Система автоматического контроля средней толщины гальванического покрытия

Система автоматического контроля средней толщины гальванического покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оборудованию для электрохимии и может быть использовано для автоматизации процессов нанесения гальванических покрытий. Цель изобретения - повышение точности контроля путем автоматизации процесса, которая достигается введением новых блоков и функциональных связей,-позволяющих автоматизировать процесс контроля толщины гальванического покрытия. Систе- . ма автоматического контроля средней толщины гальванического покрытия содержит ванну 1 гальванопокрытия с катодом К и анодом А, датчик 2 измерения покрытия, помещенный в ванне, устройство 3 измерения толщины, шунт 4, выпрямительный агрегат 5, коммутатор 6 сигналов, ЭВМ 7, таймер 8, регулятор 9 плотности тока. Устройство 3 измерения толщины подключено к датчику 2, один вход коммутат.ора сигналов 6 подключен к шунту 4, а другой - к выходу устройства 3 измерения толго ны. Вход регулятора 9 плотности тока подключен к выходу ЭВМ 7, а выход - к вьтрямительному агрегату 5. Повъпчение точности контроля достигается введением в данную систему устройства измерения толщины, коммутатора сигналов, регулятора плотности тока. I з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л С го О5 О 4ib СО

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 25 0 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь4 .4В

4Р

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3895 113/22-02 (22) 15.05.85 (46) 30,09.86, Бюл. У 36 (72) В.-P.Ï.Ïÿëàíèñ, А.В.Янкаускас и А.М.Гайлюнас (53) 621.357.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 836?45, кл. С 25 D 21/12, 1979, Авторское свидетельство СССР

9 775197. кл. С 25 0 21/12, 1979. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СРЕДНЕЙ ТОЛЩИНЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО

ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к обору.дованию для электрохимии и может быть использовано для автоматизации процессов нанесения гальванических покрытий. Цель изобретения — повышение точности контроля путем автоматизации процесса, которая достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих автоматизировать процесс контроля толщи„„SU„, 1260419 А 1 ны гальванического покрытия, Система автоматического контроля средней толщины гальванического покрытия содержит ванну гальванопокрытия с катодом К и анодом А, датчик 2 измерения покрытия, помещенный в ванне, устройство 3 измерения толщины, шунт 4, выпрямительный агрегат 5, коммутатор 6 сигналон, ЭВМ 7, таймер

8, регулятор 9 плотности тока. Устройство 3 измерения толщины подключено к датчику ?, один вход коммутатора сигналон 6 подключен к шунту 4, а другой — к выходу устройства 3 измерения толщины, Вход регулятора плотности тока подключен к выходу

ЭВМ 7, а выход — к ныпрямительному агрегату 5. Повьппение точности коню троля достигается введением н данную систему устройства измерения толщины, коммутатора сигналов, регулятора плотности тока. 1 з,п, ф-лы, 4 ил.

1260/ 19

«с

Изобретение относится к оборудованию для электрохимии и может быть использовано для автоматизя??ии процессон нанесения гальванических покрытий.

Цель изобретения — лоньппение точности контроля путем автоматизации процесса.

На фиг, 1 представлена блок-схема системы автоматического контроля толщинь? покрытия, на фиг. ? — блоксхема устройства измерения толщины во время покрытия, на фиг. кривая зависимости сопротивления покрываемого металла от его толщины, на фиг„ 4 — блок-схема алгоритма вычисления средней толщины и плотности тока в процессе покрытия.

