Устройство контроля и автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне

Сфюз СфветсникСециалистичвскикРвслублии ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 899735(51)М. Кл. С 25 Р 21/12 1 Ьеударстеекай квинтет СССР ав яелеи изобретений к открытий(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА В ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННЕ Изобретение относится к технике измерения, контроля и автоматического регулирования катоцной плотности тока при электрэлитическом нанесении покрытий на детали в гальванических ваннах.Известно устройство, соцержашее измерительный мост, переменный резистор которые образуют плечи моста, контактный гальванометр, включенный в аиагональ моста регулируемый источник питания, сервоцвигатель, аатчики плотности тока, блок управления аатчнками 111 Оцнако цатчики плотности тока поаключены к катоцу последовательно с блоком управления, что вызывает погрешность в измерении среаней плотности тока, поскольку напряжение на цеталях обрабатываемой партии отличается от напряжения на цатчиках плотности тока.Другим нецостатком устройства является низкая нацежность, снижение котороп вызвано применением переменного резистора, который обеспечивает получение на гальванометре напряжения зацанной величины.Наиболее близким к преалагаемому потехнической сущности и постигаемому ререзультату является устройство контроляи автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне, соаержащее беэконтактный цатчик плотности тока, петель-свицетель, блок переоработки сигналов цатчика, блок регулирования плотности тока, регулируемый источник питания (21Неаостаток известного устройства втом, что цеталь-свнцетель необхоцимопериоаически менять. Замена цеталя-свиаетеля вызвана тем, что ее поверхностьбыстро обрастает слоем металла покрьгтия и становится рыхлой, что вносит погрешность при поццержании зацанной 20срецней плотности тока. Кроме того, вьгполнение условия параллельности расположения бесконтактного датчика относительно цетали-свицетеля на определенномрасстоянии связано с усложнением оборуцования гальванической ванны, Выполнение условия параллельности расположения датчика относительно цетади-свидетеля на постоянном опрецеленном расстоянии - гарантированном зазоре является 5 важным положением, которое обеспечивает точность измерения средней плотности тока, Увеличение зазора вызывает значительные погрешности в измерении,Также нецостатком известного устройства является то, что на покрытие свидетеля расхоцуется электроэнергия, металл и химикаты в течение всего периода обработки деталей.Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей процесса гальваностегии и повышение точности измерения плотности тока.Г 1 оставленная цедь достигается тем, что устройство контроля и автоматического регулирования плотности тока в гальванической ванне, содержащее бесконтактный датчик плотности тока, деталь-свицетель блок переработки сигналов датчика, блок регулирования плотности тока, регулируемого источника питания, снабжено бесконтактным датчиком тока, блоком переработки сигнала датчика тока, элементом памяти, нуль-органом компаратором, зацатчиком плотности тока, ключом иблоками управления, переработки сигнала датчика тока, переключения, и а мяти, ср авнения, коммутации, пр огра ммного управления, причем выход бесконтактного датчика тока соединен со вхо 35 цом блока переработки сигнала цатчика тока, выхоц которого соецинен со вхоцом блока переключения, первый выхоц которого соединен со входом блока памяти, а второй выход соединен с первым входом40 блока сравнения, второй вхоц блока сравнения соединен с выходом блока памяти, а выхоц блока сравнения соединен со входом блока коммутации, выход которого соединен с первым входом блока45 регулирования плотности тока, а выхоц блока переработки сигнала датчика плотности тока соединен с первым вхоцом компаратора, второй вход которого соединен с выходом зацатчика плотности тока, выход компаратора соединен со вхо 50 цом блока управления и со входом нуль- органа, первый выход блока управления соединен со вторым входом блока регулирования плотности тока, выхоц которого соединен со входом управления источ ника питания, а выход нуль-органа соеаинен с первым входом элемента памяти, выхоц которого соединен со вхоцом блока задержки и со вхоцом управления бло ков переключения, памяти, управления, выход блока эацержки соединен со входом управления блока коммутации, а выход блока программного управления соединен со вторым вхоцом элемента памяти, со вхоцом стирания блока памяти и со входом установки в исходное состояние нудь-органа, вхоц управления ключа, который включен в цепь детали-свицетеля, соединен со вторым вхоцом блока управления. Д ополнительно устройство может быть снабжено, смонтированным в галь - ванической вачне перфорированным корпусом из материала нейтрального к действию агрессивной среды, в котором установлен бесконтактный датчик плотности тока и деталь-свидетель.