Автомат для сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов по электрическим параметрам

Автомат для сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов по электрическим параметрам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

¹ 108792

Класс 21, 11»

21е, 29

СССР !

I IОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

Ме> +aá6 Г /о о

С. А. Дохман, Д. Н, Мачурин и Е. С. Харитонов

АВТОМАТ ДЛЯ СОРТИРОВКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ

ПАРАМЕТРАМ

Заявлено 29 ноября 1956 г. за № 561662 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Полупроводниковые выпрямительные элементы выпускаются миллионными тиражами. Поэтому автоматизация их сортировки по электрическим параметрам, при которой каждый элемент обрабатывается индивидуально, весьма необходима и дает большой технико-экономический эффект. Однако известные конструкции автоматов для:сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов имеют ряд существенных недостатков, основными из которых являются: сложность кпнематической схемы, раздельное измерение в разных гнездах электрических параметров в проводящем и запирающем направлениях, что приводит к ошибкам сортировки; невозможность сортировки на все сорта одновременно, а также сортировки элементов малого размера. имеющих обратный ток порядка 10 " а.

Предлагаемый автомат, предназначенный для сортировки эчементов на два сорта и брак в проводящем и на три сорта и брак в запирающем направлениях, подобно известным автоматам для сортировки полупроводниковых элементов по электрическим параметрам, состоит из питающего устройства, выдающего контролируемые элементы, механизма их подачи, измерительного канала с контактными щупами, измерительной

"хемы с магнитным усилителем и приемного устройства.

Особенности построения кинематической и электрической схем автомата обеспечивают простоту и надежность его в эксплуатации, возможность измерения малых токов при высокой производительности, а также возможность сортировки элементов на все сорта одновременно.

Фиг. 1 изображает кинематическую схему автомата; фиг. 2 — конструктивное выполнение части автомата; фиг. 3 — принципиальную электрическую схему.

¹ 108792

Автомат состоит из двух отдельных механизмов А и Б, приводимых в действие от общего электродвигателя 1 через упругую муфту 2, червячную пару 8, шестеренки 4, муфту перегрузки 6, карданный валик б, распределительный вал 7, с насаженными на нем кулачками 8 — 11, служащими для управления электрической схемой автомата, и коническую пару 12 для передачи вращения на валик 18. С валика 18 движение передается на механизмы А и Б через муфты 14 и 15. В дальнейшем рассматривается работа только одного механизма А, так как работа механизма

Б аналогична и только сдвинута по циклу на 180 .

От муфты 15 движение передается на распределительный вал 16, на котором закреплен кулачок 17, передающий через рычажную си,"тему 18 движение на подающую рейку 19. Последняя под действием пружины 20 выталкивает очередной элемент из трубки 21 (в которую они набиваются ориентировочно) в измерительный канал, в котором на первых пяти позициях элементы подформовываются, а на последней измеряются. Подформовка и измерение производятся с по>мощью щупов 22, подъем и опускание которых осуществляются от кулачков 28 через рычажную си"теtoy 2-1.

Нажатие щупа на элемент производится с помощью пружин 25.

После измерения подающая рейка 19, выталкивая следующий элемент из трубки 21, передвигает весь ряд элементов на один шаг и сталкивает крайпий (измеренный) элемент в неподвижный лоток 26. 1 этому моменту, в зависимости от результата измерения, подается команда на один из и."пслнительных электромагнитов 27, который, срабатывая, выталкивает вверх соответствующий упор 28. Электромагнит 29 с поворотным якорем. получакпций питание через кулачковые контакты, поворачивает валик 80 с закреплспнь ми па псм всерообразно рычагами 81 и качающимся лотком 82. Один из рычагов 81 упирается в выдвинутый упор

28, и качающийся ло;-о! 82 останавливается над соответствующим пазом распределительного,"ектора 38. Измерен>зый элемент, пройдя через неподвижный лоток 26, качающийся ло;ок 82 и канал сектора 88, попадает в соответствующую дан,ому сорту приемную коробку 84. После этого цепь питания электромагнита 29 разрывается и пружина 86 возвращает валик 80, а следовательно, и качающийся лоток 82 в исходное положение.

В связи с тем, что автомат предназначен измерять токи порядка

J0 — а предусмотрена надежная изоляция измерительного гнезда от корпуса механизма как во время измерения, так и во время подачи очередного элемента, так как измерение производится одними и теми же элементами электроизмерительной схемы и оба измерительные канала электрически связаны между собой. Достигается это следующим образом.