Система автоматического контроля толщины покрытия и регулирования плотности тока в ванне содержит (фиг. 1 ванну 1 гальванопокрытия с катодом К и анодом A датчик 2 измерения покрытия, помещенный н ванне, устройство 3 измерения толщины, подключенное к датчику, шунт 4, подключенный к аноду А, выпрямительный агрегат 5, подключенный к аноду

А и катоду К ванны, коммутатор 6 сигналон, на один вход которого подключен выход устройства измерения толщины,, а на другой — шунт 4, 3ВМ 7, н которую через интерфейс (не показан ) подключен коммутатор 6 cH? налон, таймер 8, выходы которого подключены к входам устройства 3 измерения толщины, коммутатору 6 и

ЗВМ 7, регулятор 9 плотности тока, вход которого подключен к ЗВУ1, а выход — к вылрямиTåëbíoìó агрегату 5, Система работает следующим образом, Импульсный сигнал от датчика 2 толщины поступает ка ус.тройство 3 измерения толп>и??ы, превращается в днончн???? код и через коммутатор б поступает в ЭВМ. Для измерения актинной площади катода сигнал с шунта через я ?алого-цифровой лреобра"-ователь (АЦГ!(не показан), коммутатор 6 н соответствующее время подается ня 3В! 7. Таймер 8 управляет системой по соотнетству«юп?ей временной диаграмме. К входу блока 9 управления плотности тока. подается соответственно рассчитанный двоичный код от )ВМ через интерфейс > а ?!?!ход его выдает постоянное сос тнет1Î ,15

4$ ст?зующее ня??ряжен??е, требуемое для регулирования тока выпрямитель?.ого агрегата.

Устройство 3 измерения толщины покрытия содержит (фиг, 2) ванну 10 гяльнано??Окрытий, резисторный датчик толщины покрытия, который состоит из двух платиновых резисторов 11 и

12, причем резистор !! соединен с катодом К и на нем наращивается металл, усилители 13 и 14, входы которых подключены к платиновым резисторам 11 и 12, дифференциальный усилитель 15, входы которого подключены к выходам усилителей !3 и 14, АЦП 16, аналоговый вход которого подключен к ныходу дифференциального усилителя, а выход — к коммутатору 6 системы (фиг. 1), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, вход которого подключен к выходу АЦП l б, индикатор

l8 толщины покрытия, который подключен к I@I? 17 и к которому для сглаживания показаний т%лщинь? подключен конденсатор 19,, генератор 20 импульсон, один нь?ход которого подключен к входу ЦАП 17, причем генератор синхронизируется от таймера R (фиг. 1), регулируемый усилитель 21 мощности, один вход которого подключен к второму выходу генератсра, а другой регулируемый вход через цепь обратной связи (не показано) - к выходу ПАП

17, выход усилителя мощности подключен через конденсаторы 22 и 23 к резисторам 24 и 25 нагрузки, а последние подключены к платиновым резисторам 11 и 12, которые через конденсаторы 26 и 27 заземлены, Датчик толщины работает по прикципу измерения сопротивления при нарастании металла ка тонкой (10 мкм толщины, 1 мм ?>?иринь>) платиновой пленке, покрытой на диэлектрике, или тонкой платиновой проволоке, 1?p?? увеличении толщины нарастающего металла сопротивление уменьшается. Измерение сопротивления пленки н ванне во время процесса покрытия возможно только импульсным способом, так кяк требуется разделить гальнанически цели измерения и литания ванны, Измерение сопротивления пленки производится короткими (10 — 20 мкс) им пульсами, которые на измекение толщинь> покрытия не влияют. Зависимость сОпротивления От нарастающей то.??шины пля разных металлов различна и

126п41

Эаранее в постоянную память 3BN вводятся следующие данные: удельный gp вес металла d (г/см ); электрохимический эквивалент металла С (г/А.ч); таблицы кривых зависимости сопротивления R (Ом) от покрываемой толщины 1 (мкм) датчика для каждого металла, Сопротивление R рассчитывается по величине амплитуды импульса п она заранее вводится в постоянную память ЭВМ (например, зависимость изменения сопротивления для цинка от толщины дана на фиг. 3), Сопротивление нарастающего металла измеряется периодически через интервалы, задаваемые таймером системы.

Интерполируя данные по кривым, заранее введенные в ЭВМ, определяется толщина покрытия по величине сопротивления.

