【正文】 內(nèi)應(yīng)力等。它是當(dāng)今最為現(xiàn)在金的電鍍電源，也是電鍍電源發(fā)展的方向。它的特點是由脈沖電流對電極過程動力學(xué)的特效影響所決定的，其中最主要的是對傳質(zhì)過程的影響。電鍍電源的發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段：直流電機階段；硅整流階段；可控硅階段；電鍍的發(fā)展經(jīng)歷了4個發(fā)展階段：直流電機階段、硅整流階段、可控硅階段、晶體管階段。電流通過鍍槽是電鍍的必要條件，鍍件上的金屬就是在電流流過電鍍時引起電化學(xué)反映而形成的。引言 電鍍，即采用電化學(xué)的方法使金屬離子還原為金屬，并在金屬或非金屬制品表面形成符合要求的平滑、致密的金屬覆蓋層。電鍍后的鍍層性能在很大程度上取代了原來基體的性能，起裝飾和防護作用，隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展，電鍍工藝已遍布各個領(lǐng)域。在電鍍中產(chǎn)生電流的裝置，稱之為電鍍電源。脈沖電鍍是一項新的電鍍技術(shù)。所謂數(shù)字脈沖電源，就是采用微處理器等數(shù)字電路對脈沖電源中的直流斬波進行控制，并實現(xiàn)數(shù)字顯示與數(shù)字調(diào)節(jié)的一種脈沖電源。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,數(shù)控電源技術(shù)已經(jīng)用到了各種領(lǐng)域，首先我們先了解一下數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況，人們對電鍍質(zhì)量的要求越來越高。這些缺陷大大限制了電鍍技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)，尤其是精密制造的需要。畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。武器裝備的快速發(fā)展，對電子封裝技術(shù)提出了新的、更高的要求。長期以來，由于在電鍍行業(yè)中普遍使用直流電鍍電源，人們往往把主要精力用于改變直流電鍍的鍍液成分、采用化學(xué)添加劑等方式來改善鍍層性能。 脈沖電鍍實際上是一種通斷直流電鍍。當(dāng)電流關(guān)斷時，陰極區(qū)附近放電離子又恢復(fù)到初始濃度，濃差極化消除，這利于下一個脈沖周期繼續(xù)使用高的脈沖(峰值)電流密度，同時關(guān)斷期內(nèi)還伴有對沉積層有利的重結(jié)晶、吸脫附等現(xiàn)象。實踐證明，脈沖電鍍在細(xì)化結(jié)晶、改善鍍層物理化學(xué)性能、節(jié)約貴金屬等方面比傳統(tǒng)的直流電鍍有著不可比擬的優(yōu)越性。20世紀(jì)80年代末90年代初雙脈沖電鍍電源在我國開始有所應(yīng)用以來，脈沖電鍍技術(shù)即得到了飛速發(fā)展。我所曾于90年代中期配置了這種雙脈沖電源。對于雙脈沖電源來說，只能等鍍了一段時間后，再重新手動修改電鍍參數(shù)，這樣勢必造成操作上的煩瑣和失誤，同時因為過多的人為因素的介入，使得重復(fù)性變得很差。該程序控制多脈沖電鍍電源可以將多組不同參數(shù)的脈沖方波 (包括正、反向脈沖)進行任怠組合，且脈寬、頻率等參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，使用靈活方便，很好地滿足了多種電鍍工藝的需求 。70年代后期，我國部分高等院校、研究所、生產(chǎn)廠已研制并投產(chǎn)幾種類型的脈沖電鍍電源，其情況大致可分為以下三個階段第一階段:提供試驗室進行脈沖電鍍工藝研究和脈沖電鍍機理探討用的小型脈沖電鍍電源。通過工藝研究和機理初步探討，脈沖電鍍在電鍍行業(yè)尤其在貴金屬電鍍、合金電鍍方面有著很強的生命力，提出了金、銀、鍺等貴金屬脈沖電鍍的較成熟的工藝。為了滿足生產(chǎn)需要，脈沖電源已形成峰值電流為30A, 50A, 100A, 200A, 300A, 500A的系列產(chǎn)品。 隨著脈沖電源容量的增加及頻率范圍的擴大又促進了電鍍工藝的研究。