Brevet FR2207307A1 — publié le 19740614

La présente invention est relative à un appareil pour contrôler la conductivité d'un électrolyte, et elle trouve une application particulière dans le contrôle de la conductivité d'un électrolyte employé dans l'usinage électro-chimique. Dans l'usinage électro-chimique, et dans d'autres procédés analogues, il est nécessaire, pour réaliser un usinage satisfaisant, de contrôler l'électrolyte de façon à ce que, soit sa conductivité, soit sa température, puisse être maintenue sensi blement constante, et la présente invention propose un appareil suscepible de maintenir la conductivité dans les limites désirées. pour Suivant la présente invention, un appareil/contrôler la conductivité d'un électrolyte comporte des moyens susceptibles de produire un signal fonction-de la conductivité de l'électrolyte et des moyens asservis commandés par ledit signal pour actionner des valves ou moteurs dans un échangeur de chaleur qui peut réchauffer ou refroidir l'électrolyte. Les moyens susceptibles de produire un signal fonction de la conductivité comportent de préférence une paire de bobines immergees dans 11 électrolyte, entre lesquelles le courant alternatif de couplage est susceptible d'indiquer la conductivité. Ainsi, un courant alternatif d'amplitude et de fréquence prédéterminées peut être amené à l'une des bobines et la sortie de la seconde bobine, convenablement rectifiée et modifiée, peut être utilisée pour indiquer la conductivité. Le signal fourni par les bobines peut être employé pour actionner un dispositif tel qu'un WtriggerU (déclencheur) de Schmitt qui donne une sortie lorsque la conductivité sort d'une plage pré-établie. Dans ce cas, le signal provenant des "trig gens# peut être utilisé pour actionner un dispositif de relais tel qu'un wtriacn qui actionne des valves à moteurs dans l'é- changeur de chéleur. L'appareil peut avantageusement offrir un second mode de fonctionnement dans lequel on contrôle la température de l'électrolyte. Dans ce cas, on peut utiliser la variation d'une ré sistance immergée dans 1' électrolyte pour indiquer la température, et cette variation est avantageusement mesurée par le déséquilibre d'un circuit à pont de Wheatstone. Dans ni mode de réalisation de l'invention, on prévoit également un dispositif avertisseur dans lequel d'autres cir cuits déclencheurs actionnent un avertisseur si la conductivité ou la température sort de limites données; dans une disposition préférée, lorsque l'instrument principal est en train de contrôler la conductivité, l'avertisseur fonctionne sur la température, et vice-versa. L'invention va maintenant être décrite en détail, à seul titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma général d'un appareil conforme à l'invention - la figure 2 montre en détail le schéma de câblage du contrôleur de conductivité de la figure 1 - la figure 3 montre en détail le câblage du circuit amplificateur et déclencheur de la figure i - la figure 4 montre les connexions du châssis de la figu re 1 i - la figure 5 montre en détail le cablage des déclencheurs d'avertisseurs de la figure 1 - la figure 6 montre en détail le circuit du pont nt de l'amplificateur à température de la figure 1 , et - la figure 7 montre le circuit de l'avertisseur de la figure 1. Comme on le voit tout d'abord à la figure 1, l'instrument est représenté dans la condition où on-est en train de contrôler la conductivité de l'électrolyte. Dans ce cas, le contrôleur de conductivité fournit une entrée à la cellule de conductivité 100 qui comporte deux enroulements dont le couplage dépend de la conductivité. Da sortie de la cellule fournit donc une indication de la conductivité; cette sortie est redressée et modifiée dans le contrbleur de conductivité 101 pour fournir une sortie indicatrice de la conductivité.Ces sorties peuvent être rendues visibles sur le conductivité-mbtre 102 et sur l'enregistreur de diagramme 103 et elles sont également fournies au circuit amplificateur et déclencheur 104. L'amplificateur et le déclencheur sont susceptibles de fournir des sorties