CS273401B1 - Connection of metallic coatings' thickness measuring device - Google Patents

Description

CS 273401 Bl

Vynález se týká zapojení tloušíky kovových povlaků, pracujícího na principu coulometrické metody.

Jedním ze způsobů měření tlouštěk kovových povlaků je coulometrická destruktivní metoda, která spočívá v tom, že se měřený povlak v definované ploše pomocí sondy, elektrolyticky odleptává, přičemž množství odleptaného kovu je přímo úměrné prošlému elektrickému náboji. Jestliže sondou protéká konstantní proud, provádí se měření času potřebného k odleptání kovu na definované ploše. Konec leptání, to je okamžik, kdy je měřený povlak odleptán v celé ploše, se vyhodnocuje ze změn napětí na sondě s elektrolytem. Pa proleptání měřeného povlaku vytvoří elektrolyt na podkladovém materiálu izolační vrstvu, kterou dále neleptá. Během leptání je na sondě určité rovnoměrné napětí. Při proleptání se toto napětí náhle zvýší a po úplném doleptání se ustálí na této vyšší hodnotě. Tento okamžik určuje konec doby leptání.

Pro měření změn napětí na sondě společně s měřením času potřebného k odleptání kovu na definované ploše se doposud používají měřicí přístroje, jejichž podstata spočívá v tom, že sestávají jednak z ovládacích prvků - tlačítek, které jsou předřazeny vlastní řídící jednotce, která je spojena s čítačem. Na řídicí -jednotku je napojen zdroj proudu a tlaku. Zdroj proudu je spojen s derivačním článkem, jehož výstup je přiveden na komparátor.

Druhým vstupem komparátorů je napěíový výstup z přepínače citlivosti. Výstup komparátorů je potom přiveden do řídicí jednotky.

Přístroj má kromě klidového stavu režim výplach a měření. V režimu výplach zdroj tlaku přečerpává elektrolyt v sondě, kterou je možno naplnit, vyprázdnit, nebo vypláchnout. V režimu měření je spuštěn zdroj tlaku, zdroj proudu a čítač. Výstupem čítače je číslo přivedené na displej, které udává proleptanou tloušíku měřeného povlaku. Zdroj tlaku přečerpává elektrolyt v sondě, kterou protéká proud daný zdrojem proudu. Napěíový skok vzniklý při proleptání povlaku projde derivačním článkem, za kterým se v komparátorů porovná s předem zvolenou hodnotou označenou citlovost. Je-li napěíový skok vyšší než tato hodnota, měření se ukončí.

Nevýhody měřičů tloušíky kovových povlaků v dosud známých zapojeních spočívají zejména v nutnosti ručního nastavení citlivosti. Nárůst napětí je u každého druhu povlaku, typu sondy a rychlostí leptání jiný a je také ovlivněn rušivým napětím a vlastnostmi elektrolytu. Proto je nutno zkusmo nastavovat citlivost a provádět opakovaná měření, až přístroj vypíná ve správném okamžiku. Toto nastavování však může značně ovlivnit přesnost měření.

U dosud známých provedení měřicích přístrojů se negativně projevuje i rušivý vliv náhodných napěíových skoků, daných například bublinkou>v elektrolytu. Je-li toto rušení větší, než nastavená citlivost, přistroj předčasné ukončí měření.

Další nevýhodou používaných přístrojů je nutnost ručního nastavení kalibrace. Měření je ovlivněno několika multiplikativními chybami, z nichž nejvýznamnější jsou chyby určení velikosti plochy leptacího otvoru sondy a chyba zdroje konstantního proudu. Tyto chyby je nutno odstranit, současné provedené přístrojů umožňuje pouze ruční kalibraci.

Vynález vychází z tohoto známého stavu techniky a uvedené nedostatky řeší zapojením měřiče tloušíky kovových povlaků, jehož podstata spočívá v tom, že první výstup bloku ovládacích prvků je připojen na ovládací vstup řídicí jednotky a druhý výstup bloku ovládacích prvků je připojen na druhý řídicí vstup zdroje proudu. První řídicí výstup řídicí jednotky je spojen s prvním řídicím vstupem zdroje proudu, jehož výstup vede na proudový vsíup sondy, jejíž tlakový vstup je připojen na tlakový výstup zdroje tlaku. Současně je druhý řídicí výstup řídicí jednotky spojen s řídicím vstupem zdroje tlaku, jehož synchronizační výstup je připojen na synchronizační vstup řídicí jednotky. Napěíový výstup sondy vede na analogový vstup analogově - digitálního převodníku, jehož synchronizační vstup je připojen na první synchronizační výstup řídicí jednotky. Výstup analogově - digitálního převodníku je spojen s datovým vstupem bloku číslicové filtrace, jehož synchroniCS 273401 81 začni vstup je připojen na druhý synchronizační výstup řídicí jednotky a výstup bloku číslicové filtrace je spojen s datovým vstupem bloku číslicového vyhodnocování napětí.

