Способ определения площади деталей при гальваническом процессе и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК C25D21/12 

11

изобретение относится к оборудованию для нанесения гальванопокрытий и предназначено для использования преимущественно в гибких производ- стве;нных системах, создающихся на базе автоматизированных гальванических линий с управлением от ЭВМ.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение обработки результатов измерений, V На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа определения площади деталей на гальванопроцессе.

Устройство для определения площад деталей при гальванопроцессе содержи гальваническую ванну 1 с размещенным в ней калибровочным электродом 2 и подвеской 3 с деталями, источник 4 питания с устройством 5 регулирования выходного тока, датчики тока 6 и напряжения 7 ванны, блок 8 элементов временной задержки, командоаппа- рат 9 с входами 9. 1-9., 5, а также с выходами 9.1-9.6, выполненный р виде регистра сдвига, задатчики начального 10 и калибровочного 11 токов, устройства 12 и 13 установки в О сигналов датчиков 6 и 7 тока и напряжения ванны, каждое из которых содержи одновибратор 14, интегрирующее звено 15, суммируккций усилитель 16 и нуль- орган 17, генератор 18.пилообразного сигнала, выполненный в виде одновиб- ратора 14 и интегрирующего звена 15, блок 19 памяти с аналого-цифровым 20 и цифроаналоговым 21 преобразователями, коммутирующее устройство 22 с коммутатором 23 и ключом 24, при этом управляющий вход коммутирующего устройства 22 соединен с выходами 9.1-9.5 командоаппарата 9, которые связаны с одновибратором 14 и через элементы блока 8 временных задержек соединены с устройствами 12 и 13 установки в О сигналов датчиков 6 и 7 тока и напряжения ванны.

К выходу суммирующего усилителя 16 устройства 12 установки в О сигнала датчика 6 тока ванны подсоединен показьтающий прибор 25.

Между цифроаналоговым преобразователем 20 и входом 9.2 командоаппарата 9 включен переключатель 26 рода работ. Входы обратной, связи командоаппарата 9 соединены с выходными сигналами нуль-органов 17 устройств 12 и 13 установки в О сигналов датчи1 2

ков 6 и 7 тока и напряжения ванны и с выходом Конец преобразования аналого-цифрового преобразователя 20, а первый и третий сигнальные входы

коммутирующего устройства 22 соединены с задатчиком 10 начального тока, второй вход соединен с задатчиком 11 калибрующего тока, четвертьш вход - с выходом генератора 18 пилообразного

сигнала, а ключ 24 - с выходом аналого-цифрового преобразователя 20, соединенным с управляющим входом блока 19 памяти. Информационные входы блока 19 памяти подключены к выходу

аналого-цифрового преобразователя 20, а информационные выходы - к входу цифроаналогового преобразователя 21, аналоговый сигнал которого через ключ 24 коммутирующего устройства 22 подключен к входу суммирующего усилителя 16 датчика 7 напряжения ванны.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ определения площади деталей при гальванопроцессе, работает следующим образом.

Переключатель 26 рода работ устанавливают в положение Калибровка . З.атем в гальваническую ванну 1 опускают калибровочный электрод 2 известной площади и с выхода 9.1 командоаппарата 9 управляющий сигнал включает первую секцию коммутатора 23, подсоединяя задатчик 10 начального тока к устройств.у 5 регулирования выходного тока I источника 4 питания:

1 1

нам

0,1 I

МЙКС

Начальньш ток устанавливается через

некоторое время , меньшее времени задержки первой ячейки блока 8 элементов временных задержек. По истечении этого времени включается устройство 13 установки в О сигнала

датчика.7 напряжения ванны, и одно- вибратор 14 подает сигнал на интегрирующее звено 15 через устройство хранения проинтегрированной величины. Выходной сигнал интегрирующего

звена 15 поступает на вход суммирующего усилителя 16 вместе с сигналом датчика 7 напряжения ванны, при этом коэффициент передачи усилителя К 1. При равенстве сигналов датчика 6

тока и текущей величины интегрируюего звена 15 выходной сигнал усилителя равен нулю, при этом срабатывает нуль-орган 17, сигнал с которого

устанавливает интегрирующее звено 15 в режим хранения и поступает на вход 9.1 командоаппарата, переключая его в положение, при котором выходной сигнал командоаппарата формируется на выходе 9.2. Этот сигнал переключает коммутатор, подсоединяя к источнику 4 питания задатчик 11 калибровочного тока, при этом приращение выходного тока Igt,x источника 4 питания численно равно площади S калибровочного электрода 2:

1 &ЫУ; - I кйл - S (i ,

где 0 1 - нормирующий коэффициент;

I (д - величина калибровочного тока.

