DE2709963A1 - Vorrichtung und verfahren zur regelung und steuerung der reaktantenzugabe und -konzentration - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur regelung und steuerung der reaktantenzugabe und -konzentrationInfo
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Description
DipL-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK
Dft-lng. G. DANNEMBERG · Dr. P. WE IN HOLD · Dr. D. GUDEL
<«„> """ β FF1ANKFIIRT/M.
28/0)4 GFl LSCHMyHtIN'-:R S (H il
2i>. Februar 1977
Gu/Rb/Pi.
FDN-386
GAF CORPORATIOIi, 1361 Alps Road,
New Jersey 07470
Vorrichtung und V ar fahren zur-
und Stoueruns der Roaktantenzugabo und
-konzentration
7098S0/0670
Beschreibung
Dio Erfindung b-rtrifft eine Vorrichtung zur Regelung und
Steuerung von Verfahren, sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur 3eg9lung und/oder Steuerung der Konzentration
oin33 Bestundteils in einem Stoff, der durch Mischung von Komponenten erzeugt wird, die unterschiedliche
Mengen des Bestandteils enthalten.
Lichtempfindliche Schichten lassen sich durch Mischung von Lösungen aus Silbernitrat und Alkalihalogenid herstellen.
Die Eigenschaften derartiger Schichten sind teilweise eine Funktion der festgelegten Gestalt, der durchschnittlichen
Größe und der Größenverteilung der Silberhalogenidkristalle
in der Schicht. Um Schichten oder Emulsionen mit den gev/llnschten Eigenschaften der Silberhalogenidkristalle
zu eräugen, müssen die lonenkonzentration
des Silbors, die Azidität, die Strövnungseigenschaften, dio
Temperatur und dio Zugabegeschwindigkeit der Reaktanten während des Micchvorgangs eng gesteuert und/oder geregelt
werden.
Ein bekanntes System zur Regelung und Steuerung der Zugabegeschwindigkeit
der Reaktanten besteht in einem Fallfördersystem, bei dem Regelventile verwendet werden, um die
Zugaberaten der Silbernitrat- und der Alkalihalogenidlösungen zu begrenzen. Bei diesem System wird eine Aufzeichnungseinrichtung
verwendet, um die Azidität und die ßilberionenkonzentration zu überwachen. Sofern Abweichungen
von Sollwerten wahrgenommen v/erden, werden die Zugaberaten der Geschvrindigksit eingestellt.
Ein Nachteil eines derartigen Systems besteht darin, daß ständige Veränderungen der primären Zugaberaten der Reaktanten
keinen Beitrag zur Verbesserung der Gesamtstabilität
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des Prozesses liefern.
Bei einem anderen bekannten System werden die primären
Zugaberaten der Alkalihalogenide und der ßilbemitratlösungen
mittels Getriebepumpen in den primären Flußpfaden der Lösungen gesteuert und geregelt. Die Strömungsgeschwindigkeit
der einzelnen Lösungen wird durch einen Flußmesser überwacht und geregelt. Die Silberionenkonzentration
wird bei diesem System dadurch geregelt, daß getrennte Regelflußpfade von den Reaktanten-Versorgungsgefäßen zum Mischgefäß
vorgesehen sind.
Die Regelflußpfade enthalten einen Analysator für die Silberionenkonzentration,
eine Getriebepumpe und einen Flußmesser. Sofern die Silberionenkonzentration unterhalb des vorgegebenen
Wertes liegt, wird die Getriebepumpe im Regelflußpf ad des Silbernitrats betrieben. Liegt dagegen die Silberionenkonzentration
über dem vorgegebenen Wert, so wird die Getriebepumpe im Alkalihalogenid-Regelkreis in Betrieb
gesetzt. Die Regelkreise arbeiten unabhängig von dem Primärkreis. Da die Zugaberate der Reaktanton durch eine Getriebepumpe
geregelt wird, die die einzige verfügbare Einrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit darstellt,
besitzen die Bereichsgrenzen der Motorgeschwindigkeiten einen einschränkenden Effekt auf das Verhältnis von maximaler
zur minimalen Zugaberate in den Regelflußpfaden.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Herstellung von lichtempfindlichen Schichten oder anderen Produkten in
einem Verfahren, während dessen Ablauf bedeutende Störungen in einem Bestandteil auftreten können und kompensiert
werden.