3eho synchronizační vstup je připojen na třetí synchronizační výstup řídicí jednotky. Třetí řídicí výstup řídicí jednotky je spojen se vstupem zdroje referenčních hodnot, jehož výstup vede na referenční vstup bloku číslicového vyhodnocování napětí, jehož výstup vede na vyhodnocovací vstup řídicí jednotky. Zobrazovací výstup řídicí jednotky je spojen se vstupem zobrazovací jednotky a výstup hodinového obvodu je spojen s hodinovým vstupem řídicí jednotky.

Toto zapojení odstraňuje výše uvedené nedostatky dosud používaných přístrojů. U měřicího přístroje podle vynálezu není třeba zkusmo nastavovat citlivost protože zdroj referenčních hodnot na základě vstupních dat, to znamená měřeného povlaku, typu sondy a rychlosti leptání, určí typický průběh napětového skoku. Měření není ovlivněno ani náhodnými napěíovými skoky, ani rušením daným pohybem elektrolytu vli.vem působeni bloku číslicové filtrace, Tím se zvyšuje opakovatelnost měření. Nakonec možnost automatické kalibrace zaručuje vysokou přesnost měření.

Příklad provedení zapojeni měřiče tlouštky kovových povlaků podle vynálezu je znázorněn na připojeném schématu» Zapojení zařízení je provedeno tak, že první výstup 101 bio ku 1_ ovládacích prvků je připojen na ovládací vstup 201 řídicí jednotky 2_ a druhý výstup 102 bloku JL ovládacích prvků je připojen na druhý řídicí vstup 302 zdroje 2 proudu. První řídicí výstup 205 řídicí jednotky 2. je spojen s prvním řídicím vstupem 301 zdroje 2 proudu, jehož výstup 303 vede na proudový vstup 501 sondy 2> jejíž tlakový vstup 502 je připojen na tlakový výstup 402 zdroje 2 tlaku. Současně je druhý řídicí výstup 206 řídicí jednotky 2 spojen s řídicím vstupem 401 zdroje £ tlaku, jehož synchronizační výstup 403 je připojen na synchronizační vstup 202 řídicí jednotky 2. Napěíový výstup 503 sondy 2 ^ve_ de na analogový vstup 601 analogově - digitálního převodníku £, jehož synchronizační vstup 602 je připojen na první synchronizační výstup 209 řídicí jednotky 2· Výstup 603 analogově - digitálního převodníku 6. je spojen s datovým vstupem 701 bloku 2 číslicové filtrace, jehož synchronizační vstup 702 je připojen na druhý synchronizační výstup 210 řídicí jednotky 2 a výstup 703 bloku Ί_ číslicové filtrace je spojen s datovým vstupem 801 bloku 2 číslicového vyhodnocování napětí. Jeho synchronizační vstup 803 je připojen na třetí synchronizační výstup 211 řídicí jednotky 2. Třetí řídicí výstup 207 řídicí jednotky 2 je spojen se vstupem 901 zdroje 2 referenčních hodnot, jehož výstup 902 vede na referenční vstup 802 bloku 2 číslicového vyhodnocování napětí, jehož výstup 804 vede na vyhodnocovací vstup 203 řídicí jednotky 2, Zobrazovací výstup 208 řídicí jednotky 2 je spojen se vstupem 1001 zobrazovací jednotky 10 a výstup 1101 hodinového obvodu 11 je spojen s hodinovým vstupem 204 řídicí jednotky 2.

