Преобразователь плотности тока в электролите в напряжение

т;-Ж и 6 СПИИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскннСоцнвлнстнческннРеспублик и 789819 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.7 (088.8) Дата опубликования описания 25,12.80(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЛОТНОСТИ ТОКА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ В НАПРЯЖЕНИЕИзобретение относится к измеуитепьной технике и может быть испопьэовано для измерения плотности тока в обьеме гальванической ванны.Известны устройства дпя определения плотности тока в эпектропите на обраба5 тываемых деталях, содержащие амперметры, вольтметры и допопнитепьные эпектроды и основанные на использовании косвенных методов контроля, например мето тод фсвидетепяф и метод вопьт-амперных характеристик 1 1.Эти методы основаны на измерении полного тока, протекающего через ванну, и прикладываемого к ней напряжения, ис-, ходя иэ предположения, что плотность тока в электролите на обрабатываемых деталях распределена равномерно. Однако в действительности распределение ппотности тока в эпектропите на деталях, особен-,о но сложной формы, весьма неравномерно. Значения плотности тока на разпичных участках одной и той же детали могут расходиться по величине на 50-60%.Поэтому контроль плотности тока по указанным выше косвенным методам не даетжелаемого результата, так как при ихиспопьзовании не выдерживается заданнаятолщина покрытия, что ведет к браку инепроизводительному расходу драгоценныхи дефицитных материалов,Наибопее бпизкий предлагаемому преоб.разоватепь дпя измерения ппотности тока в электролите содержит дифференциапьный магниточувствитепьный преобразователь тороидапьной конструкции с известной ппощадью внутреннего окна, черезкоторый протекает эпектропитический ток,и операционный усилитель. Дифференциапьный магниточувствитепьный преобразователь состоит из двух ферромагнитных сердечников с обмотками возбуждения (входной и выходной), каждая из которых выполнена в виде двух одинаковых секций,намотанных на разных сердечниках и видтьченных между собой последовательно, причем секции выходной обмотки соединенымежду собой встречно. При этом концы3 7898выходной обмотки непосредственно подключены между входами операционного усилигеля, инвертирующий вход которого соединен через резистор с его выходом,Операционный усилитель, охваченныйглубокой и параллельной отрицательнойобратной связью, имеет малое входноесопротивление и представляет собой электронный преобразователь ток-напряжение.Поскольку входное сопротивление опера Оционного усилителя много меньше сопротивления короткозамкнугого витка электролига, то изменения сопротивления последнего при изменении температуры и состава электролита сказывается на характерис тике преобразования в меньшей степени ЯНедостатком укаэанного техническогорешения является недостаточная точность,что обусловлено наличием активного сопротивления у выходной обмотки, подключенной к преобразователю ток-напряжение,Так как выходное сопротивление преобразовагеля мало, то характеристики преобразования и влияние. преобразователя наобьект определяются величиной этого дсопротивления. Оно изменяется от экэемыляра к экземпляру и увеличивается с пъвышением температуры. Поэтому, хотя сама величина этого сопротивления невелыка (несколько Ом), изменения его с тем- зопературой вызывают изменения характеристик преобразования,Кроме гого, иза наличия этого конечного сопротивления, остается влияные изменений сопротивления короткозамкнутоговика электролита при ызменении температуры и состава на характеристики преобразования, что обуславливает появлениедополнительной погрешности.цель изобретения - повышение точнос Оти преобразования путем уменьшения влияния изменений активного сопротивлениявыходной обмотки при изменениы температуры и уменьшения влияния изменениясопротивления короткоэамкнутого витка 45электролита при изменении .его температуры или состава пры изменении плотноститока в электролите,Указанная цель достигается тем, чтов известный преобразователь плотноститока в электролите в напряжение, включающий дифференциальный матяигочувствительный преобразователь, состоящий ыэдвух ферромагнитных сердечников с обмотхами возбуждения и выходной, каждая кзкоторых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмот 19фки соединены между собой встречно, иоперационный усилитель, введена дополнительная обмотка, расположенная на ферромагнитных сердечниках дифференциального магниточувствительного преобразователя, идентичная его выходной обмотке,и конденсатор, при этом дополнительнаяобмотка подключена к инвертирующемувходу и выходу операционного усилителя,выходная обмотка подключена к неинвертирующему входу операционного усилителяи общей шине а конденсатор включенмежду инвертирующим входом и общейшиной а выход операционного усилителяявляется выходом преобразователя,На чертеже приведена принципиальнаясхема предлагаемого преобразователя,Устройство включает дифференциальныймагнигочувствительный преобразователь1 тороидальной формы с известной площадью внутреннего окна, содержащий одинаковые тороидальные ферромагнитныесердечники 2 и 3, на которых намонатысекции обмоток возбуждения 4 и 5, выходной 6 и 7 и дополнительной 8 и 9, кжденсатор 10 и операционный усилитель 11.Секции каждой иэ обмоток соединены между собой последовательно, а секции 6 и 7выходной и 8 и 9 дополнительной обмотоксоединены между собой встречно. Концыдополнительной обмотки подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 11 и его выходу, а концы выходнойобмотки - к неинвертирующему входу операционного усилителя 11 и общей шине.