Устройство контроля и автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне

 

Союз Советскин

Сециалистическии

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

iiii899735 (б! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 15,04.80 (2! ) ? 910682/22-02 с присоединением заявки !те (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 25.0 1.82 (51) М. Кл.

С 25 Р 21/12!

Ьеударстеанвй квинтет

СССР нв аелек изобретений н открытий (53) УД 621,357.. 7 7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. А. Немиро и B. В. Коноваленко (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА

В ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЕ

Изобретение относится к технике измерения, контроля и автоматического регулирования катоцной плотности тока при электрэлитическом нанесении покрытий на детали в гальванических ваннах.

Известно устройство, соцержашее измерительный мост, переменный резистор, которые образуют плечи моста, контактный гальванометр, включенный в диаго- наль моста, регулируемый источник питания, сервоцвигатель, цатчики плотности тока, блок управления аатчнками f11

Однако датчики плотности тока поаключены к катоду последовательно с блоком управления, что вызывает погрешность в измерении срецней плотности тока, поскольку напряжение на деталях обрабатываемой партии отличается от напряжения на датчиках плотности тока.

Другим нецостатком устройства является низкая надежность, снижение которо вызвано применением переменного резистора, который обеспечивает получение на гальванометре напряжения зацанной величины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому реS результату является устройство контроля и автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне, содержащее беэконтактный цатчик плотности тока, деталь-свидетель, блок пере-! о работки сигналов цатчика, блок регулирования плотности тока, регулируемый источник питания (21

Недостаток известного устройства в том, что деталь-свнцетель необходимо периоцически менять. Замена цеталя-сви15 аетеля вызвана тем, что ее поверхность быстро обрастает слоем металла покрытия и становится рыхлой, что вносит пс грешность при поццержании заданной

20 срецней плотности тока. Кроме того, вью. полнение условия параллельности расположения бесконтактного датчика относительно цетали-свицетеля на определенном расстоянии связано с усложнением обо

899735 руцования гальванической ванны, Выполнение условия параллельности расположения датчика относительно детали-свидетеля на постоянном опрецеленном расстоянии — гарантированном зазоре является важным положением, которое обеспечивает точность измерения средней плотносTH тока. Увеличение зазора вызывает значительные погрешности в измерении.

Также нецостатком известного устройства является то, что на покрытие свицетеля расхоцуется электроэнергия, металл и химикаты в течение всего периода обработки цеталей.

1Лель изобретения — повышение технико-экономических показателей процесса гальваностегии и повышение точности измерения плотности тока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля и автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне, содержащее бесконтактный датчик плотности тока, цеталь-свицетель, блок переработки сигналов датчика, блок регулирования плотности тока, регулируемого источника питания, снабжено бесконтактным датчиком тока, блоком переработки сигнала датчика тока, элементом памяти, нуль-органом компаратором, зацатчиком плотности тока, ключом и блоками управления, переработки сигнала цатчика тока, переключения, памяти, сравнения, коммутации, программного управления, причем выход бесконтактного датчика тока соецинен со вхо35 цом блока переработки сигнала цатчика тока, выхоц которого соецинен со вхоцом блока переключения, первый выхоц которого соецинен со входом блока памяти, а второй выхоц соединен с первым входом

40 блока сравнения, второй вхоц блока сравнения соединен с выхоцом блока памяти, а выхоц блока сравнения соединен со входом блока коммутации, выхоц которого соединен с первым входом блока

45 регулирования плотности тока, а выхоц блока переработки сигнала цатчика плотности тока соединен с первым вхоцом компаратора, второй вход которого соецинен с выхоцом зацатчика плотности тока, выход компаратора соединен со вхо50 цом блока управления и со входом нульоргана, первый выхоц блока управления соецинен со вторым входом блока регулирования плотности тока, выхоц которого соединен со входом управления источ- 55 ника питания, а выход нуль-органа соединен с первым входом элемента памяти, выхоц которого соединен со вхоцом блока задержки и со вхоцом управления бло» ков переключения, памяти, управления, выход блока эацержки соединен со вхоцом управления блока коммутации, а выход блока программного управления соединен со вторым вхоцом элемента памяти, со вхоцом стирания блока памяти и со входом установки в исходное состояние нуль-органа, вхоц управления ключа, который включен в цепь детали-свицетеля, соединен со вторым вхоцом блока управления. Д ополнительно устройство может быть снабжено, смонтированным в галь— ванической вачне перфорированным корпусом из материала нейтрального к цействию агрессивной среды, в котором установлен бесконтактный датчик плотности тока и деталь-свицетель.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Выхоц бесконтактного цатчика 1 плотности тока, который представляет из себя магниточувствительный преобразователь, соединен со входом блока 2 переработки сигнала. Блок 2 преобразует, усиливает и детектирует сигнал датчика 1 плотности тока, выход блока 2 переработки сигнала соецинен с первым входом компаратора 3, второй вход компаратора

