Способ контроля и стабилизации средней плотности тока в гальванической ванне

 

Использование: гальванотехника, в частности управление процессами нанесения покрытий. Сущность изобретения: ванну питаютимпульсным напряжением и стабилизируют напряжение между дополнительным электродом и катодом, измеряемым в паузе тока ванны, причем стабильность этого напряжения повышается за счет использования информации о протекающем количестве электричества через ванну в каждом импульсе питания ванны. Способ реализуют с помощью устройства. Устройство содержит гальваническую ванну 1, обрабатываемую деталь 2, анод 3, .дополнительный электрод 4, силовой ключ 5, задающий генератор 6, времяимпульсный преобразователь (ВИП) 7, формирователи коротких импульсов 8,9, устройства выборки-хранения УВХ1 10, УВХ2 11, УВХЗ 13, суммирующий усилитель 12, интегратор 14, шунт 15, причем вход силового ключа 5 соединен с. плюсом источника напряжения, а выход с анодом 3, Обрабатываемая деталь 2 соединена со входом интегратора 14 и одним концом шунта 15, второй конец кото-, рого объединен с общим приводов Дополнительный электрод 4 соединен со входами УВХ1 10 и УВХ2 11, выход УВХ1 10 объединен с первым входом суммирующего усилителя, второй выход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом УВХ2 11, к третьему входу подключено напряжение уставки Uo, к четвертому - выход устройства выборки-хранения УВХЗ 13. пятый вход объединен с выходом интегратора 14 и входом УВХЗ 13. Выход суммирующего усилителя 12 объединен со входом ВИП 7, стробируемый вход которого соединён с выходом задающего генератора 6 и входом формирователя 8, Выход формирователя 8 объединен со входом управления УВХ2 11 и входом сброса интегратора 14. Выходной сигнал ВИП 7 подан на управляющий вход силового ключа 5 и на вход формирователя 9, выход которого объединен с управляющими входами УВХ1 10 и УВХЗ 13. 1 ил. ел G 00 о ю 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 25 0 21/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ОО

О

1 о 00 (21) 4918576/26 (22) 12.03.91 (46) 15,03.93. Бюл. N. 10 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А.А.Кульков, Н.B,ÊîâàëêîB и А.M,Êîâàлев (56) Авторское свидетельство СССР

N- 943336, кл, С 25 D 21/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1664882., кл, С 25 Э 21/12, 1989. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В

ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЕ (57) Использование,гальванотехника, в частности управление процессами нанесения покрытий, Сущность изобретения: ванну питаютимпульсным напряжением и стабилизируют напряжение между дополнительным электродом и катодом, измеряемым в паузе тока ванны, причем стабильность этого напряжения повышается за счет использования информации о протекающем количестве электричества через ванну в каждом импульсе питания ванны, Способ реализуют с помощью устройства. Устройство содержит гальваническую ванну 1, обрабатываемую деталь 2, анод 3, дополнительный электрод 4, силовой ключ

5, задающий генератор 6, времяимпульсный

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано при управлении процессами нанесения покрытий.

Цель изобретения — повышение точности контроля и стабилизации средней плот Ы „1801989 А1 преобразователь (ВИП) 7, формирователи коротких импульсов 8,9, устройства выборки-хранения УВХ1 10, УВХ2 11, УВХЗ 13, суммирующий усилитель 12, интегратор 14, шунт 15, причем вход силового ключа 5 соединен с. плюсом источника напряжения, а выход с анодом 3, Обрабатываемая деталь 2 соединена со входом интегратора 14 и одним концом шунта 15, второй конец кото-, рого объединен с общим приводо4

Дополнительный электрод 4 соединен со входами УВХ1 10 и УВХ2 11, выход УВХ1 10 объединен с первым входом суммирующего усилителя, второй выход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом УВХ2 11, к третьему входу подключено напряжение уставки Uo, к четвертому — выход устройства выборки-хранения УВХЗ 13, пятый вход объединен с выходом интегратора 14 и входом

УВХЗ 13, Выход суммирующего усилителя

12 объединен со входом ВИП 7, стробируемый вход которого соединен с выходом задающего генератора 6 и входом формирователя 8, Выход формирователя 8 объединен со входом управления УВХ2 11 и входом сброса интегратора 14, Выходной сигнал ВИП 7 подан на управляющий вход силового ключа 5 и на вход формирователя

9, выход которого объединен с управляющими входами УВХ1 10 и УВХЗ 13. 1 ил, ности тока катода и улучшение качества покрытий.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля и стабилизации плотности тока в гальванической ванне.

1801989

Устройство содержит гальваническую ванну 1, обрабатываемую деталь 2, анод 3, дополнительный электрод 4, силовой ключ

5, задаю ций генератор 6, времяимпульсный преобразователь (ВИП) 7, формирователи коротких импульсов 8,9, устройства выборки-хранения УВХ1-10, УВХ2-11, УВХ3-13, суммирующий усилитель 12, интегратор 14; шунт 15, причем вход силового ключа 5 сое.динен с плюсом источника напряжения, а выход с анодом 3. Обрабатываемая деталь

2 соединена со входом интегратора.14 и одним концом шунта 15, второй конец которого объединен с общим проводом. Дополнительный электрод 4 соединен со входами

УВХ1 10, и УВХ2 11, выход УВХ1 10 объединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя

12 соединен с выходом УВХ2 11, к третьему входу подключено напряжение уставки U<, к четвертому — выход устройства выборкихранения УВХЗ 13, а пятый вход объединен с выходом интегратора 14 и входом УВХЗ 13.