Конструктивно датчик выполнен из пластмассовой коробки с отверстиями, в которой помещены два стержня из пластмассы, покрытые платиновыми 15 обмотками, Резистор, на котором наращивается металл для более равномерного покрытия, подключен к катоду ванны в нескольких точках. Обмотки могут быть также из платино- 20 вой тонкой (100 мкм) проволоки.

Для определения оптимальной средней толщины покрытия на катоде место датчика в ванне должно быть найдено опытным путем, После прекращения процесса покрытия на катоде датчик подключается к аноду ванны и таким образом стравливается с него металл, что имеет большое значение при покрытии драгоценными ме" 3р таллами, Поэтому в ванне целесообразно поставить два датчика, которые коммутируются через каждый цикл покры" тия.

Для увеличения диапазона измерения датчика и точности измерения при увеличении толщины покрываемого металла увеличивается амплитуда импульса измерения, подаваемого на датчик. Это производится при помощи 40 управляемого импульсного усилителя

2l мощности, который изменяет амплитуду при помощи обратной связи от

ЦАП 17 или от выхода ЭВМ.

Система автоматического контроля 45 покрытия работает по следующему алгоритму. даваемого от устройства измерения в AIUl.

В начале гальванического процесса в оперативную память 3ВМ при помощи пишущей машинки или дисплея вводятся следующие данные: требуемая толщина покрытия l (мкм), — приближенная продолжительность процесса Т (ч), таблица скорости нарастания толщины 1„ за время Т через периоды n„ — таблица зависимости площади катода Sg от тока ванны l через шунт = (1)1 — пределы прочности тока П„„„„ и

0 (А/дм ).

Алгоритмы программы работы автоматизированной системы гальванического покрытия показан на фиг. 4.

В первом блоке рассчитывается покрываемая толщина l„ H K T e no данным датчика через определенные интервалы времени и (например, через 1 мин), задаваемые таймером.

Во втором блоке по второму закону Фарадея производится расчет выхода по току g (1) в данный момент времени t„=T/n:

«11 и (n=

В„Сй„

Третий блок проверяет плотность тока через ванну D I /S Площадь детали Sq определяется по заранее введенной таблице зависимости пло- щади от тока через шунт, подключенный в ванне. Начальный ток определяется по заранее произведенной калибровке выпрямительного агрегата.

Для известных площадей определяются величины плотности тока, Плотность тока выпрямительных агрегатов, типа ВАКР и 7F.l автоматически поддерживается с точностью да

10, а такая точность для покрытия драгоценными металлами недостаточна..

Если плотность тока П„ через ванну меньше П„,.„„, то ЭВМ выдает сигнал через интерфейс и блок регулирования плотности тока увеличивает ток через ванну на выпрямительный агрегат, а при большем 0 „ „„- уменьшает °

Четвертый блок печатает текущие данные в момент времени t=T/n: толщину покрытия 1„ (мкм), выход по тг - ! I)(I-, 9

1- ::-: -(,...1 -., ! Ij! (, И((! «(«, т;. ff " !Г 1 т " ! !!,„- :-,, ! фф (! *"=) л Г (= „т г!,, 1 т

1 (! ! 1

/ ! ! ут« (;т (Пт«т(1 ;, ку ц„(7), ток г(янтты „!,Р) г(..ощяц)ь детали,, (дм

Пя.."ый блок проверяет скорость гарастания толщины метаг(ля 11; тябличHbtM pBHHblM, IIpH несоотве j ("i вии рости нарастания металла т)ВМ и.=.«е.--я"ет ток ванны

1(!естс)й блок проверяет геличину наращиваемой толщины метяп.-(я H=- zaтоде. Если достигается соответ:TBóюшая ..олшина требуемой величины 1.,„., ЭВМ отключает ток и отпечатывя-T