3 соединен с выхоцом зацатчика 4 плотности тока. Компаратор служит для сравнения амплитуц напряжения сигнала, который поступает из блока 2 с амплитудой опорного напряжения зацатчика 4 плотности тока. Задатчик 4 плотности тока имеет несколько фиксированных значений амплитуц напряжения, которым соответствуют значения зацанной плотности тока. Выхоц компаратора 3 соединен со входом блока 5 управления, первый выход которого соецинен со вторым входом бло— ка 6 регулирования плотности тока, второй выхоц блока 5 управления соецинен со входом управления ключа 7. Блок 5 управления коммутирует сигнал, который поступает с выхоца компаратора 3 на второй вход блока 6 регулирования плотности тока и вырабатывает сигнал, который управляет ключом 7. Выход компаратора 3 подключен ко входу нуль-органа

8. Нуль-орган 8 регистрирует отсутствие сигнала на выхоце компаратора 3. Выход нуль-органа 8 соединен со входом элемента памяти 9, в качестве которого используется триггер. Триггер вырабатывает сигнал усиленный в момент поцачи на его вход сигнала, который снимается с выхода нуль-органа 8. Выхоц элемен— та памяти 9 соединен со входом управКорпус 21, содержащий бесконтактный цятчик 1 плотности тока и цетяль-свидетель 18, погружены в электролит ванны

20 вместе с деталями обрабатываемой партии. Деталь-свицетель подключена через ключ 7 к катоду 19. При поцключении межцу аноцами 23 и катоцной штангой 19 напряжения в ванне 20 протекает электрический ток, который распределяется между покрываемыми деталями и цетялью-свидетелем 18, причем, ток, протекающий через внутреннее окно бесконтактного цатчика 1 характеризует среднюю плотность тока ня контрольной части детали-свидетеля 18. Выхоцной сигнал бесконтяктпого датчика 1 поступает в блок 2 переработки сигналов датчика плотности тока, я усиленный и выпрямленный сигнал поступает с выхода блока

2 ня первый вход компаратора 3 и сравнивается по амплитуде с опорным сигналом, который поступает с выходя эацатчика плотности тока 4 на второй вход компаратора 3. Когца амплитудное значение напряжения сигнала, который поступает на первый вход компяратора 3 меньше амплитудного значения напряжения опорного сигнала, на выходе компарятора

3 устанавливается отрицательный потенциал напряжения. А при поступлении на первый вход компяряторя 3 сигналя, амплитудное значение напряжения которого больше амплитуцного значения напряжения опорного сигнала, на выхоце компаратора

3 устанавливается положительный потенциал напряжения. Сигнал с выхода компа5 899 ления блоков 10 переключения блока 5 управления.

Первый выхоц блока 10 соединен с первым входом блока 11 памяти. Выход элемента памяти 9 соединен со вхоцом 5 блока зацержки 12. Выхоц бесконтактного датчика тока 13 соецинен со входом блока 14 переработки сигнала датчика тока.

Бесконтактный датчик тока 13 представ. 10 ляет из себя магниточувствительный преобразователь. Блок 14 преобразует, усиливает и цетектирует сигнал цатчика 13 тока. Выход с блока 14 соединен со входом блока 10 переключения. Выход с бло->5 ка 14 соединен со вхоцом блока 10 переключения. Второй выход блока 1О соединен с первым вхоцом блока 15 сравнения.

Блок 10 служит цля переключения сигнала, который поступает с выхоца блока 14,щ на вход блока 11 памяти и на первый вхоц блока 15 сравнения. Выход блока

11 памяти соединен со вхоцом вторым блока 15 сравнения. Блок 11 памяти служит цля запоминания амплитуды напряже- д ния сигналя, который поступает с выхоца блока 14 переработки сигнала датчика тока. Блок 15. сравнения служит для сравнения амплитуц напряжений сигналов, которые поступают на первый и второй вхо-ЗО ды блока 15, в качестве которого используется электронный усилитель, выхоц ко торого соединен со входом блока 16 коммутации. Выхоц блока 16 поцключен к первому входу блока 6 регулирования

35 плотности тока. Со входом управления блока 16 коммутации соединен выход блока

12 задержки, который зацерживает сигнал, поступающий с выхода элемента памяти 9, что исключает ложное срабаты40 вание блока 6 регулирования плотности тока. Выход с блока 17 программного управления соединен со вторым входом элемента памяти 9, со входом стирания блока 11 памяти и со вхоцом установки в

