Способ контроля и стабилизации средней плотности тока в гальванической ванне Советский патент 1993 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано при управлении процессами нанесения покрытий.

Цель изобретения - повышение точности контроля и стабилизации средней плотности тока катода и улучшение качества покрытий,

На чертеже -представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля и стабилизации плотности тока в гальванической ванне.

Устройство содержит гальваническую ванну 1, обрабатываемую деталь 2, анод 3, дополнительный электрод 4, силовой ключ 5, задающий генератор 6. времяимпульсный преобразователь (ВИП) 7, формирователи коротких импульсов 8,9, устройства выборки-хранения УВХ1-10, УВХ2-11, УВХЗ-13, суммирующий усилитель 12, интегратор 14s шунт 15, причем вход силового ключа 5 соег динен с плюсом источника напряжения, а выход с анодом 3. Обрабатываемая деталь 2 соединена со входом интегратора. 14 и одним концом шунта 15, второй конец которого объединен с общим проводом. Дополнительный электрод 4 соединен со входами УВХ1 10, и УВХ2 11, выходУВХ1 10 объединен с первым входом суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом УВХ2 11, к третьему входу подключено напряжение уставки U0, к четвертому - выход устройства выборки- хранения УВХЗ 13, а пятый вход объединен с выходом интегратора 14 и входом УВХЗ 13. Выход суммирующего усилителя 12 объединен со входом ВИП 7, стробируемый вход которого соединен с выходом задающего генератора 6 и входом формирователя 8. Выход формирователя 8 объединен со входом управления КВХ2 11 и входом сброса интегратора 14. Выходной сигнал ВИП 7 подан на управляющий вход силового ключа 5 и на вход формирователя 9, выход которого объединен с управляющими входами УВХ1 10 и УВХЗ 13.

Работает устройство следующим образом.

Генератор 6 вырабатывает короткие имг пульсы, которые тактируют работу всего устройства. По переднему фронту этих импульсов ВИП 7 выключает ключ 5, а по заднему включает. Это необходимо для гарантированного отключения тока ванны в момент измерения напряжения поляризации. По переднему фронту импульса с генератора 6 формирователь 8 формирует короткий импульс выборки, поступающий на управляющий вход УВХ1 10, которая запоминает напряжение поляризации в конце паузы тока ванны. Этот же импульс сбрасывает напряжение интегратора 14 в ноль. Задний фронт импульса с ВИП 7 через формирователь 9 управляет работой УВХ2 11, которая запоминает напряжение поляризации катода в начале паузы тока ванны, кроме этого, импульс с формирователя 9 разрешает запись напряжения с выхода интегратора 14 в УВХЗ 13. Таким образом на УВХ1 10 хранится напряжение поляризации катода измеренное в конце паузы тока ванны, в УВХ2 11 - напряжение поляризации

катода, измеренное в начале паузы тока ванны и в УВХЗ 13 - напряжение с интегратора 14, пропорциональное количеству электричества, протекшего через ванну за

время предыдущего импульса тока. На суммирующем усилителе 12 из напряжения уставки UQ вычитается полусумма напряжений с УВХ1 10 и УВХ2 11 и прибавляется напряжение с УВХЗ 13. Этот сигнал рассогласования управляет через &ИП 7 длительностью замкнутого состояния ключа 5. Но при протекании тока через ванну на интеграторе 14 появляется нарастающее напряжение, пропорциональное интегралу

величины текущего тока по текущему времени от начала импульса питания ванны. Это напряжение уменьшает сигнал рассогласования на выходе усилителя 12 и когда сигнал рассогласования сравняется с нулем ВИП 7

выключает ключ 5, Таким образом такое по- строение-системы обеспечивает выполнение следующего равенства:

25

t«0 -1)

U0-Ul+y + -/ k,(M)Wdt.

30

- / kl (t)dt О,

где U0- напряжение уставки;

У1-U2 - напряжения с выхода УВХ1 10 и УВХ2 11 соответственно;

I (t) - величина тока в ванне в предыдущем импульсе питания;

l (t) - величина тока ванные текущий момент времени;. tu - длительность предыдущего импульса питания ванны;

t - текущее время импульса питания ванны.

