DE2709963A1 - Vorrichtung und verfahren zur regelung und steuerung der reaktantenzugabe und -konzentration - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur regelung und steuerung der reaktantenzugabe und -konzentration

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DE2709963A1
DE2709963A1 DE19772709963 DE2709963A DE2709963A1 DE 2709963 A1 DE2709963 A1 DE 2709963A1 DE 19772709963 DE19772709963 DE 19772709963 DE 2709963 A DE2709963 A DE 2709963A DE 2709963 A1 DE2709963 A1 DE 2709963A1
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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;
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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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Leerseite

Claims (1)

  1. 27U3963
    Patentansprüche
    Vorrichtung 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 z
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    ORIGINAL INSPECTED
    die 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:
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    . BAD QRiG(NAL
    Eine 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), und
    einen 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, und
    einen 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.
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    ' 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, und
    Einrichtungen (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 die
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    primäre 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,
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    eine zweite Referenzsignalquelle (96), und
    einen 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, und
    einen 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 durch
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    die 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, und
    die 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 durch
    die Verfahrensschritte:
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    Die 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, und
    die 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:
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    Dr. D; Gudel
    709850/0670
DE19772709963 1976-06-04 1977-03-08 Vorrichtung und verfahren zur regelung und steuerung der reaktantenzugabe und -konzentration Withdrawn DE2709963A1 (de)

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