一种液体电流密度计的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种液体电流密度计，包括主机、探头和数据线三部分，主机包括有外壳、控制电路板、显示屏及按键，控制电路板安装于外壳中，显示屏和按键安装于外壳上，显示屏和按键连接控制电路板；探头包括感应头、感应线圈、连杆和数据线接头，感应线圈安装于感应头内；控制电路板上的电路包括差分电路、射极跟随电路、显示屏电路、单片机电路、按键电路、信号前处理电路、信号前处理外围电路和编程接口电路。本发明可以直接检测电解液中局部电流密度的大小，可以得到实时数据，以便进行实际生产控制，提高产品质量，降低次品率；还可以检测阳极实际导电性能，对导电不好的阳极进行及时调整和维修，保证产品质量的稳定。
【专利说明】一种液体电流密度计
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电镀电解行业控制【技术领域】，具体涉及一种用于检测电解液的电流密度的设备。
【背景技术】
[0002]在电镀电解行业中，一个很重要的工艺指标是电流密度，而电流密度一般靠计算得到。实际上某一点的电流大小受阳极状态、阴阳极距离、电解液状态、极杆导电情况等因素的影响，因此实际的电流密度一般都会偏离计算得到的电流密度。在生产没有相关检测设备的情况下，不能对电流密度的分布进行有效控制，是生产过程控制的一个难点，导致产品的质量得不到有效控制。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种使用方便、可直接检测电解液电流密度的液体电流密度计。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种液体电流密度计，其特征在于:包括主机、探头和数据线三部分，在使用过程中探头通过数据线连接主机；主机包括有外壳、控制电路板、显示屏及按键，控制电路板安装于外壳中，显示屏和按键安装于外壳上，显示屏和按键连接控制电路板；探头包括感应头、感应线圈、连杆和数据线接头，感应线圈安装于感应头内，感应头中心有通孔，在通孔的周围有指示区，连杆与感应头连接，数据线接头与感应线圈连接；控制电路板上的电路包括差分电路、射极跟随电路、显示屏电路、单片机电路、按键电路、彳目号如处理电路、彳目号如处理外围电路和编程接口电路，其中显不屏电路、按键电路和信号前处理电路连接单片机电路，射极跟随电路连接信号前处理电路，差分电路连接射极跟随电路，信号前处理外围电路连接信号前处理电路，编程接口电路连接单片机电路；差分电路和信号前处理电路构成的输入端通过数据线接头与探头连接。
[0005]进一步地，所述按键包括一开关、一功能键、一测量/右移键和一清除/数字切换键。
[0006]进一步地，所述探头还包括一握柄，握柄固定于连杆上，数据线接头固定于握柄，感应线圈的线从连杆和握柄的内部穿过与数据线接头连接。
[0007]进一步地，单片机电路包括芯片IC1，信号前处理电路包括芯片IC2，其中芯片ICl的18脚、16脚、14脚、12脚和11脚分别与芯片IC2的CS脚、SDI脚、SDO脚、SCLK脚和DRDY脚连接?’芯片ICl的4脚、8脚和10脚分别与显示屏IXD-FSTN的3脚、4脚和5脚连接；芯片ICl的3脚和5脚与编程接口电路连接；芯片ICl的13脚、15脚和17脚与按键电路连接；芯片IC2的MCLK脚、XTAL脚、REFP脚、REFN脚、AINO脚和AINl脚与信号前处理外围电路连接；信号前处理外围电路包括有晶振，晶振连接于芯片IC2的MCLK脚与XTAL脚之间。
[0008]该液体电流密度计的工作原理为，设备待机过程中，通过主机给感应线圈一个恒电流；当感应线圈随探头插入电解液，如果感应线圈中间孔中有正向电流通过，恒电流会变小，形成一个差分信号，信号经过射极跟随电路，由信号前处理外围电路除去噪声干扰并放大后，转化为AD信号，然后AD信号经过信号前处理电路处理成线性信号，并转化为数字信号，最后送到到单片机电路中进行运算，并根据探头中心通孔的实际面积，单片机电路会根据实际电流大小和面积计算出通过该孔径面积的实际电流密度大小，并将数值显示在主机的显示屏上。
