Устройство для измерения площади детали в гальванической ванне Советский патент 1989 года по МПК C25D21/12 

.через шунт 8. Напряжение рассогласования с выхода блока сравнения после |усипения усилителем 11 рассогласова- :Ния, воздействуя на управляемый ге- :нератор 12, вызывает изменение периода Т работы генератора в сторону уменьшения рассогласования. В установившемся режиме период Т оказывается пропорциональным площади деталей

(катода) и измеряется в блоке 13 измерения периода. Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения площади детали в ванне и, как следствие, устанавливать оптимальные режимы работы ванны, исключить брак и перерасход осаждаемого металла. I з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано как- самостоятельное для измерения площади деталей из электропроводных материалов в гальванической ванне, так и в составе устройств стабилизации и регулирования плотности тока иа поверхности деталей и устройств измерения толщины гальванопокрытия в ходе процесса. Устройство позволяет повысить точность измерения площади деталей путем исключения алияння на результат измерения активного сопротивления элек тролита. В электролитическую ванну 15 погружены анод 14, дополнительный электрод 1 и катод 9. Между анодом и катодом ванны протекает ток прямоугольной формы, вьфабатьшаемый источником 10 разнополярных импульсов тока; период Т следования импульсов тока задается управляемым генератором 12. В преобразователе 2 на- пряжения, выполненном в виде последовательно соединенных двухполупери- одног.о выпрямителя 3, разделительного конденсатора 4 и амплитудного детектора 5, происходит преобразование напряжения, снимаемого с дополнитель- иого электрода 1, в постоянное напряжение, пропорциональное периоду Т импульсов тока. Блок сравнения 6 сравнивает это напряжение с напряжением, поступающим с преобразователя тока 7, пропорциональным амплитуде импульсов тока ванны, протекающего (Л с 4 ел 00 v./

1

; Изобретение относится к гапьвано- Iтехнике и может быть использовано для измерения площади деталей из электропроводных материалов в гальва ;нических ваннах любого типа. I Цель изобретения - повышение точности измерения nyTeiv исключения влияния на результат измерения активного сопротивления электролита.

На фиг.1 представлена блок-схема :устройства; на фиг.2 - схема замещения участка дополнительный электрод- катод ванны на переменном токе; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит дополнительный электрод 1, преобразователь 2 напряжения состоящий из последовательно включенных двухполупериодного вы- прямителя 3, разделительного конденсатора 4 и амплитудного детектора 5, блок 6 сравнения, преобразователь 7 тока, состоящий из последовательно включенных выпрямителя и фильтра, шунт 8, катод 9, источник 10 разно- полярных импульсов тока прямоугольно формы, усилитель 11 рассогласования, управляемый генератор 12, блок 13 измерения периода импульса, анод 14, гальваническая ванна 15,

На фиг.2 представлена схема замещения участка дополнительный электрод-катод ванны на переменном токе, где обозначены: Э - дополнительный электрод, К - катод, I - величина тока через ванну, R сопротивление электролита, С - емкость двойного электрического слоя катод-электролит Vj - напряжение на дополнительном электроде относительно катода.

На фиг.З приведены временные диаграммы работы устройства, где обоз-

с

n 5 о

5

начены: 1 - форма тока через ванну, Vg - напряжение, снимаемое с дополнительного электрода, - напряжение на выходе разделительного конденсатора преобразователя напряжения 2,2, дд - напряжение на выходе амплитудного детектора.

Дополнительный электрод 1 подключен к входу преобразователя 2 напряжения . Выход преобразователя 2 напряжения подключен к одному из входов блока 6 сравнения, к второму входу блока 6 сравнения поДкл№1ен выход преобразователя 7 тока, вход которого соединен с шунтом 8, включенным между катодом 9 и одним из концов источника 10 разнополярных импульсов тока.. Выход блока 6 сравнения соединен с входом усипителя 11 рассогласования, выход которого подключен к входу управляемого генератора 12. К выходу управляемого генератора 12 подключены входы блока 13 измерения перио- да импульса и источника 10 разнополярных и1-1пульсов тока, второй выходной конец которого подключен к аноду 14 гальванической ванны 15.

Устройство работает следующим образом.

