Установка для контроля толщины гальванопокрытий в процессе осаждения Советский патент 1988 года по МПК C25D21/12 

00

ел

в:

I Изобретение относится к гальванотехни- I ке покрытий на изделия и может быть применено для контроля толщины в процессе i осаждения.

; Цель изобретения - повышение точнос- 1ти контроля.

I На фиг. 1 представлена схема установки; I на фиг. 2 - эпюры напряжений; на фиг. 3 - I внешний вид весового устройства; на I фиг. 4 - взвешивающее устройство с ин- I дуктосином; на фиг. 5 - индуктосин, раз- I рез.

i Установка содержит генератор 1, фазо- i сдвигающее устройство 2, усилители 3 и 4 I сигналов статорной обмотки индуктосина, I индуктосин 5, трансформатор 6, усилитель 7 I сигнала роторной обмотки индуктосина, фор- j мирователи 8 и 9 сигналов управления I триггером, триггер 10, ЭВМ, включающую I микропроцессор 11 с портами ввода и выво- 1 да, устройство 12 намяти, блок 13 сигнализации, дисплей 14, усилитель 15, тиристор- ный вынрямитель 16, причем выходы генера- 1 тора 1 присоединены к входам фазосдви- гающего устройства 2 и формирователя 9 j сигнала, выходы фазосдвигающего устройст- ; ва 2 присоединены через усилители 3. и 4 к статорной обмотке индуктосина 5, сигнал с выхода роторной обмотки индуктоси- I на 5 через трансформатор 6 подается на вход I усилителя 7, выход которого через форми- I рователь 8 присоединен к триггеру 10, пря- 1 мой выход которого присоединен к входно- I му порту микропроцессора 11, к выходным I шинам микропроцессора присоединены дисплей 14, устройство 12 памяти, блок 3 сигнализации, усилитель 15 и тиристорный выпрямитель 16.

Датчик толщины покрытий выполнен в виде взвешивающего устройства, содержащего спиральные пружины 17, рычаг 18 для I передачи нагрузки на чувствительный эле- мент, магнитный успокоитель 19, стрелку 20, стрелку 21 уравновешивания, шкалу 22, опорные катки 23, ручку 24 смещения стрелки и спиральной пружины (корректор положения), контргайку 25, нагрузку 26 (взвешиваемый предмет, например «свидетель) и стальную ось 27 с коническими цапфами.

Индуктосин 5 установлен на оси 27 взвешивающего устройства. Индуктосин содержит левую и правую обмотки 28 статора, ротор с двумя обмотками 29, кольцевые трансформаторы 30 для бесконтактного съема информации, подщипники 31, выводы 32 кольцевого трансформатора, корпус 33 и уголок 34 для крепления индуктосина. Погрешность индуктосина порядка единицы углового перемещения. Частота питающего напряжения около 10 кГц. Обмотки индуктосина имеют сопротивление око;;о 5 Ом при собственной индуктивности в несколько микрогенри. Поэтому при кГц они практически действуют как акгивные

5

0

5

0

5

0

5

0

сопротивления, и выходное напряжение смещено на 90° по отношению к питающему напряжению. Воздушный зазор 0,12 мм.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение частотой кГц, вырабатываемое генераторов 1 через фазосдвигаю- щее устройство 2 и усилители 3 и 4 сигналов статора обмотки, подается со сдвигом 90° на статорные обмотки индуктосина 5, тем самым создавая вращающееся поле. При повороте ротора из начального положения происходит изменение фазы напряжения на его зажимах, которое через усилитель 7 сигнала ротора обмотки .ч формирователь 8 подается на вход триггера 10, формируя передний фронт интервала.

За нулевое положение ротора принимается такой, при котором фазы напряжений генератора 1 и усилителя 7 совпадают. Напряжения от генератора 1 и усилителя 7 подаются на формирователи 8 и 9, при помощи которых формируются импульсы в момент прохождения напряжений через нуль от минусового к положительному значению. Когда ротор индуктосина сдвинут относительно нулевого потенциала на некоторый угол, между импульс-ами, подаваемыми на R- и 5-входы / 5-триггера, появляется временной интервал, являющийся мерой угла поворота ротора индуктосина, в свою очередь пропорционального весу «свидетеля. Информация с выхода триггера поступает на входной порт микропроцессора.

С клавиатуры дисплея 14 можно вводить различного рода информацию: толщину слоя покрытия, подпрограммы, изменение величины экспозиции и т. п.

Предположим, что надо покрыть изделие (вал) слоем хрома толщиной 200 мкм. Зная плотность хрома, определяем массу этого слоя на площади «свидетеля в 1 cм. Она равна 1,42 г. Наибольщий предел взвешивания (НПВ) весов ВТ-500 равен 500 мГ, поэто.му «свидетель надо подобрать с такой площадью, чтобы масса слоя не презыща- ла НПВ весов, например 0,25 см . Тогда масса слоя на «свидетеле будет равна 0,35 г, что вполне приемлемо.

