Устройство для контроля массы осажденного металла

 

Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники. Устройство содержит датчик 1 тока, первый переключатель 2, масштабирующий усилитель 3, задатчик 4 коэффициента выхода по току, преобразователь 5 напряжение-частота, делитель 6 частоты, ключ 7, триггер 8, блок 9 управления, вычитающий счетчик Ю, регистр 11, преобразователь 12 кодчастота, второй переключатель 13, блок 14 индикации, счетчик 15, схему 16 сравнения кодов, задатчик 17 привеса. Устройство может работать в двух режимах. В режиме контроля массы осажденного металла контакты переключателей 2 и 13 находятся в верхнем положении. При этом частота импульсов на выходе преобразователя 5 пропорциональна напряжению с датчика 1 тока. Коэффициент преобразования усилителя 3 пропорционален установленному в задатчике 4 коду N0 коэффициента выхода по току. По мере осаждения металла увеличивается код в счетчике 15, и когда он становится равным коду, установленному в задатчике 17привеса, схема 16 сравнения кодов выдает сигнал на отключение токд.ванны. При изменении условий покрытия используется режим контроля коэффициента выхода металла по току. При этом контакты переключателей 2 и 13 переводятся в нижнее положение, а в регистр 11 записывается код, соответствующий величине требуемого подвеса N T, установленный в задатчике 17. Далее после установления оператором в задатчике 17 кода, фактического привеса Nq этот код по сигналу с блока 9 переписывается на установочные входы счетчика 10. По окончании процесса в блоке 14 и счетчике 15 получается число, равное фактическому коэффициенту выхода по току NC4 КБГ Kq,/NTT-N0, Установка скорректированного кода коэффициента выхода по току в блоке 4 позволяет учесть все факторы влияющие на скорость осаждения металла , и обеспечить получение заданного провеса на деталях. 1 ил. (Л С vj 4 00 Ю о о

СОЮЗ С08ЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ ЕС КИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 25 О 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) М ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812305/26 (22) 22.02.90 (46) 30.11.92. Бюл. " 44 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) M.Б.Гладштейн, Н.В.Ковалков, В.П.фомченков и А.А.Кульков (56) Авторское свидетельство СССР

N 987376, кл. С 25 0 21/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР и 1225885, кл. С 25 11 21/12, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАССЫ

ОСАЖДЕННОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к оборудованию для гальванотехники. Устройство содержит датчик 1 тока, первый переключатель 2, масштабирующий усилитель 3, задатчик 4 коэффициента выхода по току, преобразователь 5 напряжение-частота, делитель

6 частоты, ключ 7, триггер 8, блок

9 управления, вычитающий счетч 10, регистр 11, преобразователь 12 кодчастота, второй переключатель 13, блок 14 индикации, счетчик 15, схему 16 сравнения кодов, задатчик 17 привеса. Устройство может работать в двух режимах. В режиме контроля массы осажденного металла контакты переключателей 2 и 13 находятся в верхнем положении. При этом частота. импульсов на выходе преобразователя

5 пропорциональна напряжению с датИзобретение относится к области гальванотехники и может быть исполь„„ Я ÄÄ 1778200 А1 чика 1 тока. Коэффициент преобразования усилителя 3 пропорционален установленному в задатчике 4 коду N коэффициента выхода по току. По мере осаждения металла увеличивается код в счетчике 15, и когда он становится равным коду, установленному в задатчике 17 привеса, схема 16 сравнения коров выдает сигнал на отключение тока, ванны. При изменении условий покрытия используется режим контроля коэффициента выхола металла по току. При этом контакты переключателей 2 и 13 переводятся в нижнее положение, а в регистр 11 записывается код, соответствующий величине требуемого подвеса N, установленный в задатчике 17. Далее после установления оператором в задатчике 17 кода фактического привеса N этот код по сигналу с блока 9 переписывается на установочные входы счетчика

10. Ilo окончании процесса s блоке

14 и счетчике 15 получается число, равное фактическому коэффициенту вы. хода flo току Nc4 KÂò Ng / т 1 о >

Установка скорректированного кода коэффициента выхода по току в блоке

4 позволяет учесть все факторы влияющие на скорость осаждения металла, и обеспечить получение заданного привеса на леталях. 1 ил. зовано для автоматического контроля массы осажденного в процессе на1778200

50 несения гальванического покрытия металла.

Известен способ и устройство контроля толщины покрытия изделий в гальванической ванне, солержащее гальваническую ванну, катод, анод, датчик. веса анола и преобразователь веса анода.