45 исходное состояние нул -органа 8. Блок программного управления служит цля выработки сигнала, который перевоцит устройство в исхоцное состояние, что поэволяет корректировать плотность тока в

50 течение процесса гальванопокрытия. Второй выход блока управления соецинен с управляющим входом ключа 7, который включен в цепь детали-свидетеля 18 и служит цля коммутации детали-свицетеля 18 к катоду 19 гальванической ванны 55

20 в момент установки эацанной плотности тока. В качестве ключа 7 используется гирконовое реле. Деталь-свидетель 18

735 6 и бесконтактный датчик 1 плотности тока помещены в корпус 21, который обеспечивает доступ электролита через окно бесконтактного датчика к контрольной части детали-свицетеля 18. Корпус 2 1, который соцержит бесконтактный датчик плотности тока 1 и деталь-свидетель, по1 гружен в электролит гальванической ван° ны 20 вместе с деталями обрабатываемой партии. С применением корпуса 21 отпадает необходимость в выполнении условия параллельности расположения бесконтактного датчика 1 относительно детали-свидетеля 18. Применение корпуса

21 позволяет повысить точность измерения средней плотности тока. Выход блока

6 регулирования плотности тока соединен со входом управления источника питания

22, выхоц которого подключен к анодам

23 и кятоцу 19.

Устройство работает следующим образом.

899735 ратора 3 поступает через коммутирующую цепь блока 5 управления на второй вход блока 6 регулирования плотности тока и на вхоц нуль-органа 8. С приходом на второй вход блока 6 регулирования плотности тока отрицательного или положительного сигнала, с выхода блока 6 поступает сигнал на вхоц управления регулируемого источника питания 22, который вызывает увеличение или уменьшение и ,напряжения питания, которое подключено между анодами 23 и катодной штангой

19, что привоцит к увеличению или уменьшению срецней плотности тока. Одновременно с выхода бесконтактного цатчика тока 13 поступает сигнал на вход блока

14 переработки сигнала цатчика тока. С выхоца блока 14 переработки усиленный и процетектированный сигнал поступает на вход блока 10 переключения, с выхода которого указанный сигнал поступает на вхоц блока 11 памяти. Бесконтактный датчик тока 13 фиксирует изменение тока в цепи источника питания 22. Увеличение или уменьшение напряжения источника пи-gg тания 22 в зависимости or потенциала. сигнала на вхоце управления источника питания 22 происходит цо тех пор, пока на выхоце компаратора 3 не буцет наблюдаться отсутствие сигнала, что фиксируется нуль-органом 8. В момент отсутствия сигнала на входе: нуль-органа

8, на выхоце нуль-органа 8 вырабатывается сигнал, который подается на вход э ле мент а па мят и 9 и в ы зыв ае т появ лен ие

35 на выходе элемента памяти 9 усиленного сигнала, который поступает на вхоц блока 12 зацержки и на вхоц правления блоков переключения 10, памяти 11, управления 5. Появление на выхоце управЦ) ления блока памяти 11 сигнала вызывает за по мин ание блок ом па мяти 1 1 ам плитуды напряжения, которое подавалось на вхоц блока памяти 11. Появление на вхоце управления блока управления 5 сигна45 ла вызывает отключение блоком управления сигнала, который поступает на второй вхоц блока 6 регулирования, а со второго выхода блока управления поступает сигнал на вхоц управления ключа 7 и вызывает отключение детали-свидетеля 18 от катода

19. Зацержанный HB линии зацержки 12 сигнал поступает с выхоца линии задержки

12 на вход управления коммутатора 16 и вызывает поцключение выхода блока

15 сравнения к первому входу блока 6 регулирования плотности тока.

С поступлением выше указанного сигнала на вход управления блока 10 переключения, сигнал, который поступает на вхоц блока 10 переключается блоком 10 с первого на второй выхоц блока 10 и поступает на первый вхоц блока 15 сравнения. На второй вхоц блока 5 сравнения поступает сигнал с выхода блока памяти. На выходе блока 15 сравнения сигнал отсутствует ввиду равенства амплитуд напряжений сигналов íа вхоце блока 15. Амплитуда напряжения сигнала, которая зафиксирована блоком памяти 11 соответствует заданной средней плотности тока. Сред. яя заданная плотность тока после отключения цеталисвицетеля or катода 19 регулируется по току в цепи питания ванны 20. Изменение тока в цепи питания ванны вызывает изменение амплитуцы напряжения сигнала HB выходе бесконтактного датчика тока 13, с выхоца которого сигнал поцается на вхоц блока 14 переработки сигнала цатчика тока. С выхода блока

