Устройство для измерения толщины гальванических покрытий Советский патент 1982 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к средствам контроля параметров гальванических ; покрытий и может быть использовано для задания и измерения толщины покрытий и расхода драгоценных и редких металлов в процессе осаждения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения толщины гальванических покрытий, содержащее источник питания гальванической ванны, подключенный к нему .датчик тока .ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электричества с интегрирующим элементом Cl.

Недостатком известного устройства является то, что используемый датчик для определения выхода по току измеряет только местное значение указанной величины, устройство используется с электролитами, в которых значительно меняется выход по току, для определения выхода по току введен специальный блок для работы с реверскым током, устройство применяется, в основном, iCpk Контроля расхода драгоценных металлов.

Цель изобретения,,т расширение функциональных возможностей путем обеспечения автоматизации изменения тока

интегрирующего элемента и времени нанесения покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения толщины гашьванических покрытий, содержащее источник питания гальванической ванны, подключенный к нему датчик тока ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электри

10 чества с интегрирующим элементом, снабжено подключенным к выходу измерителя количества электр1иества за;датчиком толщины покрытия, выполненным в виде последовательно соединен15ных переключателя и схемы совпадения, блоком учета изменения выхода по току и блоком учета изменения площади поверхности загружаемых деталей, выход задатчика толщины, второй выход

20 измерителя количества электричества, а также входы блоков учета изменения выхода по току и площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения

25 с двумя входами и двумя выходами ЭВМ, а выходы двух последних блоков подсоединены к управляющим входам измерителя количества электричества.

На чертеже представлена функци30ональная схема устройства.

Устройство для измерения толщины гальванических покрытий содержит гальваническую ванну 1, источник 2 питания ванны, подключенный к нему датчик 3 тока ванны, выполненный в виде шунта, и связанный с его выходом измеритель 4 кол{1чества электричества, состоящий .из последовательно соединенйых операционного усилителя 5, электрохимического интегрирующего элемента б, пороговой схемы 1, формирователя 8 импульсов и счетчика 9 импульсов, а также релейного переключателя 10, включенного между управляющим входом интегрирующего элемента б и выходом формирователя 8 импульсов. К выходу счетчика 9 импульсов измерителя 4 количества электричества подсоединен задатчик 11 толщины покрытия, выполненный в виде последовательно соединенных переключателя 12и схемы 13 совпадения. Устройство включает также блок 14 учета изменения выхода по току, блок 15 учета изменения площади поверхности загружаемых деталей и ЭВМ 16. Выход задатчика 11 толщины, второй выход измерйтеля 4 количества электричества, а также входы блока 14 ууета изйенения выхода по току и блока 15 площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения с двумя входами и двумя выходами ЭВМ 15, а выходы двух последних блоков 14 и 15 подсоединены к управляюидам входам операционного усилителя 5 измерителя 4 количества электричества. Блоки 14 и 15 выполнены идентично и из них состоит из последовательно соединенных переключателей 17 и 18 для ручного задания изменений выхода по току и площади поверхности загружаемых деталей соответственно, диодных дешифраторов 19 и 20, триггеров 21 и 22 и ключей 23 и 24.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника 2 питания ванны напряжение, пропорциональное изменению тока ванны 1,.снимается с датчика 3 тока ванны и поступает на вход операционного усилителя 5 Ток интегрирующего элемента 6 можно менять в широком диапазоне с помощью операционного усилителя 5, управляемого сигналами, поступающими с блоЛ ов 14 и 15. В устройстве могут быть использованы трех- или двухэлектродные интегрирующие элементы б, в которых два электрода рабочие, третий склад, в двухэлектродных склады объединены. При работе интегрирующего элемента б..11о«,ом .определенной величины металл или соль металла переносится на один из рабочих электродов со склада. Количество металла при этом эквивалентно 1 мкм толщины конт