lorsque la condletivité tombe au-dehors de limites pré-établies au moyen di alsiJositif d réglage 105.Si la conductivité est au-dessus de la limite pré-établie, une sortie est fournie, par l'inter niédiaire des contacts 10 et 12 et de la ligne H, au utriac" 106, entraînant ainsi la fermeture de la valve de vapeur 107 d'un échangeur de chaleur qui opère sur 1' électrolyte et l'ouverture de sa valve d'eau 108, ce qui entrain le refroidissement de l'électrolyte et la réduction de sa conductivité. Si la conductivité de l'électrolyte se trouve en dessous du niveau requis, une sortie traverse les contacts 4 et 6 et la ligne L pour actionner le "trias" 109 et, de là, les valves de l'échangeur dans le sens contraire. Lorsque les commutateurs sont dans cette position, la sonde de température 110, qui comporte un thermomètre à résistance électriquel provoque la production, par son pont et son amplificateur 111,d'une sortie indicatrice de la température de llé- lectrolyte ; cette sortie actionne un mesureur 112 et un enregistreur de diagramme 103 et il est fourni, par l'intermédiaire des contacts 10 et 12 du commutateur S3B, au circuit de déclenchement d'avertisseur 113. Tout se passe d'une manière analogue lorsque les autres circuits déclencheurs actionnent le "triac" 114 Si la température sort des limites données et actionne ain Si une sonnette 115 ou un déclencheur de ce genre On a également prévu des indicateurs 116 et 117 pour indiquer, à travers la boite de commutation, s'il faut ajouter du sel ou de l'eau à l'électrolyte pour lui permettre de revenir à l'intérieur des limites requises. Dans l'autre mode de fonctionnement du circuit, les commutateurs ss2B et S3B sont commutés de façon à coque l'indication de température actionne les valves de l'échangeur de chaleur au moyen de l'amplificateur et du déclencheur 118, tandis que l'indication de conductivité actionne les circuits d'avertissement. Les circuits sont maintenant être décrits en détail0 Circuit contrôleur de conductivité igure 2) L'enroulement primaire 100 (figure 1) de la cellule de conductivité du circuit contrôleur de conductivité est alimenté par la sortie à 1 200 Hertz à onde carrée provenant du circuit intégré ICî. Les oscillations sont entretenues par le réseau de contre-réaction et le réglage en fréquence du circuit est assuré parBV,, Le signal qui provient du circuit intégré IC1 est écrêté-par des diodes Zener D) et D4 adossées avant d'être appliqué à l'enroulement primaire 50 de la cellule de conductivité. L'amplitude des oscillations résultantes dans la bobine secondaire de la cellule dépend de la conductivité de la solution dans laquelle est immergéetia cellule. La gamme normale de conductivité de la boucle est de O à 0,1 mho dans cet exemple. La sortie de la cellule est transmise à l'amplificateur opérationnel 102, la cellule étant accordée par 04 et amortie par R9. RV5 et R15 assurent la contre-réaction et C, C16 et C6 assurent la compensation en fréquence de l'amplificateur. R4 établit le niveau de donnée autour duquel fonctionne l'amplificateur. RV4 empêche l'écart de la sortie de l'amplificateur, et il est en outre utilisé pour établir le canal qui donne la meilleure linéarité. La sortie de IC2 est transmise à l'amplificateur opérationnel 103. La sortie de IC3 est redressée par la diode D6 et transmise à C10 dans un but de filtrage. Cette sortie est également transmise au conductivité-mètre du panneau frontal et à l'enregistreur de diagramme, s'il est prévu. Circuit amplificateur et déclencheur (figure 3) La sortie positive rectifiée de la douille 10 du circuit contrôleur de conductivité PCB1 est transmise à l'entrée du circuit amplificateur et déclencheur PCB2 où elle est encore une fois filtrée par R1, C1 et C2. Le voltage en C2 est transmis à 1010 où il est contré par le voltage du frotteur d'un potentiomètre hélicoldal à dix tours RV9, RV100 IC10 est connecté encomparateur à deux fils qui se commute lorsque le voltage de la jonction additionneuse dépasse le voltage positif ou négatif d'écart : de l'entrée. L'hystérésis est assuré par le résistor