На конце подающей рейки 19 укреплена изолирующая прокладка 86, в которую для уменьшения износа рабочей кромки вставляется тонкая металлическая пластинка 87. Рычаг 18 отводит подающую рейку 19 в крайнее левое положение. В этот момент ввысь столб элементов, находящийся в стакане питающей трубки 21, опускается на один элемент. Подающая рейка 19 под действием пружины 20 выбира .т нижний элемент и начинает подавать его в измерительное гнездо. Ход подающей рейки рассчитан таким образом, что элемент сначала полностью выходит из-под стакана трубки 21, находясь на изолирующем вкладыше 88, а затем сдвигает весь ряд элементов на один шаг. Измерение элементов производится щупами 22, находящимися на изолирующей пластинке 89. Вторым контактом служит металлическое основание 40 измерительного гнев. да, находящееся на изолирующей прокладке 41. № 108792

Измерение параметров элементов осуществляется с помощью измерительной схемы. Измерительный щуп 22 устанавливается на вновь поданный элемент, вслед за тем, разу включается реле РО, к торое подключает последовательно с входной обмоткой каскада 1 дифференциального магнитного усилителя испытуемый элемент к источнику классификационного напряжения U, Протекающий в запирающем направлении через элемент и глодную обмотку К каскада I ток усиливается и подается на обмотку управления Я второго каскада.

Напряжение U„, на выходе каскада 11 сравнивается с тремя эталонными напряжениями Ua!, U °, U, и разность между ними подается на нуль-индикатор, выполненный на трех кристаллических триодах

Т,, Т,, Т . Если напряжение на выходе каскада П меньше величины эталонного напряжения, то тока на выходе соответствующего триода практически не будет. Если же это напряжение больше эталонного, то в цепи коллектора триода начинает протекать ток, что приводит к срабатыванию соответствующего выходного поляризованного реле РП„РП,, РПз.

Так как напряжение на выходе каскада II;"равнпвается с тремя эталонными напряжениями различной величины, то выходные реле

РПь РП,, РП срабатывают в зависимости от величины тока ца входекаскада I. Например, в схеме, предназначенной для сортировки селеновых элементов диаметром 5 мм, реле РП срабатывает при токе на входе каскада I, равном 26 л ка, реле РП вЂ” при токе на входе 52.яка, а реле РП,— при токе 117 лка. Выходное реле, замыкая свои контакты, включает промежуточные реле Р„Р, Р>, которые самоблокируются и, тем самым, «запоминают» результат измерения элемента в запирающем направлении. Через промежуток времени, достаточный для измерения тока в запирающем направлении, реле PO выключается, обрывая цепь входа каскада 1, и схема через некоторое время после этого возвращается к исходному состоянию.

Затем включается реле РП, которое подключает испытуемый элемент в проводящем направлении к источнику классификационного тока

1, и одновременно подключает параллельно и,"пытуемому элементу цепь, состоящую из последовательно соединенных входной обмотки ll каскада 1, компенсационного напряжения Up и линейного сопротивления R. Величина компенсационного напряжения (включенного встречно относительно падения напряжения на элементе) и величина сопротивления R определяют зависимость входного тока каскада I от измеряемого напряжения. Если Iь — ток на входе каскада 1, достаточный для срабатывания реле РП„а 1 †т на входе каскада 1, достаточныи для срабатывания реле РПг, то для того, чтобы реле РП; срабатывало гри падении напряжения на элементе, равном U!, а реле РП срабатывало при падении напряжения U>, то величины напряжения Ьс и сопротивления R определяются из соотношений:

1.1, — Ц) А — U

В результате оказывается возможным использовать измерительную схему дважды, сначала для измерения тока, а затем напряжения, причем указанные величины могут быть и не прямо пропорциональны.

Если линейное сопротивление R заменить нелинейным, то можно получить более сложные зависимости (например, с целью увеличения количества сортов).

Дальнейшее измерение входного тока аналогично измерению обратного тока с той разницей, что реле PIT!, РП, РП: подают сигнал не на реле Р!, Р, Рз, а непосредственно на исполнительные электромагниты, № 108792 что совместно с сигналами, подаваемыми с реле Р„Р, Рз, приводит к срабатыванию определенных исполнительных электромагнитов 1.

Через некоторое время после включения реле РП, достаточное для измерения элемента в проводящем направлении, включается поворотный электромагнит 29, который, устанавливаясь на упор, выдвинутый исполнительным электромагнитом 27, фиксирует это положение, чем и определяется направление падения измеренного элемента в гриемное устройство После подачи питания на поворотный электромагнит 29 через время, достаточное для его установки на упорный рычаг, выключается реле РП, и схема вновь возвращается в свое первоначальное состояние.

После отключения реле РП через некоторое время, которое необходимо для возвращения схемы в исходное положение, опять включается 1еле

РО и начинается измерение элемента в другом канале, что прои,"ходит аналогично описанному.

Указанный выше цикл работы схемы задается кулачковыми контактами 8, 9, 10 и 11, которые управляют реле PO и РП, поворотными электромагнитами 29 и т. д.

Г)собенностью измерения полупроводниковых выпрямительных элементов является большой разброс их параметров. 11апример, для селеновых элеменIQB диаметром 5 мл границей брака в запирающем направлении является сопротивление элемента порядка 10 ом, но могут быть и коротко-замкнутые элементы.

Таким образом, на вход каскада I могут поступать токи, в сотни раз больше максимального тока, подлежащего измерению.

Так как выходная характеристика дифференциального усилителя неоднозначна относительно выходного тока, то получается, что прн то«е 1, на входе усилителя, на его выходе будет ток I, а при большом токе Iz)l>, на выходе будет ток I (l ь В этом случае бракованный элемент может ошибочно попасть в число сортных.