Недостатком известного способа и устройства является невысокая точность контроля массы осажденного на катоде металла, так как со временем изменяются свойства электролита, меняется концентрация ионов основного металла и нарушается соответствие изменения массы анода и приращения массы осажденного металла.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности (прототипом) является устройство для автоматического контроля массы осажденного металла, содержащее датчик тока, преобразователь температуры, сумматор, управляемый преобразователь ток- 25 частота, дополнительный счетчик, преобразователь кода в напряжение, преобразвоатель величины оН электролита и потенциометр начального уровня концентрации. ЗО

Недостатком известного устройства является невысокая точность контроля массы осажденного металла. Это об ьясияется тем, что в данном устройстве коэффициент выхода осаждаемого метал- З5 ла по току рассчитывается по величине рН электролита, его температуре и количеству суммарного, протекшего через ванну электричества. Фактический коэффициент выхода по току может 40 существенно отличаться от рассчитанного, например из-за того, что коэффициент выхода по току зависит и от других неучтенных факторов, например примесей, концентрации специальных 45 добавок, чистоты и качества компонентов электролита и т,д. Все это сказывается на скорости осаждения металла и приводит к погрешности контроля массы осажденного металла с помощью известного устройства, Кроме этого, устройство-прототип не позволяет провести количественную оценку коэффициента выхода по току, что крайне важно при исследованиях и паспортизации электролитов и характеризует их покрывающую способность, Цель изобретения - повышение точности контроля массы осажденного на катоде металла за счет учета величины фактического коэффициента выхода по току и обеспечение количественной оценки покрывающих свойств электролита.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник опорного напряжения, схему сравнения кодов, задачтик привеса металла, датчик тока, преобразователь напряжение-частота, счетчик, выходы которого подключены к первым входам схемы сравнения, вторые -входы которой соединены с выхолами задатчика привеса металла, согласно изобретению, дополнительно введены масштабирующий усилитель, делитель частоты, блок индикации, регистр, преобразователь кода в частоту,,вычитающий счетчик, ключ с двумя сигнальными контактами и одним управляющим входом, первый и второй переключатели с двумя неподвижными и одним подвижным контактом, триггер, блок управления, задатчик коэффициента выхода по току, причем вход масштабирующего усилителя подключен к подвижному контакту первого переключателя, один неподвижный контакт первого переключателя соединен с выходом датчика тока, а второй контакт - с источником опорного напряжения, управляющий вход масштабируюшего усилителя соединен с выходом задатчика коэффициента выхода по току, а выход масштабирующего усилителя соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход последнего соединен со входом делителя частоты и одним сигнальным электродом ключа, второй сигнальный электрод которого сое" динен с неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт второго переключателя соединен с выходом преобразователя напряжение-частота, подвижный контакт второго переключателя соединен со входом счетчика, к выходу которого подключен блок индикации и первые входы схемы сравнения кодов, вторые входы которой соединены с выходом задатчика. привеса, управляющий вход ключа соединен с выходом триггера, первый установочный вход которого подключен к одному из выходов блока управления, а второй установочный вход - к выходу вычитающего счетчика, счетный вмод которого соединен с выходом преобразователя код-частота, кодовый вхор чен ко входу преобразователя напряжение-частота 5, управляющие вхоры масштабирующего усилителя соединены с выходом задатчика 4 коэффициента выхора по току. Выход преобразователя 5 напряжение-частота соединен со входом усилителя частоты 6 и сигнальным контактом ключа 7, второй сигнальный контакт которого соединен с неподвижным контактом второго переключателя 13, выход делителя частоты 6 соединен со вторым неподвижным контактом второго переключателя 13,а подвижный контакт второго переключателя 13 соединен со входом счетчика

15, выходы которого соединены с блоком. индикации 14 и одним из входов схемы .сравнения коров 16, вторые вхоQQ ды схемы сравнения 16 соединены с выходами задатчика привеса 17, Bblxopbl задатчика привеса 17 порключены к установочным вхорам вычитающего счетчика 10 и входам регистра 11. Выходы

25 регистра 11 соединены с коровыми входами преобразователя кол-частота 12, счетный вход вычитающегo счетчика 10 соединен с выходом преобразователя кор-частота 12, выхор вычитающего () счетчика 10 соединен с одним из вхои дов триггера 8, второй вход триггера

8 соединен с одним из выходов блока управления 9, выход триггера 8 подключен к управляющему входу ключа 7.

Второй выход блока управления 9 соединен со входом записи регистра 11, а третий выход блока управления 9 соединен со входом записи вычитающего счетчика 10.

