Устройство для контроля толщины покрытия Советский патент 1982 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в цветной металлургии для контроля и учета расхода драгоценного металла при гальванических покрытиях. Известно устройство для контроля расхода осажденного металла кулонометрическим способом, содержащее блок питания, ;датчик тока,, преобразователь напряжение-частота, счетчик текущего и суммарного расхода металла l . Недостатком устройства 5голяется низкая точность измерения, так как при изменении внешних (температуры) и внутренних параметров (величины питающих напряжений) частота преобразователя напряжение-частота также изменяется. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля толщины покрытия, содержащее блок питания, подключенный к нем датчик тока, блок управления, первым выходом соединенный с входом блока питания, преобразователь напряжение-частота, .измеритель количества электрв- чества 2j . Однако устройство имеет низкую точность измерения, обусловленную влиянием внещних факторов (например, температуры) , а также внутренних параметров схемы на стабильность частоты преобразователя напряжение-частота. Цель изобретения - повышение точ- ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено источником калибровочных сигналов, ключом, элементом ИЛИ, управляемым делителем частоTbi, двумя элементами И, вычитающим счетчиком, блоком анализа остатка, в формирователем кода поправки, первый выход источника калибровочных сигналов через ключ, элемент ИЛИ, преобразователь напряжение-частота и управляемый делитель частоты подключен к первым входам элементов И, выход первого элемента И соединен с входом из epитeля количества электричества, выход второго элемента И через вычитающий счетчик и блок анализа сютагка связан с входом блока управления и входом формирователя кода поправки, выход последнего подключен к второму входу управляемого делителя частоты, второй, третий, четвертый, пятый шестой выходы блока управления соединены соответственно с вто рыми входами ключа и второго элемента И, трет1 им входом управляемого делителя частоты, вторыми входами первого элемента И, вычитающего счетчика и фор мирователя кода поправки, второй выход источника калибровочных сигналов подклю чен к третьему входу вычитающего счетчика, а точка соединения блока питания А датчика тока связана с вторым входом элемента ИЛИ. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные пиаграммы работы устройства., Устройство содержит источник 1 калибровочных сигналов, первый выход которого через ключ 2, элемент ИЛИ 3, преобразователь 4 напряжение-частота, управляемый делитель 5 частоты связан со входами элементов И 6 и 7. Выход элемента И 7 подключен к входу вычитающего счетчика 8, выход которого соединен с входом блока 9 анализа оста-рка. Выход формирователя 10 кода поправ ки соединен с вторым входом управляе. мого делителя 5 частоты. Выход элемента И 6 соединен с входом измерителя 11 количества электричества. Средняя точка последовательно соединенных блока 12 питания и датчика 13 тока подключена к второму входу элемента ИЛИ 3, второй выход источника 1 калибровочных сигналов связан с третьим входом вычитающего счетчика 8. К блоку 12 питания и датчику 13 тока подключена гальванованна 14. Выходы блока 15 управления соединены соотеетственно с блоком 12 питания, вторыми входами ключа 2 и эле мента И 7, третьим входом управляемого Явлвтеля 5 частоты, вторыми входами апемента И 6 вычитакмцего счетчика 8 и формирователя 1О кода поправки. Выход блока 9 анализа остатка соединен с первым входом формирователя 10 и-входом блока 15 управления. Устройство работает следующим образом. При включении питающего напряжения блок 15 управления вырабатывает сигналы, которые приводят в исходное состояние вычитающий счетчик 8, управляемый делитель 5 частоты и измеритель 11 количества электричества (фиг. 2 d , б ). На выходах источника 1 калибровочных сигналов присутствует высокостабильный уровень постоянного напряжения и цифровой код, соответствующий этому уровню. Блок 15 управления вырабатывает последовательность команд, обеспечивающих ввод цифрового кода с источника 1 каибровочных сигналов в вычитающий счет ик 8 (фиг. 2ч), запись кода поправки управляемый делитель 5 частоты (фиг. 23) и выделяет интервал калибровки, подключая калибровочный сигнал с выхода источника 1 калибровочных сигналов через ключ 2, элемент ИЛИ 3 на вход преобразователя 4 напряжение-час то та (фиг. 2 Преобразователь 4 в течение этого интервала преобразует амплитуду калибровочного сигнала в частоту следования импульсов (фиг. 2е ), заполняющих управляемый делитель 5 частоты. Частота появления единицы переполнения делителя 5 частоты (фиг. ) прямо пропорциональна частоте следования импульсов на выходе преобразователя частоты и обратно пропорциональна величине кода поправки, записываемого в делитель 5 перед каждым циклом его заполнения. Каждое переполнение делителя 5 уменьшает содержимое вычитающего счетчика 8на единицу. Если частота преобразователя 4 соответствует ее номинальному значению при заданном уровне калибровочного сигнала, то количество циклов деления частоты импульсов, поступающих с выхода преобразователя 4 за время интервала