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Die erfindungsgenaße Vorrichtung kann die Konzentration
eines Bestandteils eines Produktes regeln, das durch Mischung mindestens einer bestandteilarmen Komponente und mindestens
einer bestandteilreichen Komponente in einem Gefäß hergestellt
wird. Die Vorrichtung enthält einen primären Flußpfad mit einer ersten und einer zweiten Meßeinrichtung zur
Bestimmung der primären Zugaberaten für die bestandteilarme Komponente und die bestand teilreiche Komponente. Der
primäre Flußpfad enthält Einrichtungen zum kontinuierlichen Betreiben der ersten und zweiten Meßeinrichtungen während
des Mischvorgangs. Die Vorrichtung enthält ferner einen sekundären Flußpfad mit einer dritten Meßeinrichtung zur
abrufbaren Bestimmung der sekundären Mengen der bestandteilarmen Komponente, und eine vierte Meßeinrichtung zur
abrufbaren Lieferung der sekundären Mengen der bestandteilreichen Komponente. Konzentrationsregelelemente dieser
Vorrichtung enthalten Einrichtungen zum Messen der Konzentration des Bestandteils in dem Gefäß, und Einrichtungen,
die auf irgend eine Abweichung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches ansprechen und eine der Meßeinrichtungen im
sekundären Flußpfad erregen, damit eine sekundäre Menge derjenigen Komponente hinzugefügt wird, die zur Beseitigung
der Abweichung benötigt wird. Diese Einrichtung spricht auf Abweichungen außerhalb eines vorgegebenen Bereiches an und
ändert die Lieferrate einer der Meßeinrichtungen im primären Flußkreis als unmittelbare Funktion der Größe der Abweichung·
Im folgenden werden Aueführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Tn den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Herstellungsverfahrens
für eine lichtempfindliche Schicht, das die vorliegende Erfindung enthält;
709850/06T0
Fig. 2 ein Blockschaltbild dea Konzentrationsregelkreises,
wobei zur Regelung dieses Verfahrens zwei Regler eingesetzt sind;
Fig. 3 «in Blockschaltbild des Konzentrationsregelkreises
mit drei Reglern zur Regelung des Verfahrens; und
Fig. if eine Zusammenstellung der Regelsignale, die über
. einen großen Bereich von Abweichungen in der Ionenkonzentration erzeugt werden* -
Entsprechend der Figur 1 besteht die Funktion der vorliegenden Erfindung darin, die Raten zu regeln, mit denen eine
Alkalihalogenidlösung in einem Vorratstank 10 und eine Silbernitratlösung in einem Vorratstank 12 einem Mischgefäß
38 zugeführt werden. Die Lösung in dem Gefäß 38 wird kontinuierlich mittels eines Mischers 99 gemischt. Ein Auslaßrohr
vom Vorratstank IO enthält ein Tankventil Ik und ein
Filter 16, durch das die AlkalihalogenidlSsung geleitet
wird. Der größte Teil der gefilterten Alkalihalogenidlösung tritt durch eine Leitung 18 in einen primären Flußpfad ein,
während eine kleine Menge durch eine Leitung 20 einem sekundären Flußpfad zugeführt wird.
Die Auslaßverbindungen vom Vorratstank 12 für die Silbernitratlösung
entsprechen den Auslaßverbindungen für die Alkalihalogenidlösung· D.h., ein Auslaßrohr vom Vorratstank
12 enthält ein Tankventil 22, ein Filter 24, eine
primäre Flußleitung 26 und eine sekundäre Flußleitung 28.
Die primäre Zugaberate für die Lösungen wird im primären
Flußpfad mittels Kolbenmeßpumpen 30 und 32 in den Leitungen
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Ak
26 verwirklicht. Tde Kolbenneßpumpen 30 und 32 bestehen
je aus einer herkömmlichen Pumpe, deren Fördermenge durch
Veränderung entweder der Hubzahl oder der Hublänge des Kolbenelements eingestellt v/erden kann. Die Pumpen 30 und
32 können z.B. als das Modell SED MR 2-88-142-SM ausgebildet
sein, das von der Firma Milton Roy Co. in Philadelphia, Pennsylvania erhältlich sind.
Die beiden Kolbenneßpumpen 30 und 32 werden mit derselben
Hubzahl mittels eines Antriebsmotor 34 angetrieben, dessen Geschwindigkeit veränderlich ist und von einem Geschwindigkeit
sregelkr eis 36 geregelt wird. Die von der Pumpe 30
gemessene Alkalihalogenidlösung wird durch eine Leitung 40
zum Mischgefäß 38 gefördert, wobei die Leitung 40 ein Rückschlagventil 42 enthält. Die gemessenen Mengen der
Silbernitratlösung werden durch eine Leitung 44 mit einem
Rückschlagventil 46 zum Mischgufäß 38 gefördert. Als Ventile lassen sich 1/2"-Ventile der Hr. 746-033-50 verwenden, die
ebenfalls von der Firma Milton Roy Co, erhältlich sind.