de 10 M -t à contre-réac- tion R16 à l'entrée non-inverseuse. Puisque l'entrée dans l'étage comparateur est proportionnelle à la conductivité, l'état du potentiomètre hélicoïdal à 10 tours détermine la lecture du mesureur à laquelle le compo rateur va se commuter. La sortie du comparateur est voisine de la ligne d'élimentation, soit positive, soit négative, selon qu'il est sur "Nar- che" ou sur t'Arrêt". Les transistors VT1 et VT2 forment un "trigger" de Schmitt dont le niveau de commutation est environ de - 2,5 V en courant continu. Les sorties du trigger" de Schmitt sont transmises aux palpeurs d'émetteur VU3 et VU4, dont l'un ou l'autre délivre une sortie de porte aux "triacs" de contrôle de ltéchange de chaleur sur TB3. Le cablage et les rôles de PCB4 sont identiques à ceux de PCB2, à la seule différence que le signal de commande fourni à PCB4 provient de la sonde de température. Commande de l'échangeur de chaleur (figure 4) Les lignes de sortie des portes "haute" et "basse" du circuit amplificateur et déclencheur sont prises chacune comme "triac" sur 235 (figure 4), par l'intermédiaire du commutateur S4S, qui est le commutateur sélecteur conductivité/température. Puisque c'est la conductivité qu'on contrôle, le commutateur se trouve dans la position indiquée surale dessin. Si une porte de sortie "haute" est fournie par le circuit amplificateur et déclencheur, le "triac" V210 est excité et la sortie provenant du secondaire T (110 volts) est transmise, par l'intermédiaire de VT10 et des commutateurs S2 et S3, PL5 aux deux moteurs dont l'un commande une valve d'entrée d vapeur et l'autre une valve d'entrée d'eau sur l'échangeur de chaleur. La sortie du "triac" VU10, par l'intermédiaire du commutateur S2, provoque la rotation du moteur de la valve de vapeur dans un sens qui ferme la valve et coupe donc l'alimentation en vapeur. Quand la valve est fermée, la sortie du "triac" est coupée par l'actionnement d'un commutateur sur la valve à moteur. La sortie allume également la lampe I95 située sur le panneau frontal. le moteur de la valve d'eau tourne en sens contraire pour ouvrir cette valve et permettre à de l'eau de refroidissement de s'écouler dans 1'échangeur de chaleur. La lampe l'P2 est allumée pour indiquer que la valve d'eau est ouverte. Ceci provient de ce qu'une augmentation de température entrain une augmentation de conductivité. Si la porte du "triac" VT2 avait été alimentée par un si- gnal provenant du circuit amplificateur et déclencheur et indiquant une conductivité basse, les moteur auraient tourné en sens inverse, fermant ainsi l'arrivée d'eau et ouvrant l'arri vée de vapeur. Les commutateurs S2 et 53 sont, placés dans le système pour assurer la possibilité d'entretien et d'essai des valves à moteur. a actionnant ces commutateurs, les moteurs peuvent être entraînés indépendemment des sorties du "triac". Circuit des Déclencueurs d'Avertissement (figure 5) le circuit des déclencheurs d'avertissement reçoit son entrée soit du circuit pont et amplificateur, soit du circuit contrôleur de conductivité. Ceci dépend de la position du commutateur pont S4 (figure 4). Si on est en train de contrôler la conductivité, la pastil le B reçoit les sorties provenant du circuit amplificateur et déclencheur reliées au circuit contrôleur de conductivité. La pastille C (qui commande l'entrée du circuit des déclencheurs d'avertissement) est reliée au circuit pont et amplificateur. Ceci signifie que pendant qu'on controle la conductivité, l'avertisseur répond aux changements de température. Lorsque le commutateur S4 est dans llautre position, on est en train de contrôler la température et l'avertisseur répond aux changements de conductivité. L'entrée provenant du circuit choisi est transmise à 105 par l'intermédiaire de la borne 3 et à 1C16 par l'intermédiaire de la borne Il. Si l'on considère IC15 seulement, le voltage à la broche 3 est contré par le voltage sur le frotteur d'un potentiomètre hélicoïdal à 10 tours RV14, le voltage résultant apparaissant à la jonction de R2/R) qui est la jonction additionneuse de ICi. ICa est