"Конец™ работы, требуемые дяннь(е

1» Б,, „(и др,, я если . Оттщит .я

)) недос:"аточная, происходит обряа:ение к началу программы H проц:- сс Bь(чис" ления повторяет(я до тех IIO)j, ка достигается требуем,"„-; пе ти = .ня толщины покрытия (1, Таким образом пр.-в-тенение О,=.н-. ного датчика толщины покpi:-::тия =, я;-ToMBTHçè1iОваннОй ттстс!ь(е (ои Р;.Нов щИ 331 ПСЗВОЛяЕТ ПОВЫСИТ«Ь- ТОЧНО(..тт« контроля гальванического процесса, следить за наращиваемой тог(щинот :. металла 1! регулировать плстность тока и ванне, Система поз(,слл(= т О:,— ределить основгтой пярамет,: — среднюю толщину покрытия с то .пост-;r;

ДО 3 r/o р И ПОДДЕРЖать T!j(! I > у (! (У(О с«-плотность тока BBHH(«1,:.(0 )!.. . Датчик в системе ((о;хе) бьгс- ис.ПОЛЬЗОВаН ДЛЯ ВСЕХ МЕтаЛЛОВ т КСС;:.(С(ПГ(атиттЬ((. ПрИМЕ((ЕНИЕ,С)янгт B(!, T×B х» з автомятнзирлн;:пной снсте"--е дяЕ . (3 0З«МО1«(1 "О С 1«(IOB((СНТтт ТОЧНОСТ"тт яСХС)дт Я .1(З З а,t :,r(j ° СГ И(«H ) Ь б) 1)ЯК,, ) 10

r :,.rr ттт-„1(Я«1 ЕС "RO i! 0!(ОЫТНЛ И ПРОН ЗРО

-:1 ЕЛЬ.-;О С -r j) I«Г,Я,, ()т О Р М У Л С Н З О 6 Р Е т " Н И Я

1,,, ИСТЕМН gB TOylятит)ЕСКО-,О Котт— тралл средней тог(гптны —.яльваническо О IiOKI)(rT«rjr . с «дерут:я(((«яя ОНООчую, ).яттттту т ЧЬ(; : О (1" Н СЕНТ>Н« lй яl (. Гя7 тттун «

-(ОДTC«r«IÓI««)r Нмй !r ЯНОД««,,Я ОД ДЯ Гттих тс>гтцттньт )- охрь тил,- с )" яп:-тот)арно уста: —:crBJj(«HHI«I«; B в г .((не,, " и() я я)таю))ту(0 3ВМ I т.) тт ««Н. Ц,, Il I ТЕМ т«":"С

ЦЕ..-)Ó; I! ) (От;Ьт(т «il(j! ) 0 rjj) О(::.:, -;0;- («в.г х ji ««-: ем;(в тО«ь(с(т) уз я ; = т I пес-. я, 1), НЫ« -".«i)i ..: Г- Ор(ГМ .. -". - Оя, Один ,3. УГОЙ к :".О ()г(,, У .. ООЦ: «)(Я из:-(еОС.Нття I" Щ (Гттjji«! т 11(" «, iB j 0 т()тk .OiOТ 10

:=(,сходу 3)iМ« р тс„с .;-;.; :, I«B!Irрямнтелт,«! «r B . т) (j ß ) « — 11 -. r «-.:- I j, От -; Ч Н (; -: О )тшИ,ЫПО-тт1Е)т т;З =,-,;.;":, .;,От«(" РЕ-,-.r0) OP0B-., )1(= . . C R I: .««r. i .,;я . !: уСTß

1«(Х ПО ГК, ij \тт(: С;:::;=« f; (т) «1(;«зf " О(т-.

- . Г СОТ ШИП(i... :". « . . " . ОI.!0„„-т дяя

" Г.;Я)1Г;тт«».-(((Х,(НЕТ;«Л).. т, п тт(«1-Я

1260419

Уои1

Ю

1

Уд 1О

1 гжЮ

Составитель С.Пономарев

Редактор М.Дылын Техред M.1(оданич Корректор,А.Тяско, Заказ 5193/23 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4