14 усиленный и выпрямленный сигнал поступает на первый вхоц блока сравнения, в котором сравнивается с амплиту цой напряжения сигнала, который поступает с выхода блока 11 памяти. С выхоца блока 15 сравнения поступает сиг н ал ра ссо глас ов ания, к о тор ый чер е 3 б лок

16 коммутации подается на первый вход блока 6 регулирования, с выхода которого поступает сигнал на вхоц блока 6 регулирования, с выхоца которого поступает сигнал на вход блока питания 22 и вызывает увеличение или уменьшение напряжения ванны 20, пока на выходе блока 15 сравнения напряжение рассогласования станет равным нулю, Через опрецеленный промежуток времени с выхода блока 17 программного управления поступает сигнал на второй вхоц элемента памяти 9, на вход стирания блока 11 памяти и на вход установки в исходное состояние нуль-органа 8, что вызывает установку блоков устройства в исхоцное состояние, при котором деталь-свицетель 18 поцключается к катоду 19, с выхоца бесконтактного a,âr÷èíà тока 13 сигнал через блок

14 переработки и блок 10 переключения поступает на вхоц блока 11 памяти, а сигнал с выхода бесконтактного цатчика плотности тока 1 через цепь блока

2 переработки поступает на первый вход компаратора 3. Далее процесс обработки сигнала, который поступает с выхода компаратора 3, аналогичен процессу установки зацанной плотности тока в начале работы устройства. В результате

899735 управления работой блоков устройства блоком 17 программного управления происходит корректировка амплитуды напряжения сигнала, который хранится в блоке 11 памяти и соответствует за- 5 цанной плотности тока. Корректировка

Ь амплитуды напряжения сигнала, который хранится в блоке 11 памяти, необходима цля учета изменения плошади цеталей обрабатываемой партии, которое происходит за счет увеличения толщины слоя покрытия.

Таким образом, деталь-свидетель 18 находится под током только в периоц установки и корректировки заданной плот- 15 ности тока. Время работы детали-свидетеля в предлагаемом устройстве в десятки раз меньше llo сравнениюсовре- менем работы цетали-свидетеля в извесь ном. 20 формула изобретения

1 ° Устройство контроля и автомати- 25 ческого регулирования плотности тока в гальванической ванне, содержащее бесконтактны№ цатчик плотности тока, цетальсвидетель, блок;переработки сигналов датчика, блок регулирования плотности щ тока, регулируемый источник питания, отличающеесятем, что, сделью повышения технико-зкономических показателей процесса гальваностегии, оно снабжено бесконтактным датчиком тока, блоком переработки сигнала цатчика тока, элементом памяти, нуль-органом, компаратором, задатчиком плотности тока, ключом и блоками управления, переработки сигнала цатчика тока переключения, памя- р ти, сравнения, коммутации, программного управления, причем выхоц бесконтактного датчика тока, соецинен со вхоцом блока переработки сигнала цатчика тока, выход которого соединен со входом блока переключения, первый выход которого соецинен со вхоцом блока памяти, а второй выход соединен с первым входом- бло сравнения, второй вход блока сравнен соединен с выходом блока памяти, а выхоц блока сравнения соединен со вхоцом блока коммутации, BbtxoQ которого соединен с первым вхоцом блока регулирования плотности тока, а выхоц блока переработки сигналадьтчика плотности тока соединен с первым вхоцом компаратора, второй вход которого соединен с выхоцом зацатчика плотности тока, выход компаратора соединен со входом блока управления и со вхоцом нуль-органа, первый выхоц блока управления соединен со вторым входом блока регулирования плотнос- ти тока, выхоц которого соецинен с входом управления источника питания, а ,выхоц нуль-органа соединен с первым входом элемента памяти, выход которогг соецинен со вхоцом блока зацержки и со; вхоцом управления блоков переключения, памяти, управления, выход блока задержки соединен со вхоцом управления блока коммутации, а выхоц блока программного управления соецинен со вторым входом элемента памяти, со вхоцом стирания о блока памяти и со входом установки в исходное состояние нуль-органа, вход управления ключа, который включен в цепь цетали-свицетеля, соецинен со вторым выходом блока управления.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности тока, снабжено смонтированным в гальванической ванне перфорированным корпусом из материала нейтрального к цействию агрессивной среды, в котором установлен бесконтактный цатчик плотности тока и деталь-свицетель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

603713 кл. С 25 D 21/12, 1976.

2. Авторское свицетельство СССР. М ° 565080, кл. С 25 D 21/12, 1975.

899735

Составитель С, Пономарев

Рецактор А. Шанцор Техрец M. Tenep Корректор У. Пономаренко

Заказ 12097/39 Тираж 686 Поцписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4