如不加添加劑光亮鍍鎳新工藝的研究，表面電鍍晶粒細(xì)，光澤度又好印刷板薄銅皮鍍銅工藝研究，合金電鍍工藝的研究等。 二、在可調(diào)直流的基礎(chǔ)上疊加可變的方波脈沖電源。 隨著器件質(zhì)量進一步提高及新的大功率器件的研制成功，在脈沖電鍍電源中采用1000V左右高壓品體管，大容量可關(guān)斷晶閘管及調(diào)頻晶閘管作為功率器件，上述三方面要求的電源，為期不會太遠(yuǎn)。雙脈沖電鍍電源具有如下特點: 一、國產(chǎn)雙脈沖電鍍電源多采用性能相同的兩組脈沖電源反向隔離并聯(lián)，以實現(xiàn)輸出正、負(fù)脈沖周期換向電流的日的。由于是采用兩臺獨立電源，因此上述參數(shù)均可單獨調(diào)節(jié)。四、雙脈沖電源也存在它的局限性，由于這種電源采用手動調(diào)節(jié)參數(shù)，因此在設(shè)定好上述十個參數(shù)之后，即成為單一參數(shù)的脈沖波形參數(shù)，進入電鍍過程。脈沖電流 (或電壓)的波形通常有方波、正弦波、鋸齒波等以及這些波形與直流的疊加。就方波脈沖而言，前沿和后沿的陡度越大可獲得更好的實鍍效果，但對前后沿的要求不可太苛刻，否則會為脈沖電源的設(shè)計、制造和脈沖的傳輸帶來困難。對不同鍍種在不同槽液中等效電阻的變化，我們作了測試，積累了一定數(shù)據(jù)，綜合其他相關(guān)資料，有關(guān)方波脈沖電鍍電源的技術(shù)指標(biāo)特提出如下基本要求:一、輸出電壓波形為方波平頂?shù)募y波系數(shù)5%，電壓波形不允許有過沖及振蕩現(xiàn)象。三、方波脈沖電源測量與顯示系統(tǒng)可采用電流表顯示平均值電流Ic P,脈沖 電流的通電時間Ton脈沖電流的斷電時間Torn和脈沖電流之頻率f可使用示波器觀察分析。在實際使用中，方波脈沖電源使用較為普通，多用于無特殊要求的鍍金、銀、鎳場合，多波形脈沖電源多應(yīng)用于合金類表面硬質(zhì)氧化場合，例如鋁的硬質(zhì)氧化，而雙脈沖電源為新近發(fā)展的新穎脈沖電源，是對于表面要求高的場合較為理想的電源，如精密儀器、電子元件陶瓷基片表面處理場合。它的特點是由脈沖電流對電極過程動力學(xué)的特效影響所決定的，其中最主要的是對傳質(zhì)過程的影響。由此，可以調(diào)節(jié)占空比及頻率的脈沖電源。一般直流電源的輸出電流波形如圖，而特殊電源的脈沖電源，有著與直流電源完全不同的波形如圖。(2)波形特殊 (例如方波等)。例如在印刷線路板行業(yè) (PCB)中，使用脈沖電源電鍍，可提高其深鍍能力，使鍍層均勻、致密、不脫落。實踐表明，裝飾業(yè)和電子業(yè)，用脈沖電源電鍍貴金屬，可以用較薄的鍍層獲得較為理想的鍍層表面。 結(jié)品細(xì)化，改善與提高鍍層的均鍍能力:脈沖電鍍時，山于脈沖瞬間陰極表而上具有很高的電流密度。這就使品核形成的速度大于晶核成長的速度。三、改善鍍層的化學(xué)性能，降低孔隙率提高鍍層的抗腐蝕能力。四、改善鍍層的物理性能 降低表面電阻和體電阻，提高導(dǎo)電性，增大耐磨性，減少應(yīng)力。由于脈沖時的峰值電壓遠(yuǎn)大于直流鍍時的電壓所以陰極表面鈍化膜易被擊穿而有利于鍍層與基體間的結(jié)合，因此脈沖鍍提高了結(jié)合力。我國電子工業(yè)每年用金量約20噸其中大部分用于電子元件的電鍍涂層，白銀的每年用量超過百噸它主要用于電鍍涂層，由于鍍層超厚其金、銀等貴重金屬白白耗費緊集成電路框架鍍金為例，直流鍍層厚度需要 2微米以上刁‘能保證使用，而采用脈沖電鍍后可使鍍金層厚減到 ，這就可使鍍金層厚度降低40%,鍍件受鍍時間減少 1/3左右。上面簡要說明了脈沖電源作為電鍍電源使用的特點和使用方法，但并非脈沖電源在任何場合使用都能獲得較為理想的表面，脈沖電源也存在一定的P限性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一、脈沖電源雖然在表面能形成致密均勻的鍍層表面，但它在要求工件表面鍍層較厚的場合效果并不理想，效率低。二、脈沖電源在較多復(fù)雜的表面 (例如首飾、插件)能形成較為均勻的鍍層，保持工件原有機械形狀，但在深鍍能力上不理想，電流效率較低，例如深孔電鍍。但會出現(xiàn)鍍層厚度不一致的現(xiàn)象。