Система управления процессом электрохимического анодирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗОБРЕТЕНИЯтлу САНИ Н АВТОРСКОМ ль-органа, , первым вход кото ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1, Авторское свидетельство СССР М 660598 е ко С 25 3) 1 1/04 е 1975 е2. Авторское свидетельство С СР Ж 348640, кл, С 25 Р 21/12, 1969. (54) (57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО АНОДИРОВАНИЯ, содержащая источник постоянного тока, датчик тока и задаъчик тока, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности гальванической установки за счет сокращения времени, необходимого дли подъе 1 еа тока в гальванической ванне от нули до заданного значения, она снабжена нуа органом, первый вход которого подключен к задатчвку тока, а второй; вход - к датчику тока, управляющим триггером, вход которого соединен с вторым выходом ну , генерато. ром нарастания тока ключевым элементом, первый Ф рого соединен с выходом генератора нарастания тока, а второй вход - с вторым выходом управляющего триггера, генератором поддержания тока, вторым ключевым элемен,том,первый вход которого подключен к выходу генератора поддержания тока, а второй вход соединен с первым выходом управляющего триггера, третьим ключевым элементом, первый вход которого соединен с первым выходом нуль-органа, второй вход - с выходом второго ключевого элемента, а третий - с выходом первого ключевого элемента, цифро-аналоговым преобразователем, вход которого соединен с выходом третьего ключево.- го элемента, усилителем напряжения, Е вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходе входом источника постоянного тока, и элементом управления сбросом управля ющего триггера и цифро-аналогового пре- Я образователя в исходное (.нулевое) состояние, первый выход которого подключен на вход Сбросф управляющего триггера, а второй выход - на вход; Сброс цифроаналогового преобразователя.Изобретение относится к гальванотехнике и касается конструкции системыуправления процессом электрохимическогоанодирования, в частности глубокого анодирования поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов.Известна установка для электрохимической обработки алюминия, содержащаяванну с электролитом, электроды, установленные в ванне с электролитом,выпрямитель, соединенный с электродами, иустройство управления выпрямителем,соединенное с выпрямителем ЯРабота на данной услновке можетВестись только в режиме ручного управления и требует наличия оператора и непрерывного контроля с егостороны запараметрами гальванического процессаи внесения соответствующих поправок,Выход деталей в брак составляет око ло 1%.Наиболее близкой к предлагаемой по, технической сущности и достигаемомурезультату является система управленияпроцессом электрохимического анодирования, содержащая источник постояшлоготока, датчик тока и задатчик токб 2Недостатком данной установки является плавный подъем плотности тока поэкспоненциальному закону, так как задающий .сигнал дпя регулятора тока в Ванне образуется путем использования напряжения на конденсаторе. Это приводит,к тому, что гальваническая установкаработает с максимальной технологическойпроизводительностью по скоростйнарастания плотности тока в гальванической ван-,не лишь в начальный момент нанесенияпокрытия, а затем ев производительностьна участке подъема плотности тока несколько уменьшается по сравнению с возрастанием плотности тОка по линейнОмузакону,Бель изобретения - повьпцение производительности гальванической установкиза счет сокращения времени, необходимого дпя подъема тока в гальваническойванне рт нуля до заданного значения.