Способ определения площади деталей при гальваническом процессе и устройство для его осуществления

(51)4 С 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО ржки1 омандоаппарата. 2 с,п. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 569669, кл. С 25 0 21/12, 1974.Авторское свидетельство СССРУ 808564, кл. С 25 Р 21/12, 1979,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к оборудованию для нанесения гальванопокрытий. Цель изобретения - повышениеточности и упрощение обработки результатов измерений. Устройство содержит гальваническую ванну с размещенными в ней калибровочным электродом 2 и подвеской 3 с деталями, источник 4 питания с устройством 5регулирования выходного тока, датчик 6 тока и датчик 7 напряжения ванны,блок 8 элементов временной задержки,командоаппарат 9, выполненный в видерегистра сдвига, задатчик 10 начального и. зацатчик 11 калибровочноготоков, устройства 12 и 13 установкив "0" сигналов датчиков б и 7, генератор 18 пилообразного сигнала, блок19 памяти с аналого-цифровым преобразователем 20 и цифроаналоговымпреобразователем 21, коммутирующееустройство 22 с коммутатором 23 иключом 24. Повышение точности и упрощение обработки результатов достигается введением в данное устройство,реализующее предложенный способ, задатчика начального и калибровочноготоков, генератора пилообразного сигнала, устройства установки в 0сигналов датчиков тока и напряженияванны, блока элементов временной заИзобретение относится к оборудованию для нанесения гальванопокрытий и предназначено для использования преимущественно в гибких производственных системах, создающихся на ба зе автоматизированных гальванических линий с управлением от ЭВМ.Целью изобретения является повышение точности и упрощение обработки результатов измерений. 10На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа определения площади деталей на гальванопроцессе.Устройство для определения площади 15 деталей при гальванопроцессе содержит гальваническую ванну 1 с размещенным в ней калибровочным электродом 2 и подвеской 3 с деталями, источник 4 питания с устройством 5 регулирования выходного тока, датчики тока 6 и напряжения 7 ванны, блок 8 элементов временной задержки, командоаппарат 9 с входами 9.1-95, а также с25 выходами 9. 1-9.6, выполненный в виде регистра сдвига, задатчики начального 10 и калибровочного 11 токов, устройства 12 и 13 установки в "0" сигналов датчиков 6 и 7 тока и напряжения ванны, каждое из которых содержит одновибратор 14, интегрирующее звено 15, суммирующий усилитель 16 и нуль- орган 17, генератор 18,пилообразного сигнала, выполненный в виде одновибратора 14 и интегрирующего звена 15, 35 блок 19 памяти с аналого-цифровым 20 и цифроаналоговым 21 преобразователями, коммутирующее устройство 22 с коммутатором 23 и ключом 24, при этом управляющий вход коммутирующего 40 устройства 22 соединен с выходами 9.1-95 командоаппарата 9, которые связаны с одновибратором 14 и через элементы блока 8 временных задержек соединены с устройствами 12 и 13 45 установки в "0 сигналов датчиков 6 и 7 тока и напряжения ванны.К выходу суммирующего усилителя 16 устройства 12 установки в "0" сигнала датчика 6 тока ванны подсоеди О нен показывающий прибор 25.Между цифроаналоговым преобразователем 20 и входом 9.2 командоаппарата 9 включен переключатель 26 рода работ, Входы обратной связи командо аппарата 9 соединены с выходными сигналами нуль-органов 17 устройств 12 и 13 установки в "О" сигналов датчиков 6 и 7 тока и напряжения ванны и с выходом "Конец преобразования" аналого-цифрового преобразователя 20, а первый и третий сигнальные входы коммутирующего устройства 22 соединены с задатчиком 10 начального тока, второй вход соединен с эадатчиком 11 калибрующего тока, четвертый вход - с выходом генератора 18 пилообразного сигнала, а ключ 24 - с выходом аналого-цифрового преобразователя 20 соединенным с управляющим входом блока 19 памяти. Информационные входы блока 19 памяти подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 20, а информационные выходы - к входу цифроаналогового преобразователя 21, аналоговый сигнал которого через ключ 24 коммутирующего устройства 22 подключен к входу суммирующего усилителя 16 датчика 7 напряжения ванны.Устройство, осуществляющее предлагаемый способ определения площади деталей при гальванопроцессе, работает следующим образом.Переключатель 26 рода работ устанавливают в положение "Калибровка". Затем в гальваническую ванну 1 опускают калибровочный электрод 2 известной площади и с выхода 9.1 командоаппарата 9 управляющий сигнал включает первую секцию коммутатора 23, подсоединяя задатчик 10 начального тока к устройству 5 регулирования выходного тока 1 источника 4 питания:ниц -марксНачальный ток устанавливается через некоторое время , меньшее времени задержки первой ячейки блока 8 элементов временных задержек. По истечении этого времени включается устройство 13 установки в "0" сигнала датчика 7 напряжения ванны, и одно- вибратор 14 подает сигнал на интегрирующее звено 15 через устройство хранения проинтегрированной величины.