Устройство для измерения площади детали в гальванической ванне

 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано каксамостоятельное для измерения площади деталей из электропроводных материалов в гальванической ванне, так и в составе устройств стабилизации и регулирования плотности тока иа поверхности деталей и устройств измерения толщины гальванопокрытия в ходе процесса. Устройство позволяет повысить точность измерения площади деталей путем исключения алияння на результат измерения активного сопротивления элек тролита. В электролитическую ванну 15 погружены анод 14, дополнительный электрод 1 и катод 9. Между анодом и катодом ванны протекает ток прямоугольной формы, вьфабатьшаемый источником 10 разнополярных импульсов тока; период Т следования импульсов тока задается управляемым генератором 12. В преобразователе 2 напряжения, выполненном в виде последовательно соединенных двухполупериодног.о выпрямителя 3, разделительного конденсатора 4 и амплитудного детектора 5, происходит преобразование напряжения, снимаемого с дополнительиого электрода 1, в постоянное напряжение , пропорциональное периоду Т импульсов тока. Блок сравнения 6 сравнивает это напряжение с напряжением , поступающим с преобразователя тока 7, пропорциональным амплитуде импульсов тока ванны, протекающего (Л с 4 ел 00 v./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Р 1 С 25 O 21/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232254/31 — 02 (22) 20 а 04 ° 87 (46) 15. 02.89. Бюл. К - б (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) Н.В.Ковалков, М.Б.Гладштейн, В.II.Ôoì÷åíêoâ и А,Н.Тарабукин (53) 621.357.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1242546, кл. С 25 D 21/12, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 1341255, кл. С 25 D 21/12, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ДЕТАЛИ В ГАЛЪВАНИЧЕСКОЙ ВАННЕ (57) Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано как самостоятельное для измерения площади деталей из электропроводных материалов в гальванической ванне, так и в составе устройств стабилизации и регулирования плотности тока на поверхности деталей и устройств измерения толщины гальванопокрытия в ходе процесса. Устройство позволяет

„.ЯО„„1458446 А1 повысить точность измерения площади деталей путем исключения влияния на результат измерения активного сопротивления электролита.В электролитическую ванну 15 погружены анод 14, дополнительный электрод 1 и катод 9. Между анодом и катодом ванны протекает ток прямоугольной формы, вырабатываемый источником 10 разнополярных импульсов тока; период Т следования импульсов тока задается управляемым генератором 12. В преобразователе 2 напряжения, выполненном в виде последовательно соединенных двухполупериодного выпрямителя 3, раэделительно- го конденсатора 4 и амплитудного де- ф тектора 5, происходит преобразование напряжения, снимаемого. с дополнительного электрода 1, в постоянное налря- у ие жение, пропорциональное периоду Т импульсов тока. Блок сравнения 6 сравнивает это напряжение с напряжением, поступающим с преобразователя тока 7, пропорциональным амплитуде импульсов тока ванны, протекающего

1458446, через шуит 8. Напряжение рассогласо-. (катода) и измеряется в блоке 13 извания с выхода блока сравнения после мерения периода. Предложенное устройусиления усилителем 11 рассогласова- ство позволяет повысить точность из-! иия, воздействуя на управляемый ге- мерения площади детали в ванне и, нератор 12, вызывает изменение пе- как следствие, устанавливать оптириода Т работы генератора в сторону мальные режимы работы ванны, исклюуменьшения рассогласования. В уста- чить брак и перерасход осаждаемого иовившемся режиме период Т оказывает- металла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ся пропорциональным площади деталей

Изобретение относится к гальванотехиике и может быть использовано для измерения площади деталей иэ электропроводных материалов в гальванических ваннах любого типа.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем исключения влияния на результат измерения активного сопротивления электролита.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — схема замещения участка дополнительный электродкатод ванны на переменном токе; на фиг.3 — временные диаграммы работы устройства, Устройство содержит,цополнительный электрод 1, преобразователь 2 напряжения ° состоящий из последовательно включенных двухполупериодного выпрямителя 3, разделительного конденсатора 4 и амплитудного детектора 5, блок 6 сравнения, преобразователь 7 тока, состоящий из последовательно включенных выпрямителя и фильтра, шунт 8, катод 9, источник 10 разнополярных импульсов тока прямоугольной формы, усилитель ll рассогласования, управляемый генератор 12 блок 13 измерения периода импульс», анод 14, гальваническая ванна 15.

На фиг.2 представлена схема saMeщения участка дополнительный электрод-катод ванны на переменном токе, где обозначены: Э вЂ” дополнительный электрод, К вЂ” катод, I, — величина тока через ванну, R — - сопротивление электролита, С „ - емкость двойного электрического слоя катод-электролит, V — напряжение на дополнительном электроде относительно катода.

На фиг.3 приведены временные диаграммы работы устройства, где обозначены: 1 — форма тока через ванну, V — напряжение, снимаемое с дополнительного электрода, Ч вЂ” напряжение на выходе разделительного конденса5 тора преобразователя напряжения 2,2, r

V — напряжение на выходе амплитудад ного детектора.

Дополнительный электрод 1 подклю10 чен к входу преобразователя 2 напряжения, Выход преобразователя 2 напряжения подклочен к одному из входов блока 6 сравнения, к второму входу блока 6 сравнения подключен выход преобразователя 7 тока, вход которого соедичен с шунтом 8, включенным между катодом 9 и одним из концов источника !О разнополярных импульсов тока., Выход блока 6 сравнения соединен с входом усилителя 11 рассогласования, выход которого подключен к входу управляемого генератора 12. К выходу управляемого генератора 12 подключены входы блока 13 измерения периода импульса и источника 10 разнополярных импульсов тока, второй выходной конец которого подключен к аноду 14 гальванической ванны 15.

