Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях. Цель изобретения - повьшение точности и автоматизации процесса измерения внутренних напряжений гальванических покрытий. При осаждении металла на катоде-свидете- . ле 3 его масса увеличивается, сердечник в катушке 17 меняет свое положение . На выходе генератора 18 появляются импульсы, величина которых проS сл 00 Ф 00 cfjue.t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИ1

„.,з „„.12ЯЫЯ А 1 (51)4 6 01 L 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К ABTQPCHO5hV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фи8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3935025/24-10 (22) 17.07.85 (46) 15.03.87. Бюл. Р 10 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Минского радиотехнического института (72) В. М. Куценко, А. П. Достанко и А. А. быль (53) 531.781(088.8) (56) Журнал физ. химии, 1963, т, 36, вып. 5, с. 1165.

Дорьппев В. Д. и др. Измеритель внутренних напряжений методом гибкого катода. — Заводская лаборатория, 1967, N 2, с. 244. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ

ПОКРЫТИЯХ (57) Изобретение относигся к измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях. Цель изобретения — повьппение точности и автоматизации процесса измерения внутренних напряжений гальванических покрытий. При осаждении металла на катоде-свидете- . ле 3 его масса увеличивается, сердечник в катушке 17 меняет свое положение. На выходе генератора 18 появляются импульсы, величина которых пропорциональна приращению массы катодаснидетеля 3 и количество их подсчитывается счетчиком. По переднему фронту импульса от таймера 13, поступающему на вход измерителя 15 привеса, содержимое счетчика записывается н регистр, с выхода которого записанный код поступает на выход измерителя 15 привеса и далее на вход вычислительного устройства 14, который, получив измеренные величины от блока

1296863

12 управления измерителя 6 тока и измерителя 15 привеса, по сигналу таймера 13 начинает вычисление величины внутренних напряжений ° Константы и величины, постоянные для данного процесса, заранее записываются в память вычислительного устройства 14 и считываются н процессе ны числений, результат которого передается на индикатор 16

4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях..

Цель изобретения — повышение точности и автоматизация процесса измерения внутренних напряжений гальванических покрытий.

На фиг, 1 представлено устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях; на фиг.2— измеритель привеса; на фиг. 3 — блок управления и блок отслеживания; на фиг. 4 — измеритель тока.

Устройство состоит из ванны 1 с установленными в ней анодом 2, катодом-свидетелем 3 и гибким катодом 4, нижний конец которого закреплен, а верхний свободен. К аноду 2 подключен выход источника 5 тока, второй выход которого через измеритель 6 тока соединен с катодом-свидетелем 3 и гибким катодом 4. Со свободным концом гибкого катода 4 индуктинно связан датчик 7, включенный в частотоэадающий контур измерительного генератора 8, выход которого подключен к входу дискриминатора 9, второй вход которого соединен с опорным генератором 10. Датчик 7 механически связан с блоком ll отслеживания, вход которого соединен с первым выходом блока

12 управления, первый вход которого подключен к выходу дискриминатора 9, второй вход соединен с выходом таймера 13, а второй выход соединен с вторым входом вычислительного устройства 14, первый вход которого подключен к выходу таймера 13, входу измерителя 15 привеса и управляющему входу измерителя 6 тока. Третий вход вычислительного устройства 14 соединен с выходом измерителя 6 тока, четвер5 тый вход вычислительного устройства

14 подключен к выходу измерителя 15 привеса, с которым механически связан катод-свидетель 3. Выход вычислительного устройства 15 соединен с входом индикатора 16 °

Измеритель привеса содержит катушку 17 с подвижным сердечником частотозадающего контура генератора 18 нулевых биений, выход которого подклю15 чен к первому входу счетчика 19, выход которого соединен с информационным входом регистра 20, Вход записи регистра 20 и второй вход счетчика 19 соединены и являются входом измерите20 ля 15 привеса.

Блок управления и блок отслеживания содержат первый 21 и второй 22 компараторы, задающий генератор 23, первый 24 и второй 25 элементы И, формирователь 26 импульсов управления шаговым двигателем, триггер 27, усилитель 28 управляющих импульсов, реверсивный счетчик 29 и регистр 30, а в блоке отслеживания 11 — шагоный

30 днигатель 31, на валу которого закреплен микрометрический винт 3?, механически связанный с индуктивным датчиком 7, причем неинвертирующий вход первого 21 и инвертирующий вход

35 второго 22 компараторов объединены и являются первым входом блока управления, инвертирующий вход первого 2! и неинвертирующий вход второго 22 компараторов заземлены; выход первого

411 21 компаратора подключен к входу пер1296863 вого 24 элемента И, выход второго 22 компаратора соединен с входом второго 25 элемента И, другие входы первого 24 и второго 25 элементов И объединены и подключены к выходу за- 5 дающего генератора 23. Выход первого

24 элемента И соединен с первым входом формирователя 26 импульсов управления, входом прямого счета реверсив.ного счетчика 29 и вторым входом триггера 27. Выход второго 25 элемента И подключен к второму входу формирователя 26 импульсов управления, входу обратного счета реверсивного счетчика 29 и первому входу триггера

27, выход которого соединен с вторым входом регистра 30, первый вход которого подключен к выходу счетчика 29.