Im sekundären Flußpfad drückt eine wahlweise erregbare Meßpumpe 48 sekundäre Mengen der Alkalihalogenidlösung
von der Leitung 20 durch ein Rückschlagventil 49 zu einer Leitung 50, die im Mischgefäß 38 endet. Eine ähnliche Meßpumpe
52. regelt den sekundären Fluß der Silbernitratlösung von der Leitung 28 durch ein Rückschlagventil 53 zu einer
Leitung 54» die ebenfalls im Mischgefäß 38 endet. Als
Meßpumpen 48 und ^Z lassen sich je eine 201 V-40-43-SMCHEM
Pumpe einsetzen, die von der Firma Crane Co. aus Warrington,
Pennsylvania, erhältlich sind. Die Konzentration der Silberionen im Mischgefäß wird mittels einer Sondenanordnung 57
gemessen, die in das Gefäß eingetaucht ist. Die von dieser
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Ab
Sondenanordnung erzeug tea. Signale werden Konzentrationsregelkreisen
zugeführt, vgl. Block 58, die in Verbindung mit den Fig· 2 und 3 näher erläutert werden. Sofern die
Messungen anzeigen, daß die Silberionenkonzentration von einem besetzten Wert oder Vorgabewert durch eine relativ
kleine Menge abweicht, veranlaßt die Schaltung 58, daß entweder die Meßpumpe i|8 oder die Meßpumpe 52 in Betrieb
geht und gerade diejenige Lösung fördert, die zur Beseitigung der Abweichung erforderlich ist.
Sofern die Störung der Ionenkonzentration relativ groß ist, d.h. wenn die Störung auch bei maximaler Förderleistung
der betriebenen Pumpe nicht korrigiert werden kann, erzeugt die Konzentrationsregelschaltung 58 Signale, die
die Hublänge der Kolbenmeßpumpo 30 ändert, wobei die primäre Zugaberate für die Alkalihalogenidlösung geändert
wird» Die Hublänge läßt sich entweder erhöhen oder abnehmen, um mehr oder weniger Alkalihalogenidlösung zu liefern, die
zur Beseitigung der Abweichungen in der Silberionenkonzentration erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nur die Hublänge der Pumpe 30 durch die Konzentrationsregelechaltung
58 geändert. Die Hubzahl der Pumpe 30 bleibt die gleiche wie diejenige der Pumpe 32, die bevorzugt nicht
alt der Konzentrationsregelschaltung verbunden ist.
In Fig. 2 liefern eine Silberbarrenprobe 56 und eine Silber/
Silberchlorid-Referenzprobe 60 innerhalb der Sondenanordnung 57 einem Silberionenkonzentrations-Meßgerät 62 Eingangssignale, das ein Signal erzeugt, das dem absoluten
Wert der Silberionenkonzentration im Gefäß 38 entspricht.
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Das Ausgangssignal des Meßgeräts 62 wird über 'einen Stromkonverter
66 zwei Proportionalreglern 70 und 72 zugeführt.
Die Probe 60 kann z.B. eine Ag/AgCl-Referenzprobe der
Firma Beckman Instruments Inc. aus Irvine, California
sein. Das Silberionenkonzentrations-Meßgerät 62 besteht
im wesentlichen aus einem Modell 900 pH-Analysator, der
ebenfalls von der Firma Beckman Instruments erhältlich ist. Die Proportionalregler 70 und 72 enthalten die Proportional
regler der Modellnummer 62H, die von der Firma Foxboro Co. aus Rochester, New York erhältlich sind.
Die Funktion der Proportionalregler 70 besteht darin", das
die gemessene Ionenkonzentration darstellende Signal um die Größe des Sollwerts zu versetzen, um ein Konzentrations
fehlersignal abzuleiten, wenn ein Überschuß an Silberionen vorhanden ist. Die Größe des Ausgangssignals gibt das Maß
der Abweichung an. Das Ausgangssignal des Proportionalreglers 70 bleibt auf einem Minimalwert, wenn ein Mangel
an Silberionen vorhanden ist·
Die Funktion des Proportionalreglers 72 entspricht der
Funktion des Proportionalreglers 70, wenn ein Mangel an
Silberionen vorhanden ist. D.h. das Auegangssignal des Proportionalreglers 72 ist proportional der Abweichung
zwischen der gemessenen Silberionenkonzentration und dem Sollwert, wenn ein Mangel an Silberionen besteht. Das Ausgangssignal
des Proportionalreglers 72 verbleibt auf einem
Minimalwert, wenn ein Überschuß an Silberionen vorhanden ist.