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Выход бесконтактного датчика 1 плотности тока, который представляет из себя магниточувствительный преобразователь, соединен со входом блока 2 переработки сигнала. Блок 2 преобразует, усиливает и детектирует сигнал датчика 1 плотности тока, выход блока 2 переработки сигнала соединен с первым входом компаратора 3, второй вход компаратора 3 соединен с выхоцом зацатчика 4 плотности тока. Компаратор служит для сравнения амплитуц напряжения сигнала, который поступает из блока 2 с амплитудой опорного напряжения зацатчика 4 плотности тока. Задатчик 4 плотности тока имеет несколько фиксированных значений амплитуд напряжения, которым соответствуют значения заданной плотности тока. Выход компаратора 3 соединен со входом блока 5 управления, первый выход которого соединен со вторым входом бло - ка 6 регулирования плотности тока, второй выход блока 5 управления соединен со входом управления ключа 7. Блок 5 управления коммутирует сигнал, который поступает с выхоца компаратора 3 на второй вход блока 6 регулирования плотности тока и вырабатывает сигнал, который управляет ключом 7. Выход компаратора 3 подключен ко входу нуль-органа 8. Нуль-орган 8 регистрирует отсутствие сигнала на выхоце компаратора 3. Выход нуль-органа 8 соединен со входом элемента памяти 9, в качестве которого используется триггер. Триггер вырабатывает сигнал усиленный в момент поцачи на его вход сигнала который снимается с выхода нуль-органа 8. Выхоц элемен - та памяти 9 соединен со входом управКорпус 21, соаержвщнй бесконтвктныйавтчик 1 плотности тока и аетвль-свиаетель 18, погружены в электролит ванны 20 вместе с аетвлями обрабатываемой партии. деталь-свиаетель поаключенв через ключ 7 к катоду 19. При поцключении межау вноавми 23 и катоаной штангой 19 напряжения в ванне 20 протеквет электрический ток, который распреаеляется межцу покрываемыми аетвлями и цетвлью-свиаетелем 18, причем, ток, протекающий через внутреннее окно бесконтактного цвтчикв 1 характеризует среанюю плотность тока на контрольной части аетали-свиаетеля 18. Выхоцной сигнал бесконтвктного автчикв 1 поступвет в блок 2 переработки сигналов автчика плотности тока, а усиленный и выпрямленный сигнал поступает с выхода блока 2 нв первый вхоа компврвторв 3 и срввниввется по вмплитуае с опорным сигнвлом, который поступает с выхоав эвавтчика плотности тока 4 на второй вхоц компврвторв 3, Когцв вмплитуаное энвчение напряжения сигнала, который поступает нв первый вхоа компарвторв 3 меньше амплитуаного значения напряжения опорного сигнала, нв выхоае компврвторв Э уствнввливвется отрицательный потенцивл напряжения. А при поступлении нв первый вход компврвтора 3 сигнвлв, вмплитуцное значение напряжения которого больше вмплитуаного энвчения нвпряжения опорного сигнала, нв выхоае компврвторв 3 устанавливается положительный потенцивл напряжения, Сигнал с выхоав компв. 5 899 ления блоков 10 переключения блока 5 управления.Первый выхоа блока 10 соецинен с первым вхоаом блока 11 пвмяти. Выхоа элемента памяти 9 соеаинен со вхоаом 5 блока зваержки 12. Выхоа бесконтвктного автчикв тока 13 соецинен со входом блока 14 переработки сигнала автчика тока.Бесконтактный датчик токв 13 представ 1 О ляет из себя магниточувствительный преобрвэоввтель. Блок 14 преобразует, усиливает и аетектирует сигнал автчикв 13 токв. Выхоа с блока 14 соеаинен со вхоаом блока 10 переключения. Выхоа с блокв 14 соеаинен со вхоцом блока 10 переключения. Второй выхоа блока 1 О соеаинен с первым вхоаом блока 15 срввнения, Блок 10 служит аля переключения сигнвлв, который поступает с выхоцв блока 14,щ нв вхоа блока 11 памяти и нв первый вхоц блока 15 сравнения. Выход блокв 11 памяти соецинен со вхоцом вторым блокв 15 сравнения. Блок 11 пвмяти служит цля звпоминвния вмплитуаы нвпряже ния сигнала, который поступает с выхоцв блока 14 переработки сигнвлв цвтчикв токв. Блок 15. сравнения служит аля срввнения вмплитуа напряжений сигналов, которые поступвют нв первый и второй вхо-ЗО аыблокв 15, в квчестве которого используется электронный усилитель, выхоц которого соеаинен со вхоаом блока 16 коммутации. Выхоц блока 16 поаключен к первому входу блока 6 регулироввния35 плотности тока. Со вхоаом управления бло. кв 16 коммутации соецинен выход блока 12 зваержки, который зваерживвет сигнвл, поступающий с выхоав элемента пвмяти 9, что исключает ложное срвбвты 40 ввние блока 6 регулирования