ролируемого покрытия. Например, для процесса кислого цинкования перенос металла в интегрирующем элементе б осуществляется током 1 мЛ в течение 222. с. Эта операция осуществляется один ,раз перед пуском устройства в работу. Затем металл в интегрирующем элементе б переносится .с первого рабочего электрода на второй тском, пропорциональным току ванны, В момент окончания процесса интегрирования резко возрастает внутреннее сопротивление интегрирующего элемента б и возникающий скачок напряжения используется для изменения направления тока через интегрирующи элемент, одновременно поступая на .счетчик 9 импульсов и на ЭВМ 16. Затем перенос металла в интегрирующем элементе б происходит со второго рабочего электрода на первый. Опять в конце интегрирования - скачок напряжения и процесс возобновляется. По кочеству электричества, прошедшего через интегрирующий элемент, судят о толщине покрытия. Ток в гальванической ванне в процессе нанесения покрытия может изменяться. Любое изменение тока ванны приводит к обратно пропорциональному изменению времени нанесения покрытия, при уменьшении тока интегрирующий эле- мент автоматически увеличивает время нанесения покрытия и наоборот, т.е. заданная задатчиком 11 тодицина покрытия автоматически отслеживается. От интегрирующего элемента б скачок напряжения поступает на пороговую схему 7 и далее на формироватегль 8 импульсов, выполненный в виде триггера Шмидта. Сформированный по крутизне, амплитуде и длительности импульс поступает на счетчик 9 импульсов, на входЭВМ 16 и на релейный переключатель 10, который меняет направление -тока, протекающего через интегрирующий элемент 6. При совпадении задания, установленногона переключателе 12 с текущим значением напряжения, на выходе схемы 13 совпадения вырабатывается постоянной напряжение, сигнализирующее об окончании процесса нанесения покрытия. предназначен для изменения .тока интегрирующего элемента 6в завис.мости от изменения со временем выход по току гальванической ванны 1. Блок 15 изменяет ток интегрирующего элемента 6 в зависимости от изменения площади поверхности загружаемых в ванну деталей, В режиме Ручное управление переключатели 17 и 18 устанавливают на нужный процент изменение тока интегрирующего элемента 6. Сигналы от переключателей 17 и 18, прошедшие через де1Ш1фраторы 19 и 20, запоминаются триггерами 21 и 22. Ключи 23 и 24 изменяют величину сопротивления операционного усилителя 5 и соответственно ток интегрирующего элемента 6. В режиме Автоматическое управление управляющие сигналы от ЭВМ 16 поступают непосредственно на триггеры 21 и 22, запоминаются ими, а ключи 23 и 24 изменяют величину сопротивления операционного усилителя 5 и, соответственно, ток интегрирующего элемента 6. Эти управляющие воздействия дают возможность изменять время нанесения 1 мкм покрытия и прддерживать заданную толщину автоматически.

Информация об изменениях выхода по току и поверхности загружаемых деталей может поступать на ЭВМ с пульта управления или от срответст- вующих измерительных приборов по самостоятельным каналам.

Использование устройства позволяет Эсщавать и контролироватьтолщину любых гальванических покрытий и работать в широком диапазоне плотностей токов ванны, автоматизировать процесс нанесения покрытия и получить партии деталей, не отличающихся по толщине покрытия, а также работать с источниками питания не оснащенными схемой автоматического регулирования плотности тока, т.е. более дешевыми. Устройство позволяет более экономично расходовать редкие и драгоценные металлы, используемые для покрытия. Применение электрохимического интегрирующего элемента дает возможность работать с реверсным током гальванической ванны без дополнительных блоков. Устройство позволяет контролировать расход металла и

количество потребляемого электричества.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины гальванических покрытий, содержащее источник питания гальванической ванны, подключенный к нему датчик тока ванны и связанный с выходом последнего измеритель количества электри0чества с интегрирующим элементом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения автоматического изменения тока интегри5 РУющего элемента и времени нанесения покрытия, оно снабжено подключенным к выходу измерителя количества электричества задатчйком толщины покрытия, вьтолненным в виде последовательно соединенных переключате0ля и схемы совпадения, блоком учета изменения выхода по току и блоком учета изменения плетцади поверхности загружаемых деталей, выход эадатчика толщины, второй выход.измерителя

5 количества электричества, а также входы блоков учета изменения выхода по току и площади поверхности загружаемых деталей предназначены соответственно для соединения с двумя

0 входами и двумя выходами ЭВМ, а выходы двух последних блоков подсоединены к управляющим входам измерите,ля количества электричества. Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 598971, кл. С 25 D 21/12, 1975 (прототип).