Конденсатор 10 включен между инвертирующим входом операционного усилителя11 и общей шиной,Преобразователь работает следующимобразом.Если через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя 1электролитический ток не протекает и сердечники 2 и 3 идентичны, то сигнал выходной обмотки равен нулю и выходноенапряжение на выходе операционного усилителя 11 отсутствует, Соответственнов дополнительной обмотке ток не протекает,При прохождении электролитического тока через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя 1 в сердечниках 2 и 3 появляется дополнительный магнитный поток, В одном из сердечников например,в сердечнике 2, ок во время одного полупериода совпадает по направлению с магнитным потоком, создаваемым секциями 4 и 5 обмотки возбуждения, а5 789 в сердечнике 3 направлен в противоположную сторону. В следующий полупериод наблюдается противоположная картина, Так как ферромагнитные сердечники 2 и 3 имеют нелинейные характеристики, то ЭЙС, наводи- мые в секциях 6 и 7 выходной обмотки и секциях 8 и 9 дополнительной обмотки различаются между собой, В выходной Обмотке появляется ЗЗС, приложенная к неинвертируюшему входу операционного 0 усилителя 11, имеющего высокое входное сопротивление. Поскольку инвертирующий вход операционного усилителя замкнут на землю через конденсатор 10, сопротивление которого на частоте возбужде-ния близко к нулю, то МС, появляющаяся на выходе дополнительной обмотки, замыкается через конденсатор 10 и на инвертируюшем входе операционного усилителя 11 - нулевое напряжение. Сигнал выходной обмотки, приложенный к неинвертируюшему входу операционного усилителя 11, усиливается последним в К раз (К - коэффициент усиления операционного усилителя 11) и оказывается приложенным к дополнительной обмотке вызывая протекание в ее, секциях 8 и 9 тока, уменьшающего сигнал выходной обмотки приблизительно в К раз, Если К достаточно велико (К Ф оо ),30 то сигнал выходной обмотки стремится к нулю, а на выходе операционного усилителя 11 появляется сигнал, соответствующий измеряемой плотности тока, определяемой как35 Преобразователь плотности тока в электролите в напряжение, включающий дифференциальный магниточувствительный преобразователь, состоящий из двух ферромагнитных сердечников с обмотками возбуждения и выходной, каждая из котърых выполнена в виде двух одинаковых секций, намотанных на разных сердечниках и включенных между собой последовательно, причем секции выходной обмотки соединены между собой встречно, и операционный усилитель, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, введена дополнительная обмотка, расположенная ыа ферромагнитных сердечниках дифференциального магниточувствительного преобразователя, идентичная его выходной обмотке и конденсатор, при этом дополнительная обмотка подключена к инвертируюшему входу и выходу операционного усилителя, выходная обмотка подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя и обшей шине, а конденсатор включен между инвертируюшим входом и обшей шиной, а выход операционного усилителя явпяется выходом преобрвзоватепя. где- плотность тока;3 - электролитический ток протекаю 40 щий через окно дифференциального магниточувствительного преобразователя5 - площадь окна дифференциального магниточувствительного преобразователя.Одновременно, поскольку протекание тока в секциях 8 и 9 дополнительной обмотки приводит к выравниванию магнитных потоков в ферромагнитных сердечниках 2 и 3, то разность их равна нулю, Благодари дифференциальной конструкции ф 0 магниточувствительного преобразователя, независимо от величины протекающего через окно электролитического тока в короткозамкнутом витке никакой ЭЙС не наводится и изменение его сопротивления при изменении температуры или состава электролита ие влияет на величину выходного сигнала. 819 6Таким образом, введение дополнительной обмотки в предлагаемый дифференциальный маги иточувствительный преооразователь, подключение ее между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, подключение выходной обмотки между неинвертируюшим входом операционного усилителя и общей шиной и соединение с последней инвертируюшего входа операционного усилителя через дополнительно введенный конденсатор устраняет влияние изменений сопротивления короткьзамкнутого витка электролита при изменении его температуры и состава. Кроме того, поскольку выходная обмотка подключена к неинвертируюшему входу операционного усилителя, входное сопротивление которого на 3-5 порядков больше электрического сопротивления выходной обмотки, то изменения активного сопротивления выходной обмотки при изменении температуры и величина этого сопротивления не отражаются на характеристиках преобразования. Все это позволяет существен но уменьшить погрешности преобразования при измерении плотности тока в"элек тролите. формула изобретения.принятые во внимание при эксйертизе1. Згурский В, А. и др, Автоматыческий контроль гальванических процессов."Техника"., 1973, с. 63-78. 1982. Гусев В. Г. и др. Магниточувствительные первичные измерительные пре образователи плотности тока в электролите.Измерительная техника", % 6 1977, с. 70, рис. 3 а.каз 9028/41 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Р1019 Подписого комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/5 лиал ППП Патент", г,Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель ф. ЦареградскийРедактор А. Маковская Техред М,Петко Корректор Г. Рещетн За