relié à un comparateur à deux fils qui se commute lorsque le voltage de la jonction additionneuse dépasse le voltage réel d'entrée, positif ou négatif, de l'ampli ficateur. L'hystérésis est assuré par le résistor de 20 MQ, R30 à ltentrée inverseuse. La sortie de 1015 est ensuite transmise aux transistors V21 et VT2 connectés à un Ittriggerw de Schmitto Le circuit du déclencheur de limite basse IC2 est identique au précédent. Les canaux d'entrée des limites haute et basse sont initialement établis par des potentiomètres 1K qui sont reliés aux entrées de IC1 et 102. Par réglage du potentiomètre ICî, VT15 est coupé et VT16 excité. Ceci signifie que la broche de sortie de limite haute 23 se situe au voisinage de zéro volt. Le réglage initial du potentiomètre 1016 provoque 1' exci- tation de VT5 et la coupure de VT6 Ceci signifie que la borne 19 se situe également au voisinage de zéro volt. VT3 et Vice, qui sont connectés comme une porte OU sont donc coupés. Maintenant, si l'entrée commune aux bornes 3 et Il s'élève, le changement d' niveau de sortie de courant direct en IC15 provoque l'excitation de VT15 et par conséquent la coupure de VT16. Une sortie négative apparatt à la borne de sortie 23, sortie négative qui est utilisée pour actionner l'avertisseur de signalisation. La sortie négative du collecteur de V216 met également le transistor de la porte OU en excitation, engendrant ainsi une sortie à la borne 21 qui actionne le "triacn VT3 de TB pour faire fonctionner l'avertisseur externe. L'autre circuit de Schmitt du canal de limite basse n'est pas affecté, puisque le changement de niveau de courant direct en JC16 est tel qu'il augmente la tension de polarisation de VT5. Si l'entrée commune des bornes 3 et il descend, alors V25 dans le circuit de Schmitt VU5, VT6 du canal de limite basse est excité, et on obtient une sortie à la borne 19 de limite basse. Dans ce cas, V24 du circuit de porte OU est excité et actionne l'avertisseur externe. Avertisseur de Signalisation la sortie de limite basse de la borne 19 du circuit déclencheur d'avertissement est transmise à une paire de Darling- ton VU4, V26 ou VT5, VT? suivant qu'on a choisi la conductivité ou la température sur le commutateur S4Ae La sortie de limite haute est transmise à l'autre paire. Chaque paire de Darlington actionne un ensemble de signalisation gui fait gu'une lampe du panneau frontal donne un signal intermittent. Circuit Pont et Amplificateur (figure 6) Le circuit pont et amplificateur est constitué par un pont de type Wheatstone qui alimente un amplificateur à courant directo Ude branche du pont est constituée par la résistance de la sonde à température et Ri, et l'autre par R3, RV1 et R4. l'équilibrage initial du pont est assuré par RV1. Lorsque le pont est équilibré, le voltage à la sortie de IC1 assure un niveau de donnée à partir duguel sont mesurées les variations de température. R9 et le potentiomètre de 50 E assure la contre-réaction de stabilisation de l'amplificateur, et Ci, R8 et C2 assurent la compensation de fréquence. RV2 assure la possibilité de miss à-zéro de la sortie de l'amplificateur et agit également comme contrôle grossier du mesureur de température du tableau fron tal. Bes variations du niveau de sortie de courant direct sont transmises, par l'intermédiaire de la borne 23, au circuit am- plificateur et déclencheur approprié et à l'enregistreur de diagramme éventuel. Alizentations de Puissance (figure 4) Le contrôleur de conductivité est actionné à partir d'une alimentation de puissance monophasée à 250 volts et 50~Hertz. L'alimentation est transmise au transformateur T1 dans lequel elle est déviée à 110 volts pour l'actionnement des valves à moteur. Les alimentations de puissance en courant direct des transistors sont obtenues en transmettant l'alimentation en 230 volts à deux ensembles AP d'alimentation de puissance à modulation en phase automatique PS1 et PS2, qui assurent les voltages positifs et négatifs nécessaires aux amplificateurs opéra tionnelsO L'alimentation est également transmise au transformateur dans lequel est est