Устройство для автоматического контроля массы осажденного металла Советский патент 1986 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к устройствам гальванотехники и может быть использовано для непрерывного контроля массы осажденного в гальванической ванне металла, в частности зо- лота.

Целью изобретения является повышение точности контроля массы осажденного металла.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 преобразователь ток-частота с управляемым коэффициентом преобразования.

Устройство состоит из датчика 1 тока, преобразователя 2 ток-частота с управляемым коэффициентом преобразования, счетчика 3, схемы 4 сравнения кодов, задатчика 5 кода требуемого веса осажденного металла., преобразователя 6 температуры, преоб разователя 7 величины рН, сумматора 8, потенциометра 9 начального уровня концентрации, преобразователя 10 код-напряжение и второго счетчика 11..

К выходу датчика 1 тока подключен преобразователь 2 тока в частоту с .управляемым коэффициентом преобразования . Входы счетчиков 3 и 11 объединены и подключены к выходу преобра- зователя 2. Выходы счетчика 3 подключены к одним из входов схемы 4 сравнения кодов, а выходы задатчика 5 кода требуемого веса - к вторым входам схемы 4 сравнения кодов. Выходы счетчика 11 соединены с входами пре- образователя 10 код-напряжение, а выход последнего соединен с одним из входов сумматора 8, два других входа которого подключены соответственно к выходам преобразователя 6 температ р и преобразователя 7 величины рН. Еще один вход сумматора 8 подключен к движку потенциометра 9 начального уровня концентрации, а выход сумматора 8 подключен к управляющему входу преобразователя 2 ток-частота.

Преобразователь 2 ток-частота d управляемым коэффициентом преобразования может быть вьтолнён по следую- щей функциональной схеме (фиг. 2): шунт ванны Ry, преобразующий величину тока через ванну в пропорциональное напряжение U,, сглаживающий фильтр R,C,, обеспечивающий подавле- кие пульсаций как входного сигнала, так и сигнала обратной связи преобразователя, усилитель рассогласо5

0

5 о 5

-.

0

5

0 5

вания А., ключи К1 и К2, интегратор, выполненный на основе усилителя А, пороговое устройство на основе усилителя А, инвертор ИибИ нормирующее устройство на основе ключей КЗ и К4.

Пусть в рассматриваемый момент времени ключи К1 и К4 замкнуты, ключи К2 и КЗ разомкнуты, а управляющее напряжение Uynp имеет некоторую постоянную величину. Тогда входное напряжение Uj усиливается усилителем рассогласования А} и через замкнутый ключ К1 и сопротивление R поступает на вход интегратора Aj, на выходе которого появляется линейно возрастающее напряжение, поступающее на инвертирующий вход усилителя А,, где сравнивается с некоторым постоянным уровнем напряжения U, имеющим место на неинвертирующем входе Aj. Как только эти напряжения сравняются, меняется полярность выходного напряжения усилителя АЗ, а следовательно, и знак напряжения в точке в усилите- i ля АЗ. При этом размыкается ключ KI, замыкаются ключ К2 и ключ КЗ нормирующего устройства. Знак напряжения Ujjne управления противоположен знаку выходного напряжения усилителя А, , поэтому на выходе интегратора А появляется линейно убывающее напряжение, причем скорость его убьгоания пропорциональна величине Uun. Через сопротивление E. обратной связи и ключ КЗ в это время на вход усилителя А, поступает напряжение U. Как только уровень напряжения на инвертирующем входе усилителя А сравняется с уровнем напряжения в точке а этого усилителя, полярность напряжения на его выходе снова меняется на противоположную, снова замыкаются ключи К1 и К4, размыкаются ключи К2 и КЗ, а на выходе интегратора опять появляется линейно нарастающее напряжение, и цикл работы блока повторяется.