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Die Sollwerte für die Silberionenkonzentration für die
Proportionalregler 70 und 72 worden bevorzugt von fern
durch separate Kanäle 1 und 2 mittels eines digitalen Datensollwertkreises 68 gesteuert. Das Ausgangssignal des
Reglers 70 wird einem oberen Signalwählkreis 7*+ und einem
unteren Signalwählkreis 76 zugeführt· Die Funktion des
unteren Signalwählkreises 76 besteht darin, das Ausgangssignal
des Proportionalreglers 70 mit einem Referenzsignal zu vergleichen, das von einer Referenzstromquelle 78 geliefert
wird. Der Signalwählkreis 76 liefert das kleinere der beiden miteinander verglichenen Signale zu einem Stromkonverter
80. Das Ausgangssignal des Stromkonverters 80
regelt die Älkalihalogenidpumpe 48 im sekundären Flußkreis.
Der Ausgang des unteren Signalwählkreises 76 steht innerhalb eines bestimmten Bereiches direkt mit der Größe des
Konzentrationsfehlersignals in Beziehung, wobei die obere
Bereichsgrenze durch den von der Quelle 78 gelieferten Referenzstromwert gegeben ist. Sofern das Konzentrationsfehlersignal
das Referenzsignal überschreitet, besitzt das Ausgangssignal des unteren Signalwählkreises 76 einen
konstanten Wert, der die Größe des Referenzsignals besitzt. Dieses konstante Signal stellt die maximale Korrekturkapazität
der AlkallhalogenidpuTBpe /*8 im sekundären Flußkreis dar.
Eine automatisch oder von Hand betätigbare Station 82 stellt ein herkömmliches Prozeßregelelement dar, das
unter der Steuerung eines Bedienenden von Instrumenten
erzeugte Eingangssignale oder von Hand vorgegebene Eingangssignale empfängt. Im Rahmen dieser Beschreibung wird
angenommen, daß die automatisch oder von Hand betätigbare
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Station 82 ständig im automatischen Betrieb arbeitet. Das am Ausgang des oberen Signalwählkreises 7k erscheinende
Signal wird durch die Station 82 einem Eingang eines Addierverstärkers 8*f zugeführt, dessen. Ausgangssignal einem
Stromkonverter 86 zugeführt wird. Das Auegangssignal des Addierverstärkers 8^ liefert ein Eingangssignal einer
Hubhöhenregelung 88 für die Alkalihalogenidpumpe 30 im primären Pluökreis. Die*prioäre Hubhöhe der Alkalihalogenidpumpe
wird von fern durch einen digitalen Datenkreis über den Kanal 3 geregelt. Das durch den oberen Signalwählkreis
7k erzeugte Signal ändert die Hubhöhe der Alkalihalogenidpumpe
30 ein wenig, um die primäre Zugaberate der Ionenalkalihalogenidlösung,
wodurch die Silberionenkonzentration im Mischgefäß reduziert wird. Der Hubhöhenregler 88 enthält
bevorzugt einen TAMR-Stellmotor mit einer AMI-MA-Regelung,
die von der Firma Milton Roy Co. erhältlich sind.
Der obere Signalwählkreis 7k stellt zusammen mit seiner internen Referenzstromquelle einen Teil einer Anordnung
zur Korrektur großer Fehler in der Ionenkonzentration dar. Aus Gründen einer vereinfachten Beschreibung werden große
Fehler, d.h. Fehler, die sich primär nicht lediglich durch den sekundären Flußkreis beseitigen lassen, als anormale
Fehler bezeichnet. Fehler, die «ich durch Benutzung des sekundären Flußkreises beseitigen lassen, werden als normale
Fehler bezeichnet. Während eines typischen Herstellunge» prozesees für eine lichtempfindliche Schicht, können sowohl
normale als auch anormale Fehler auftreten. %e meisten Fehler bleiben jedoch innerhalb des normalen Bereiche.
Der Betrieb der Konzentrationsregelschaltung zur Korrektur anormaler Fehler wird später ausführlicher erläutert.
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Wenn der Ausgang des PAG-Meßgeräts 62 einen Mangel an
Silberionen feststellt, wird das Ausgangssignal des Proportionalreglers 72 einem oberen Signalwählkreis 92 und
einem unteren Signalwählkreis 9*t zugeführt. Der untere
Signalwählkreis 9*f vergleicht das Ausgangs signal des
Proportionalreglers 72 mit einem von der Quelle 96 gelieferten
Referenzsignal und leitet das kleinere der beiden Signale einem Stromumwandler 98 au. Das Ausgangssignal des
Stromumwandlers 98 regelt die Speisung der Silbernitratpumpe
5? im sekundären Flußkreis. Der untere Signalwählkreis
9*f liefert ein Hegelsignal an die Silbernitratpumpe 52,
das linear von der Größe der Konzentration innerhalb ,des normalen Fehlerbereichs abhängt, dessen obere Grenze durch
das von der Quelle 96 gelieferte Referenzsignal gesetzt wird.