Поставленная цель достигается тем,что система управления -процессом электрОХИМИЧЕСКОГО аНОДИрОВання, СОдвржащаяисточник постоянного тока датчик тОкаи задатчик тока, снабжена нуль-органом,первый вход которого подкпючей к задалчику тока а второй вход - к датчику тока, управляющим триггером, мод которого соединен с вторым выходом нуль-;органа, генератором нарастания тока, первымключевым элементом, первый вход которого соединен с,выходом генератора нарастания тока, а второй Вход - с вторым выходом управляющего триггера, генератором поддержания тока, вторым ключевым элементом, первый вход кото-: рого подипочен к выходу генератора поддержания тока, а второй вход соединенс первым выходом управляющего триггера,третьим ключевым элементом, первый Ю вход которого соединенс первым выходом нульоргана, второй вход - с выходом Второго ключевого 1 элементаа третий с выходом первого ключевого эле- мента, цифро-аналоговым преобразовате-.лем, вход которого соединен с вьлходом. третьего ключевого элемеиФа, усилителемнапряжения, вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразоютеля, а выход - с входомисточника пос тоянного тока, и элементом управления сбросом управляющего триггера и цифроаналогового преобразовбтепя в исходное (нулевое) состояние, первый выход которого подключен на вход фСбросф управля ющего триггера а Второй Выход навход фСбросф цифро-аналогового преобразоватеи.На фиг, 1 изображена блок-схема системы управления процессом электрохими ческого анодирования; на фиг. 2 - энергетические диаграммы работы системы,Система управления процессом электрохимического анодирования содержит ва- ну 1 с электролитом, электроды 2.и 3,35источник 4 постоянного тока к ВыходуФкоторого подключены электроды 2 и 3,датчик 5 тока через электролит, задатчик О тока через электролит, нуль-орган 7, первый вход которого подключенк выходу задатчика 6 тока, а второй 40вход - к датчику 5 тока, управляющийтриггер. 8, вход которого соединен с вто.рым выходом нуа органа 7, генератор 9нарастания тока, первый ключевой эле 45мент 10 первый вход которого соединен свыходом генератора 9 нарастания тока, авторой вход - с вторым выходом управляющего триггера 8, генератор 11 поддержания тока, второй ключевой элемент 12, первый вход которого подключен к выходу 50 генератора 11 поддержания тока, а втоРсй ВХОД - СОЕДИНЕН С ПЕРВЫМ ВЫХОДОМуправляющего триггера 8, третий ключевой элемент 13, первый вход которого.соединен с первым выходом нуль-органа 7,55 втОРой вход - с выходом ключевого элемента 12, а третий - с выходом первогоключевого элемента 10, цифро-аналоговый преобразователь 14, вход которого580 31057 соединен с выходом третьего ключевого элемента 13, усилитель 15 напряжения, вход которого соединен с выходом цифро. аналоговогопреобразомтедя 14,в вы-. ход с входом источника 4 постоянного 5 тока, и элемент 16 управления сбросом управляющего триггера 8 и цифро-анвлогового преобразователя 14 в исходное (нулевое) состояние, первый выход которого подключен на вход Сброс" триг гера 8, а второй. выход - на вход фСбросф цифро-аналогового преобразователя 14.Система работает следующим образом.При включении системы управления сразу же срабатывает элемент 16 сбро са, который устанавливает двоичныесчетчики цифро-аналогового преобразоватащ 14 и уцравляюший триггер 8 в исходное (нулевое) состояние. На выходе цифро аналогового преобразователя 14 20 сигнал отсутствует, вследствие чего напряжение на выходе источника 4 постоянного тока, а следомтельно, и ток вванне 1 отсутствуют.При- переводе задатчика 6 тока через 25 электролит из нулевого положения в требуемое за счет рассогласования сигна- лов от датчика 5 тока через электролит и задатчика 6 тока через электролитисчезнут. Сигналы на обоих выходах нуль-оргайа 7. Второй ключевой эле мент 12, выполненный на базе элементаИЛИ-НЕ, не будет пропускать импульсы от генератора 11 поддержания тока черезэлектролит из эа наличия на втором еговходе сигнала с первого выхода уйравляюшего триггера 8, .