故在脈沖電源使用場合，最好不使用有機添加劑。綜上所述，隨著科技進步，電子、通信、信息等尖端高科技工業(yè)的發(fā)展，電鍍脈沖電源的應(yīng)用將越來越廣泛，合理使用脈沖電源必將對我國金屬表面處理行業(yè)的發(fā)展起到很大的促進作用。但目前電鍍技術(shù)仍存在某些缺陷，諸如加工時間長、鍍層厚度均勻性差、鍍層容易出現(xiàn)缺陷以及存在較大內(nèi)應(yīng)力等。數(shù)控電源技術(shù)是對電解電源實現(xiàn)大電流、高頻率、大工作比脈沖輸出、環(huán)保、節(jié)電節(jié)時高效的技術(shù)。它是當(dāng)今最為現(xiàn)在金的電鍍電源，也是電鍍電源發(fā)展的方向。數(shù)字脈沖電源一般分為雙脈沖電源與單脈沖電源2種。改變IGBT開關(guān)的方波驅(qū)動信號，以實現(xiàn)脈沖寬及頻率的可調(diào)。所不同的是脈沖電鍍有三個獨立的參數(shù)（脈沖電流密度J、導(dǎo)通時間tom及關(guān)斷時間toff可調(diào)；而一般直流電鍍只有1個參數(shù)（電流或電壓）可調(diào)。國內(nèi)外電鍍工作者大量的實踐證明，脈沖電鍍是一項既能提高鍍層質(zhì)量，又能提高沉積速率的經(jīng)濟效率很高的電鍍新技術(shù)。圖 32脈沖電源參數(shù)圖Figure 32 pulse power source parameter chart本數(shù)字單脈沖電源的性能與設(shè)計要求主要體現(xiàn)在以下一些指標(biāo)： 供電電源：3相，50HZ，380V。 輸出峰值電壓：330V，連續(xù)可調(diào)。脈沖占空比：0100%，可調(diào)。工作方式:恒流/壓任選。4 數(shù)字單脈沖電源的設(shè)計方案及其要求數(shù)字單脈沖電源的設(shè)計主要采用了雙CPU系統(tǒng)方案，包括系統(tǒng)硬件、軟件的具體設(shè)計方案和步驟 雙CPU系統(tǒng)方案在單CPU系統(tǒng)中，全部的控制、監(jiān)測和運算都由CPU來完成，致使CPU只能串行地完成任務(wù)，這將造成兩方面的結(jié)果:一是控制響應(yīng)的速度很大程度上取決于CPU的速度，CPU則成為系統(tǒng)性能提高的瓶頸，對于要求高速采樣、控制、輸出的應(yīng)用，系統(tǒng)顯得力不從心。因此自80年代以來，國內(nèi)外逐漸開始研制多CPU型電源控制硬件結(jié)構(gòu)，各種方案總的來說可分為兩類:一類是將保護功能和人機界面等功能分開，由不同的CPU分別承擔(dān)電氣量的采集與變換、控制邏輯運算、人機對話和打印輸出、與上位機通信、數(shù)字量輸入和處理等功能。CPU數(shù)目多，使得裝置體積大且成本也較高。該系統(tǒng)的特點是每個保護插件的硬件完全相同，只是EPROM中的運行程序不同，各板間的聯(lián)絡(luò)線很少，因而維護檢修方便，抗千擾能力強。由于系統(tǒng)中關(guān)鍵的問題是定時：電鍍時間的定時及驅(qū)動開關(guān)管的脈沖定時，而且后者的定時精度直接影響輸出脈沖波形的頻率精度。主系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)顯示按鍵管理、電鍍時間控制以及運行中的暫停等控制；從系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生開關(guān)管的驅(qū)動脈沖。實現(xiàn)的約素是：1)能夠滿足系統(tǒng)的實時性要求，響應(yīng)及時，并能完成系統(tǒng)的所有設(shè)計功能：2)軟、硬件實現(xiàn)不能過于復(fù)雜。采用雙口RAM的雙CPU電路，整個電路分成2大部分，每個編有單獨的程序,各管理1部分,這樣可以減少軟件的編寫的難度,，作為2個CPU交換信息的媒介，主CPU和次CPU均可通過與雙口RAM相連的總線對雙口RAM進行讀/寫。這種方式的實現(xiàn)原理可用圖42來表示：圖42雙口RAM方式雙CPU系統(tǒng)Figure 42 pair of mouth RAM way double CPU system2．