Выход регистра 30 является выходом, а третий вход регистра — вторым вхо- 20 дом блока 14 управления. Выход формирователя 26 импульсов управления через усилитель 28 соединен с шаговым двигателем 31 отслеживающего устройства 3.

Измеритель тока содержит измерительный резистор 33, усилитель 34, аналого-цифровой преобразователь 35 и регистр 36, выход которого является выходом измерителя 6 тока, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 35, вход которого подключен к выходу усилителя 34, выходы которого соединены с выводами измерительного резистора 35

33 и являются входами измерителя 6 тока. Второй вход регистра 36 является входом управления измерителя 6 тока.

Катод-свидетель 3 представляет со- 40 бой металлическую пластину, подвешенную на нити, соединенной с подвижным сердечником катушки 17 частотозадающего контура генератора 18 нулевых биений, 45

Вычислительное устройство 15 представляет собой специализированный вычислитель, в качестве которого может быть использован микропроцессор. Вычислительное устройство. 15 рассчитывает величину внутренних напряжений по известной формуле

Е и д Ек6 ьх (1) где А — постоянная величина для опре- >> деленного вида покрытия и типа гальванической ванны;

D — плотность катодного тока;

d — толщина катода;

Е„ — модуль упругости первого рода материала катода;

ВТ вЂ” катодный выход металла по току;

Ьх — смещение катода на уровне электролита;

4t, — время проведения гальванического процесса.

В свою очередь катодный выход металла по току определяется по формуле

I— (2) где йР— вес осадка, выделившегося на катоде;

T — ток гальванической ванны;

k — электрохимический эквивалент металла;

Ьт. — время проведения гальванического процесса.

Постоянные величины для данного типа покрытия, входящие в формулы (l) и (2), перед началом работы записываются в память вычислительного устройства 14, которое обрабатывает выходные сигналы измерителя 6 тока, измерителя 15 привеса, таймера 13 и блока 12 управления и рассчитывает сначала величину ВТ„ по формуле (2), а затем величину по формуле (1). Вычисленное значение поступает на индикатор 16, в качестве которого можно использовать любой самопишущий прибор, например КСП-4 или светодиодный знаковый индикатор, например АЛС324.

Таймер 13 может быть выполнен на основе любой известной схемы измерителя временных интервалов. Формирователь 26 импульсов управления вырабатывает последовательность импульсов, обеспечивающих работу шагового двигателя 31 в соответствии с техническими условиями и может быть выполнен по типовой схеме реверсивного управления шаговым двигателем.

Устройство работает следующим образом.

В гальваническую ванну I завешивается катод-свидетель 3, соединяется с подвижным сердечником 17 катушки и регулировкой положения подвижного сердечника на выходе генератора 18 нулевых биений выставляется нулевая частота. Затем в гальваническую ванну 1 устанавливается и закрепляется нижним концом гибкий катод 4, к которому подводится датчик 7. Устройство включается в режим установки без

3 6 перестают поступать импульсы с выхода генератора 23, тогда на выходе формирователя 26 устанавливается постоянный уровень и шаговый двигатель

31 останавливается, Если выходной сигнал дискриминатора 9 отрицателен, то срабатывает второй компаратор 22, Высокий уровень с его выхода открывает второй элемент И 25, импульсы с выхода генератора 23 поступают на второй вход формирователя 26 импульсов управления, который вырабатывает последовательность импульсов, вызывающих вращение шагового двигателя 31 в противоположную сторону. Датчик 7 также начинает передвигаться в противоположную сторону до тех пор, пока не устанавливается начальное расстояние между гибким катодом 4 и датчиком 7.

Так производится начальная установка устройства, после чего счетчики 19 и 29, регистры 20, 30 и 36 устанавливаются в нулевое состояние.

Включаются источник 5 тока и таймер 13 и начинается проэлектрохимический процесс осаждения металла на

5 129686 включения источника 5 тока, Частота измерительного генератора 8 зависит от расстояния между датчиком 7 и гибким катодом и выбирается так, чтобы при определенном расстоянии между датчиком 7 и гибким катодом 4 эта частота была равна частоте опорного генератора 10. Такое расстояние между датчиком 7 и гибким катодом 4 принято за начальное. При изменении рас- 1О стояния относительно начального изменяется частота измерительного генератора 8, становясь больше или меньше частоты опорного генератора 10.