Das Ausgangssignal des oberen »SignalWahlkreises 92 wird
einer automatisch oder von Hand betätigbaren Station zugeführt, die beim automatischen Betrieb das Signal einem
negativen Eingang des Addierverstärkers Sk zuführt. Das
resultierende Ausgangssignal dos Addierveretärkers 8if
wird nach der Umwandlung im Stroinumwandler 86 dem Hubhöhenregler 88 zugeführt, um die Hubhöhe der Alkalihalogenidpumpe
30 im primären Flußkreis zu verringern.
Die geschilderten Regelelemente einschließlich der unteren Signalwählkreise 76 und 9^ können lediglich einen begrenzten
oder Normalbereich der Ionenkonzentrationsfehler korrigieren. Sofern die Konzentration anormal, d.h. außerhalb
dieses Bereiches ist, werden die oberen Signalwählkreise 7h und 92 in Betrieb gesetzt.
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at?
Wenn das Signal vom PAg-Meßgerät 62 einen Überschuß an
Silberionan anzeigt, wird ein Ausgangssignal des Proportionalreglers
70 mit einem Ausgangsro gnal aus einer internen
Referenzstromquelle im oberen Signalwählkreis 7k verglichen.
Dieser Wählkreis läßt das höhere Signal durch. Das minimale Ausgangssignal vom oberen Signalwählkreis 7k
wird von der internen Referenzstromquelle geliefert, wobei
das Ausgangssignal des oberen Signalwählkreises 7k irgendeinem größeren Ausgangssignal des Proportionalreglers 70
direkt zugeordnet ist. Das gewählte Signal wird der automatisch oder von Hand betätigbaren Station 82 und einem
Alarmkreis 102 zugeführt, der dem Prozeßbedienungspersonal zur Kenntnis bringt, das ein anormaler Konzentrationsfehler
wahrgenommen wurde. Das Ausgangssignal der Station 82
erhöht, wenn es durch den Addierverstärker 8*t, den Umwandler
86 und den Hubhönenregler 88 zur Anwendung kommt, die Hubhöhe der Alkalihalogenidpumpe 30 im primären Flußkreis.
Da das Ausgangssignal des oberen Signalwählkreises 7k
direkt mit der Größe des anormalen Konzentrationsfehlers verknüpft ist, wird die Hubhöhe der Alkalihalogenidpumpe
30 linear über einen nahezu unbegrenzten Bereich geändert, um die primäre Zugaberate des Alkalihalogenide in dem
Maße zu ändern, das erforderlich ist, um den anormalen Konzentrationsfehler zu korrigieren.
Yi'enn das Ausgangssignal des PAg-Meßgeräts 6? einen anormalen
Mangel an Silberionen angibt, verursacht der obere Signalwählkreis 92 nach dem Vergleich des Ausgangs signals des
Proportionalreglers 72 mit einem von einer internen Quelle
gelieferten Referenzstrom die Erregung einer Alarmeinrichtung 106. Das Ausgangssignal des oberen Signalwählkreises
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92 bewirkt außerdem, wenn es über die automatisch oder von
Hand betätigbare Station 100, den Addierverstärker 8*f und
den Stromumwandler 86 zur Anwendung gelangt, eine Abnahme der Hubhöhe der Alkalihalogeni«.*pumpe 30 in direkter Beziehung
zur Große des anormalen Konzentrationsfehlers. Die Abnahme der primären Zugaberate des Alkalihalogenide
beendet den Konzentrationsmangel an Silberionen.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Regelung der Silberionenkonzentration· Eine Silberbarrenprobe 55
und eine Silber/Silberchlorid-Referenzprobe 61 liefern einem Silberionen-Konzentrationsmeßgerät (PAg-Meßgerät)
63 Eingangssignale, wodurch dieses Gerät ein Signal erzeugt, das den absoluten Wert der Silberionenkon2entration im
Gefäß 38 angibt· Das Ausgangssignal des Heßgeräts 63 wird
über einen Stromumwandler 67 einem 3-Betriebsarten-Regler
65 zugeführt, wobei der Stromumwandler 6? den Ausgangsstrom
des Meßgeräts 63 in eine solche Größe und Form umwandelt, die von dem 3-Betriebsarten-Regler verarbeitbar
ist. In einer Ausführungsforra der Erfindung liefert ein
von fern programmierbarer Silberionenkonzentrations-Sollwertkreis
69 ein Eingangssignal an den 3-Betriebsarten-Begler 65, das den gewünschten V/ert der Silberionenkon*-
zentration darstellt. Als Regler 65 wird bevorzugt ein
rücksetzbarer Proportional-Differentialregler, Modell Nr· 62H von der Firma Foxboro Co. verwendet.