[0009]进一步地，所述芯片ICl的型号为1T8051S0P-20/DIP-20。
[0010]进一步地，所述芯片IC2的型号为CS180-16。
[0011]本发明可以直接检测电解液中局部电流密度的大小，可以得到实时数据，以便进行实际生产控制，在第一时间改变影响电流分布的相关因素，提高产品质量，降低次品率；从而还可以检测阳极实际导电性能，对导电不好的阳极进行及时调整和维修，保证产品质量的稳定，保证镀铜、铬层的厚度和均匀性，使实际生产中拥有了可以检测阳极性能的工具，对完善过程控制有积极作用，通过检测实际电流密度客观反应电解液各方面的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明主机结构示意图；
图2为本发明探头结构示意图；
图3为本发明工作原理框图；
图4为本发明电路原理图。
[0013]图中，I为外壳，2为显示屏，3为开关，4为功能键，5为测量/右移键，6为清除/数字切换键，7为感应头,8为连杆,9为握柄，10为数据线接头，11为指示区，12为差分电路，13为射极跟随电路，14为显示屏电路，15为单片机电路，16为按键电路，17为信号前处理电路，18为信号前处理外围电路，19为编程接口电路。
【具体实施方式】
[0014]本实施例中，参照图1、图2和图4，所述液体电流密度计，包括主机、探头和数据线三部分，在使用过程中探头通过数据线连接主机；主机包括有外壳1、控制电路板、显示屏2及按键，控制电路板安装于外壳I中，显示屏2和按键安装于外壳I上，显示屏2和按键连接控制电路板；探头包括感应头7、感应线圈、连杆8和数据线接头10，感应线圈安装于感应头7内，感应头7中心有通孔，在通孔的周围有指示区11，连杆8与感应头7连接，数据线接头10与感应线圈连接；控制电路板上的电路包括差分电路12、射极跟随电路13、显示屏电路14、单片机电路15、按键电路16、信号前处理电路17、信号前处理外围电路18和编程接口电路19，其中显示屏电路14、按键电路16和信号前处理电路17连接单片机电路15，射极跟随电路13连接信号前处理电路17，差分电路12连接射极跟随电路13，信号前处理外围电路18连接信号前处理电路17，编程接口电路19连接单片机电路15 ;差分电路12和信号前处理电路17构成的输入端通过数据线接头10与探头连接。
[0015]按键包括一开关3、一功能键4、一测量/右移键5和一清除/数字切换键6。
[0016]所述探头还包括一握柄9，握柄9固定于连杆8上，数据线接头10固定于握柄9，感应线圈的线从连杆8和握柄9的内部穿过与数据线接头10连接。
[0017]所述单片机电路包括芯片ICl，信号前处理电路包括芯片IC2，其中芯片ICl的18脚、16脚、14脚、12脚和11脚分别与芯片IC2的CS脚、SDI脚、SDO脚、SCLK脚和DRDY脚连接?’芯片ICl的4脚、8脚和10脚分别与显示屏IXD-FSTN的3脚、4脚和5脚连接；芯片ICl的3脚和5脚与编程接口电路连接；芯片ICl的13脚、15脚和17脚与按键电路连接；芯片IC2的MCLK脚、XTAL脚、REFP脚、REFN脚、AINO脚和AINl脚与信号前处理外围电路连接；信号前处理外围电路包括有晶振，晶振连接于芯片IC2的MCLK脚与XTAL脚之间。
[0018]该液体电流密度计的工作原理为，设备待机过程中，通过主机给感应线圈一个恒电流；当感应线圈随探头插入电解液，如果感应线圈中间孔中有正向电流通过，恒电流会变小，形成一个差分信号，信号经过射极跟随电路13，由信号前处理外围电路18除去噪声干扰并放大后，转化为AD信号，然后AD信号经过信号前处理电路17处理成线性信号，并转化为数字信号，最后送到到单片机电路15中进行运算，并根据探头中心通孔的实际面积，单片机电路15会根据实际电流大小和面积计算出通过该孔径面积的实际电流密度大小，并将数值显示在主机的显示屏2上。
[0019]芯片ICl 采用的型号为 1T8051S0P-20/DIP-20。
[0020]芯片IC2采用的型号为CS180-16。
[0021]计算依据:按以下计算公式获得结果:
V_DATA=[sum*(PVH-PVL)/(BIA0_AHL_BIA0_0HL)+PVL]/S ；
