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姓名 陳哲鋒(Che-Feng Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 恆電位儀實作與電鍍上之應用
(Potentiostat Implementation and Electroplate Application)
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摘要(中) 本論文主要以恆電位儀在電鍍上的應用為目的,而著手實作恆
電位儀量測系統的軟硬體,並且經由實際量測開迴路電壓、極限電
流及極化電阻等等電鍍特性來驗證恆電位儀實作的可行性。並且經
由恆電位儀的掃描電壓-電流曲線中,研究電鍍時所需要設定的參數
以及電鍍的結果比較。相同地,電鍍參數設定找尋方式,應用於微
電鍍系統時的可行性。使得電鍍及微電鍍所需要設定電鍍電壓值或
電鍍電流值時不再是以「嘗試與錯誤的方式」來找尋,以增進對電
鍍參數尋找的速度及可靠性。
摘要(英) The propose on this discussion is mainly focuses on Potentiostat
Galvanostate on electroplate; and the software that runs the potentiostat
Galvanostate system. Furthermore it goes through measuring real time
open circuit voltage, limited current, and polarization resistor for the
possible success on laboratory testing. It scans and analyzes the voltage
- current curve to set the necessary electroplate parameters. In
similarity, electroplate parameters is also possible to use on the system
of micro-electroplate. In result the electroplate parameters are no longer
be found using the trial and error method, and it strengthens the
electroplate parameter searching speed and reliability.
關鍵字(中) ★ 電鍍
★ 恆電位儀
★ 恆電流儀
關鍵字(英) ★ Potentiostat
★ Galvanostate
★ electroplate
論文目次 IV
論文摘要.........................................................Ⅰ
英文論文摘要.....................................................Ⅱ
致謝.............................................................Ⅲ
目錄............................................................ IV
圖目錄..........................................................VII
表目錄.......................................................... XI
第一章緒論.................................................... 1
第二章電鍍量測理論............................................. 4
2-1 電鍍(Electroplating)基礎與理論........................... 4
2-1.1 電鍍的定義......................................... 4
2-1.2 電鍍的目的......................................... 4
2-1.3 電鍍的原理......................................... 4
2-1.4 一般電鍍現象....................................... 5
2-2 電鍍之電路模型........................................... 7
2-3 三極式量測方式介紹....................................... 9
2-4 電壓-電流曲線說明....................................... 12
第三章恆電位電流儀系統規劃................................... 15
3-1 系統架構................................................. 15
3-2 PC 與恆電位電流控制板相互關係: ........................ 17
3-3 各模式動作分解說明: .................................... 18
3-3.1 開迴路電壓量測模式動作分解說明.................... 18
3-3.2 定電壓掃描模式動作分解說明........................ 19
3-3.3 定電流掃描模式動作分解說明........................ 20
3-3.4 定電壓監測電流模式動作分解說明..................... 22
3-3.5 定電流監測電壓模式動作分解說明.................... 23
第四章硬體設計................................................ 25
4-1. PC 端硬體介紹: ......................................... 25
4-2 恆電位電流控制板功能規格............................... 27
4-3 恆電位電流控制板電路方塊說明........................... 29
4-4 恆電位電流控制板硬體設計說明........................... 31
4-4.1 電源區塊.......................................... 31
4-4.2 類比處理區塊...................................... 31
V
4-4.2.1 定電壓模式電路設計說明...................... 32
4-4.2.2 定電流模式電路設計說明: .................... 34
4-4.3 數位輸出入區塊.................................... 36
4-4.4 PC 類比溝通介面................................... 37
4-4.5 量測訊號介面...................................... 38
4-5 恆電位電流控制板設定與調參............................. 39
4-5.1 恆電位電流控制板設定............................. 39
4-5.1.1 模式設定.................................... 39
4-5.1.2 訊號輸出入設定.............................. 39
4-5.1.3 電流量測範圍設定............................ 40