Die Funktion des 3-Betriebsartenreglers 65 besteht darin,
von dem die gemessene Ionenkonzentration darstellende Signal die Größe des Sollwertsignals in Abzug zu bringen,
um ein Konzentrationsfehlersignal abzuleiten, dessen Polarität angibt, ob ein Überschuß oder ein Mangel an Silberionen
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ÄS,
herrscht und dessen Größe die Größe der Abweichung angibt.
Das Konzentrationsfehlersignal wird zwei Proportionalreglern 71 und 73 zugeführt, die Signal abgeben, die eine lineare
Zuordnung zur Größe des Fehlers aufweisen. Wenn die Silberionenkonzentration
oberhalb des Sollwerts liegt, werden die dem Proportionalregler 71 zugeordneten Regelelemente
erregt, wenn die Silberionenkonzentration unterhalb des Sollwerts liegt, werden dagegen die dem Proportionalregler
75 zugeordneten Regelelemente erregt.
Die Ausgangssignale der Proportionalregler 71 «ad 73 werden
einer Gruppe von Bauelementen zugeführt, die mit denjenigen identisch sind, die in Figur 2 innerhalb der gestrichelten
Linie 200 liegen.
In Figur k ist eine idealisierte Darstellung derjenigen
Signale gezeigt, die von den Wahlkreisen 84, 86, 92 und 94.
erzeugt werden. Sofern die Sonden und Meßgeräte einen anormalen Hangel an Silberionen anzeigen, springt das Ausgangssignal des oberen Signalwählkreises 92 auf den internen
Referenzstromwert und nimmt dann in Relation zu der absoluten Größe der Abweichung vom Sollwert zu. Je größer die
Abweichung, desto größer ist die Größe des Regelsignals. Das Ausgangssignal des Wählkreises $2. erreicht an der
Stoßstelle zwischen normalem Fehlerbereich und anormalem Fehlerbereich einen minimalen Pegel und bleibt dann auf
diesem Pegel für beliebige kleinere Fehler. Das Ausgangssignal des unteren Signalwählkreises 9h ist für alle Abweichungen innerhalb des anormalen Bereiches ein Maximum,
es besitzt aber eine lineare Beziehung zu den Fehlern im normalen Bereich.
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■κ
IZ
In ähnlicher Weise steht das Ausgangssignal des unteren
Signalwählkreises 76 in linearer Beziehung zu normalen Überschüssen der Silberionen, es ist dagegen für anormale
Überschüsse konstant. Anormale Überschüsse bewirken die Erzeugung eines in direkter Beziehung stehenden, linearen
Signals von einem oberen Signalwählkreis 7k·
Die Stoßstellen zwischen den normalen und den anormalen Fehlerbereichen werden durch die Werte der Referenzsignale
festgelegt, die von den in Figur 2 gezeigten Referenzstromquellen erzeugt werden. Die in Figur 4 dargestellten Signale
beruhen auf der Annahme, daß die dem Proportionalregler 70 zugeordneten Quellen das gleiche Referenzsignal erzeugen,
und daß die dem Proportionalregler 72 zugeordnete Quellen
ebenfalls identische Referenzsignale erzeugen.
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Claims (1)
- 27U3963PatentansprücheVorrichtung zur Regelung und Steuerung der Konzan- * tration eines Bestandteils eines Produktes, das durch Mischen einer bestandteilarraen Komponente! und einer bestandteilreichen Komponente in einein Gefäß erzeugt wird,gekennzeichnet durch: einen ersten Flußkreis, der eine erste und eine zweite Meßeinrichtung (30, 32.) zur Erzeugung priiaärer Zugaberaten für die bestandteilarme Koraponento und die bestandteili-eiühe Komponente, und Einrichtungen (3-)·» 36) zusi kontinuierlichen Antreiben dor er.v>tsn ur:d der zv/eiten Meßeinrichtung (30, 32) während des Mischvorgange 3 enthält,einen sekundären Flußkreis, der eine dritte Meßeinrichtung (<Y8) zur auf Abruf erfolgenden Forderung sekundärer Mengen der bestandteilarmen Komponente in das Gefäß, und eine vierte Meßeinrichtung (52) zur auf Abruf erfolgenden Förderung sekundärer Mengen dar bestandteilreichen Komponente in das Gofäß enthält, Konzentrationsregaleinrichtungeia (5S), die Einrichtungen zum Messen der Konzentration des Bestandteils im Gefäß (38) zur V/ahrnahnung irgend air.-zr Abweichung von einen vorgegebenen Sollwert, und Einrichtungen enthalten, die auf die /i/seichungen i:oaisr^rilb ·Λ:<^z vorgegebenen Bereiches ansprechen und einu der Meßeinrichtungen (i*8, 52) im sekundären Flußkreis in Betrieb .