dévoltée pour le fonctionnement du système redresseur de pont à deux alternances D7, D8, D9 et D10. La sortie du pont est utilisée pour alimenter les transistors VT4-VX7 qui excitent les signalisateurs thermiques qui actionnent les lampes du tableau frontal et de la boîte d'avertis sers, Boîte d'Avertisseurs (figure 7) Les deux lampes de la boîte d'avertisseurs LP7 et LP8 sont connectées en parallèle avec les lampes de signalisation du panneau frontal de l'instrument de sorte que les indications qui apparaissent sur le panneau de l'instrument sont répétées dans la boîte d'avertisseurs0 En outre, l'alimentation en courant alternatif obtenue lorsque la porte OU du circuit des déclencheurs d'avertisseurs est excitée est transmise à la boîte d'avertisseurs. Si on désire réduire au silence l'avertisseur sonore, on actionne le bouton-poussoir (sourdine d'avertisseur) PBS1 de la boîte d'avertisseurs pour connecter l'alimentation alternative au redresseur de pont D13, D14, D15 et D16 et actionner le relais RLA. Le contact RIA1 normalement ouvert se ferme en assurant un circuit de maintien pour le relais. Le contact normalement fermé RLA2 s'ouvre pour déconnecter l'alimentation de l'avertisseur sonore. L'avertisseur peut également etre réduit au silence en actionnant le commutateur AVERTISSEUR/SOURDINE du panneau de l'instrument0 REVENDICATIONS l; Appareil pour la régulation de la conductivité d'un électrolyte, ca caractérisé en ce qu il comporte en combinaison des moyens susceptibles de produire un signal fonction de la conductivité de l'électrolyte et des moyens asservis commandés par ledit signal pour actionner des valves, dans un échangeur de chaleur qui peut réchauffer ou refroidir l'électrolyte. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens susceptibles de produire un signal fonction de la conductivité comportent une paire de bobines immergées dans l'électrolyte, entre lesquelles le courant alternatif de couplage est susceptible d'indiquer la conductivité 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un courant alternatif d'amplitude et de fréquence prédéterminées est amené à l'une des bobines, la sortie de l'autre bobine étant rectifiée et modifiée pour indiquer la conductivité. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie modifiée de ladite bobine est employée pour actionner un dispositif électronique qui donne une sortie lorsque la conductivité de l'électrolyte sort d'une plage pré-établie. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif électronique comporte au moins un "trigger" (déclencheur) de Schmitt. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le signal provenant des Htriggers" est utilisé pour actionner un dispositif de relais qui actionne des valves à moteurs dans l'échangeur de chaleur. 7. Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif de relais comporte un "triac". 8. Appareil suivant l'une des revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce qu il offre un second mode de fonctionnement dans lequel on contra le la température de l'électrolyte. 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise la variation d'une résistance électrique immergée dans l'électrolyte pour indiquer la température dudit électrolyte. 10. Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la variation de ladite résistance est mesurée par le degré de déséquilibre d'un circuit à pont de Wheatstone. lia Appareil suivant la revendication 1, caractérisé ce qu'un dispositif avertisseur est prévu -dans lequel d'autres circuits déclencheurs actionnent un avertisseur si la conductivité ou la température sort des limites données. 12.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'avertisseur est susceptible de fonctionner sur la température si on est en train de contrôler la conductivité et sur la conductivité si on est en train de contrôler la température 13.- Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce 'que le circuit avertisseur utilise les moyens susceptibles de produire un signal fonction du paramètre de l'électrolyte que l'on n'est pas en train de contrôler.