Činnost zařízení podle příkladu zapojení je následující:

Po stisknutí příslušného tlačítka bloku 2 ovládacích prvků řídicí jednotka 2_ nejprve spustí zdroj 4 tlaku, který naplní sondu 5 elektrolytem. Po určité době, kdy se ustálí pohyb elektrolytu v sondě 2 spustí také zdroj 2 proudu. Měřený povlak se začne elektrolyticky odleptávat, přičemž napětí na sondě 5 převádí analogově - digitální převodník £ do číslicového tvaru. Tento signál zpracovává blok J_ číslicové filtrace, který odfiltruje náhodné napěíové skoky a zvlnění napětí dané mícháním elektrolytu. Takto upravený signál je přiveden do bloku 2 číslicového vyhodnocování napětí, kde se porovnává rychlost a velikost napěíového skoku s hodnotami zdroje 2 referenčních hodnot. Výsledek porovnání je převeden do řídicí jednotky 2, která po vyhodnocení konce leptání ukončí měření. Během této činnosti je možno na zobrazovači zobrazovací jednotky 10 sledovat buň tloušíku proleptané vrstvy povlaku, nebo napětí na sondě 2· ^p° celou dobu řídicí jednotka 2 synchronizuje činnost zdroje £ tlaku, analogově - digitálního převodníku £, bloku 2 číslicové filtrace a bloku 2 číslicového vyhodnocováni napětí pomocí hodinového obvodu 11. Řídicí jednotka 2 také vkládá vstupní data pro zdroj 2 referenčních hodnot.

CS 273401 Bl

Při režimu ruční kalibrace je možno zadat přístroji ručně kalibrační konstantu. Při režimu automatické kalibrace se přístroji zadá tloušťka normálu, normál je tímto přístrojem změřen a řídicí jednotka 2 vypočte kalibrační konstantu. Při režimu statického zpracování dat zobrazovací jednotka 10 zobrazí počet vložených naměřených hodnot, jejich střední hodnotu a rozptyl.

Měřič tloušťky kovových povlaků v zapojení podle vynálezu umožňuje měřit tloušťky galvanicky i bezproudově nanesených kovových povlaků, a to jednovrstvých i vícevrstvých, nanesených za účelem dekorativním, nebo z důvodů ochrany podkladového materiálu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení měřiče tloušťky kovových povlaků, který sestává v podstatě z bloku ovládacích prvků, který je předřazen řídicí jednotce, která je spojena se zdrojem proudu, zdrojem tlaku, a s analogově - digitálním převodníkem, dále z měřicí sondy a zobrazovací jednotky, vyznačující' se tím, že první výstup (101) bloku (1) ovládacích prvků je připojen na ovládací vstup (201) řídicí jednotky (2) a druhý výstup (102) bloku (1) ovládacích prvků je připojen na druhý řídicí vstup (302) zdroje (3) proudu, přičemž první řídicí výstup (205) řídicí jednotky (2) je spojen s prvním řídicím vstupem (301) zdroje (3) proudu, jehož výstup (303) vede na proudový vstup (501) sondy (5), jejíž tlakový vstup (502) je připojen na tlakový výstup (4D2) zdroje (4) tlaku, současně je druhý řídicí výstup (206) řídící jednotky (2) spojen s řídicím vstupem (401) zdroje (4) tlaku, jehož synchronizační výstup (403) je připojen na synchronizační vstup (202) řídicí jednotky (2), přičemž napěťový výstup (503) sondy (5) vede na analogový vstup (601) analogově - digitálního převodníku (6), jehož synchronizační vstup (602) je připojen na první synchronizační výstup (209) řídicí jednotky (2), výstup (603) analogově - digitálního převodníku (6) je spojen s datovým vstupem (701) bloku (7) číslicové filtrace, jehož synchronizační vstup (702) je připojen na druhý synchronizační výstup (210) řídicí jednotky (2) a výstup (703) bloku (7) číslicové filtrace je spojen s datovým vstupem (801) bloku (8) číslicového vyhodnocováni napětí, jehož synchronizační vstup (803) je připojen na třetí synchronizační výstup (211) řídicí jednotky (2), přitom třetí řídicí výstup (207) řídicí jednotky (2) je spojen se vstupem (901) zdroje (9) referenčních hodnot, jehož výstup (902) vede na referenční vstup (802) bloku (8) číslicového vyhodnocování napětí, jehož výstup (804) vede na vyhodnocovací vstup (203) řídicí jednotky (2), současně zobrazovací výstup (208) řídicí jednotky (2) je spojen se vstupem (1001) zobrazovací jednotky (10) a výstup (1101) hodinového obvodu (11) je spojen s hodinovým vstupem (204) řídicí jednotky (2).

   1 výkres

   CS 273401 Bl