Торсионные весы ВТ-500 имеют следующую техническую характеристику: НПВ,

Цена одного деления, .МГ 0,5

.мар1 ая погрешность при

наибольшей нагрузке, мг ±0,5

Масса весов, кг3,8

Точное измерение слоя можно гарантировать при условии, когда отношение масс изделия и слоя покрытия близко к единице. Поэтому к весам подвешивается не изделие, которое .может иметь массу во много раз большую, чем масса слоя покрытия, а строго определенных размеров (0,25-5 см) медная фольга, толщиной 0,02 .мм.

Масса погруженной в раствор ванны параллельно с изделием медной фольги подложки («свидетеля) балансируется имеющимся в весах специальным приспособлением. Поэтому в процессе осаждения металла на изделие измеряется лишь масса осаждаемого слоя и по ее величине определяется толщина слоя покрытия.

Например, площадь «свидетеля строго 1 см, масса его сбалансирована на весах. В конце процесса осаждения хрома весы показывают величину массы 14,2 мг (0,0142 г). Зная плотность хрома (7,1 г/см ), находят толщину слоя покрытия (2 мкм). Для получения абсолютного значения массу 14,2 мг надо помножить на коэффициент - выталкивающую силу раствора. Алгоритм расчета заложен в качестве программы в устройство памяти микропроцессора.

Таким образом, масса «свидетеля преобразовывается в угол закручивания вала весов, на котором насажен подвижный ротор индуктосина 5.

В предлагаемом устройстве в качестве первичного звена датчика используется латунная фольга в виде калиброванного по размерам «свидетеля, который применяется только для одного измерения, а затем заменяется. Наличие взвешивающего устройства, используемого в комплекте с индуктоси- ном, позволяет путем установки нуля компенсировать нежелательные факторы (неоднородность раствора, изменение массы «свидетеля и т. д.).

Формула изобретения

Установка для контроля толщины гальванопокрытий в процессе осаждения, содержащая рабочую ванну, тиристорнь1Й вь1- пря.митель и измерительное устройство с генератором импульсов и датчиком толщи- ны покрытия, соединенное с входом ЭВМ, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности контроля, измерительное устройство снабжено индуктосином, трансформатором, фазосдвигающим устройством, усилителями сигналов статорной и роторной обмоток индуктосина, / 5-триггером, формирователями сигналов управления триггера, а датчик толщины покрытий выполнен в виде взвешивающего устройства, причем выходы генератора присоединены к входам фазосдвигающего устройства и формирователя сигнала S управления триггера, выходы фазосдвигающего устройства через усилители присоединены к статорной обмотке индуктосина, выход роторной обмотки которого через трансформатор соединен с входом усилителя сигнала роторной обмотки, выход последнего через формирователь сигнала R управления подсоединен к л -входу триггера, прямой выход которого подсоединен к входу ЭВМ, а индуктосин установлен на оси взвешивающего устройства.

Изобретение относится к нанесению покрытий на изделия в- гальванотехнике. Цель изобретения - повышение точности контроля. Устройство содержит генератор 1, фазосдвигающее устройство 2, усилители сигналов 3 и 4 статорные обмотки, индук- тосин 5, трансформатор 6, усилитель 7 сигнала роторной обмотки, формирователи 8 и 9 сигналов управления У 5-триггером, RS-rpiir- гер 10, микропроцессор 11, устройство памяти 12, блок сигнализации 13, дисплей 14, усилитель 15, тиристорный выпрямитель 16. Напряжение частотой кГц, вырабатываемое генератором 1, через фазосдвигающее устройство 2 и усилители 3 и 4 сигналов статорной обмотки подается со сдвигом 90° на статорные обмотки индуктосина 5, тем самым создавая вращающееся поле. При повороте ротора из начального положения происходит изменение фазы напряжения на его зажимах, которое через усилитель 7 сигнала ротора и формирователь 8 подается на / -вход / 5-триггера 10, формируя передний фронт интервала. За нулевое положение ротора принимается такое, при котором фазы напряжений генератора 1 и усилителя 7 совпадают. Напряжение от генератора 1 и усилителя 7 подается на формирователи 8 и 9, при помощи которых формируются импульсы в момент прохождения напряжений через нуль от отрицательного к положительному значению. Когда ротор индуктосина сдвинут относительно нулевого потенциала на некоторый угол, между импульсами, подаваемы.ми на R- и S-входы 5-триггера, появляется временной интервал, являющийся мерой угла поворота ротора индуктосина, в свою очередь пропорционального весу «свидетеля, находящегося в электролитической ванне и подвещенного к рычагу весов. Информация с выхода / 5-триггера поступает на входной порт микропроцессора. С клавиатуры дисплея 14 можно вводить различного рода информацию: толщину слоя покрытия, подпрограммы, изменение величины экспозиции. 5 ил. с В (Л

Имп.

fia входе S / 5-тригг.

Им/7-с на S оде So К S-триггер.

Янтерба/ fcc/гна/ маемь/й с 6ь//./77риггер.)

/77 - /ГД/7. i/fWy- bCOS

T.ff.

mcfu/ epa МП

HHCpopMOf4ifsi S ci/e/77i i//(e

/У/7

т/

Фиг.З

Составитель л. Руднева

Редактор Н. ЯцолаТехред И. Верес Корректор Л1. Шарошн

Заказ 3622/25Тираж 621Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

.5