Устройство работает следующим об3g разом.

Управляемый генератор 12 вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом Т, которые поступают на вход источника IÎ разнополярных импульсов

35 тока. Источник 10 разнополярных импульсов тока формирует последовательность .прямоугольных импульсов тока с амплитудой I и периодом Т (фиг.3). Импульсный ток протекает между катодом 9 и анодом 14 гальванической ванны 15 и создает падение напряжения на участке катод 9 — дополнительный электрод 1. Напряжение з 1458446 (фиг.3) имеет трапецеидальную форму и с учетом схемы замещения ванны на участке катод 9 — дополнительный электрод 1 (фиг.2) равно

V ТК+?

У о о к

Т

V=IR+Е

Э а о

S K ° Т, где К =2К ° K, К где t — время от начала полупериода тока Х

К концу полупериода значение напряжения V становится равным где Т вЂ” период импульсов тока ?

Напряжение V, снимаемое с электрода 1, выпрямляется выпрямителем 3 и через разделительный конденсатор

4 поступает на амплитудный детектор

5. Напряжение на выходе амплитудного детектора V4> (фиг.3) равно

Т

V I

< д о 2С

Это напряжение с помощью блока 6 сравнения сравнивается с напряжением

V КТ, пропорциональным току I, полученным на выходе преобразователя 7 тока. Разность этих напряжений

dV усиливается усилителем ll рассогласования и воздействует на управт ляемый генератор 12, изменяя его частоту таким образом, чтобы уровни напряжения на обоих входах блока 6 сравнения выровнялись. При большом коэффициенте усиления усилителя 11 в установившемся режиме можно полагать напряжение на его входе 1 Ч .практи-. чески равным нулю, т.е. Чц = Ч„ тогдаI = — — — KI отсюда Т 2КС„.

Т

0 2С Оэ

К

Измерение периода. осуществляется с помощью блока 13 измерения периода.

Таким образом, длительность периода следования импульсов на выходе управляемого генератора пропорциональна емкости С двойного электрического слоя катод — электролит, а следовательно, и площади катода, которая рассчитывается по формуле — коэффициент пропорциональности; — коэффициент преобразования преобразователя

7 тока;

К вЂ -к- — коэффициент пропорцио4Т 1! нально сти;

Š— диэлектрическая проницаемость;

8 — расстояние между обкладками;

Ъ

S — площадь обкладок, од10 ной иэ которых являет- . ся поверхность детали, а другой — слой ионов в электролите.

Данное построение устройства поз15 воляет получить информацию о величине измеряемой площади в виде периода импульсного сигнала на выходе управляемого генератора. Измерение периода в цифровом виде может быть произ

20 ведено с высокой точностью, так как, применив делитель частоты, длитель-. ность периода может быть увеличена до любого требуемого уровня. Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствует необходимость измерять нли сравнивать мгновенное значение быст" ронзменяющегося напряжения, что так же позволяет существенно повысить точность измерения площади. Построе30 ние преобразователя напряжения измерительного блока в виде двухполупериодного выпрямителя, разделительного конденсатора и амплитудного детектора позволяет усилить полезную сосЗ5 тавляющую сигнала, снимаемого с дополнительного электрода, до любого требуемого уровня,т.к. пост0янная составляющая, вызванная наличием активного сопротивления электролита, 40 устраняется за счет разделительного конденсатора.

Экспериментально на макете гальванической ванны было произведено сравнение устройств, работающих по пред45 лагаемому и известному способам. При и, змеряемой площади S = 20 см и иэо енению температуры на 10 С показаия известного устройства изменялись . с 20,2 до 21,6, а предлагаемое уст50 ройство обеспечило изменение показаний с 20 до 20,3.

Таким образом, практически предлагаемое устройство примерн6 в 5 pas более стабильно по сравнению с из55 вестным °

Повышение стабильности показаний позволяет во столько же раз повысить точность поддержания заданной плотности тока на поверхносги деталей, 5 l458446 б повысить точность контроля толщины ния, с вторым входом которого через покрытия во время процесса по коли- преобразователь тока и шунт соединен честву электричества, протекающего катод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, через ванну, и обеспечить экономию что, с целью повышения точности из5 покрывающего металла, а также повы- мерения путем исключения влияния на сить качество покрытия, результат измерения активного сопро\ тивления электролита „оно снабжено

Ф о Р м У л а и з о б р е т е н и я последовательно соединенными усилитеlg лем рассогласования, управляемым rely . УстРойство длЯ из еРе иЯ площа- нератором и блоком измерения периода ди детали в гальванической ванне, импульса, причем вход усилителя рас1 содержащее источник разнополярных им- согласования соединен с выходом бло пульсов тока прямоугольной формы, ка сравнения, а выход управляемого !

; преобразователь тока, блок сравнения, 1б генератора соединен с входом источ,,преобразователь напряжения, включаю- ника разнополярных импуль сов тока, 1 . щий выпрямитель,„шунт и дополнитель ный электрод, при этом выход источ- 2. Устройство по п. l о т л и—

, ника разнополярных импульсов тока ч а ю щ е е с я тем, что преобразо-! соединен с анодом и через шунт с ка- - ватель напряжения выполнен с разде20

: тодом ванны, вспомогательный электрод лительным конденсатором и амплитуд1 через преобразователь напряжения сое- ным детектором, соединенными последодинен с первым входом б.пока сравне- вательно с выпрямителем.

- 0 — g

Составитель Л.Груднева

Редактор N. Недолуженко Техред Л. Сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 333/32 Тираж 605 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,