотное напр жение пульсаций; Выход демодул тора 18 подсоединен к синхронному детектору 19, коммутируемому низкочастотным напр жением JyIoдyл ции. Синхроншлй детектор 19 . подключен к ключу 20, управл емому формирователем 21 управл ющего на- i, пр жени , подключенному к дополнительной обмотке 22 источника 12 низкочастотного пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом. Ключ 20 подключен к фильтру 23 низких частот. Фильтр 23 низких частот подключен к преобразователю 24 напр жение-ток, нагруженному через регистратор 25 тока на обмотки 9 и 10 обратной св зи. Устройство работает следующим образом. Предположим, что ферромагнитные сердечники датчика 1 плотности тока и соответствующие обмотки 4 и 5, б и 7, 9 и 10 абсолютно идентичны и крива  зависимости В f(Н) ферромагнитных сердечников имеет вид, показанный на фиг.2. При отсутствии электролитического тока в окне датчика плотности тока напр женность магнитного пол  в каждом из ферромагнитных сердечников 3 и 2 складываетс  из напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных полей. Величины напр жений на выходе источника 12 пр моугольного напр жени  и источника 14 высокочастотного напр жени  и резисторы 11 и 15 выбраны так, что ток источника 12 пр моугольного напр жени  (ток низкочастотной модул ции) значительно больше тока источника 14 высокочастотного напр жени . На выходной обмотке 3 из-за нелинейности и симметричности кривой намагничивани  будет напр жение, форма которого показана на . Характер изменени  напр жени  обусловлен тем, что при одновременном воздействии низкочастотного пр моугольного напр жени  модул ции и высокочастотного напр жени  положительна  полуволна высокочастотного напр жени  в один полупериод воздействи  низкочастотного напр жени  увеличивает индукцию в магиитопроводе, а в другой - уменьшает . Аналогично и в другой полупериод низкочастотного пр моуголь|НогЬ напр жени  модул ции. Амплитуды высокочастотного напр жени  в соседние полупериоды низкочастотного пр моугольного напр жени  одинаковы.

Это напр жение подаетс  на коммутатор 16, синхронизированный с низ- 0 кочастотным пр моугольным напр жением модул ции. Коммутатор 16 устран ет низкочастотную паразитную модул цию . Форма напр жени  на выходе коммутатора 16 показана на фиг.4. Как 15 видно, это напр жение не модулировано по амплитуде. После выпр млени  асинхронным детектором 17 напр жение подаетс  на демодул тор 18. Так как посто нна  времени демодул тора 18 20 гораздо больше периода высокочастотног .о питающего напр жени , то на выходе фильтра по вл етс  посто нное напр жение, пропорциональное посто нной составл ющей входного сигнала, 25 которое не пропускаетс  в остальную часть схемы разделительной цепью, вход щей в состав демодул тора 18. Поэтому в остальной части cxeNti . нал будет отсутствовать и в обмотках ,. 9 и 10 обратной св зи тока нет.

При по влении посто нного электрического тока, протекающего через окно датчика плотности тока, возни- . кает магнитное поле подмагничивани , 35 Оно нарушает симметрию напр женнос ,тей, существующую ранее. В итоге рабочие точки, вокруг которых происходили высокочастотные изменени  напр женности , в оба полупериода низ- 40 кочастотного напр жени  смест тс  в одну и ту же сторону. Это вызовет низкочастотную амплитудную модул цию высокочастотного напр жени . Частота модул ции будет равна частоте 45 низкочастотного напр жени , а глубина модул ции определ етс  величиной тока, протекающего через окно датчика 1 плотности тока. После выпр млени  асинхронным детектором 17 и гл сглаживани  высокочастотных пульсаций демодул тором 18 на входе синхронного детектора 19 будет напр жение огибающей, пропорциональное измер емому току. Ключ 20, управл емый пр моугольин да импульсами, образуемыми формировател ми управл ющего напр жени , вырезает коммутационные выбросы.

Напр жение сглаживаетс  фильтром 23 нижних частот, преобразуетс  в ) ток преобразователем 24 напр жение- . ток и через регистратор 25 ока прикладываетс  к обмоткам 9 и 10 обратной св зи, создава  ток, компенсирующий .электролитический входной ток. 45

Поэтому датчик 1 плотности тока работает при малых отклонени х от начальной рабочей точки сердечников.

Температурна  погрешность датчика 1 плотности тока практически отсутствует , так как с изменением температуры не нарушаетс  симметри  кривой намагничивани  ферромагнитного материала, т.е. выходной сигнал датчика 1 плотности тока остаетс  симметричным и не вносит дополнительной аддитивной погрешности.

Предлагаемое устройство имеет повышенную точность преобразовани  благодар  исключению аддитивной погрешности преобразовани .

Повышение точности измерени  плотности тока в электролите позволит повысить качество нанесени  покрыти  и существенно уменьшить расход дефицитных материалов. Кроме того, применение предлагаемого устройства в промышленности позволит оптимизировать гальванические процессы.

Claims (2)

1. Гусев В.Г., Фокин А.Н., Иванов М.П. Магниточувствительные первичные измерительные преобразователи

плотности тока в электролите. - Измерительна  техника, 1977, 6, с.70.

2. Авторское свидетельство СССР 813273, кл.С 01 R 19/08, 1975 (прототип).