Первый йпочевой элемент 10, щатолненный на базе: элементаИЛИ-НЕ, пропускает импульсы от генератора нарастания тока через электролит,так как на втором его входе отсутствуф 40 ет сигнал с второго выхода управляющего триггера 8. С. третьего ключевогоэлемента 13, выполненного на базе элемента ИЛИ-НЕ, на вход цифро-аналогового преобразователя 14 будут поступатьимпульсы генерируемые генератором 9 йарастания тока через электролит. Суммируя поступившие импульсм и преобразозав сумму в напряжение, цифро-аналоговый преобразователь 14 через усилятель 15 ввюдействует на источник 4 постоянного тока, который создает на электродах 2 и 3 напряжение, пропорциональное числу импульсов, поступивших на вход цифро налоговогоПреобразомте- " 55 ля 14. Через электролит в ванне 1 будет протекать. ток,. Плавно и непрерывно нарастающий со скоростью, определяемой частотой следования импульсов генератора 9.При достижении током через электролит заданной величины сигнал от датчика 5 тока через электролит будет раван сигналу задатчика 6 тока через электролит и на выходах нуль-органа 7 появятся сигналы, .один из которых переключает управляющий триггер 8, который наличием сигнала на втором выходе включает первый ключевой элемент 10, а другойпоступая на первый вход третьего ключевого элемента 13, включает третий ключевой элемент.На входе цифро-аналогового преобразователя, 14 сигнал отсутствует и напряжение, выдаваемое с усилителя 15, не изменяется.Следовательно, не изменяется и ток че рез электролит в ванне 1.В результате физических процессов, протекающих при аиодировании деталей, величина тока через электролит в ванне 1 будет медленно уменьшаться. При этом появится рассогдасомние между сигналами на входах нудь-органа 7, на выходах его сигналы исчезнут и импуль сы, генерируемые генератором 11, через второй ключевой элемент 12 и тре тий ключевой элемент 13 поступят на. вход цифро-аналоговго 1 преобразовате- ля 14. Сигнал на его выходе увеличится, увеличится напряжение на электродах 2 и 3 в ванне 1. Ток через электролит , будет увеличиваться до заданного значе ния, т.е. происходит процесс непрерывного 1 автоматического поддержания зацапав го значения тока через электролит.На фиг. 2 прецставлеиы графики изменения времени напряжений в различных частях системы управления процессомэлектрохим ического анодирования, поясняющие сущность ее работы. По осиорцинат откладывается напряжение на выходах элементов 7 - 14, по оси абсцисс- время, Из графика цля элемента 14 видно, что подъем напряжения на его выходе на участке подъема тока в мине обус" давдивается импульсами на выходе эле-мента 4 Поскольку эти импульсы слепуют с постоянной частотой и не меняют свою форму, то и подъем напряжения на выходе элемента 14 происхоцит ступенчато, причем алина ступеней и их высота - величины постоянные цдя всего участка подъема тока в ванне, значит и приращение тока в ванне происхоцит иа одинаковую величину за оцинаковые отрезки времени, т.е. скорость и возрастание тока в ванне постоянные на участке.Ко 3 9829/ Тираж 643 ВНИИПИ Госуцарс по делам изоб 113038,Москвафилиал ППП фПатентф, г, Ужгороц, ул, Проектна поцъема тока, что позволяет увеличить произвопительность ванны по сравнению с прототипом, у которого подъем тока в ванне происхоцит по экспоненциальному закону (с меньшей скоростью по сравне нию с прямолинейным законом).Предлагаемая система обеспечивает автоматическое нарастание с постоянной скоростью тока в гальванической ванне, а затем поцдержание на заданном уровне. ООпытное испытание показало, что обрабатываемые детали имеют качественное покрытие, отвечающее требуемым нормам (отсутствуют расслоения, неравномерность покрытия, шелушение), брака. не наблюдается.При работе гальванической установки по принципу прототипа время подъема тока в ванне составляет 18 мин, при общем времени цикла нанесения покры тия 84 мин. При работе гальванической установки по прецлагаемому принципу время поцъема тока в ванне составляет 18 мин, при общем времени цикла нанесения покрытия 81 мин. Произоводительность установки увеличится на 8,9%. 111111111 111Поцписноенного комитета СССРий и открытийЖ 38, Раушская наб., д, 4/5