Выходной сигнал интегрирующего звена 15 поступает на вход суммирующего усилителя 16 вместе с сигналом датчика 7 напряжения ванны, при этом коэффициент передачи усилителя К = 1,При равенстве сигналов датчика 6 тока и текущей величины интегрирующего звена 15 выходной сигнал усилителя равен нулю, при этом срабатывает нуль-орган 17, сигнал с которого3 13155устанавливает интегрирующее звено 15в режим хранения и поступает на вход9.1 командоаппарата, переключая егов положение, при котором выходнойсигнал командоаппарата формируется на 5выходе 9,2, Этот сигнал переключаеткоммутатор, подсоединяя к источнику4 питания задатчик 11 калибровочноготока, при этом приращение выходноготока 1 ы источника 4 питания числен но равйо площади Б к калибровочногоэлектрода 2: 1 ксА Бк с э5где с = 1 --- нормирующий коэффидмАциент;1 к- величина калибровочноготока.По истечении времени Г которое 20больше времени , сигнал командоаппарата 9 с выхода 9.2 поступает науправляющий вход цифроаналоговогопреобразователя 21, сигнал "Конецпреобразования" которого поступает1на вход блока 19 памяти, и осуществляется запись цифрового кода величиныприроста напряжения аЬ источника 4питания. Этот же сигнал поступает напереключатель 26 рода работ, при этом 30появляется на табло сигнал "Калибровка. После этого в гальваническуюванну 1 опускается подвеска 3 с детелями, а переключатель 26 рода работпереводится в положение "Работа". 35С появлением сигнала на выходе9.3 командоаппарата 9 на управляющийвход источника 4 литания оказываетсяпоключенным задатчик 10 начальноготока. Аналогично калибровке через 40времявключается устройство 13установки в "0" сигнала датчика 7напряжения. При этом сигнал нуль-органа 17 устройства 13 переключаеткомандоаппарат 9 в следующее положение. Выходной сигнал с выхода 9.4командоаппарата 9 включает устройство 12 установки в "0" датчика 6 тока,сигнал нуль-органа которого переключает командоаппарат. Выход 9,5 командоаппарата подключает к управляющему входу источника 4 питания генератор 18 пилообразного сигнала, приэтом через ключ 24 аналоговый сигналцифроаналогового преобразователя 21 55подается на суммирующий усилитель 16устройства 13 установки в "0" датчика 7 напряжения,31 4Рост выходного тока источника 4 продолжается до тех пор, пока прирост напряжения лО в ванне не станет равным дО, записанному в блоке 19 памяти. Сигнал устройства 13 (нуль- органа) поступает на вход 9.5 командоаппарата 9, переключая его в следующее положение, при этом фиксируется выходной сигнал генератора 18 пилообразного сигнала, вследствие этого фиксируется и выходной ток источника 4 питания, зажигается табло "Отсчет", так как при этом прирост величины тока д 1 численно равен неизвестной площади деталей Б , т.е.с а 1,дмгде Ы = 1 --- нормирующий коэффициент.П р и м е р. Поскольку, как показал анализ экспериментов, основные погрешности измерения связаны с температурными изменениями проводимости раствора внутри гальванической ванны, предварительно производится калибровка измерительной схемы.На калибровочном электроде, размещенном в гальванической ванне, устанавливают начальный ток1 ндц О 1 1 мдкВ экспериментах используют источник ВАКР 1600 М, таким образом, начальный ток устанавливают равным Н= 200 А. Калибровочный электродницимеет площадь Б д = 100 дм, приращение тока1 кал = 1 кл 1 нац = 100 А.При этом величина тока д 1 связана с площадью Б д калибровочного электрода соотношениемБкалдмгде Ы= 1 --АНапряжение на ванне О при этом изВменяется на величину ЬПкЙо к = пик Ов 112 Вфгде У - напряжение ванны при каЬКлибровке;У - начальное напряжение наванне.дМо1А Сопротивление К участка цепи внутБри гальванической ванны К = - пос 1кольку работу проводят в приращенияхтока и напряжения, то Сопротивление того же участка цепи можно определить иэ формулы 15где- удельное сопротивление цепивнутри гальванической ванны,2 - длина межэлектродного участка. Откуда площадь калибра-Очного элект,р 1Рода равна Б =калВ нашем случае прирост токаЛ 1 а равный 100 А, численно равенплощади калибровочного электродаБ кад 1 00 дм о поэтому из соотношения видно, что Затем на место калибровочного электрода в гальваническую ванну устанавливают подвеску с деталями неизвестной площади, подают к ней начальный ток 1,Ц = 200 А и известным об-.разом поднимают его до тех пор, покаприращение напряжения дПэ не станетравным аЦ, полученному на калибровочном электроде. дБ = йБк = 1.12. В.