Устройство для измерения плотности тока в электролите

союз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 28 А 1 5)5 С 25 О 21/12 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ы Ы Д Ьс) (СО(71) Харьковский авиационный институт им,Н.Е.Жуковского(56) Авторское свидетельство СССР М 565080, кл, С 25 О 21/12, 1977,Авторское свидетельство СССР М 1359346, кл, С 25 О 21/12, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ (57) Изобретение относится к гальванотехнике и может использоваться для автоматического измерения плотности тока при нанесении гальванических покрытий. Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличения точности измерения путем использования в качестве выходного сигнала среднего значения напряжения на выходе операционного усилителя. Устройство содержит операционный усилитель 2 и бесконтактный магниточувствительный первичный измерительный преобразователь (тороидальный трансформатор 1) с обмоткой обратной связи, конец которой подсоединен к входу усилителя 2, а начало - к заземленному концу обмотки питания, и обмоткой питания, начало которой через резистор 3 подключено к выходу операционного усилителя 2, соединенному с входом заземленного блока 4 выделения среднего значения напряжения. Повышение точности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом достигается эа счет того, что один первый измерительный преобразователь, расположенный в гальванической ванне, из-за меньшего обьема вносит меньшие . искажения электрического поля в электролите, а также из-за того, что показания устройства не зависят от напряжения питания и от величины потока насыщения сердечника. Упрощение устройства обеспечивается за счет выделения одного первичного преобразователя, 2 ил.Изобретение относится к гдльвднотехнике и гложет использоваться для автоматического измерения плотности тока при нанесении гальванических покрытий при гальванической метдллизации печатных плат.Цель изобретения - упрощение консгрукции и увеличение точности измерения путем использования в качестве выходного сигнала среднего значения напряжения на выходе операционного усилителя.Нд фиг.1 представлена схема устройства для измерения плотности тока в электролите; на фиг.2 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства,Устройство является релаксационным генератором, состоящим из бесконтактногого магниточувствительного первичного преобразователя, представляющего собой тороидальной трансформатор 1, расположенный в гальвдническои ванне параллельно анодам, для измерения плотности гока ), опера цио ного усилителя (ОУ) 2, резистора 3 и блока выделения среднего значения напряжения 4, являющи,"лся выходным блоком устройства. Трансформатор имеет две обмотки: обмотку питания и обмотку обратной связи Конец обмотки обратной связи подсоединен к входу усилителя, д начало - к заземленному концу обмотки питания. Начало обглотки питания через резистор подключено к выходу операционного усилителя, соединенному с входом заземленного блока выделения среднего значения напряжения.Устройство работает следующим обраЧерез внутреннее окно трансформатора 1 проходит ток, пропорциональный площади окна 50, и плотности гальванического тока ), Этот ток наводит в сердечнике магнитный поток г 1) = )50 х/Рг, где Рг - магнитное сопротивление сердечника, определяемое его геометрическими параметрами и магнитной проницдемостью. т.е, наводимый поток прямо пропорционален плотности тока в гальванической ванне ),Устроиство представляет собой релаксационный генердор, вырабатывающий на выходе ОЧ прямоугольные униполярные импульсы ндцряжения (фиг.2). Генераторный режим работы устройства обеспечивается таким включением обмотки питания и обратной связи грднсформдтора, чтобы была реализована голожительная обратная связь. Поэгому. если на выходе ОУ 2 имеется какое-либо напряжение, оно увеличивается до максим;льной величины. Под ВОЗДЕйГ ГГ К 1 ДКГ 1 МДЛЬНОГО ГЬХОДНОГО нацрч;+. иг г ер,ечнике дчиндет ряси 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 магнитный поток по экспоненциальному закону, так как последовательно с обмоткой питания включен резистор сопротивлением В, Как только магнитный поток в сердечнике, складывающийся из измеряемого потокаи магнитного потока Ф, который наводится током, протекающим по обмотке питания г, достигает потока насыщения сердечника /гК/, магнитная проницаемость сердечника резко уменьшается, генератор перебрасывается и на выходе ОУ напряжение изменяет знак. Устойчивость генераторного режима работы обеспечивается выбором в качестве материала сердечника ферромагнита с прямоугольной петлей перемагничивания (например, пермаллоя или феррита), т.