Управляемьй генератор 12 вырабатывает прямоугольные импульсы с периодом Т, которые-поступают на вход источника 1 О разнополярных .импульсов тока. Источник 10 разнополярных им- пульсов тока формирует последовательность ;прямоугольных импульсов . тока с амплитудой 1, и периодом Т (фиг.З). Импульсный ток протекает между катодом 9 и анодом 14 гальва- нической ванны 15 и создает падение напряжения на участке катод 9 - дополнительный электрод 1. Напряжение

М58446

V, (фиг.З) имеет трапецеидальную форму и-с учетом схемы замещения ванны на участке катод 9 - дополнительный электрод 1 (фиг,2) равно

V.

loR - lo

t

2С7

где t - время от начала полупериода

тока I .

К концу полупериода значение напряжения V становится равным

V.

loR - 1о

т

2С7

где Т - период импульсов тока I . .

Напряжение V,, снимаемое с электрода 1, вьшрямляется выпрямителем 3 и через разделительный конденсатор 4 поступает на амплитудньй детектор 5. Напряжение на выходе амплитудного детектора Удд (фиг.З) равно

А о -2Гприменив делитель частоты, длитель- ность периода может быть увеличена до любого требуемого уровня. Кроме того, в предлагаемом устройстве ГГГ--5 ---

сравнения сравнивается с напряжением пг К1, пропорциональным току I , полученным на выходе преобразователя 7 тока. Разность этих напряжений

-f . jf

пряжения на обоих входах блока 6 сравнения-выровнялись. При большом коэффициенте усиления усилителя I1 в установившемся режиме можно полагать напряжение на его входе лУ .практиV

QA

V

К1, отскда Т 2КСх,

сравнивать мгновенное значение быст- роизменяющегося напряжения, что также позволяет существенно повысить

,.,.....„L. .;г;;.:::::: r.rc7:i.r:-:-;тора позволяет усилить полезную сос- 35 тавляющую сигнала, снимаемого с дополнительного электрода, до любого требуемого уровня,т.к. постоянная составляющая, вызванная наличием активного сопротивления электролита, 40 устраняется за счет разделительного конденсатора.

Экспериментально на макете гальванической ванны бьшо произведено сравнение устройств, работающих по пред- 45 лйгаемому и известному способам. При

Езмеряемой площади S 20 см и из- енению температуры на 1О С показа- ия известного устройства изменялись с 20,2 до 21,6, а предлагаемое уст- 50 ройство обеспечипо изменение показаний с 20 до 20,3.

Таким образом, практически предлагаемое устройство примернб в 5 раз

V v г-более стабипьно по сравнению с изгде К,.-2К К - коэффициент .пропорцио-55 вестным.

нальности;Повышение стабильности показаний

коэффициент преобразо- позволяет во столько же раз повысить вания преобразователя точность поддержания заданной плот- 7 т окз

иости тока на поверхности деталей.

чески равным нулю, т.е. тогда т - Т 2С.

Измерение периода, осуществляется с помощыр блока 13 измерения периода.

Таким образом, длительность периода следования импульсов на выходе управляемого генератора пропорциональна емкости С двойного электрического слоя катод - электролит, а следовательно, и площади катода, которая рассчитьшается по формуле

S К..Т,

К

К,

S С

0

v

47 коэффициент пропорциональности;

б - диэлектрическая проницаемость;

расстояние мелду обкладками;площадь обкладок, одной из которых является поверхность детали, а другой - слой ионов в электролите,

-Данное построение устройства поэ- 5 воляет получить информацию о величине измеряемой площади в ввде периода импульсного сигнала на выходе управляемого генератора. Измерение периода в цифровом виде может быть произ- 0 ведено с высокой точностью, так как,

применив делитель частоты, длитель- ность периода может быть увеличена до любого требуемого уровня. Кроме того, в предлагаемом устройстве от ---

повысить точность контроля толщины покрытия во время процесса по количеству электричества, протекающего через ванну, и обеспечить экономию покрывающего металла, а также повысить качество покрытия.

Формула изобретения

О

R

3

V,

у

458446

ния.

10

, 15 20 д с вторым входом которого через преобразователь тока и шунт соединен катод, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния на результат измерения активного сопротивления электролита, оно снабжено последовательно соединенными усилителем рассогласования, управляемым генератором и блоком измерения периода импульса, причем вход усилителя рассогласования соединен с выходом блока сравнения, а выход управляемого генератора соединен с входом источника разнополярных импульсов тока.

2, Устройство ri o п., о т л и - ч ающееся тем, что преобразователь напряжения вьшолнен с разделительным конденсатором и амплитудным детектором, соед1-шенными последовательно с выпрямителем.

К

©

Фаг. 2

г