Измеритель площади металлизации Советский патент 1992 года по МПК G01B7/32 

fe

Изобретение относится к измерительной технике, в частности касается измерения площади электропроводных деталей, погруженных в гальваническую ванну при электрохимическом осаждении покрытий в процессе металлизации Сущность изобретения: измеритель содержит ванную 1 с электролитом, в которой с помощью штанг 3 погружены электрод 4 и изделие 5, источник 6 тока, преобразователь 7 напряжение- напряжение, преобразователь 8 ток-напряжение, делитель 9 напряжения, сумматор 10, генератор 11 уставки, масштабный усилитель 12, квадратор 13, индикатор 14 площади, перемножитель 15, блок 16 измерения удельной проводимости и кон- дуктометрический первичный измерительный преобразователь 17. 1 ил.

VJ

О CJ 00 00

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения площади электропроводных деталей, погружаемых в гальваническую ванну при электрохимическом осаждении покрытий в процессе металлизации.

Наиболее близким по технической сущности является измеритель площади металлизации, содержащий ванну с электролитом, размещенные в ней электро- ды, источник тока и аналоговый преобразователь тока и напряжения гальванопары в сигнал площади. Недостатком это го измерителя является то, что при изменении состава или температуры раствора электролита, погрешность такого измерения возрастает, что при использовании измерителя в системах автоматического задания плотности тока может привести к возрастанию потерь на брак.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель площади металлизации, содержащий ванну с электролитом, закреплен- ные в ней штангами электрод и изделие, источник тока положительный полюс которого соединен с первым входом преобразователя напряжение-напряжение и через штангу с электродом, а отрицательный по- люс источника тока соединен через преобразователь ток-напряжение с вторым входом преобразователя напряжение-напряжение и через штангу с изделием,выход преобразователя напряжение-напряжение соединен с первым входом сумматора.к второму входу которого подключен генератор уставки,выход преобразователя ток- напряжение подключен к первому входу делителя напряжения,выход которого через последовательно соединенные между собой мае- штабный усилитель и квадратор соединен с индикатором площади.введены блок измерения удельной проводимости.перемножитель и кон- дуктометрический первичный измерительный преобразователь, который размещен в элек- тролите и подключен к входу блока измерения удельной проводимости, выход которого соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход перемножи- теля подключен к второму входу делителя напряжения.

Измеритель площади металлизации представлен на чертеже.

Он содержит ванну 1, заполненную электролитом, в которую погружены с помощью штанг 3 электрод 4(анод), изделие 5 (катод), источник 6 тока, преобразователь 7 напряжение-напряжение, преобразователь 8 ток-напряжение, делитель 9 напряжения,

сумматор 10 (вычитающий), генератор 11 уставки, масштабный усилитель 12, квадратор 13, индикатор 14 площади, перемножитель 15, блок 16 измерения удельной проводимо- сти и кондуктометрический первичный измерительный преобразователь 17 (ПИП).

Принцип действия измерителя площади основан на том, что площадь металлизации катода SK связана с током I и напряжением U гальванопары соотношением

s -L Г10 +«К1 +% .I2

и-(1+/3)ДуЛв

(1)

где Sa - площадь анода; I - расстояние между анодом и катодом; эмпирические коэффициенты, учитывающие потери энергии соответственно в электролите за счет газонаполнения и в контактах электрической цепи; А(р - электродная разность потенциалов, х - удельная проводимость электролита.

Проводимость электролита х в процессе измерений считалась постоянной. В реальных технологических процессах металлизации необходимо учитывать изменение х во времени из-за изменения состава, химической активности и зависимости х от температуры, что существенно снижает точность измерения SK. Из (1) вытекает, что

(2)

где p-Hl+I Lta(3)

и Др (1 +/3)рк(4)

являются постоянными.

Таким образом для определения площади металлизации изделия SK необходимо реализовать алгоритм (2), для чего необходимо сформировать сигналы тока I, напряжения U, контактной разности потенциалов (рк и удельной проводимости х. Для формирования токового сигнала введен преобразователь ток-напряжение 8, одновременно осуществляющий гальваническую развязку силовой и измерительной цепей. Если крутизна измерительного преобразователя ток-напряжение G, то на выходе блока 8 формируется сигнал

Ui CI(5)

Сигнал напряжение гальванопары формируется преобразователем напряжение-напряжение 7, т.е.