Таким образом, на выходе преобразователя формир5пются отрицательные импульсы, длительность которых зависит от величины U,.p. При большом коэффициенте усиления усилителя рассогласования AJ в установившемся режиме напряжение на его входе практически равно нулю, т.е. протекающий от источника U через сопротивление RI ток компенсируется средним значением тока, созданного цепью обратной

связи и протекающего через сопротивление R

где Ug - напряжение нормирующего устройства;t.. - длительность отрицательных

импульсов на выходе преобразователя;

частота следования импульсов на выходе преобразова- j теля.

Ug,

Г и„Д4- -{2)

R, R вь RiUotfl , В свою очередь, длительность t импульса на выходе преобразователя 2о определяется временем перезаряда емкости интегратора А от уровня +Ua - до -идпод действием источника „д т.е. имеет место равенство

рОтт Uytlp

L/U(j - t.u ,

tu

(3)

откуда

C2UaR, ,

и „р Подставляя выражения (ЗУ в уравнение (2), получаем

р

fвых „д -.-i-j-- - . ,

KU,. U.,np.

Таким образом, частота выходного сигнала преобразователя пропорционална как величине Ug , так и уровню управляющего напряжения U,.np.

В данном устройстве величина напряжения Uijnp зависит от концентрации электролита, значения рН и его температуры. Коэффициенты, учитьшающие влияние указанных параметров, находятся экспериментально. В результате в каждое мгновение времени значение частоты следования импульсов на выходе преобразователя ток-частота с управляемым коэффициентом усиления пропорционально скорости осаждения металла на катоде электролитической ванны при данных условиях осаждения. Учет реальных условий осаждения позв ,ляет повысить точность непрерывного контроля массы осажденного металла.

Устройство работает следующим об- разом.

Выходной сигнал датчика 1 тока поступает на вход преобразователя 2

0

j

, о

5

Q

5 5 0

5

ток-частота с управляемым коэффициентом преобразования. При номинальных значениях температуры электролита, величины рН и концентрации ионов основного металла ко.эффициент преобразования преобразователя 2 выбирается таким, что количество импульсов, которые вырабатывает преобразователь за определенное время при номинальной величине тока через электролит, в точности пропорционально величине массы осажденного металла. Это число импульсов подсчитьшается счетчиком 3 и получившийся в счетчике 3 код сравнивается с помощью схемы 4 сравнения кодов с заданным, полученным от за- датчика 5 веса. Если эти коды совпадают , схема 4 сравнения кодов выдает сигнал об окончании процесса.

При отклонении реальной температуры и величины рН электролита от номинальных преобразователи 6 и 7 соответственно температуры и рН вырабатывают дополнительный сигнал поправки, который через сумматор 8 изменяет коэффициент преобразования преобразо- вателя 2 ток-частота в соответствии с изменением коэффициента выхода по току металла в данных условиях.

К выходу преобразователя 2 ток- частота подключен второй счетчик 11 с автономным питанием, в котором образуется код, пропорциональный сум- марной массе осажденного на катоде металла, причем этот код увеличивается по мере возрастания количества партий деталей, покрытых в данной ванне. Дпя некоторых процессов, в частности золочения, уменьшение концентрации ионов основного металла в электролите пропорционально суммарной массе осажденного в данном электролите металла. Код со счетчика 11 поступает на входы преобразователя 10 код-напряжение, где преобразуется в пропорциональное напряжение, которое через сумматор В корректирует коэффициент преобразования преобразователя 2 тока в частоту в соответствии с изменением концентрации. Начальное значение уровня концентрации, которое определяется с помощью лабораторного анализа перед покрытием первой партии деталей, а также после очередной корректировки электролита вводится в устройство с помощью потенциометра 9

$12258856

начального уровня концентрации. Пос-металла за счет учета влияния величилб корректировки электролита счет-ны рН электролита и концентрации

чик |1 обнуляется.ионов основного металла, причем не

Устройство позволяет повысить точ-5 требуется непрерьшного измерения конность контроля массы осажденногоцентрации.

Uynp

Фиг. 2