Устройство для измерения плотности тока в электролите
Изобретение относится к гальванотехнике и может использоваться для автоматического измерения плотности тока при нанесении гальванических покрытий. 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 за счет того, что один первый измерительный преобразователь , расположенный в гальванической ванне , из-за меньшего объема 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. сл с
СОЮЗ COBITCKVIX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s С 25 D 21/12
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о
3 3 ) 3
Д
Ь) (Q0 > (21) 4607539/02 (22) 21.11.88 (46) 23.01.91. Бюл. ¹ 3 (71) Харьковский авиационный институт им,Н.Е.Жуковского (72) А.А,Окороков и Н.Д.Кошевой (53) 621.357.74(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 565080, кл. С 25 D 21/12, 1977.
Авторское свидетельство СССР № 1359346, кл, С 25 0 21/12, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ПЛОТНОСТИ ТОКА В ЭЛЕКТРОЛИ1 Е (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 Hd выходе операционного усилителя. Устройство содержит операционный усилитель 2 и бес„, 43 „„1622428 А1 контактный магниточувствительный пeðвичный 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 меньшиеискажения 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.
1622428 эом
Изобретение относится к гальванотехнике и ложет использоваться для автоматического измерения плотности тока при нанесении гальванических покрытий при гальваничесKой металлизации печатных плат.
Цель изобретения — упрощение консгрукции и увеличение точности измерения путем использования в качестве выходного сигнала среднего значения напсяжения на выходе операционного усилителя.
На фиг.1 представлена схема устройства для измерения плотности тока в электролите; на фиг.2 — диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.
Устройство является релаксационным генератором, состоящим из бесконтактно-!
oi o магниточувствительного первичного преобразователя, представляющего собой тороидальной трансформатор 1, расположенный в гальваническои ванне параллельно анодам, для измерения плотности гока ), oneрацио 1ного 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, а начало - к заземленному концу обмотки питания. Начало об лотки 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 5,1, и плотности гальванического тока ). Этот ток наводит в сердечнике магнитный поток
Устроиство представляет собой релаксационный геHeðà1ор, вырабатывающий на выходе ОУ прямоугольные униполярные импульсы напряжения (фиг.2). Генераторный режим работы устройства обеспечивается таким включением обмотки питания и 06 ратной связи грансформатора, чтобы была реализована 1оложительная обратная связь. Поэ1ому. если на выходе ОУ 2 имеется какое-либо напряжение, оно увеличивается до максимальной величины. Под
ВОЭДЕйС1« 1Г !1 r1ehCl1!1аЛЬНОГО ВЫХОДНОГО наг1рч;+. «r i г сг.рлечнике лчинает расти
55 магнитный поток по экспоненциальному закону, так как последовательно с обмоткой питания включен резистор сопротивлением
R. Как только магнитный поток в сердечнике, складывающийся из измеряемого потока и магнитного потока Ф, который наводится током, протекающим по обмотке питания li, достигает потока насыщения сердечника /<К/, 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 латериала, у которого при изменении магнитного потока по модулю от 0 до /<11 / (поток насыщения) магнитную проницаемость можно считать неизменной, а при достижении магнитного потока величины насыщения /<) / приблизительно равной О.
Если поток Ф), наводимый гальваническим током с плотностью J, отсутствует, то длительности полупериодов положительного импульса напряжения Т1 и отрицательного импульса напряжения Т, генерируемого на выходе ОУ, будут одинаковы. А если ) A 0, то длительности полупериодов напряжения
Т и Т2 не будут равны одна другой, т.е. на выходе ОУ формируется широтномодулированный 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 Rc-цепочку, если нужно результаты измерения подавать в виде электрического сигнала на систему управления.
Блок выделения среднего значения напряжения выделяет среднее значение напряжения на входе ОУ lfcp. которое линейно зависит от потока I1), à следовател1.но от измеряемой величины плотности тока в гальванической ванне j:
Т1 — Т2 j Sîê R (i) ср Ti + Т2 W где W — число витков обмотки питания трансформатора.
Как видно из формулы (1) выходной сигнал линейно зависит от измеряемой величины j, постоянных величин S „,R,W, Покажем справедливость формулы (1), Магнитный поток rlrj . наводимый TQKo!1 е
ceðäe1нике трансфорг1атора !3 течение по1622428
10 (3) г — Ф1+%+ ——
UW —
RRM
Устройство проектируется таким образом, чтобы — >> Ф,, <11 (Ф .
UW пм 30
Поэтому 0<р u —, (б)
Т1 Т2 l R Rëi
Т1 T2 W т.е. Ф1 = jS«/R, то уравнение (6) примет вид уравнения (1). Резистор сопротивления
R, выполняется из материала, не изменяю- 35 щего сопротивления при изменении температуры окружающей среды. Как видно из уравнения (1), выходной сигнал в предлагаемом устройстве не зависит от величины напряжения питания U и величины насыще- 40 ния сердечника <1, которая значительно изменяется с изменением температуры окружающей среды. Поэтому предлагаемое устройство не имеет погрешности при изменении напряжения питания, а температур- 45 ная погрешность его значительно меньше, чем температурная погрешность известногс устройства.
В предлагаемом устройстве используется Màãниточувствительный преобразова- 50 тель, имеющий один трансформатор с лупериода Т1, описывается уравнением, учитывая, что при времени с=0, <1)-о =- - Ф = + (— 1 — Ф вЂ” -) е к (2) UW UW 2 Из этого уравнения определим длительность полупериода Т1, учитывая, что магнитный поток в конце полупериода равен — Ф вЂ” Ф1 (фиг,2): — Ф) — ф,— UW Т1= W In ЙК RR ОИ R Rì Магнитный поток Ф2, наводимый током s сердечнике трансформатора в течение 15 полупериода Т2, описывается уравнением <вам Ф =--, „+(— Ф +Ф, + „) е w2 (4) И Ч / U М/ Длительность полупериода Т2, учитывая, что магнитный поток в конце полупериода равен — Ф, — <1 (фиг,2), определяется уравнением двумя обмотками, а в известном л",агнито чувствительный преобразователь использует два аналогичных трансформато;;;:. Поэтому первичный преобразователь известного устройства вносит большие искаж<ния 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 напряжения, представляющего собой вольтметр магнитоэлектрической системы или RC-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 зазел1ленному 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. 1622428 Редактор Н, Яцола Заказ 90 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 5 / Составитель Л, Груднева Техред М.Моргентал Корректор А Осауленко
