Устройство для задания толщины гальванических покрытий Советский патент 1987 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к оборудованию для контроля параметров гальванических покрытий и может быть использовано для задания толщины гальванопокрытий и расхода драгоценных металлов в процессе их электрохимического осаждения. Цель изобретения - увеличение точности нанесения покрытия и расширени диапазона покрываемых площадей,-

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для задания толщины гальванических покрытий содержит галваническую ванну 1, к которой в по- следовательной цепи подсоединены источник 2 тока, коммутатор 3 и датчик 4 тока ванны, выполненный в виде шунта. Подключенный к выходу датчика 4 тока измеритель 5 количества электричества состоит из последова- тельно включенных .преобразователя 6 напряжение - частота, схемы 7 коррекции выхода по току и блока 8 кода ванны, К выходу измерителя 5 копи- чества электричества последовательно включены блок 9 площади, измеритель 1О толщины и схема 11 управления, причем измеритель 10 толщины покрытий снабжен блокировочным входом, подключеинБМ к выходу схемы управления, синхронизирующий выход которой подключен к установочным входам блока 8 кода ванны и блока 9 площади.

Третий выход схемы 11 управления под-,, ности импульса одновибратора 18, обключен к управляющему входу коммутатора 3. Блок 8 кода ванны содержит реверсивный счетчик 12с предварительной установкой емкости счетчика, выход которого соединен с входом одновибратора 13, Задатчик 14 кода ванны подключен к информационным входам реверсивного счетчика 12, К первому

нуляет счетчики измерителя 10 толщины и снимает блокировку, разрешая проход в него импульсов с блока 9 площади. Через гальваническую ванну Q и соответственно через датчик 4 тока начинает проходить ток. С датчика 4 аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 6 напряжение - частота, выходная частота коГорого таким

нуляет счетчики измерителя 10 толщины и снимает блокировку, разрешая проход в него импульсов с блока 9 площади. Через гальваническую ванну Q и соответственно через датчик 4 тока начинает проходить ток. С датчика 4 аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 6 напряжение - частота, выходная частота коГорого таким

входу логического элемента 2И 15 подключен выход одновибратора 13, и ко- образом пропорциональна току ванны 1. торый одновременно является выходом Импульсы с преобразователя 6 поступа- измерителя 5 количества электричества. Второй вход логического элемента является установочным входом блока 8 кода ванны. Выход логического эле- мента 2И 15 подключен к входу предют на вход схемы 7 коррекции выхода по току. Принцип ее работы основан на прохоящении за один рабочий цикл только той части импульсов, которая соответствует значению выхода по току, установленному на задатчике 23. В начальный момент времени, соответствующий нулевому состоянию счетчи1варительной записи реверсивного счетчика 12, Блок 9 площади выполнен аналогично блоку 8 кода ванны и содержит реверсивный счетчик 16 с предва-,j ка 20, в счетчике 21 записан код верительной установкой емкости счетчи-личины выхода по току и на его выходе ка, Задатчик 17,площади, одновибра-переноса, а следовательно, и на тре тор 18 и логический элемент 2И 19. тьем входе логического элемента 22 Схема 7 коррекции выхода по току сО -имеется потенциал логической единицы.

держит декадный счетчик 20 с фазо- импульсным представлением информации выход которого соединен с входом предварительной установки реверсивного счетчика 21 с предварительной установкой емкости счетчика и с вто- рым. входом логического элемента Ж 22 перв ый вход которого соединен с входом декадного счетчика 20 и с входом схемы выхода по току. Задатчик 23 выхода по току подключен к информационным входам реверсивного счетчика 21, выход переноса которого подключен к третьему входу логического элемента ЗИ 22. Выход схемы 7коррекции по току подключен к выходу логического элемента 22 и к входу обратного счета реверсивного счетчика 21.

Устройство Работает следующим образом.

При пуске устройства схема 11 управления на своем синхронизирующем выходе формирует инверсный импульс, который через логические элементы 2И 15 и 19 поступает на входы предварительной установки реверсивных счетчиков 2 и 16, при этом происходит запись хода ванны и величины площади покрываемых деталей, установленных на соответствующих задатчиках 14 и 17. Кроме того, схемы 11 управления вырабатывает сигнал на включение коммутатора 3 и с задержкой на время, в 2-3 раза больщее длительнуляет счетчики измерителя 10 толщины и снимает блокировку, разрешая проход в него импульсов с блока 9 площади. Через гальваническую ванну и соответственно через датчик 4 тока начинает проходить ток. С датчика 4 аналоговый сигнал поступает на вход преобразователя 6 напряжение - частота, выходная частота коГорого таким