По истечении времени Т, которое больше времени f, сигнал командоаппарата 9 с выхода 9.2 поступает на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 21, сигнал Конец преобразования которого поступает на вход блока 19 памяти, и осуществляется запись цифрового кода величин прироста напряжения лЬ источника 4 питания. Этот же сигнал поступает на переключатель 26 рода работ, при этом появляется на табло сигнал Калибровка. После этого в гальваническую ванну 1 опускается подвеска 3 с де- телями, а переключатель 26 рода рабо переводится в положение Работа.

С появлением сигнала на выходе 9.3 командоаппарата 9 на управляющий вход источника 4 литания оказывается поключенным задатчик 10 начального тока. Аналогично калибровке через время I j включается устройство 13 установки в О сигнала датчика 7 напряжения. При этом сигнал нуль-органа 17 устройства 13 переключает командоаппарат 9 в следующее положе- ние. Выходной сигнал с выхода 9.4 командоаппарата 9 включает устройство 12 установки в О датчика 6 тока сигнал нуль-органа которого переключает командоаппарат. Выход 9.5 ко- мандоаппарата подключает к управляющему входу источника 4 питания генератор 18 пилообразного сигнала, при этом через ключ 24 аналоговый сигнал цифроаналогового преобразователя 21 подается на суммирующий усилитель 16 устройства 13 установки в О датчика 7 напряжения.

Рост выходного тока источника 4 продолжается до тех пор, пока прирост напряжения, ли в ванне не станет равным iiU, записанному в блоке 19 памяти. Сигнал устройства 13 (нуль- органа) поступает на вход 9.5 командоаппарата 9, переключая его в следующее положение, при этом фиксируется выходной сигнал генератора 18 пилообразного сигнала, вследствие этого фиксируется и выходной ток источника 4 питания, зажигается табло Отсчет, так как при этом прирост величины тока и I численно равен неизвестной площади деталей , т.е.

5д d-M,

дм

где о/ 1 -д- - нормирующий коэффициент.

Пример. Поскольку, как показал анализ экспериментов, основные погрешности измерения связаны с температурными изменениями проводимости раствора внутри гальванической ванны, предварительно производится калибровка измерительной схемы..

На калибровочном электроде, размещенном в гальванической ванне, устанавливают начальньш ток

-нач

2 0,1 1

.с

В экспериментах используют источник БАКР 1600м, таким образом, начальный ток устанавливают равным 200 А. Калибровочный электрод имеет площадь 100 дм , приращение тока

йГкал IKOIA 1нс(ч 100 А.

При этом величина тока 41 связана с площадью калибровочного электрода соотношением

SKC(A ,

J 1 Д где о; 1 ---.

Напряжение на ванне Ug при этом изменяется на величину 411

лик UBJ - UB 1,12 В,

где Ugj - напряжение ванны при калибровке;

Ug - начальное напряжение на ванне.

513155316

Сопротивление R участка цепи внут- значит неизвестная площадь 5 деталей, находящихся в обработке, равна Зщ oi-Al, откуда для 1-й подвески

1 178 для 2-й под D и ри гальванической ванны R -, пос- .

кольку работу проводят в приращениях тока и напряжения, то

Di вески S

3f 92 дм

Л1

кал

0,0120м.

Сопротивление того же участка це- пи можно определить из формулы

S

где р - удельное сопротивление цепи внутри гальванической ванны, - длина межэлектродного учаспса.

лукйл Р Л1кал 5 КЯА

откуда площадь калибровочного рода равна ь Т--- Д

q J-I ли,яд

- КС(л

В нашем случае прирост тока 1).ХЛ равный 100 А, численно равен площади калибровочного электрода кйл 00 Дм поэтому из соотношения видно, что

У 1 Г

ди А

Затем на место калибровочного электрода в гальваническую ванну устанавливают подвеску с деталями неизвестной площади, подают к ней начальный ток 1цс(ц 200 А и известным образом поднимают его до тех пор, пов;а приращение напряжения MS станет равным uUji , полученному на калибровочном электроде.

/SU

ИЗ

ли 1.12.в.

Прирост тока для первой подвески 1 178 А, для второй Л12 92 А,. Поскольку подвески с деталями устанавливают на то же место, что и калибровочный электрод, средняя длинс. межэлектродного участка не изменяется, как и удельное сопротивление f, то

1 - . А

1 Дм J

QC

А

1 178 для

S

Di

3f 92 дм

По результатам прямых измерений фактическая площадь этих деталей на SBU 175 дм% Sjjij, 90 дм2. Таким- образом, предлагаемьй способ и устройство обеспечивают следующую точность произведенных измерений:

5

г - ISDI).:(.O

ь

G2

(SD)

(ScJ - (Зиз)

(5„ )

-100% 2,2%;

100% 1,8%.

о

5

0

Q

5

5

Q

5

В состав известных гальванических ВЕ:.1прямителей ТЕ, ТЕР, ТВ, ТВР и т.д. входит устройство стабилизации плотности тока, выполняющее аналогичные функции. Точность работы этих устройств +7%. Эксперименты показывают, что средняя точность измерения площади деталей при реализации данного изобретения 1 2% и никак не ниже 13%, что на 3-4% точнее серийно выпускаемых устройств.