4-5.1.4 輔助電極(CE)導通定設........................ 40
4-5.2 恆電位電流控制板參數調整。....................... 40
4-5.2.1 控制電壓參數調整............................ 41
4-5.2.2 輔助電極和參考電極電壓(Vcr)監測訊號參數調整. 42
4-5.2.3 參考電極與工作電極電壓(Vrw) 監控訊號參數調整43
4-5.2.4 電流(I)監控訊號參數調整: .................. 45
4-6 接腳說明................................................ 47
4-6.1 J1:PC Analog Connector(PC 類比訊號接腳) .......... 47
4-6.2 J3:DO Full Detector(CE 飽和訊號) ................. 48
4-6.3 量測介面接腳說明.................................. 48
4-6.4 J9:Power Out(電源輸出接腳) ....................... 48
4-6.5 J10:Power In(電源輸入接腳) ....................... 48
4-6.6 JP1:Digital Out Connector(數位輸出接腳) .......... 49
4-6.7 JP2:Digital In(數位輸入接腳) ..................... 49
4-6.8 JP3:Extemd Board Connector ....................... 50
第五章軟體規劃................................................ 51
5-1 PC 軟體功能說明......................................... 51
5-2 PC 介面操作流程簡介: ................................... 52
5-3 PC 端監控介面簡介: ..................................... 53
5-3.1 模式選擇介面簡介.................................. 54
5-3.2 校正介面簡介: .................................... 55
5-3.3 DC 設定介面簡介: ................................. 59
5-3.3.1 量測參數設定介面簡介........................ 60
5-3.4 實驗開始介面簡介: ................................ 63
5-3.5 數據分析介面簡介: ................................ 65
5-3.5.1 數據資料顯示................................. 65
5-3.5.2 數據資料計算................................ 68
第六章恆電位電流儀校正....................................... 70
6-1 校正流程與硬體連接說明.................................. 70
6-2 恆電位電流儀系統—控制訊號校正方式說明................. 72
6-3 恆電位電流儀系統—量測訊號校正方式說明................. 75
6-3.1 校正參考電極與工作電極電壓放大率( rw G ) ............. 75
6-3.2 校正通過工作電極電流值放大率( I G ) ................. 75
6-3.3 校正輔助電極與參考電極電壓放大率( cr G ) ............. 76
6-4 恆電位電流儀校正檔案簡介.............................. 76
6-5 校正測試結果............................................ 77
6-5.1 控制電壓測試...................................... 77
6-5.2 控制電流測試...................................... 80
6-5.3 定電壓監測電流測試: .............................. 82
6-5.4 定電流監測電壓測試................................ 84
6-5.5 定電壓掃描測試: .................................. 86
6-5.6 定電流掃描測試: .................................. 89
6-5.7 量測二極體(1N4148) 順向電壓與電流圖形測試......... 92
第七章實驗數據與討論.......................................... 94
7-1 Ecorr Vs Time 和定電壓掃描時之Ecorr ..................... 94
7-2 極化電阻和試片面積關係: ................................ 98
7-3 開迴路電壓和濃度關係: ................................. 103
7-4 極限電流和濃度關係..................................... 110
7-5 定電壓電鍍參數設定..................................... 114
7-6 定電流電鍍參數設定..................................... 119
7-7 定電壓微電鍍(125um)參數設定............................ 125
7-8 定電流微電鍍(125um)參數設定............................ 129
7-9 定電壓微電鍍(50um)參數設定............................. 132
7-10 定電流微電鍍(50um)參數設定............................ 135
第八章結論.................................................. 138
參考文獻...................................................... 139
參考文獻 [1] 格里弟博士編、鮮棋振博士譯,電極動力學,民國85 年,初
版,徐氏基金會
[2] 黃瑞雄、顏溪成,漫談電化學,科學發展,2002 年11 月,359
期,頁22-27
[3] 春山志郎,表面技術者のための電気化学,平成13 年,第三刷,
丸善株式会社
[4] 黃聖原(民93),多極式陽極引導微電鍍系統,國立中央大學機械
工程研究所碩士論文,未出版,台灣桃園。
[5] D.R. Crow、黃進益譯,電化學原理與應用,民國87 年,初版,
高立圖書有限公司
[6] John O’M. Bockris and Amulya K. N. Reddy , Moden
Electrochemistry , 1998 , Second Edition , New York , Plenum
Press.
[7] ADLINK Technology INC, 9112 Series Muti-function DAS Cards
For PCI3U CompactPCI User’s Guide, ADLINK Technology INC.
指導教授 江士標(Shyh-Biau Jiang) 審核日期 2005-7-20
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