Для придания однозначности работе схемы при больших входных токах последовательно с одним из балластных сопротивлений первого каскада 1 дифференциального магнитного усилителя включена одна обмотка двухобмоточного поляризованного реле РП4, другая обмотка которого питается от отдельного источника. Ампер-витки этих обмоток включены встречно и через балластные сопротивления при токах, соответствующих максимальному току на выходе усилителя, реле срабатывает, чем гарантируется о-.браковка элементов при больших токах.

Чрезмерно большие токи на входе у,"илителя приводят к тому, что время для возврата схемы в исходное положение увеличивается в полтора-два раза против случая, когда измеряются элементы с нормальными параметрами. Необходимость в этом дополнительном времени приводит к снижению производительности автомата на 10 — 20 "/О.

Для автоматического увеличения времени возврата схемы в исходное положение вход измерительной схемы отключается от измеряемого элемента независимо от положения кулачковых контактов сразу, как только будет определено, что изделие является браком, т. е. реле PO или РП, отключаются не кулачковыми контактами, а раньше — в момент срабатывания реле Рз или Р,, вследствие чего время возврата схемы в исходное положение увеличивается. Это увеличение времени возврата получается за счет уменьшения времени, отведенного на измерение.

Следует подчеркнуть, что приведенная схема предназначена для сортировки элементов с малыми обратными токами порядка 10—

100 мка, Если токи, подлежащие измерению, превосходят 100 л ка, то можно обойтись с одним каскадом магнитного усилителя.

Назначение остальных элементов электрической части автомата общеизвестно или не представляет особого интереса. Поэтому описание их работы зде"ь не приводится.

Предмет изобретения

1. Автомат для сортировки полупроводниковых выпрямительных элементов по электрическим параметрам в проводящем и запирающем направлениях, состоящий из питающего устройства, выдающего контролируемые элементы, механизма их подачи, измерительного канала с контактными щупами, измерительной схемы с магнитным усилителем и приемного устройства, отличающийся тем, что, " целью обесг.ечения возможности измерения обоих параметров элемента в одном и том же гнезде измерительного канала без отрыва контактных щупов, последние присоединены к измерительной схеме через контакты двух периодически включаемых кулачковыми контактами реле, одно из которых служит для подачи на управляющую обмотку магнитного усилителя разности эталонного напряжения и прямого падения напряжения на элементе, а другое — для включения этой обмотки в цепь обратного тока элемента.

2. Автомат по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности сортировки элементов на несколько сортов в зависимости от величины тока на входе измерительной схемы, на выход последней включены нуль-индикаторы одностороннего действия, сравнивающие выходное напряжение с несколькими различными эталонными напряжениями и управляющие соответствующими выходными реле.

3. Автомат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности сортировки элементов на несколько сортов, каждый из которых зависит от двух параметров элемента, исполнительные электромагниты, включенные через выходные реле на выход измерительной схемы и управляющие направлением элементов в соответ,=твующие отделения приемного устройства, управляются сигналами, зависящими от результата обоих измерений в проводящем и запирающем направлениях, через блокировочные реле, имеющие выдержку времени, достаточную для измерения второго параметра.

4. Автомат ио пп. 1 — 3, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью обеспечения надежной отбраковки элементов, обусловливающих появление больших значений тока на входе магнитного усилителя, путем придания однозначности его выходной характери,"тике, последовательно с одним из балластных сопротивлений усилителя включена одна обмотка двухобмоточного поляризованного реле, другая обмотка которого включена встречно и питается от отдельного источника, с тем, чтобы это реле срабатывало при протекании через балластные сопротивления тока, соответствующего максимальному значению тока на выходе магнитного усилителя.

5. Автомат по пп. 1 — 4, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения его производительности путем использования, в случае брака, части времени, отведенного на измерение, для возврата схемы в исходное положение, предусмотрены цепи, осуществляющие отклонение периодически работающих реле вне зависимости от положения кулачковых контактов.

6. Автомат по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что для направления элементов в соответствующие отделения приемного устройства между последним и измерительным каналом расположен качающийся лоток, поворачиваемый периодически срабатывающим электромагнитом, ось которого снабжена веерообразно укрепленными на ней рычагами, взаиM 108792 модействующими а соотвстствующими упорными рычагами, управляемыми исполнительными электромагнитами.

7. Форма выполнения автомата по и. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью достижения надежной изоляции измерительного канала от остальных частей автомата, конец рейки механизма подачи выполнен из изолирующего материала и между питающим устройством и измерительным каналом помещен изоляционный вкладыш, предупреждающий электрическое соединение между ним и движущимся элементом.

8. Форма выпо;иения автомата по пп. 1 и 7, отл ич а юща я с я тем, что, с целью его упрощения, достигаемого путем совмещения функции механизма выборки элементов из питающего устройства и функции механизма подачи элементов в измерительный канал, подающая рейка имеет длину, обеспечивающую перемещение ряда элементов, находящихся в измерительном канале, на расстояние, достаточное для сброса измеренного элемента и подачи очередного под измерительный щуп.