Преобразователь плотности тока в электролите в напряжение

 

СПИ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советскнн

Сосснвлнстнческнк

Республик

Ф

1 //

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 16.10.78(2l ) 2673542/18-21

3 (51 ) М. Кл.

G0l R. l9/08 с присоединением заявки ¹â€”

Гасударственный клмнтет (23) П рипритет—

II0 делам нэобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень № 47 (53) УДК 621 317 .7 (088.8) Дата опубликования описания 25.12.80 (72) Л вторы изобретения

B. Г. Гусев., А. H. Мирны, М. П. Иванов и К. М. Вапитов (71) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЛОТНОСТИ ТОКА

В ЭЛЕКТРОЛИТЕ В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к измеритепь. ной технике и может быть испопьэовано дпя измерения плотности тока в обьеме гальванической ванны.

Известны устройства дпя определения плотности тока в эпектропите на обраба«

5 тываемых деталях, содержащие амперметры, вольтметры и допопнитепьные эпектpollbI и основанные на использовании косвенных методов контроля, например метО тод свидетеля" и метод вольт-амперных характеристик 1).

Эти методы основаны на измерении полного тока, протекающего через ванну, и притспааьтввемого к неи напряжения, ис» ходя иэ предположения, что плотность тока в электролите на обрабатываемых деталях распределена равномерно. Однако в действитепьности распределение ппотнос- ти тока в эпектропите на деталях, особен- п но сложной формы, весьма неравномерно.

Значения плотности тока на различных участках одной и той же детали могут расходиться по величине на 50-60%.Поэтому контроль плотности тока по указанным выше косвенным методам не дает желаемого результата, так как при их испопьзовании не выдерживается заданная толщина покрытия, что ведет к браку и непроизводительному расходу драгоценньас и дефицитных материалов.

Наиболее бпизкий предлагаемому преоб.разоватепь дпя измерения ппотности тока в электролите содержит аифференциальный магниточувствитепьный преобразователь тороидапьной конструкции с известной ппощааью внутреннего окна, через который протекает эпектропитический ток, и операционный усилитель. Дифференциапьный магниточувствитепьньтй преобразователь состоит из двух ферромагнитньас сердечников с обмотками возбужаения (входной и выходной), каждая из которьас выпопнена в виде двух оаинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и вкптос ченных между собой последовательно, причем секции выходной обмотки соединены между собой встречно. При этом концы

3 7898 выходной обмотки непосредственно поаключены между входами операционного усилигеля, 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- 1О ционного усилителя много меньше сопротивления короткозамкнутого витка электролига, то изменения сопротивления последнего при изменении температуры и состава электролита сказывается на характерис-15 тике преобразования в меньшей степени Я

Недостатком укаэанного технического решения является недостаточная точность, что обусловлено наличием активного сопротивления у выходной обмотки, подключенной к преобразователю ток-напряжение.

Так как выходное сопротивление преобра зователя мало, то характеристики преобразования и влияние. преобразователя на обьект определяются величиной этого д сопротивления. Оно изменяется от экэемнляра к экземпляру и увеличивается с п ъ вышением температуры. Поэтому, хотя са» ма величина этого сопротивления невелика (несколько Ом), изменения его с тем- gp пературой вызывают изменения характеристик преобразования.

Кроме гого, из- ьа наличия этого конечного сопротивления, остается влияние изменений сопротивления короткозамкнутого ви ка электролита при изменении температуры и состава на характеристики преобразования, что обуславливает появление дополнительной погрешности.

Цель изобретения - повышение точнос- 4р ти преобразования путем уменьшения влияния изменений активного сопротивления выходной обмотки при изменении температуры и уменьшения влияния изменения сопРотивления короткоэамкнутого витка 45 электролита при изменении .его температуры или состава при изменении плотности тока в электролите.

Указанная цель достигается тем, что в известный преобразователь плотности тока в электролите в напряжение, включающий дифференциальный матяиточувствительный преобразователь, состоящий иэ авух ферромагнитных сердечников с обмотхами возбуждения и выходной, каждая кз которых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмот19 ф ки соединены между собой встречно, и операционный усилитель, введена дополнительная обмотка, расположенная на фер-. ромагнитных 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

1 тороидальной формы с известной площадью внутреннего окна, содержащий одинаковые тороиаальные 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 иэ обмоток соединены меж ду 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 опе рационного усилителя 11 и общей шине.

Конденсатор 10 включен между инвертирующим входом операционного усилителя

11 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 ll отсутствует, Соответственно> в дополнительной обмотке ток не протекает.

При прохождении электролитического тока через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя 1 в сердечниках 2 и 3 появляется дополнительный магнитный поток. В одном из сердечников например,в сердечнике 2, ок во время одного полупериода совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым секциями 4 и 5 обмотки возбуждения, а

5 789 в сердечнике 3 направлен в противоположную сторону. В следующий полупериод наблюдается противоположная картина, Так как ферромагнитные сердечники 2 и 3 имеют нелинейные характеристики, то ЭЙС, наводи- мые в секциях 6 и 7 выходной обмотки и секциях 8 и 9 дополнительной обмотки различаются между собой. В выходной обмотке появляется SIC, приложенная к неинвертирующему входу операционного усилителя 11, имеющего высокое входное сопротивление. Поскольку инвертирующий вход операционного усилителя замкнут на землю через конденсатор 10, сопротивление которого на частоте возбужде- ния близко к нулю, то ЗЙС, 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 (K — коэффициент усиления операционного усилителя 11) и оказывается 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 (K ©о ), 30 то сигнал выходной обмотки стремится к нулю, а на выходе операционного усилителя 11 появляется сигнал, соответствующий измеряемой плотности тока, определяемой как

ЗЮ

Преобразователь плотности тока в электролите в напряжение, включающий дифференциальный магниточувствительный преобразователь, состоящий из двух ферромагнитных сердечников с обмотками возбуждения и выходной, каждая из котсърых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмотки соединены между собой встречно, и операционный усилитель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введена дополнительная обмотка, расположенная ыа 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 обшей шине, а конденсатор включен между инвертирующим входом i общей шиной, а выход операционного усилителя явияется выходом преобразователя. где 3 - плотность тока;

Д вЂ” электролитический ток протекаю40 щий через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя

5 — площадь окна дифференциального магниточувствительного преобразователя.

Одновременно, поскольку протекание тока 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 через окно электролитического тока в короткозамкнутом витке никакой ЭЙС не наводится и изменение его сопротивления при изменении температуры или состава электролита не влияет на величину выходного сигнала.

819 6

Таким образом, введение дополнительной обмотки в предлагаемый дифференциальный маги иточувствительный преобразователь, подключение ее между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, подключение выходной обмотки между неинвертирующим входом операционного усилителя и общей шиной и соединение с последней инвертирующего входа операционного усилителя через дополнительно введенный конденсатор устраняет влияние изменений сопротивления коротк<ъзамкнутого 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 величина этого сопротивления не отражаются на характеристиках преобразования. Все это позволяет существен« но уменьшить погрешности преобразования при измерении плотности тока в элек тролите.

Формула изобретения 9898

Источники информации, .принятые во внимание при эксйертизе

1. Згурский В. А. и др. Автоматыческий контроль гальванических процессов.

Техника"., 1973, с. 63-78.

19

2. Гусев В. Г. и др. Магниточувствительные первичные измерительные пре образователи плотности тока в электролите. i" Измерительная техника, ¹ 6

1977, с. 70, рис. 3 а.

Составитель Ф. цареградский

Редактор А. Маковская Техред М,Петко Корректор Г. Решетник

Заказ 9028/41 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4