采用并口通信方式采用這種方式的主要有兩種：(1)直接連接方式。圖P34，P35作為握手聯(lián)絡(luò)信號。索然是半雙工通信方式，但由于是并行通信方式，速度還是比串口方式要快。圖 43直接并行方式Figure 43 direct parallel way(2)間接連接方式間接連接方式一般是通過并行接口電路來實現(xiàn)的。這種方式的特點是硬件簡單，軟件實現(xiàn)也很方便；但實時性相對較差，只適應(yīng)于數(shù)據(jù)量小的場合。2主系統(tǒng)分析(1)復(fù)位與看門狗電路按照系統(tǒng)的設(shè)計要求及長期連續(xù)運行、工作環(huán)境惡劣等實際情況，本系統(tǒng)的復(fù)位必須考慮以下3種情況：上電復(fù)位、手動復(fù)位及看門狗定時器溢出復(fù)位；因此，采用MAX813L電源監(jiān)視電路。雖然“喂狗”信號來自主CPU，表面上看，從系統(tǒng)的失常不至于引起監(jiān)視電路輸出復(fù)位信號；但事實上，如果對從系統(tǒng)的軟件進行適當(dāng)處理，當(dāng)從系統(tǒng)工作失常后，也能讓主系統(tǒng)感知，然后強制電源監(jiān)視電路復(fù)位，也可以達(dá)到引起復(fù)位的目的。(2)主CPU系統(tǒng)主CPU系統(tǒng)主要管理顯示電路、按鍵電路、運行狀態(tài)控制及向從CPU系統(tǒng)發(fā)出脈沖參數(shù)等，核心是89C52單片機?！拔构贰毙盘栍蒔12輸出，其實質(zhì)是一個負(fù)脈沖。其中R/P用來由主CPU控制從CPU的運行與暫停，SCOMM信號是從CPU向主CPU指示通信狀態(tài)的，成功結(jié)束有效；否則無效。由于系統(tǒng)設(shè)置TON，TOFF，T等參數(shù)的要求，以及運行中的電鍍時間的倒計時的需要，一共用了3組數(shù)碼管，每組4個數(shù)碼管。數(shù)碼管采用小型超高亮共陰數(shù)碼管。TON，TOFF參數(shù)在運行中始終顯示，而T參數(shù)則以秒為單位倒計時顯示，到0結(jié)束運行。圖 45數(shù)碼管電路Figure 45 nixietube electric circu、顯示器接口8279是鍵盤、顯示器專用控制芯片。由它構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤顯示器接口電路，顯示穩(wěn)定、程序簡單，不會出現(xiàn)誤動作，已被廣泛用于單片機系統(tǒng)中。Figure 46 is 8279 chip pin charts.下面對部分引腳的功能作以介紹：IRQ：中斷請求、高電平有效。D0~D7：數(shù)據(jù)總線，為雙向三態(tài)總線，同單片機數(shù)據(jù)總線相連；用于傳送CPU和8279之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)等信息。＝0時選中8279，為輸入線。外部時鐘輸入，經(jīng)分頻后產(chǎn)生100kHz，作為8279的內(nèi)部時鐘。A0＝1時，CPU寫稿79的數(shù)據(jù)為命令字、從8279讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)；A0＝0時，CPU讀寫的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。平時保持為“1”,當(dāng)鍵盤矩陣結(jié)點上有鍵閉合時，變?yōu)椤?”。SHIFT：移位信號。CNTL/STB：控制/輸入線。在選輸入方式時，該信號的上升沿可將來自RL0~RL7的數(shù)據(jù)存入FIFORAM中。用于鍵盤、顯示器或傳感器陣列的掃描線。OUTB0~OUTB3：B組段顯示數(shù)據(jù)輸出線。與多位數(shù)字顯示的掃描線SL0~SL3：消陷輸出線低電平有效，當(dāng)有顯示切換或消陷命令時，使顯示器熄滅。二、8279與鍵盤/顯示器的接口、顯示器硬件連接的基本方式。數(shù)據(jù)總線D0~D7接AT89S52的數(shù)據(jù)總線P0口。由AT89S52的地址