образом пропорциональна току ванны 1. Импульсы с преобразователя 6 поступа-

образом пропорциональна току ванны 1. Импульсы с преобразователя 6 поступа-

ют на вход схемы 7 коррекции выхода по току. Принцип ее работы основан на прохоящении за один рабочий цикл только той части импульсов, которая соответствует значению выхода по току, установленному на задатчике 23. В начальный момент времени, соответствующий нулевому состоянию счетчиНа выходе декадного счетчика 20, а следовательно, на входе предварительной записи счетчика 21 и на втором входе логического элемента 22 имеется также потенциал логической единицы Поэтому импульсы с преобразователя 6, поступакмцие на первый вход логического элемента 22, проходят через него и поступают на выход схемы 7 и на вход обратного счета реверсивного счетчика 21. Когда реверсивньш счетчик 21 отсчитает количество импульсов, записанное в него с задатчика23 на его выходе переноса появляется уровень логического нуля, который запрещает прохождение импульсов через логический элемент 22. Следовательно, на выходе схемы прекращается поступление импульсов. В это время декадный счетчик 20 продолжает счет.

Когда он отсчитывает количество импульсов, равное его емкости, на выходе счетчика 20 появляется уровень логического нуля, который, поступив на вход предварительной записи реверсивного счетчика 21, снова занимает код выхода по току. При этом на выходе переноса счетчика 21 появляется уровень логической единицы, что разрещает прохождение импульсов через логический элемент в реверсивный счетчик 21 и на выход схемы 7. Далее весь цикл, равный емкости декадного счетчика 20, повторяется.

Таким образом, если емкость декадного счетчика 20 составляет 1000 импульсов, а в счетчик 21 записано число 900, что соответствут выходу по току 90,0%, за один цикл работы в 1000 импульсов через схему 7 коррек- ции выхода по току в блок 8 кода ванны проходит только 900 импульсов. Промежуток времени, в течение которого происходит блокировка логического элемента 22, компенсирует выход по току процесса электрохимического осаждения металла в ванне. Далее импульсы со схемы 7 коррекции выхода по току поступают на вход реверсивного счетчика 12 блока 8 кода ванны. В начальный момент времени (при пуске устройства) в реверсивный счетчик 12 записан код ванны, который определяет коэффициент -пересчета счетчика в зависимости от параметров наносимого металла, преобразователя 6 и датчика 4 тока.

Коэффициент пересчета счетчика 12 определяется тем, что период следования импульсов на выходе блока 8 кода ванны пропорционален кванту количества электричества, проходящего через ванну и необходимого для нанесения 1 мкм данного вида покрытия на О,1 дм площади. Коэффициент пересчета счетчика 12 (для шунта 75 мВ) определяется из выражения

K.ji:l.

где К - коэффициент пересчета;

d - плотность металла покрытия, г/см ;

f - номинальная частота преобразователя напряжение - частота ГЩ

с - электрохимический эквивалент металла покрытия, г/А-ч;

I - номинальный ток шунта, А. Когда реверсивный счетчик 12 отсчитает заданное количество .импульсов на его выходе переноса появляется уровень логического нуля. На одно- вибраторе 13 начинается формирование импульса с уровнем логического нуля, который через логический элемент 2И 15 появляется на входе предварительной записи реверсивного счетчика 12. Таким образом, в счетчик 12 снова записывается код ванны и на его выходе появляется уровень логической единицы. Далее весь цикл повторяется. Следовательно, на выходе блока 8 кода ванны формируются импульсы, период следования которых равен времени прохождения кванта количества электричества, необходимого для нанесения 1 мкм данного вида покрытия на 0,1 дм площади деталей. Импульсы с блока 8 кода поступают на блок 9 площади. Принцип работы обоих блоков одинаков, с той лишь разницей, что в реверсивный счетчик 16 записывается код площади, который устанавливается на за- датчике .17 площади перед началом работы.

Таким образом, на выходе блока 9 появляются импульсы, период следования которых равен времени прохождения кванта количества электричества через ванну, необходимого для нанесения 1 мкм покрытия на всю площадь покрываемых деталей. Измеритель 10 толщины, просчитав импульсы, поступившие с блока 9 площади и соответствующие заданной толщине покрытия, выдает сигнал на схему 11 управления, которая блокирует прохождение импульсов в измеритель 10 толщины. Одновременно с этим схема 11 управления выдает сигнал на управляющий вход коммутатора 3, который разрывает цепь тока ванны 1. На.этом процесс нанесения гальванического покрытия закан- чивается.

Использование предлагаемого устройства позволяет задавать и контро- Ьировать толщину любых гальванических покрытий с достаточно большой точностью при работе с нестабилизированным источником тока ванны и получать партии деталей с одинаковой толщиной покрытия.