Выход суммирующего усилителя 12 объединен со входом ВИП 7, стробируемый вход которого соединен с выходом задающего генератора 6 и входом формирователя 8.

Выход формирователя 8 объединен со входом управления КВХ2 !1 и входом сброса интегратора t4, Выходной сигнал ВИП 7 подан на управляющий вход силового ключа

5 и на вход формирователя 9, выход которого объединен с управляющими входами

УВХ1 10 и УВХЗ 13.

Работает устройство следующим образом.

Генератор 6 вырабатывает короткие им-, пульсы, которые тактируют работу всего устройства. По переднему фронту этих импульсов ВИП 7 выключает ключ 5. а по заднему включает. Это необходимо для гарантированного отключения тока ванны в момент измерения напряжения поляризации. По переднему фронту импульса с генератора 6 формирователь 8 формирует короткий импульс выборки, поступающий на управляющий вход УВХ1 10, которая запоминает напряжение поляризации в конце паузы тока ванны. Этот же импульс сбрасывает напряжение интегратора 14 в ноль. Задний фронт импульса с ВИП 7 через формирователь 9 управляет работой УВХ2

11, которая запоминает напряжение поляризации катода в начале паузы тока ванны, кроме этого, импульс с формирователя 9 разрешает запись напряжения с выхода интегратора 14 в УВХЗ 13. Таким образом на

УВХ1 10 хранится напряжение поляризации катода измеренное в конце паузы тока ванны, в УВХ2 11 - напряжение поляризации строение системы обеспечивает выполнение следующего равенства;

1

kl (t)dt = О, о

30 где Uo — напряжение уставки;

01,02 — напряжения с выхода УВХ1 .10 и

УВХ2 11 соответственно; (1-1)

35 l (1) — величина тока в ванне в предыдчщем импульсе питания;

1(t) — величина тока ванны в текущий .момент времени; (ь1) — длительность предыдущего им40 пульса питания ванны;

l — текущее время импульса питания ванны.

Согласно равенству предлагаемая система очередной импульс тока питания ван45 ны будет вырабатывать такой длительности, чтобы компенсировать как запомненное количество электричества, протекшее в предыдущем импульсе питания ванны, так и разность между заданным напряжением по50 ляризации катода и его текущим средним значением, измеренным и запомненным в паузе тока ванны. Очевидно, что если среднее напряжение поляризации катода равно заданному и не меняет своей величины от

55 импульса к импульсу питания ванны, то устройство будет вырабатывать импульсы такой длительности, чтобы обеспечить одинаковые количества электричества в каждом импульсе питания, поддерживая среднее напряжение поляризации катода катода, измеренное в начале паузы тока ванны и в УВХЗ 13 — напряжение с интегратора 14, пропорциональное количеству электричества, протекшего через ванну эа время предыдущего импульса тока, На суммирующем усилителе 12 из напряжения уставки Оо вычитается полусумма напряжений с УВХ1 10 и УВХ2 11 и прибавляется напряжение с УВХЗ 13, Этот сигнал рассог"0 ласования управляет через ВИП 7 длительностью замкнутого состояния ключа 5. Но при протекании тока через ванну на интеграторе 14 появляется нарастающее напряжение, пропорциональное интегралу

15 величины текущего тока по текущему времени от начала импульса питания ванны. Это: напряжение уменьшает сигнал рассогласования на выходе усилителя 12 и когда сигнал рассогласования сравняется с нулем ВИП 7

20 выключает ключ 5. Таким образом такое по1801989

Э

Составитель А,Кульков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор З.Canto

Редактор

Заказ 830 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101 постоянным и равным заданному. Если же среднее напряжение поляризации будет меняться, то предлагаемое устройство будет изменять количество электричества протекающее через ванну в каждом импульсе таким образом, чтобы разность между средним напряжением поляризации катода и его заданным значением была равна нулю.

Все электрические блоки устройства могут быть выполнены по известным схемам с использованием аналоговой и цифровой техники.

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить точность контроля и стабилизации средней плотности тока за счет оперативного контроля за изменением плотности тока катода во время действия питающего ванну импульса напряжения, обусловленным изменением контактного сопротивления катод-детали и сопротивления электролита, а также улучшить качество покрытия путем исключения нетехнологических режимов по мгновенной плотности тока ванны.

Формула изобретения

Способ контроля и стабилизации средней плотности тока в гальванической ванне, включающий питание ванны импульсным

5 напряжением, измерение напряжения между дополнительным электродом и катодом в начале и в конце паузы тока ванны, вычисление и запоминание среднего значения этого напряжения, вычисление средней

10 плотности тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и стабилизации средней плотности тока, улучшения качества покрытий, в каждом импульсе питающего ванну напряжения изме15 ряют количество протекающего через ванну электричества, запоминают его значение в паузе тока, а среднее напряжение питания ванны регулируют так, чтобы разность между суммой заданного среднего напряжения

20 дополнительного электрода, запомненным количеством электричества и суммой запомненного среднего напряжения дополнительного электрода и текущего значения количества электричества, проходящего че25 рез ванну, была равна нулю.