Устройство может работать в 2-х режимах - контроля массы осажденного металла и режиме контроля коэффициента выхода металла по току.

В режиме контроля массы осажден4g ного металла подвижные контакты переключателей 2 и 13 находятся в верхнем (по фиг.1) положении. Оператор перед включением тока ванны устанав5 17 преобразователя кор-частота соединен . с выходом регистра, а BHRJIQI oBblM Bxop. порключен к источнику опорного напряжения, выход заратчика привеса соединен со вхором регистра и устано-. вочным входом вычитающего счетчика, управляющие входы регистра и вычитающего счетчика соединены с соответствующими выходами блока управления, Такое построение устройства позволяет„ используя данные о фактической

"У величине массы осажденного металла, установить коэффициент пересчета количества электричества, протекшего через ванну, в массу осажденного металла, равным реальному коэффициенту выхода по току осажраемого металла с учетом всех рействущих в ранных условиях факторов. Кроме того, в устройстве осуществляется инрикация величины фактического коэффициента выхода металла по току, что позволяет оценивать состояние гальванической .ванны и принимать соответствующие меры. Например, уменьшение коэффициента выхода по току ниже определенной границы является сигналом о неропустимом снижении покрывающей способности электролита и о необходимости коррек- ции состава электролита. Так как сво" ства электролита изменяются медленно, достаточно лишь периорически корректировать коэффициент пересчета данного устройства, обеспечивая при этом высокую точность получения -заданных привесов осаждаемого металла.

На чертеже приведена функциональная схема устройства °

Устройство содержит датчик 1 тока (шунт), первый переключатель 2, масштабирующий усилитель 3., заратчик 4 коэффициента выхода по току, преобразователь 5 напряжение-частота, делитель 6 частоты, ключ 7, триггер 8, блок 9 управления, вычитающий счетчик 10, регистр 11, преобразователь

12 кор-частота, второй переключатель

13, блок 14 индикации, счетчик 15, схема 16 сравнения кодов и задатчик

17 привеса °

Датчик тока 1 подключен к непод» вижному контакту первого переключателя 2, второй неподвижный контакт первого переключателя 2 соединен с источником опорного сигнала U . Подвижный контакт первого переключателя

2 соединен со входом масштабирующего усилителя 8, выход которого порклю78200 б ливает с помощьй задатчика привеса

Въ 17 требуемую массу металла, которую необходимо осадить на катсуе, а с помощью задатчика 4 коэффициента выхода по току — величину выхода по току покрывающего металла, ориенти% руясь на технологические инструкции для данного процесса. Коэффициент преобразования масштабирующего усилителя 3 пропорционален установленному в блоке 4 коду коэффициента выхода

1778? 00

10 по току Np.Напряжение, снимаемое с датчика тока 1,пройдя масштабирующий усилитель 3,преобразуется с помощью преобразователя 5 напряжение-частота .5 в последовательность импульсов, которые через делитель частоты 6 и второй переключатель 13 поступают на счетчик 15. По мере осажде- ния металла увеличивается кор в

I счетчике 15, растут показания блока индикации 1 4, и когда код в счетчике 15 становится равным коду, установленному в задатчике привеса 17, срабатывает схема сравнения коров 15

16, вырабатывая сигнал "конец процесса" отключения тока ванны.. Если установленный в блоке 4 коэффициент выхода по току покрывающего металла в точности соответствует реальному 20 коэффициенту выхода по току в данных условиях, масса фактически осажденного металла в точности совпадает с величиной, установленной на задатчике привеса 17 Однако, практически такое совпадение встречается редко, т.к. величина требуемого привеса m, не равна фактически осажденной массе л, . устройство йереводится в режим 30 контроля фактического коэффициента выхода по току, для чего оператор переводит подвижные контакты переключателей 2 и 13 в нижнее положение.

При этом на вход масштабирующего уси- 35 лителя 3 поступает стабильное напряжение U, а вход счетчика 15 соединяется с вторым сигнальным контактом ключа 7. Затем по сигналу "пуск" оператора блок управления 9 выдает 40 сигнал, по которому в регистр 11. записывается код, соответствующий ве, личине требуемого привеса, установленный в заратчике привеса 17. После этого оператор устанавливает в задат- 45 чике привеса 17 величину фактически осажренной массы металла и . По сигналу блока управления 9 в вычитающий счетчик 10 с выхода захватчика привеса 17 переписывается кор, соответ- 50 ствующий величине фактического привеса т, и перебрасывается триггер 8, замыкая ключ 7. При этом выход преобразователя 5 напряжение-частота соединяется со входом счетчика 15. С этого момента в счетчик 15 начинают поступать импульсы, частота слерова. ния которых пропорциональна величине

Uo коду Nî в заратчике 4 коэффици1

" ™ тр Uo кч где N — код, соответствующий требуемой величине привеса;

М, — код, соответствующий фактической массе привеса, К „ч — коэффициент преобразования преобразователя(кодчастота, U — опорное напряжение.