Экономическая эффективность от использования данного изобретения связана с повышением на 3-4% точности измерения площади деталей, обрабатываемых в гальванических ваннах. При этом отпадает необходимость искусственно завышать толщину покрытия деталей, обеспечивающую служебные свойства покрытий при всех ожидаемых неточностях установления параметров технологического процесса. Указанное повышение точности измерения по сравнению с известньм позволяет на 3-5% снизить толщину покрытия деталей с экономией соответствующего количества реактивов и электроэнергии. Кроме того, на 3-5% повьш1э,ется производительность оборудования.

Формула изобретени.я

1. Способ определения площади деталей при гальваническом процессе, включающий погружение.измерительного электрода в ванну, пропускание электрического тока и калибровку измерительной схемы, отличающийся тем,, что,, с целью повышения точности и упрощения обработки

результатов, измерения ведут на линейном участке вальтамперной характеристики системы выпрямитель-гальваническая ванна в приращениях тока и напряжения, при этом на измери- тельный электрод подают начальный ток, равный минимальному стабильному току выпрямителя, замеряют падение напряжения на нагрузке, подают нормирующее приращение тока, числен- но равное известной площади измерительного электрода, запоминают полученное приращение напряжениями, затем включают начальный ток на детали, замеряют падение напряжения на детали, увели- чивают начальный ток до тех пор, пока приращение напряжения не станет равным ди, замеряют полученное при этом приращение тока Л I и определяют

площадь SP детали дз соотношения

D

1,

где нормирующий коэффициент,

.. , й.

2. Устройство для определения пло- щади детали при гальваническом процессе, содержащее ванну, источник 30 питания с устройством регулирования выходного тока, калибровочный электрод известной площади, подвеску с де- телями, датчики тока и напряжения ванны, блок памяти с аналого-цифровым з и цифроаналоговым преобразователями и коммутирующее устройство, отличающее ся тем, что, оно снабжено задатчиками начального и калибровочного токов, генератором пилооб- 40 разного сигнала, выполненным в виде одновибратора и интегрирующего звена, устройствами установки в О сигналов датчиков тока и напряжения ванны.

Редактор Н. Гунько Заказ 2321/29

Составитель С. Пономарев

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Тираж 612

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

O 15

0

5

30 з 40

содержащими одновибраторы, интегрирующие звенья, суммирующие усилители и нуль-органы, блоком элементов временной задержки и командоаппара- том, вьшолненным в виде регистра сдвига, при этом интегрирующие звенья устройств установки в О сигналов датчиков тока и напряжения ванны и интегрирующее звено генератора пилообразного сигнала выполнены с возможностью фиксации выходного сигнала, первьй, второй, третий и пятый выходы командоаппарата соединены с управляющим входом коммутирующего устройства и через блок временных задержек соединены с устройствами установки в О сигналов датчиков тока и напряжения ванны и одновибратором генератора пилообразного сигнала, а входы обратной связи соединены с выходными сигналами нуль-органов устройств установки в О сигналов датчиков тока и напряжения ванны и с выходом Конец преобразования аналого-цифрового преобразователя, первьй и третий сигнальные входы коммутирующего устройства соединены с задатчиком начального тока, второй вход соединен с задатчиком калибровочного тока, четвертьй вход соединен с выходом генератора пилообразного сигнала, а ключ - с выходом аналого-цифрового преобразователя, при этом аналого-цифровой преобразователь соединен с управляющим входом блока памяти, подключенного информационными входами к выходу аналого- цифрового преобразователя, а информационными выходами - к входу цифро- аналогового преобразователя, аналого- вьй сигнал которого через ключ коммутирующего устройства подключен к входу суммирующего усилителя датчика напряжения ванны.

Подписное

Изобретение относится к оборудованию для нанесения гальванопокрытий. Цель изобретения - повышение точности и упрощение обработки результатов измерений. Устройство содержит гальваническую ванну с размещенными в ней калибровочным электродом 2 и подвеской- 3 с деталями, источник 4 питания с устройством 5 регулирования выходного тока, датчик 6 тока и датчик 7 напряжения ванны, блок 8 элементов временной задержки, командоаппарат 9, выполненный в виде регистра сдвига, задатчик 10 начального и. задатчик 11 калибровочного токов, устройства 12 и 13 установки в О сигналов датчиков 6 и 7, генератор 18 пилообразного сигнала, блок 19 памяти с аналого-цифровым преобразователем 20 и цифроаналоговым преобразователем 21, коммутирующее устройство 22 с коммутатором 23 и ключом 24. Повышение точности и упрощение обработки результатов достигается введением в данное устройство, реализующее предложенный способ, за- датчика начального и калибровочного токов, генератора пилообразного сигнала, устройства установки в О сигналов датчиков тока и напряжения ванны, блока элементов временной задержки и командоаппарата. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. в (Л со ел СП со