В соответствии с этим изменяется полярность выходного сигнала дискриминатора 9. гибком катоде 4 и катоде-свидетеле 3.

Одна сторона гибкого катода 4 покрыта изолирующей пленкой, поэтому осаждение происходит только на одной его стороне, вызывая изгиб катода 4 под влиянием внутренних напряжений. Тем самым изменяется расстояние между гибким катодом 4 и датчиком 7, отклоняясь от начального. При этом на выходе дискриминатора 9 появляется выходной сигнал, полярность которого зависит от направления отклонения гибкого катода 4. Под действием выходного сигнала дискриминатора 9 начинает работать блок 12 управления аналогично режиму установки, вырабатывая последовательность импульсов, которые вызывают вращение шагового двигателя

3l, и при помошя микрометрического винта 32 восстанавливается начальное расстояние между датчиком 7 и гибким катодом 4.

В блоке 12 управления с выходов первого 24 или второго 25 элементов

И импульсы поступают на входы формирователя 26 импульсов управления, а также на входы прямого и обратного счета реверсивного счетчика 29, второй и первый входы триггера 27 соответственно. Допустим, от сигнала дискриминатора 9 сработал первый 21 комС выхода дискриминатора 9 сигнал поступает на первый выход блока 12 управления, в котором подается на ин20 вертирующий вход первого 21 и инвертирующий вход второго 22 компараторов. Если входной сигнал дикриминатора 9 положителен, то срабатывает пер- 25 вый компаратор 21, если отрицательный — то второй компаратор 22. Допустим, сработал первый компаратор 21, на его выходе появляется высокий уровень, поступающий на первый вход первого элемента И 24, на. второй вход которого подается импульсная последовательность с выхода генератора 23.

Элемент И 24 открывается, и импульсы начинают проходить на первый вход формирователя 26 импульсов управления, который по этим импульсам вырабатывает последовательность импуль-. сов, необходимую для работы шагового двигателя 31. С выхода формирователя

26 последовательность импульсов через усилитель 28 подается на вход шагового двигателя 31, вызывая его вращение. На валу шагового двигателя 3? закреплен микрометрический винт 32, механически соединенный с датчиком 7.

Вращаясь, шаговый двигатель 31 посредством микрометрического винта 32 передвигает датчик 7 таким образом, чтобы уменьшить отклонение расстояния между гибким катодом 4 и датчи50 ком 7 от начального. Когда начальное расстояние между гибким катодом 4 и датчиком 7 устанавливается, сигнал рассогласования дискриминатора 9 становится равным нулю, на выходе пер55 вого компаратора 21 поставляется низкий уровень, первый элемент И 24 закрывается, на вход формирователя 26

12968!

20

35

40 паратор и, следовательно, импульсы с выхода генератора 23 проходят на выход первого 24 элемента И. Под действием этих импульсов триггер 27 устанавливается в нулевое состояние, а счетчик 29 начинает счет импульсов, поступающих на его вход прямого счета. Когда после установления началь— ного расстояния между гибким катодом

4 и датчиком 7 выходной сигнал первого компаратора 21 становится равным нулю, первый 24 элемент И закрывается, счетчик 29 останавливается. Количество импульсов, подсчитанное счетчиком 29, пропорционально величине смещения (изгиба) гибкого катода 4, а состояние триггера 27 определяет знак смещения. Выходной код счетчика

29 и уровень с выхода триггера 27 поступают на входы регистра 30, По сигналу таймера 13, который подается на второй вход блока 12 управления в заданные моменты времени, выходнои код счетчика 29 и триггера 27 записывается в регистр 30.

Если от сигнала дискриминатора 9 сработал второй 22 компаратор, то открывается второй 25 элемент И, импульсы поступают на первый вход триггера 27, устанавливая его в единицу, и вход обратного счета счетчика 29, который начинает считать в обратном коде, что свидетельствует о противоположном знаке смещения гибкого катода 4.

С выхода регистра 30 записанный код поступает на выход блока 12 управления и далее на второй вход вычислительного устройства 14.

Выходной блок источника 5 тока, проходя через измерительный резистор

33 измерителя тока 6, вызывает на нем падение напряжения, пропорциональное протекающему току, Это напряжение усиливается усилителем 34 и преобразуется в цифровой код при помощи аналого-цифрового преобразователя 35. Выходной код аналого-цифрового преобразователя 35 подается на

50 первый вход регистра 36, на второй вход (записи) которого поступает сигнал от таймера в заданные моменты времени, записывая в регистр 36 полученный код. С выхода регистра 36

55 код поступает на третий выход вычислительного устройства 14.