Точность задания толщины покрытия f5 точности нанесения покрытия и расши- для известного устройства составляет рения диапазона покрываемых площадей, от (-5) - (2,2)%. Уменьшение заряда электрохимического элемента в течение недели составляет 5,6%, что вызыоно снабжено блоком площади, включенным между выходом измерителя количества электричества и входом извает необходимость ежедневной коррек-20 мерителя толщины, коммутатором, вклю- тировки его заряда на специальной ченным между источником тока и датчи- контрольно-измерительной аппаратуре. ком тока ванны, и схемой управления. Вероятностное среднее значение точ- выход которой подключен к управляющености задания толщины покрытия для

предлагаемого устройства, определен- 25 ходу измерителя толщины покрытия, при

ное по распределению Стьюдента для вероятности 0,99, находится в пределах от (-1,28) - (0,2)%.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет повы- сить точность задания толщины гальванопокрытия, минимальная площадь покрываемых изделий составляет 0,1 дм а верхний предел определяется емкостью счетчика блока площади. В известном устройстве возможно изменение площади только на 36% от номинального значения, определяемого зарядом интегратора нестабильного во времени. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает задание величины выхода по току с дискретностью.

40 щади содержит задатчик площади, логи ческий элемент 2И, одновибратор и ре версивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, вход предварительной записи которого со0,1% в пределах 0,1 - 99,9%, в то

время как у известного предел коррек- 45 единен с выходом логического элеменций до 4,5% дискретностью 0,5%. Рас- та 2И, а информационный вход - с выширенный диапазон коррекции выхода по току значительно расширяет функциональные возможности предлагаемого

ходом задатчика площади и выход пере носа - с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с

ходом задатчика площади и выход переноса - с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с

устройства, так как позволяет приме- д первым входом логического элемента нять его при различных электрохими- 2И и выходом блока площади, при этом ческих процессах, в которых коэффи- второй вход логического элемента 2И

циент выхода по току достигает 30%.

Следует отметить также надежность, простоту и удобство при работе с предлагаемым устройством, так как оно позволяет непосредственно задавать органами управления код ванны (материал покрытия), выход по току.

соединен с установочным входом блока площади.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, блок кода ванны содержит задатчик кода ванны, логический элемент 2И, одновибратор

площадь и толщину гальванического покрытия .

Формула изобретения

1.-Устройство для задания толщины гальванических покрытий, содержащее гальваническую ванну, измеритель количества электричества, измеритель толщины покрытия, источник тока и датчик гальванической ванны, соединенный с входом измерителя количества электричества, отличающееся тем, что, с целью увеличения

точности нанесения покрытия и расши- рения диапазона покрываемых площадей

оно снабжено блоком площади, включенным между выходом измерителя количества электричества и входом изму входу коммутатора, а вход - к выэтом измеритель количества электричества содержит последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, схему коррекции выхода по

току и блок кода ванны, установочный вход которого совместно с установочным входом блока площади подключен к синхронизирующему выходу схемы управления, а измеритель толщины покрытия снабжен блокировочным входом, подключенным к выходу блокировки схемы управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,-что, блок площади содержит задатчик площади, логический элемент 2И, одновибратор и реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, вход предварительной записи которого соходом задатчика площади и выход переноса - с входом одновибратора, инверсный выход которого соединен с

первым входом логического элемента 2И и выходом блока площади, при этом второй вход логического элемента 2И

соединен с установочным входом блока площади.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, блок кода ванны содержит задатчик кода ванны, логический элемент 2И, одновибратор

7 - - 12

и реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, вход обратного счета которого соединен с входом блока кода, вход предварительной записи - с выходом логического элемента 2И, информационный вход соединен с выходом задатчика кода ванны, а выход переноса - с входом одно- вибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом логического элемента 2И и выходом блока кода, при этом второй вход логического элемента 2И соединен с установочным входом блока кода.

А. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема кор

8

рекции выхода по току содержит декадный счетчик, реверсивный счетчик с предварительной установкой емкости счетчика, задатчик выхода по току и логический элемент ЗИ, первый вход которого соединен с входом схемы коррекции и с входом декадного счетчика, второй вход - с входом предварительной записи реверсивного счетчика и с выходом декадного счетчика, третий вход - с выходом переноса реверсивного счетчика, а выход - с входом обратного счета реверсивного счетчика и с выходом, схемы коррекции, при этом задатчик выхода по соединен с информационными входами реверсивного счетчика..

Изобретение относится к оборудованию для контроле параметров гальванических покрытий. Цель изобретения- увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей. Это достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих непосредственно задавать органами управления код ванны (материал покрытия), выход по току, площадь и толщину покрытия. Устройство содержит гальваническую ванну 1 , источник 2 тока, коммутатор .3, датчик 4 тока, измеритель 5 количества электричества, который состоит из преобразователя 6 напряжения - частота, схемы 7 коррекции выхода по току, блока 8 кода ванны, блок 9 площади, измерительно толщины, схему 11 управления. Блок 9 площади включен между выходом измерителя 5 количества электричества и входом измерителя 10 толщины. Коммутатор 3 включен между источником 2 тока и датчиком 4 тока. Выход схемы 11 управления под- - ключен к входу коммутатора 3. Выход датчика 4 тока соединен с измерителем 5 количества электричества, выход которого соединен с блоком 9 площади. Увеличение точности нанесения покрытия и расширение диапазона покрываемых площадей достигается введением в данное устройство блока площади, коммутатора, схемы управления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л to CD оо ю О5 а