плотности тока. Выхоа с блока 17 прогрвммного упрввления соецинен со вторым вхоаом элемента памяти 9, со вхоаом стирания блокв 11 памяти и со вхоцом установки в45 исходное состояние нуд-оргвнв 8. Блок программного управления служит аля выра. ботки сигнала, который перевоцит устройство в исхоаное состояние, что поэволяет корректировать плотность тока в50 течение процесса гвльввнопокрытия. Второй выхоц блока управления соецинен с упрввляющим входом ключа 7, который включен в цепь цетвли-свицетеля 18 и служит аля коммутации цетвли-свиаетеля 18 к катоду 19 гальванической ванны 55 20 в момент установки эвцвнной плотности тока. В квчестве ключа 7 используется гирконовое реле, Детвль-свиаетель 18 735 6 и бесконтактный цвтчик 1 плотности тока помещены в корпус 21, который обеспечивает аоступ электролита через окно бесконтвктного автчикв к контрольной части аетвли-свицетеля 18, Корпус 21,который соцержит бесконтактный автчик плотности тока 1 и аетвль-свиаетель, погружен в электролит гальванической ввн ны 20 вместе с аеталями обрвбвтыввемой пвртии. С применением корпуса 21 отпвавет необхоаимость в выполнении условия параллельности расположения бесконтактного автчикв 1 относительно аетвли-свиаетеля 18. Применение корпуса 2 1 позволяет повысить точность измерения средней плотности тока. Выхоц блока 6 регулирования плотности тока соединен со вхоаом управления источника питвния 22, выхоц которого поцключен к вноавм 23 и квтоцу 19,Устройство работает слецующим обрвэом.ратора 3 поступает через коммутирующую цепь блока 5 управления на второй вхоа блока 6 регулирования плотности тока и на вхоа нуль-органа 8, С приходом на второй вход блока 6 регулирования плотности тока отрицательного или положительного сигнала, с выхода блока 6 поступает сигнал на вход управления регулируемого источника питания 22, который вызывает увеличение или уменьшение 1 о ,напряжения питания, которое подключено между анодами 23 и катоаной штангой 19, что привоцит к увеличению или уменьшению среаней плотности тока. Одновременно с выхода бесконтактного цатчика 15 тока 13 поступает сигнал на вход блока 14 переработки сигнала цатчика тока. С выхоаа блока 14 переработки усиленный и проаетектированный сигнал поступает на вход блока 10 переключения, с выхода которого указанный сигнал поступает на вход блока 11 памяти. Бесконтактный цатчик тока 13 фиксирует изменение тока в цепи источника питания 22, Увеличение или уменьшение напряжения источника пи-д тания 22 в зависимости от потенциала. сигнала на вхоце управления источника питания 22 происходит цо тех пор, пока на выхоце компаратора 3 не буцет наблюцаться отсутствие сигнала, что фиксируется нуль-органом 8. В момент отсутствия сигнала на входе: нуль-органа 8, на выхоце нуль-органа 8 вырабатывается сигнал, который поцается на вхоа элемента памяти 9 и вызывает появление35 на выходе элемента памяти 9 усиленного сигнала, который поступает на вход блока 12 задержки и на вход правления блоков переключения 10, памяти 11, управления 5. Появление на выхоае управЦ) ления блока памяти 11 сигнала вызывает запоминание блоком памяти 11 амплитуды напряжения, которое подавалось на вход блока памяти 11, Появление на вхоце управления блока управления 5 сигна 5 ла вызывает отключение блоком управления сигнала, который поступает на второй вхоц блока 6 регулирования, а со второго выхоаа блока управления поступает сигнал на вход управления ключа 7 и вызывает отключение детали-свиаетеля 18 от катоца19. Задержанный на линии задержки 12 сигнал поступает с выхоца линии задержки 12 на вход управления коммутатора 16 и вызывает поцключение выхоаа блока 15 сравнения к первому входу блока 6 регулирования плотности тока.С поступлением выше указанного сигнала на вход управления блока 10 переключения, сигнал, который поступает на вхоц блока 10 переключается блоком 10 с первого на второй выхоа блока 10 и поступает на первый вхоц блока 15 сравнения. На второй вхоц блока 15 сравнения поступает сигнал с выхоаа блока памяти. На выходе блока 15 сравнения сигнал отсутствует ввиду равенства амплитуа напряжений сигналов на вхоае блока 15. Амплитуда напряжения сигнала, которая зафиксирована блоком памяти 11 соответствует зааанной среаней плотности тока. Сред.