-setzen, iua diajeniga Komponente z709850/0670ORIGINAL INSPECTEDdie zur Verringerung der Abweichung benötigt wird, y/obei die Einrichtungen auf Abweichungen außerhalb des vorgegebenen Bereiches ansprechen, um die Betriebswerto einer der JKißöinrichtungen (30, 32) in primären Flußkreis so zu ändern, daß mindestens eine prisiäre Zugaberate als Funktion der Größe der Abweichung geändert wird.2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekonnzeichnet, daß die erste und die zweite Meßeinrichtung (30, 32) eine Kolbemnsiipuiape enthalten, deren Förderrate durch Änderung der Hubzahl oder der Hubhöhe einstellbar ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (3*f» 36) einen Motor (3*1·) zum Antreiben der ersten und zweiton Kolbenneßpumpen (30, 32) mit derselben Hubzahl enthalten.if. Vorrichtimg nach Anspruch 3»dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichung ansprechenden Einrichtungen die Hubhöhe einer der ersten und zweiten Kolbemaeüpumpen (30, 32) ändern, um die primäre Zugaberate einer Komponente zu ändern,5· Vorrichtung nach Anspruch ^,dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichung ansprechenden Einrichtungen enthalten:709850/0670. BAD QRiG(NALEine erste Referenzsio'iu-lquelle (78),einen ersten Signalwählkreis (76), der den kleineren der Absolutwerte des ersten Referenzsignals und des einen Überschuß anzeigenden Abv/eichsignals der dritten Meßeinrichtung (48) zuführt,eine zweite Referenzsignalquelle (96), undeinen zweiten Signalv/ähl kreis (94)» der den kleineren der Absolutwerte des zweiten Referenzsignals und eines, einen Mangel anzeigenden Abweichungssignals der vierten Meßeinrichtung (52) zuführt.6. Vorrichtung nach Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichung ansprechenden Einrichtungen (200) ferner enthalten:Eine dritte Referenzsignalquelle,einen dritten Signalwählkreis, der die Absolutwerte des Abweichungssignals, wenn das Abweichungssignal größer als das dritte Referenzsignal ist, und das Mangel anzeigende Abweichungssignal einer der ersten und zweiten Kolbenmeßpurapen (30, 32) zuführt, um die Hubhöhe dieser Pumpe (30, 32) zu verringern,eine vierte Referenzsignalquelle, undeinen vierten Signalwählkreis, der die Absolutwerte de3 Abweichungssignals, wenn das Abvreichungfisignal größer als das vierte Referenzsignal ist und das Abweichungssignal' derselben Pumpe der ersten und zweiten Kolbenraeßpumpen (30, 32) zuführt, uri die Hubhöhe der Pumpe zu erhöhen.709850/0670' BAD ORl&INAL-Zf-7. Vorrichtung stjx Regelung der Konzentration von Silberionen in lichtempfindlichen Silberhalogenid-Schichten, die durch Mischung einer Alltalihalogenidlosung und uinor Silbernitratlösung in einem Gefäß hergestellt werden,
gekennzeichnet durch:einen primären Flußpfad, der eine ercte und eine zweite Meßpumpe (30, 32) zur Verwirklichung primärer Zugaberaten für die Alkalihalogenide und Silbernitratlösungen, und Einrichtungen (3Ή 36) zum kontinuierlichen Antreiben der ersten und der zweiten Meßpumpen (30, 32) während des Mischvorganges enthält, .einen sekundären Flußkreis, der eine dritte Meßpumpe (^8) für die auf Abruf erfolgende Förderung sekundärer Mengen der Alkalihalogenidlösung in das Gefäß (38), und eine vierte Meßpumpe (52) zur auf Abruf erfolgenden Forderung sekundärer Mengen der Silbernitratlösung in das Gefäß enthält,Konzentrationsregeleinrichtungen (57 bis 72), die Einrichtungen (57» 62) zur Messung der Silberionenkonzentration in dem Gefäß (38) enthalten, um jegliche Abweichung von einem vorgegebenen Ionensollwert anzugeben, undEinrichtungen (200), die auf Abweichungen der Ionenkonzentration innerhalb eines vorgegebenen Bereiches ansprechen und eine der Meßpumpen im sekundären Flußkreis erregen und diejenige Lösung hinzufügen, die die Abweichung verringert, wobei die Einrichtungen (200) auf die Ionenkonzentrationsabweichungen außerhalb des vorgegebenen Bereiches ansprechen, um die709850/0670primäre Zugaberate einsr der Moiipumpon (30, 32) im primären Flußkreis proportional zur Größe dar Abweichung zu ändern,8. Vorrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Meßpumpe (30, 32) eine Kolbenmeßpumpe enthält, deren Förderraten durch Änderung der Hubzahl oder der Hubhöhe einstellbar sind.9· Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen (34, 36) einen Motor (3^) enthalten, der die erste und die zweite Meßpumpe (30, 32) mit derselben Hubzahl antreibt.10· Vorrichtung nach Anspruch 