За время t в счетчике 15 запишется число, равное

Кпнч

Ккч

Nаа кт

N = f t = N

СЧ <Ч И

ВыбРав Кпн„= Ккч и зар"в"я N<> = 100, получаем в счетчике и в блоке инрикации число, равное знацению коэффициента выхода llo току в процентах.

Оператор устанавливает это число в заратчике 4 коэффициента выхода по току и переводит переключатели 2 и

13 в верхнее положение. В ральнейшем покрытие будет осуществляться с но» вым фактическим коэффициентом выхода по току, исключающим несоответствие фактической и заданной величины привеса. Время от времени, в зависимости от стабильности условий покрытия, оператор контролирует фактический коэффициент выхора по току и корректирует число в задатчике коэффициента выхода пп току устройства. В резульента выхода пп току и коэффициенту

К<,„ч преобразования преобразователя напряжение-частота 5.

Ключ 7 пропускает импульсы на счетчик 15 в течение времени tg пока триггер 8 находится в единичном положении. В это время на счетный вход вычитающего счетчика 10, в котором уже записа код И „ пропорциональный фактической величине привеса, поступают импульсы с преобразователя

12 код-частота. Кор в вычитающем сцетчике 1О уменьшается и через время tH счетчик 1О обнуляется, перебрасывая триггер 8 в нулевое положение, чем размыкает ключ 7 и в счетчике 15 фиксируется число, равное фактической величине коэффициента выхора по току покрывающего металла при данном состоянии ванны, электролита и реальных условиях осаждения.

Время t > за которое вычитающий счетчик обнуляется, равно

1778200

10 тате обеспечивается повышение точности получения заранного привеса на .деталях., Например, на процессе серебрения при коррекции коэффициента выхора по току орин раз за смену разброс привеса уменьшается с 10-151 ро 5-83 по сра внению со случаем использования из вестных устройств. 10

Формулаизобретения

Уст рой ст во для контроля массы осажденного металла, содержащее ис- 15 точник опорного напряжения, схему сравнения коров, заратчик привеса металла, датчик тока, преобразователь напряжение-частота, счетчик, выходы которого порключены к первым входам схемы сравнения, вторые вхоры которой соединены с выходами заратчика привеса металла, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы-. шения точности контроля массы осаж- 25 денного металла путем учета величины Фактического коэффициента выхода по току и обеспечения количественной оценки покрывающих свойств электролита, оно снабжено масштабирую- 30 щим усилителем, релителем частоты, блоком индикации, регистром, преобразователем кода в частоту, вычитающим счетчиком, ключом с двумя сигнальными контактами и орним управляю- 35 щим входом, первым и вторым переключателями с двумя непорвижными и. орним подвижным контактами, триггером, блоком управления, задатчиком коэфФициента выхода по току, причем вход масштабирующего усилителя подключен к порвижному контакту первого переключателя, орин непорвижный контакт первого переключателя соединен с выхором датчика тока, а второй контакт - с источником опорного напряжения, управляющие входы масштабирующего усилителя соеринены с яыхорами задатчика коэффициента выхода по току, а выход масштабируюшего усилителя — со входом преобразователя напряжение - частота, выход которого соединен с входом релителя частоты и одним сигнальным контактом ключа, второй сигнальный контакт которого соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт второго переключателя соединен с выходом релителя частоты, подвижный контакт второго переключателя — со входом счетчика, к выходам которого подключен блок индикации, управляющий вхор ключа соединен с выходом триггера, первый установочный вход которого подключен к одному из выходов блока управления, а второй установочный вход - к выходу вычитающего счетчика, счетный вхор, которого соединен с выхором преобразователя код — частота, кодовые вхоры которого соеринены с выхорами регистра. а аналоговый вхор порключен к источнику опорног,> напряжения, выходы задатчика привеса соеринены с входом регистра и установочными вхорами вычитающего) счетчика, управляющие вхоры регистра и вычитающего счетчика соеринены с соответствующими выходами блока управления.

1778200

Составитель Н.Полякова

Техрел г .Иоргентал Корректор В.Петрав

Редактор

Заказ 4166 Тираж Полписное

ВНЖ!ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5 ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101