яя зааанная плотность тока после отключения аеталисвиаетеля от катоаа 19 регулируется по току в цепи питания ванны 20. Изменение тока в цепи питания ванны вызывает изменение амплитуцы напряжения сигнала на выходе бесконтактного датчика тока 13, с выхоца которого сигнал подается на вход блока 14 переработки сигнала аатчика тока. С выхода блока 14 усиленный и выпрямленный сигнал поступает на первый вхоц блока сравнения, в котором сравнивается с амплиту цой напряжения сигнала, который поступает с выхода блока 11 памяти. С выхоаа блока 15 сравнения поступает сиг нал рассогласования, который через блок 16 коммутации подается на первый вхоа блока 6 регулирования, с выхоаа которого поступает сигнал на вхоц блока 6 регулирования, с выхода которого поступает сигнал на вхоа блока питания 22 ивызывает увеличение или уменьшениенапряжения ванны 20, пока на выходеблока 15 сравнения напряжение рассогласования станет равным нулю,Через опрецеленный промежуток времени с выхода блока 17 программногоуправления поступает сигнал на второйвхоц элемента памяти 9, на вход стирания блока 11 памяти и на вхоа установки в исхоаное состояние нуль-органа 8, что вызывает установку блоковустройства в исхоцное состояние, прикотором деталь-свицетель 18 поцключается к катоду 19, с выхоца бесконтактного цатчика тока 13 сигнал через блок14 переработки и блок 10 переключения поступает на вхоц блока 11 памяти,а сигнал с выхода бесконтактного цатчика плотности тока 1 через цепь блока2 переработки поступает на первый входкомпаратора 3. Далее процесс обработки сигнала, который поступает с выходакомпаратора 3, аналогичен процессу установки зацанной плотности тока в начале работы устройства. В результате899735 управления работой блоков устройства блоком 17 программного управления происходит корректировка амплитуды напряжения сигнала, который хранится в блоке 11 памяти и соответствует за данной плотности тока. КорректировкаЬ амплитуды напряжения сигнала, который хранится в блоке 11 памяти, необходима для учета изменения площади деталей обрабатываемой партии, которое происходит за счет увеличения толщины слоя покрытия.Таким образом, деталь-свидетель 18 находится под током только в период установки и корректировки заданной плот ности тока, Время работы детали-свидетеля в предлагаемом устройстве в десятки раз меньше по сравнениюсовре- менем работы цетали-свидетеля в извес ном. 20 формула изобретения 1Устройство контроля и автомати ческого регулирования плотности тока в гальванической ванне, содержащее бесконтактный цатчик плотности тока, цетальсвицетель, блок;переработки сигналов датчика, блок регулирования плотности зо тока, регулируемый источник питания, отличающеесятем, что, сделью повышения технико-зкономических показателей процесса гальваностегии, оно снабжено бесконтактным датчиком тока, блоком переработки сигнала датчика тока, элементом памяти, нуль-органом, компаратором, задатчиком плотности тока, ключом и блоками управления, переработки сигнала цатчика тока переключения, памя- р ти, сравнения, коммутации, программного управления, причем выхоц бесконтактного датчика тока, соединен со входом блока переработки сигнала цатчика тока, выход которого соединен со входом блока переключения, первый выход которого соецинен со входом блока памяти, а второй выход соединен с первым входом бло сравнения, второй вход блока сравнен соединен с выходом блока памяти, а выхоц блока сравнения соединен со вхоцом блока коммутации, выход которого соединен с первым вхоцом блока регулирования плотности тока а выхоц блока переработки сигналадьтчика плотности тока соединен с первым вхоцом компаратора, второй вход которого соединен с выхоцом зацатчика плотности тока, выход компаратора соединен со входом блока управления и со вхоцом нуль-органа, первый выхоц блока управления соединен со вторым входом блока регулирования плотнос- ти тока, выхоц которого соединен с входом управления источника питания, а ,выхоц нуль-органа соединен с первым входом элемента памяти, выход которогг соецинен со входом блока зацержки и со; вхоцом управления блоков переключения, памяти, управления, выход блока задержки соединен со вхоцом управления блока коммутации, а выхоц блока программного управления соецинен со вторым входом элемента памяти, со вхоцом стиранияа блока имяти и со входом установки в исходное состояние нуль-органа, вход управления ключа, который включен в цепь детали-свицетеля, соецинен со вторым выходом блока управления.2, Устройство по п.1, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения плотности тока, снабжено смонтированным в гальванической ванне перфорированным корпусом из материала нейтрального к цействию агрессивной среды, в котором установлен бесконтактный датчик плотности тока и деталь-свидетель. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 603713, кл. С 25 Ю 21/12, 1976,2. Авторское свидетельство СССРСоставитель С, ПономаревРецактор А. Шанцор Техрец М. Тенер Корректор У, ПономаренкоЗакаэ 12097/39 Тираж 686 ПоцписноеВНИИПИ Госуцарственного комитета СССРпо целам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., ц. 4/5Филиал ППП "Патентф, г, Ужгороц, ул, Проектная, 4