Устройство для контроля веса осажденного металла Советский патент 1991 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к гальванотехнике, может быть использовано для непрерывного контроля привеса металла, осажденного в процессе нанесения покрытия, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1585397.

Цель изобретения - повышение точности контроля путем преобразования в аналоговый сигнал только изменения веса электрода.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит основание тензочувствительного элемента 1, тензодатчики 2, упругий элемент 3, катушки 41,4а, 4з электромагнитов, контактный крюк 5, электрод 6, первый источник 7 тока, первый ключ 8, источник 9 тока, усилитель 10, амплитудный детектор 11, первый разделительный кон- денсатор 12, усилитель 13 переменного напряжения, демодулятор 14, фильтр 15, делитель 16 частоты, генератор 17 импульсов, компаратор 18, двухвходовая схема 19 совпадения, преобразователь 20 ток - напряжение, второй ключ 21, счетчик 22 и второй разделительный конденсатор 23.

На основании 1 закреплены соосно одна напротив другой две катушки 4i и 4з электромагнитов, третья катушка 42 закреплена на упругом элементе 3, связанном с основанием, и расположена в зазоре между сердечниками закрепленных на основании катушек. На упругом элементе 3 наклеены тензодатчики 2. Контактный крюк 5, на котором закреплен электрод 6, имеет свой изгиб в своей средней час ти, в месте начала изгиба контактный крюк 5 жестко соединен с основанием 1 тензочувствительного элемента, а в месте конца изгиба - с упругим элементом 3.

Тензодатчики объединены между собой своими первыми выводами и подключены к

общей точке схемы, а вторые выводы тензо- датчиков 2 соединены с неподвижными контактами ключа 8. Подвижный контакт ключа 8 соединен с выходом первого источника 7 тока и с входом усилителя 13 переменного

напряжения. Выход усилителя 13 подключен к входу демодулятора 14, выход которого соединен с входом фильтра 15 и через разделительный конденсатор 12 с входом амплитудного детектора 11, а к выходу последнего подключен один из входов усилителя 10. Выход усилителя 10 соединен с управляющим входом первого источника 7 тока. Управляющие выходы ключа 8 и демодулятора 14 подключены к выходу делителя

16 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 17 импульсов. К выходу генератора 17 импульсов через второй разделительный конденсатор 23 подключена катушка 4 электромагнита, закрепленная

на упругом элементе 3, к которому на контактном крюке 5 подвешен электрод 6. Катушки электромагнитов 4i, 42 и 4з соединены последовательно, причем катушки 4i и 4з согласно, а катушка 4а встречно и

подключены к выходу второго источника 9 тока. Выход фильтра 15 подключен к одному из входов компаратора 18, второй вход которого объединен с общей точкой схемы, а выход соединён с одним из входов схемы 19

совпадения. Второй вход схемы 19 совпадения через соединен с выходом генератора 17 импульсов, а выход схемы совпадения соединен с входом счетчика 22,

Выход счетчика 22 с помощью шины управления соединен с управляющим входом второго источника 9 тока. Выход второго источника 9 тока соединен с последовательно включенными катушками 4з, 4з и 4i электромагнита и с входом преобразователя 20 ток - напряжение, выход которого соединен с вторым входом усилителя 10.

Устройство работает следующим образом.

Перед нанесением покрытия замыкают второй ключ 21 и подают сигнал сброс установки нуля счетчика 22. При этом под действием веса электрода 6 упругий элемент 3 изгибается, сопротивления тензо- датчиков 2 изменяются и на выходе фильтра 15 появляется напряжение, которое с помощью компаратора 18 сравнивается с нулем. Если оно отлично от нуля, то на выходе компаратора возникает сигнал, открывающий схему 19 совпадения по одному из входов. На второй вход схемы совпадения через ключ 21 непрерывно поступают импульсы „ генератора 17 импульсов. Эти импульсы проходят через схему 19 совпадения и поступают на вход счетчика 22, непрерывно увеличивая код в нем. По шине управления этот код поступает на управляющий вход второго источника 9 тока, увеличивая величину создаваемого источником 9 тока. По мере увеличения тока через катушки 4i, 42 и 4з электромагнита возрастает сила взаимодействия этих катушек, направленная против силы веса электрода 6. В момент этих сил деформация упругого элемента 3 исчезает, выходной сигнал фильтра 15 становится равным нулю и сигнал с выхода компаратора 18 запрещает дальнейшее прохождение импульсов с генератора 17 импульсов через схему 19 совпадения на счетчик 22. Таким образом осуществляется силовая компенсация начального веса электрода.

После этого размыкают ключ 21. При этом в счетчике 22 сохраняется код, обеспечивающий на выходе второго источника 9 тока и в катушках 4i, 42 и 4з электромагнита тока компенсации начального веса. Через катушку 42 протекает переменный ток стабильной величины от генератора 17 импульсов через второй разделительный конденсатор 23. За счет взаимодействия катушки 42 с катушками 4i и 4з электромагнита возникает сила, стремящаяся прогнуть упругий элемент 3 то в одну, то в другую сторону с частотой, равной частоте тока от генератора 17 импульсов. Одновременно на упругий элемент действует сила, равная разности первоначального, скомпенсированного с помощью магнита, веса электрода

и текущего веса, изменяющегося по мере осаждения металла. Сигнал с выхода делителя 16 частоты имеющий вид меандра, производит периодическую коммутацию ключа 5 8. При этом выход первого источника 7 тока поочередно подключается к соответствующим выводам тензореэисторов 2. Под воздействием изменения веса электрода 6 один тензорезистор 2 увеличивает, а другой

0 уменьшает свое сопротивления, одновременно сопротивления этих резисторов меняются и с частотой генератора 17.

