Измеритель площади металлизации

 

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 напряжениенапряжение, 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 кондуктометрический первичный измерительный преобразователь 17. 1 ил.

СОЮЗ СО ВЕТС КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4902082/33 (22) 14.01.91 (46) 23,09,92. Бюл. N 35 (75) Ю.В.Данилов и Ю,Г.Подкин (54) Авторское свидетельство СССР

¹ 1555620, кл. G 01 В 7/32, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЛОЩАДИ МЕТАЛЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности касается измерения площади электропроводных деталей, погруженных в гальваническую ванну при электрохимическом осаждении покрытий в

„„5U„„1763881 А1 процессе металлизации, Сущность изобретения; измеритель содержит ванную 1 с электролитом, в которой с помощью штанг

3 погружены электрод 4 и иэделие 5, источник 6 тока, преобразователь 7 напряжениенапряжение, 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 кондуктометрический первичный измерител ьный преобразователь 17. 1 ил.

1763881 (3) (4) 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 электроды, источник тока и аналоговый преобразователь тока и напряжения гальванопары в сигнал площади. Недостатком этого 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, закрепленные 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 полюс источника тока соединен через преобразователь ток-напряжение с вторым входом преобразователя напряжение-напряжение и через штангу с изделием, выход преобразователя напряжениенапряжениесоединен с первым входом сумматора,к второму входу которого подключен генератор уставки,выход преобразователя токнапряжение подключен к первому входу делителя напряжения, выход которого через последовательно соединенные между собой масштабный усилитель и квадратор соединен с индикатором площади, 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, 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, 5

55 сумматор 10 (вычитающий), генератор 11 уставки, масштабный усилитель 12, квадратор

13, индикатор 14 площади, перемножитель

15, блок 16 измерения удельной проводимости и кондуктометрический первичный измерительный преобразователь 17 (ПИП), Принцип действия измерителя площади основан на том, что площадь металлизации катода S связана с током I и напряжением

U гальванопары соотношением

1 11+а 1+

Яа х () . (1 д ф (1) где S — площадь анода; — расстояние между анодом и катодом; а MP — эмпирические коэффициенты, учитывающие потери энергии соответственно в электролите за счет газонаполнения и в контактах электрической цепи; Лp — электродная разность потенциалов, x — 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 S<, Из (1) вытекает, что

Як= Р (— — — — (2) ,, РЕа+ 1+ а и Л р = (1 + P) = p являются постоянными, Таким образом для определения площади металлизации изделия Sк необходимо реализовать алгоритм (2), для чего необходимо сформировать сигналы тока t, напряжения

U, контактной разности потенциалов р 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 = Ct (5)

Сигнал напряжение гальванопары формируется преобразователем напряжение-напряжение 7, т.е, U» = В.U. (6) где  — масштабный коэффициент блока 7, р< определяется составом гальваноцепи, т,е. в принципе постоянен и может задаваться генератором 11 уставки, но для удобства реализации измерителя целесообразно генератором 11 уставки задавать ве1763881 личину напряжения )3р<. Тогда на выходе с вычитающего сумматора 10 получим.

Ос = Ои -P к = В (Π— p<) (7)

Если коэффициент преобразования блока

16 измерения удельной проводимости,и, то 5 сигнал кондуктометрического ПИП 17 на выходе блока 16 преобразуется в напряжение

U>= и. х (8)

Капряжение Uc и 14 вводятся на входы.пе- 10 ремножителя 15, поэтому на выходе этого блока имеет

U.=Nu.u.=,и(NВх(О-p,), (9) где N — масштабный коэффициент перемножителя 15. 15

На входы делителя напряжения 9 вводятся сигналы О1 в качестве дилимого и Ол-делителя,поэтому выходное напряжениесучетом(5) и(9) равно

DCI

Д В В Х7:3= ФД (10) 20 где D - масштабный коэффициентделения

С выхода делителя 9 напряжение через последовательно включенные масштабный усилитель 12 с коэффициентом передачи К 25 и квадратор 13 с коэффициентом преобразования Е поступает на индикатор 14 площади. На выходе квадратора 13 действует напряжение

Us =(Ор.к),Е (11) 30

Для обеспечения прямого отсчета коэффициент выбирается равным

К= PBpNF/сР /Е (12) где F — размерный коэффициент, С учетом (10 — 12) имеем

u. = е с (> 1 (13)

Сравнивая выражения (13) и(2) находим, что они идентичны, т.е. (13) реализует алгоритм 40 (2) измерения площади S<, Измеритель площади металлизации работает следующим образом.

Изделие 5 прикрепляют к штанге 3 и опускают в ан У1сэе рол с 2.Bванневторой ангой3 45 закреплен анод 4 постоянной площади S> и кондуктометрический П И П 17. Источник 6 питания в ванне создает ток, который аналоговым преобразователем 8 ток-напряжение преобразуется в напряжение токового сигнала Ог, а напряжение на электродах гальванопары аналоговым преобразователем 7 напряжение-напряжение — в сигнал напряжения U<, В сумматоре 10 осуществ55 ляется вычитание из сигнала напряжения Ug напряжения, пропорционального электродной разности потенциалов В р<, поступающего от генератора 11 уставки, Блок 16 измерения удельной проводимости электролита формирует напряжение, пропорциональное 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 устав ки, выход преобразователя ток-напряжение подключен к первому входу делителя напряжения, выход которого через последовательно соединенные масштабный усилитель и квадратор соединен с индикатором площади, о т— л ича ю щийся 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.