калибровки, равно значению кода, предварительно записанному в вычитающий счетчик 8, поэтому с последней единицей переполнения делителя 5 содержимое счетчика 8 становится равным нулю (фиг. 2 3 ). Таким образом, нулевое состояние счётчика 8 на момент окончания интервала калибровки, зафиксированное блоком 9анализа остапса, является признаком нормальной работы тракта преобразования напряжения в частоту. Блок 15 управления включает блок 12 питания гальванованны 14 (фиг. 2 и) и начинается процесс покрытия. При этом блок 15 управления устанавливает в нулевое состояние утсраэляемый делитель 5 частоты (фиг. 2а ) и измеритель 11 электричества, а затем разрешает формирователю 10 ввод кода поправки, полученного на последнем интервале калибровки. Через дат59так 13 тока протекает ток гальванованны, напряжение с датчика подается на вход преобразователя 4 напряжение-частота (фиг, 2 к ). Последовательность импулъ сов с преобразователя 4 через делитель 5 и элемент И поступает ни вход измерителя 11 количества электричества (фиг, 2A.)i выходная шкала которого програду1фована в единицах контролируемого параметра. При каждом переполнении делителя 5 обеспечивается ввод в делитель кода поправки, установленного в последнем интервале калибровки. Т. е. при дальнейшем преобразовании напряжения в частоту заполнение делителя 5 частоты производится с какого-то определенного начального значения, -устанавливаемого величиной кода поправки. В течение технологического процесса нанесения покрытия величина этой поправки, определенной при калибровке, остается пocтoяннoйi Если параметры преобразователя изменились и частота импульсов на его выходе, например, увеличилась, то в течение инте{жала калибровки (фиг. 30 ) количество циклов деления частоты также увеличится, что приведет к поступлению на вход счетчика большего числа импульсов, что фиксирует блок 9 анализа остатка (фиг. Зф ), а формирователь 10 уменьшает значение кода поправки (фиг. Зх При повторении интервала калибровки в управляемый делитель 5 вводится мень шее значение кода поправки, что приводит к увеличению времени заполнения делителя 5 и, следовательно, к уменьшению частоты следования команд вьгчитани на счетчик 8. Далее интервалы калибровки и коррекция кода поправки повторяются до тех пор, пока содержимое счетчика 8 не станет равным нулю. Это фиксирует блок 9 анализа остатка, блок 15 управления разрешает при этом начало гальванического процесса (фиг. Зф,и ). Если частота преобразователя 4 снижается, то за интервал калибровки на вход делителя 5 поступает меньшее число импульсов, что приводит к появлению в счетчике 8 остатка на конец цикла. Это фиксирует блок 9 (фиг. Зф ), а формирователь 1О увеличивает код .поправки (фиг. 3 X ). В результате этого время заполнения делителя 5 уменьшается, и, следовательно, увеличивается частота появления сигналов на входе счетчика 8. Интер валы калибровки повторяются до тех пор пока увеличение кода поправки не приведет к нулевому результату в счетчике 8 7 на момент окончания очередного янте1 вапа калибровки. При этом блок 15 управления разрешает включение блока питания гальванованны 14. Тем самым осуществляется автоматическая коррекция преобразователя напряжение-частота перед началом гальванического процесса и, следовательно, повьпиается точность определения количества осажденного металла при гальваническом покрытия. Формула изобретения Устройство для контроля толщины покрытия, содержащее блок питания, подключенный к нему датчик тока, блок управления, первым выходом соединенный с входом блока питания, преобразователь напряжение-частота, измеритель количества электричества, отличаю - ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено источником калибровочных сигналов, ключом, элементом ИЛИ, управляемым делителем частоты, двумя элементами И, вычитающим счетчиком, блоком анализа остатка и формирователем кода поправки, первый выход источника калибровочных сигналов через ключ, элемент ИЛИ, преобразователь напряжение -частота и управляемый делитель частоты подключен к первым входам элементов И, выход первого элемента И соединен с входом измерителя количества электричества, выход второго элемента И через вычитающий счетчик н блок анализа остатка связан с входом блока управления и входом формирс ателя кода поправки, выход последнего подклк чен к второму входу управляемого делителя частоты, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока управления соединены соответственно с вторыми входами ключа и второго элемента И, третьим входом управляемого делителя частоты, вторыми входами первого элемента И, вычитающего счетчика и формирователя кода поправки, второй выход источника калибровочных сигналов подключен к третьему входу вычитающего счетчика, а точка соединения блока питания и двпчика тока связана с вторым входом элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Обмен опытом в радиопромышленности, 1969, № 12, с. 81. 2.Авторское свидетельство СССР № 36О4О5, кл. С 23 В 5/68, 1969 (прототип).

/ Г k

t Ж

л

в

ja

-О

5а

Вровень калибробочного сигнала

t I I I L J

nniiiiiininiiniiniiiiniiiitiimii I 1111 I I I I I I I I 11 I I I I M

I t I I I I I I I 1

Уровень cuenaflff с датчика

Фиг. 2.