Согласно равенству предлагаемая система очередной импульс тока питания ванны будет вырабатывать такой длительности, чтобы компенсировать как запомненное количество электричества, протекшее в предыдущем импульсе питания ванны, так и разность между заданным напряжением прляризации катода и его текущим средним значением, измеренным и запомненным в паузе тока ванны. Очевидно, что если среднее напряжение поляризации катода равно заданному и не меняет своей величины от

импульса к импульсу питания ванны, то устройство будет вырабатывать импульсы такой длительности, чтобы обеспечить одинаковые количества электричества в каждом импульсе питания, поддерживая среднее напряжение поляризации катода

постоянным и равным заданному. Если же среднее напряжение поляризации будет меняться, то предлагаемое устройство будет изменять количество электричества протекающее через ванну в каждом импуль- се таким образом, чтобы разность между средним напряжением поляризации катода и его заданным значением была равна нулю.

Все электрические блоки устройства могут быть выполнены по известным схемам с использованием аналоговой и цифро: вой техники.:

Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить точность контроля и стабилизации средней плотности тока за счет оперативного контроля за изменением плотности тока катода во время действия питающего ванну импульса напряжения, обусловленным изменением контактного сопротивления катод-детали и сопротивления электролита, а также улучшить качество покрытия путем исключения нетехнологических режимов по мгновенной плотности тока ванны.

Формула изобретения Способ контроля и стабилизации средней плотности тока в гальванической ванне, включающий питание ванны импульсным напряжением, измерение напряжения междудополнительным электродом и катодом в начале и в конце паузы тока ванны, вычисление и запоминание среднего значения этого напряжения, вычисление средней плотности тока, отличающийс я тем, что. с целью повышения точности контроля и стабилизации средней плотности тока, улучшения качества покрытий, в каждом импульсе питающего ванну напряжения измеряют количество протекающего через ванну электричества, запоминают его значение в паузе тока, а среднее напряжение питания ванны регулируют так, чтобы разность между суммой заданного среднего напряжения дополнительного электрода, запомненным количеством электричества и суммой запомненного среднего напряжения дополнительного электрода и текущего значения количества электричества, проходящего через ванну, была равна нулю.

Использование: гальванотехника, в частности управление процессами нанесения покрытий. Сущность изобретения: ванну питаютимпульсным напряжением и стабилизируют напряжение между дополнительным электродом и катодом, измеряемым в паузе тока ванны, причем стабильность этого напряжения повышается за счет использования информации о протекающем количестве электричества через ванну в каждом импульсе питания ванны. Способ реализуют с помощью устройства. Устрой- ство содержит гальваническую ванну 1, обрабатываемую деталь 2, анод 3, .дополнительный электрод 4, силовой ключ 5, задающий генератор 6, времяимпульсный преобразователь (ВИП) 7, формирователи коротких импульсов 8,9, устройства выборки-хранения УВХ1 10, УВХ2 11, УВХЗ 13, суммирующий усилитель 12, интегратор 14, шунт 15, причем вход силового ключа 5 соединен с. плюсом источника напряжения, а выход с анодом 3, Обрабатываемая деталь 2 соединена со входом интегратора 14 и одним концом шунта 15, второй конец кото-, рого объединен с общим приводов Дополнительный электрод 4 соединен со входами УВХ1 10 и УВХ2 11, выход УВХ1 10 объединен с первым входом суммирующего усилителя, второй выход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом УВХ2 11, к третьему входу подключено напряжение уставки Uo, к четвертому - выход устройства выборки-хранения УВХЗ 13. пятый вход объединен с выходом интегратора 14 и входом УВХЗ 13. Выход суммирующего усилителя 12 объединен со входом ВИП 7, стробируе- мый вход которого соединён с выходом задающего генератора 6 и входом формирователя 8, Выход формирователя 8 объединен со входом управления УВХ2 11 и входом сброса интегратора 14. Выходной сигнал ВИП 7 подан на управляющий вход силового ключа 5 и на вход формирователя 9, выход которого объединен с управляющими входами УВХ1 10 и УВХЗ 13. 1 ил. ел G 00 о ю 00 ю