UK B.U,(6)

где В - масштабный коэффициент блока 7,

рк определяется составом гальваноцепи, т.е. в принципе постоянен и может задаваться генератором 11 уставки, но для удобства реализации измерителя целесообразно генератором 11 уставки задавать величину напряжения . Тогда на выходе с вычитающего сумматора 10 получим.

Uc-UM-0 pk B(U-pO(7)

Если коэффициент преобразования блока 16 измерения удельной проводимости/, то сигнал кондуктометрического ПИП 17 на выходе блока 16 преобразуется в напряжение

Ux - Ц. х(8)

Напряжение Uc и Ux вводятся на входы пе- ремножителя 15, поэтому на выходе этого блока имеет

Un NUx.(NBx(U-pk),(9)

где N - масштабный коэффициент перемножителя 15.

На входы делителя напряжения 9 вводятся сигналы Ui в качестве дилимого и Un-делителя.по- этому выходное напряжениесучетом(5) и(9) равно

(U-pic)(10)

где D - масштабный коэффициент деления. .

С выхода делителя 9 напряжение через последовательно включенные масштабный усилитель 12 с коэффициентом передачи К и квадратор 13 с коэффициентом преобразования Е поступает на индикатор 14 площади. На выходе квадратора 13 действует напряжение

Us (UP.K)2E(11)

Для обеспечения прямого отсчета коэффициент выбирается равным

K PB NF/cPVfl1(12)

где F - размерный коэффициент. С учетом (10- 12) имеем

Us

(13)

Lx( Сравнивая выражения (13) и (2) находим, что они идентичны, т.е. (13) реализует алгоритм (2) измерения площади SK.

Измеритель площади металлизации работает следующим образом.

Изделие 5 прикрепляют к штанге 3 и опускают в ванну 1 с электролитом 2.В ванне второй штангой 3 закреплен анод 4 постоянной площади Sa и кондуктометрический ПИП 17. Источник 6 питания в ванне создает ток, который аналоговым преобразователем 8 ток-напряжение преобразуется в напряжение токового сигнала Ur, а напряжение на электродах гальванопары аналоговым преобразователем 7 напряжение-напряжение - в сигнал напряжения 11и. В сумматоре 10 осуществ

5

Ю

15

20

25

30

35

40

45 50DO

ляется вычитание из сигнала напряжения 1)и напряжения, пропорционального электродной разности потенциалов В рк, поступающего От генератора 11 уставки. Блок 16 измерения удельной проводимости электролита формирует напряжение, пропорцио- нальное удельной проводимости электролита Ux, которое умножается перемножителем 15 на выходное напряжение сумматора 10. В делителе 9 напряжения формируется сигнал, пропорциональный отношению ток-напряжение. Масштабный усилитель 12 имеет коэффициент передачи, обеспечивающий прямой отсчет площади. Сформулированный квадратором 13 сигнал площади поступает на вход индикатора 14 площади. Учет удельной проводимости электролита, отражающий изменение его состава и температуры, позволяет увеличить точность измерения площади металлизации.

Формула изобретения Измеритель площади металлизации, содержащий ванну с электролитом, закрепленные в ней штангами электрод и изделие, источник тока, положительной полюс которого соединен с первым входом преобразователя напряжение - напряжение и через штангу - с электродом, а отрицательный полюс источника тока соединен через, преобразователь ток-напряжение с вторым входом преобразователя напряжение - напряжение и через штангу - с изделием, выход преобразователя напряжение - напряжение соединен с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен генератор уставки, выход преобразователя ток-напряжение подключен к первому входу делителя напряжения, выход которого через последовательно соединенные масштабный усилитель и квадратор соединен с индикатором площади, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок измерения удельной проводимости, перемножитель и кондуктометрический первичный измерительный преобразователь, который размещен в электролите и подключен к входу блока измерения удельной проводимости, выход которого соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а выход перемножителя подключен к второму входу делителя напряжения.