9>dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichung ansprechenden Einrichtungen (200) auf anormale Abweichungen in der Ionenkonzentration durch Änderung der Hubhöhe einer der ersten und zweiten Heßpumpen (30, 32) antworten.11. Vorrichtung nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichungen ansprechenden Einrichtungen (200) enthalten:Eine erste Roferenzsigaalquelle (7S),einen ersten Signalwählkreis (76), der den kleineren der Absolutwerte des ersten Referenzsignals und des einen Überschuß anzeigenden Abweichungssignals der dritten Meßeinrichtung (MJ) zuführt,709850/0670eine zweite Referenzsignalquelle (96), undeinen zweiten Signalwähl lcreis (9*t)> der den kleineren der Ab3olut\7erte des zweiten Referenzsignals und des einen Mangel angebenden Abweichungssignals der vierten Meßeinrichtung (52) zuführt.12. Vorrichtung nach· Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Abweichungen ansprechenden Einrichtungen (2CX)) weiterhin enthalten:Eine dritte Referenzsignalquelle,einen dritten Signalwählkreis, der den Absolutwert des Abweichungssignals, v/enn das Abweichungssignal größer als das dritte Referenzsignal ist, und das einen Mangel anzeigende Abv/eichungssignal der ersten Kolbenmeßpumpe (30) zuführt, um die Hubhöhe dieser Pumpe (30) zu verringern,eine vierte Referenzsignalquelle, undeinen vierten Signalwählkreis, der den Absolutwert des Abweichungssignals, wenn das Abweichungssignal größer als das vierte Referenzsignal ist, und ein, einen Überschuß anzeigendes Abweichungssignal der ersten Kolbenaaßpuzape (30) zuführt, um die Hubhöhe dieser Pumpe (30) zu erhöhen.13· Verfahren zur Regelung der Konzentration eines Bestandteils eines Produkts, das durch Mischung einer bastandteilarmen Komponente und einer bestandteilreichen Komponente in einem Gefäß hergestellt wird, gekennzeichnet durch709850/0670die Verfahrensschritte:Die Verwirklichung einer primären Zugaberate, bei der die Komponenten kontinuierlich während des Mischverfahrens in das Gefäß ^efürdert werden,die Messung der Konzentration des Bastandteils im Gefäß während der Mischoperation, ura zu bestimmen, ob die Konzentration von einem vorgegebenen Wert abweicht,die intermittierende Zufuhr sekundärer Mengen der erforderlichen Komponenten in das Gefäß, um die
Abweichung zu verringern, wenn die Abweichung innerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, unddie Änderung der primären Zugaberate für eine der Komponenten als direkte Funktion der Abweichung, wenn die Abweichung außerhalb des vorgegebenen
Bereiches liegt.if. Verfahren nach Anspruch 13»dadurch gekennzeichnet,
daß eine primäre Zugaberate einer der Komponenten fest bleibt, während die primäre Zugaberate der
anderen Komponente je nach den Erfordernissen erhöht oder verringert wird.15. Verfahren zur Regelung der Konzentration von Silberionen in einer lichtempfindlichen Silberhalogenidschicht, die durch Mischung einer Alkalihalogenidlösung und einer Silbernitratlösung in einem Gefäß erzeugt wird,gekennzeichnet durchdie Verfahrensschritte:709850/0670Die Verwirklichung primärer Zugaberaten, bei denen die Alkalihalogenidlösung und die Silbernitratlösung kontinuierlich während des Mischvorgangs gefördert v/erden,das Messen der Silberionenkonzentration, um jegliche Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert festzustellen,die intermittierende Zufuhr sekundärer Mengen derjenigen Lösung in den Kessel, die zur Verringerung der Abweichung erforderlich ist, wenn die Abweichung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, unddie Änderung der primären Zugaberate einer der Lösungen als unmittelbare Funktion der Abweichung, wenn die Abweichung außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt.16. Verfahren nach Anspruch 15»dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Zugaberate einer der Lösungen festbleibt, während die primäre Zugaberate der anderen Lösung je nach Notwendigkeit erhöht oder abgesenkt wird.17. Verfahren nach Anspruch 16,dadurch geken η ζ e 1 c h η e t , daß die primäre Zugaberate der Alkalihalogenidlöcung je nach den Erfordernissen erhöht oder abgesenkt wird, um die anonäalen Abweichungen in der Silberionenkonzentration zu beheben.Der Patentanwalt:■° ltanwahlDr. D; Gudel709850/0670
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