При осаждении металла на катодесвидетеле 3 его вес увеличивается, 63 8 вследствие чего механически связанный с ним подвижный сердечник изменяет свое положение в катушке 17. На выходе генератора 18 появляются импульсы частоты нулевых биений, частота импульсов пропорциональна величи— не смещения подвижного сердечника и, следовательно, приращению веса като— да-свидетеля 3. Подсчитывая при помощи счетчика 19 число импульсов за определенный период времени, можно определить привес катода-свидетеля 3 за этот период. По переднему фронту импульса от таймера 13, поступающему на вход измерителя 15 привеса, содержимое счетчика 19 записывается в регистр 20, а задним фронтом этого импульса счетчик. 19 устанавливается в нуль, подготавливаясь к измерению приращения веса за следующий период.

С выхода регистра 20 записанный код поступает на выход измерителя привеса 15 и далее на четвертый вход вычислительного устройства 14.

Вычислительное устройство 14, получив измеренные величины (коды) от блока 12 управления, измерителя 6 тока и измерителя 15 привеса, по сигналу таймера 13, поступающему на его первый вход, начинает вычисление величины внутренних напряжений по при- веденным вьппе формулам (1) и (2). При этом константы и величины, постоянные для данного технологического процесса заранее записываются в память вычислительного устройства 14 и считываются из нее в процессе вычислений.

Результат вычислений из выходного регистра вычислительного устройства 14 передается на индикатор 16.

Изменяя интервалы времени, через которые вырабатываются сигналы таймера 13, можно менять дискретность измерения величины внутренних напряжений в зависимости от требований конкретного технологического процесса.

Формула. изобретения

Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях, содержащее ванну с анодом и гибким катодом со свободным верхним и консольно закрепленным нижним концами, источник тока, один выход которого соединен с анодом, а другой через измеритель тока — с гибким катодом, датчик, индуктивно связанный со свободным концом гибкого катода и ме9 1296863 l0 ханически соединенный с блоком отсле- ключен к дискриминатору, вычислительживания и включенный.в частотозадаю- ное устройство, выход которого подщий контур измерительного генератора, ключен к индикатору, а его четыре опорный генератор, дискриминатор, входа подключены соответственно к вховходы которого соединены соответст- 5 ду блока отслеживания, к второму вывенно с выходом измерительного и опор- ходу блока управления, к выходу изменого генераторов, и индикатор, о т — рителя тока и к выходу измерителя л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- привеса, таймер, связанный с управлялью повышения точности, в него введе- ющим входом измерителя тока, входом ны катод-свидетель, электрически сое- 10 измерителя привеса, первым входом выдиненный с гибким катодом, блок уп- числительного устройства и с вторым равления, первый вход которого под- входом блока управления.

j гх.

Составитель Э. Шутилова

Редактор С. Лисина Техред И.Попович

Корректор Л. Патай

Заказ 767/43 Тираж 777ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

П роизводственно-полиграфическое предприятие У

r. жгород, ул. роектная, 4

Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях Устройство для измерения внутренних напряжений в гальванических покрытиях 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность определения величины остаточных напряжений

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет улучшить метрологические характеристики приборов при использовании низкокипящей разделительной жидкости

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность измерителя давления

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерений механических нагрузок в широком диапазоне быстроменяющихся температур и позволяет повысить точность измерения в широком диапазоне быстроменяющихся температур

Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения в условиях перепада давления окружающей среды

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность измерений давле7 6 ния

Изобретение относится к пневмогидравлике и позволяет расширить диапазон измеряемых давлений

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность и упростить контроль характеристик манометра

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в электронных весах, динамометрах и других измерительных устройствах с датчиками силы

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в высокоточных тензометрических весах, а также в качестве преобразователя механических величин (давления, перемещения, деформации, усилия), в электрический сигнал в различных системах контроля и управления технологическими процессами

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технологических процессов в строительной индустрии и может быть использовано для получения данных о параметрах предварительно напряженных арматурных элементов (стержней, канатов и т.д.) при изготовлении железобетонных конструкций, в частности, для определения требуемого удлинения арматурного элемента, измерения напряжений в арматурном элементе и корректировки его длины

Изобретение относится к области технической диагностики в автотракторной и сельскохозяйственной промышленности

Изобретение относится к области измерения контрольных и управляющих устройство, используемых для систем управления конструкциями, их напряженно-деформированным состоянием

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения силы микрорезания

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в морских условиях для измерения шумоизлучения различных объектов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для измерения ускорений, сил, давлений в условиях интенсивных высокочастотных электромагнитных полей
Наверх