Сигнал с выхода усилителя 13 демодули- руется демодулятором 14, переменная со5 ставляющая этого сигнала, обусловленная воздействием высокочастотного механического сигнала катушки 42 через разделительный конденсатор 12, поступает на амплитудный детектор 11, выходное напря0 жение которого пропорционально крутизне всего преобразующего тракта: сила, приложенная к упругому элементу, - напряжение на выходе демодулятора 14. Это напряжение сравнивается с помощью усилителя 10

5 с сигналом, пропорциональным величине постоянного тока, полученным с помощью преобразователя ток - напряжение через катушки электромагнита. Если сигнал на выходе амплитудного детектора 11 не равен

0 сигналу с выхода преобразователя 20, то на входе усилителя 10 возникает напряжение разбаланса, которое после усиления усилителем 10 управляет работой источника 9 тока, изменяя величину его выходного тока до

5 тех пор, пока сигнал с выхода амплитудного детектора 11 практически не станет равным сигналу с выхода преобразователя 20 ток - напряжение. При этом чувствительность устройства автоматически поддерживается

0 неизменной, даже если механические свойства упругого элемента, тензодатчиков, клея и т.д. изменяются ,

Сила взаимодействия катушек электромагнита пропорциональна произведению

5 токов, по ним протекающим. Для электродов с разным весом токи в катушках электромагнита, компенсирующие этот вес. различны. В это же время переменная составляющая тока через катушку 42, протека0 ющая через второй разделительный конденсатор 23 от генератора импульсов, неизменна по величине. В результате переменная составляющая силы взаимодействия катушки 42 с катушками 4i и 4з

5 оказывается пропорциональной величине постоянного тока через эти катушки, т.е. зависит от начального веса электрода. Чем больше начальный вес электрода, тем больше постоянный ток через катушки и больше переменная составляющая силы взаимодействия катушки 42 с катушками 4i и 4з, что при неизменной чувствительности тензо- чувствительного элемента вызывает пропорциональное увеличение переменной составляющей сигнала на выходе амплитуд- кого детектора 11. Для исключения влияния величины начального веса электрода на чувствительность устройства и сохранения при этом постоянной чувствительности при изменении механических свойств упругого элемента, тензодатчиков, клея и т.д. на входе усилителя 10 производится сравнение сигнала с выхода амплитудного детектора с напряжением с выхода преобразователя 20 ток - напряжение, пропорциональным ве- личине постоянного тока через катушки электромагнита.

В результате обеспечивается автоматическое поддержание постоянной чувствительности устройства и измерение не полного веса электрода, а лишь его изменений.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности в 15-20 раз.

Формула изобретения Устройство для контроля веса осажденного металла по авт. св. № 1585397, отличающееся тем, что, с целью повышения

чувствительности контроля путем преобразования в аналоговый сигнал только изменения веса электрода, оно снабжено вторым ключом, компаратором, двухвходовой схемой совпадения, счетчиком, вторым разделительнымконденсатором, преобразователем ток - напряжение, а второй источник тока выполнен с дополнительным управляющим входом, причем выходная клемма устройства соединена с одним из входов компа ратора, второй вход которого соединен с общей точкой схемы, выход компаратора через схему совпадения и счетчик соединен с управляющим входом второго источника тока, второй вход схемы совпадения через второй ключ объединен с выходом генератора импульсов, при этом один из входов суммирующего усилителя через преобразователь ток - напряжение подключен к выходу второго источника тока, выход генератора импульсов через второй разделительный конденсатор соединен с катушкой электромагнита, закрепленной на упругом элементе, при этом все три катушки электромагнита соединены последовательно, катушки укрепленные на основании тен- зочувствительного элемента, включены согласно, а катушка, закрепленная на упругом элементе, - встречно.

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для контроля привеса осаждаемого металла. Цель изобретения - повышение точности контроля путем преобразования в аналоговый сигнал только изменения веса электрода за счет исключения влияния на точность измерения начального веса электрода, а также погрешности, связанной с изменением чувствительности тензомоста, механических свойств упругого элемента, клея и т.п. Устройство дополнительно снабжено компаратором 18, схемой совпадения 19, вторым ключом 21, счетчиком 22, преобразователем ток-напряжение 20, вторым разделительным конденсатором 23. Второй источник тока 9 выполнен с дополнительным управляющим входом. Выходная клемма устройства объединена с одним из входов компаратора, второй вход которого соединен с общей точкой схемы. Выход компаратора через схему совпадения и счетчик с помощью шины управления соединен с управляющим входом второго источника тока. Второй вход схемы совпадения через второй ключ объединен с выходом генератора 17 импульсов. Дополнительный вход суммирующего усилителя 10 через преобразователь ток - напряжение подключен к выходу второго источника тока. Выход генератора импульсов через второй разделительный конденсатор соединен с катушкой 4 электромагнита, закрепленной на упругом элементе 3. При этом все три катушки электромагнита соединены последовательно, катушки, укрепленные на основании 1 тензочувствительного элемента, включены согласно, а катушка, закрепленная на упругом элементе, - встречно. С помощью управляемого кодом источника тока и системы электромагнитов в устройстве компенсируется начальный вес электрода, на чувствительный элемент создается калиброванное по величине высокочастотное механическое воздействие и автоматически вырабатывается такое напряжение питания тензомоста, которое обеспечивает пропорциональность между величиной постоянного тока через систему электромагнитов и реакцией измерительной системы на калиброванное механическое воздействие. В результате исключается влияние начального веса электрода и при этом чувствительность системы к механическим воздействиям сохраняется постоянной при изменении внешних условий. За счет этого повышается точность контроля веса осажденного металла. 1 ил.