е. такого глатериала, у которого при изменении магнитного потока по модуло от 0 до /%/ (поток насыщения) магнитную проницаемость можно считать неизменной, а при достижении магнитного потока величины насыщения /К/ приблизительно равной О,Если поток ф), наводимый гальваническим током с плотностью ), отсутствует, то длительности полупериодов положительного импульса напряжения Т и отрицательного импульса напряжения Т, генерируемого на выходе ОУ, будут одинаковы, А если )О, то длительности полупериодов напряжения Т и Т 2 не будут равны одна другой, т.е, на выходе ОУ формируется широтномодулировднный сигнал, обладающий высокой помехозащищенностью По каналу связи широтномодулированный сигнал, представляющий собой униполярные импульсы напряжения, подается на блок выделения среднего значения напряжения, которь:й представляет собой вольтметр магнитоэлектрической системы или интегрирующую Вс-цепочку, если нужно результаты измерения подавать в виде электрического сигндла на систему управленияБлок выделения среднего значения напряжения выделяет среднее значение напряжения на входе ОУ Цср, которое линейно зависит от потока е 11, а следовдтел но от измеряемой величины плотности тока в гальванической ванне ):Т - Т 2 ) 5 гх Б+Т 2 Оlгде Иl - число витков обмотки питания трансформатора.Как видно из формулы (1) выходной сигнал линейно зависит от измеряемой величины ), постоянных величин Б,П,Покажем справедливость формулы (1), Магнитный готок 1), наводимый токогл е серде нике трансформатора в течение гО(3) г - 1 +% + В-В -О И- 1 - К.+ВВмУстройство проектируется таким образом, чтобы - )Ф Ф ( Ф .О О/В Вм 30Поэтому Оср - О =/ - -м, (б)Т 1 Т 2 1 В ВмТ 1 - Т 2 й/т.е, Ф 1 = )5 ок/Вм, то уравнение (6) приметвид уравнения (1). Резистор сопротивленияВ, выполняется из материала, не изменяющего сопротивления при изменении температуры окружающей среды. Как видно изуравнения (1), выходной сигнал в предлагаемом устройстве не зависит от величинынапряжения питания О и величины насыщения сердечника г 1, которая значительноизменяется с изменением температуры окружающей среды, Поэтому предлагаемоеустройство не имеет погрешности при изменении напряжения питания, а температурная погрешность его значительно меньше,чем температурная погрешность известногс устройства,В предлагаемом устройстве используется магниточувствительный преобразователь, имеющий один трансформатор с лупериода Т 1, описывается уравнением,учитывая, что при времени с=0, Ф-о.=- Ф. -11;- 1 ямФ= +( - 1 - Ф - )е и (2)ОО/ ОО/ 2м 5Из этого уравнения определим длительность полупериода Т 1, учитывая, что магнитный поток в конце полупериода равен- Ф; - Ф 1 (фиг,2):- Ф) - Ф,О О/фВВм ОВ/В ВмМагнитный поток Фг, наводимый токомв сердечнике трансформатора в течение 15полупериода Т 2, описывается уравнением- 1 яямФ=- - , +( - Ф 1+Ф, + )Е оР (4)О Ч 4 О М/Длительность полупериода Тг, учитывая, что магнитный поток в конце полупериода равен - Ф, - 1 фиг,2), определяетсяуравнением двумя обмотками, а в известном л",эгнито чувствительный преобразователь использует два аналогичных трансформатоэ Поэтому первичный преобразователь известного устройства вносит большие искажения величин плотности тска в электролите при измерении и является более сложным.Введение в предлагаемое устройство для измерения плотности тока в электролите блока выделения среднего значения на пряжения, представляющего собой вольтметр магнитоэлектрической системы или ВС-цепочку, не усложняет устройства, так как этот блок значительно проще прибора, измеряющего длительность выходных импульсов в известном устройстве.Помехозащищенность предлагаемого устройства не хуже помехозащищенности известного устройства, так как в нем как и в известном информация передаегся по каналу связи в виде импульсов, длительность которых зависит от измеряемой плотности тока в электролите,Таким образом, предлагаемое устройство проще известного устройства и обеспечивает повышение точности измерения,Формула изобретения Устройство для измерения плотности тока в электролите, содержащее операционный усилитель и бесконтактный магниточувствительный первичный измерительный преобразователь с обмоткой питания и обмоткой обратной связи, конец которой подсоединен к входу усилителя, а начало - к зазел 1 ленному концу обмотки питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения точности измерения путем ис - пользования в качестве выходного сигнала среднего значения напряжения на выходе операционного усилителя, оно снабжено блоком выделения среднего значения напряжения и резистором, выход операционного усилителя подключен к входу блока выделения среднего значения напряжения, один вывод резистора соединен с началом обмотки питания, а второй - включен между операционным усилителем и блоком выделения среднего значения напряжения, причем блок выделения средне)о напряжения выполнен заземленным., Яцол дак каз 90 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101