Прирост тока для первой подвески Д 1= 178 А, для второй д 12 = 92 АоПоскольку подвески с деталями устанавливают на то же место, что и калибровочный электрод, средняя длинамежэлектродного участка не изменяется, как и удельное сопротивлението значит неизвестная площадь 51 деталей, находящихся в обработке, равна Яв =: с 31, откуда для 1-й подвески1= 178 дм ; для 2-й поддм21 Адмвески Б = 1-- = 92 дм .2 АПо результатам прямых измерений фактическая площадь этих деталей на Ядц = 175 дм, Бр,= 90 дм . Таким образом, предлагаемый способ и устройство обеспечивают следующую точность произведенных измерений: С - "100% = 2 2%1 (Вр )оо о С : (в ) - ( 3) 100% 1 8%(8 )о о о о2 В состав известных гальванических выпрямителей ТЕ, ТЕР, ТВ, ТВР и т.д. входит устройство стабилизации плотности тока, выполняющее аналогичные функции. Точность работы этих устройств + 7%, Зксперименты показывают, что средняя точность измерения площади деталей при реализации данного изобретения 1 2% и никак не ниже + 3%, что на 3-4% точнее серийно выпускаемых устройств.Зкономическая эффективность от использования данного изобретения связана с повышением на 3-4% точности измерения площади деталей, обрабатываемых в гальванических ваннах. При этом отпадает необходимость искусственно завышать толщину покрытия деталей, обеспечивающую служебные свойства покрытий при в:ех ожидаемых неточностях установления параметров технологического процесса. Указанное повышение точности измерения по сравнению с известным позволяет на 3-5%снизить толщину покрытия деталей сэкономией соответствующего количества реактивов и электроэнергии. Крометого, на 3-5% повышается производительность Оборудования. Формула из обретения 1. Способ определения площади деталей при гальваническом процессе, включающий погружение измерительного электрода в ванну, пропускание электрического тока и калибровку измерительной схемы о т л и ч а ющ и й с я тем что с целью повышения точности и упрощения обработки13155 где с - нормирующий коэффициент,дмо - 1А 25 Составитель С, ПономаревТехред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко Редактор Н, Гунько Подписное Заказ 2321/29 Тираж 612 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 результатов, измерения ведут на линейном участке вольтамперной характеристики системы выпрямитель-гальваническая ванна в приращениях токаи напряжения, при этом на измерительный электрод подают начальныйток, равный минимальному стабильному току выпрямителя, замеряют падение напряжения на нагрузке, подаютнормирующее приращение тока, численно равное известной площади измерительного электрода, запоминают полученноеприращение напряжения дБ, затем включают начальный ток на детали, замеряютпадение напряжения на детали, увеличивают начальный ток до тех пор, покаприращение напряжения не станет равным ЛБ, замеряют полученное приэтом приращение тока А 1 и определяютплощадь 51 детали,из соотношения 20 2. Устройство для определения площади детали при гальваническом процессе, содержащее ванну, источник 30 питания с устройством регулирования выходного тока, калибровочный электрод известной площади, подвеску с детелями, датчики тока и напряжения ванны, блок памяти с аналого-цифровым 35 и цифроаналоговым преобразователями и коммутирующее устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено задатчиками начального и калибровочного токов, генератором пилооб разного сигнала,выполненным в виде одновибратора и интегрирующего звена, устройствами установки в 0 сигналов датчиков тока и напряжения ванны,31 8содержащими одновибраторы, интегрирующие звенья, суммирующие усилители и нуль-органы, блоком элементоввременной задержки и командоаппаратом, выполненным в виде регистрасдвига, при этом интегрирующие звенья устройств установки в 0" сигналов датчиков тока и напряжения ванныи интегрирующее звено генератора пилообразного сигнала выполнены с возможностью фиксации выходного сигнала,первый, второй, третий и пятый выходы командоаппарата соединены с управляющим входом коммутирующего устройства и через блок временных задержек соединены с устройствами установки в "0" сигналов датчиков тока инапряжения ванны и одновибраторомгенератора пилообразного сигнала, авходы обратной связи соединены свыходными сигналами нуль-органовустройств установки в "0 сигналовдатчиков тока и напряжения ванны ис выходом "Конец преобразования."аналого-цифрового преобразователя,первый и третий сигнальные входыкоммутирующего устройства соединеныс задатчиком начального тока, второйвход соединен с задатчиком калибровочного тока, четвертый вход соединен с выходом генератора пилообразного сигнала, а ключ - с выходоманалого-цифрового преобразователя,при этом аналого-цифровой преобразователь соединен с управляющим входомблока памяти, подключенного информационными входами к выходу аналогоцифрового преобразователя, а информационными выходами - к входу цифроаналогового преобразователя, аналоговый сигнал которого через ключ коммутирующего устройства подключен квходу суммирующего усилителя датчиканапряжения ванны.