V_DATA:显示数据； sum:采集ad值；
PVH:上限值；
PVL:下限值;
BIA0_AHL:标定最高量程；
BIA0_0HL:标定最低量程；
S:探头中心孔面积(dm2)
操作过程:
1、将主机从箱体中取出，打开电池后盖，装入4节7#AAA电池；
2、将探头及数据线从箱体中取出，并将数据线连接到探头和主机；
3、按下开机按键，屏幕进入欢迎界面，并随后进入检测界面；
4、将探头插入待测液体，注意探头有黑色材料的一面(即指示区11)朝向阴极，纯红色一面朝向阳极；
5、尽量稳定探头，并按下测量键，此时设备进入检测状态，随后在屏幕显示“测量值”；
6、然后将探头移动到其它位置进行下一次检测，“η=”为测量次数，“平均值”为η次测量数据的平均值。
[0022]根据测试的数据 和实际的数据对上限值进行调整，需要设定值=目前上限值*实际值/显示值，并通过按动“右移键”、和“数字切换键”将计算得到的数值进行输入。
[0023]以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
【权利要求】
1.一种液体电流密度计，其特征在于:包括主机、探头和数据线三部分，在使用过程中探头通过数据线连接主机；主机包括有外壳、控制电路板、显示屏及按键，控制电路板安装于外壳中，显示屏和按键安装于外壳上，显示屏和按键连接控制电路板；探头包括感应头、感应线圈、连杆和数据线接头，感应线圈安装于感应头内，感应头中心有通孔，在通孔的周围有指示区，连杆与感应头连接，数据线接头与感应线圈连接；控制电路板上的电路包括差分电路、射极跟随电路、显示屏电路、单片机电路、按键电路、信号前处理电路、信号前处理外围电路和编程接口电路，其中显示屏电路、按键电路和信号前处理电路连接单片机电路，射极跟随电路连接信号前处理电路，差分电路连接射极跟随电路，信号前处理外围电路连接信号前处理电路，编程接口电路连接单片机电路；差分电路和信号前处理电路构成的输入端通过数据线接头与探头连接。
2.根据权利要求1所述的液体电流密度计，其特征在于:所述按键包括一开关、一功能键、一测量/右移键和一清除/数字切换键。
3.根据权利要求1所述的液体电流密度计，其特征在于:所述探头还包括一握柄，握柄固定于连杆上，数据线接头固定于握柄，感应线圈的线从连杆和握柄的内部穿过与数据线接头连接。
4.根据权利要求1所述的液体电流密度计，其特征在于:所述单片机电路包括芯片IC1，信号前处理电路包括芯片IC2，其中芯片ICl的18脚、16脚、14脚、12脚和11脚分别与芯片IC2的CS脚、SDI脚、SDO脚、SCLK脚和DRDY脚连接；芯片ICl的4脚、8脚和10脚分别与显示屏IXD-FSTN的3脚、4脚和5脚连接；芯片ICl的3脚和5脚与编程接口电路连接；芯片ICl的13脚、15脚和17脚与按键电路连接；芯片IC2的MCLK脚、XTAL脚、REFP脚、REFN脚、AINO脚和AINl脚与信号前处理外围电路连接；信号前处理外围电路包括有晶振，晶振连接于芯片IC2的MCLK脚与XTAL脚之间。
5.根据权利要求4所述的液体电流密度计，其特征在于:其工作原理为，设备待机过程中,通过主机给感应线圈一个恒电流；当感应线圈随探头插入电解液,如果感应线圈中间孔中有正向电流通过，恒电流会变小，形成一个差分信号，信号经过射极跟随电路，由信号前处理外围电路除去噪声干扰并放大后，转化为AD信号，然后AD信号经过信号前处理电路处理成线性信号，并转化为数字信号，最后送到到单片机电路中进行运算，并根据探头中心通孔的实际面积，单片机电路会根据实际电流大小和面积计算出通过该孔径面积的实际电流密度大小，并将数值显示在主机的显示屏上。
6.根据权利要求4所述的液体电流密度计，其特征在于:所述芯片ICl的型号为1T8051S0P-20/DIP-20。
7.根据权利要求4所述的液体电流密度计，其特征在于:所述芯片IC2的型号为CS180-16。
【文档编号】G01R19/08GK103823099SQ201410076357
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】王庆浩 申请人:东莞市常晋凹版模具有限公司, 张贵明