專利名稱：一種熱處理高溫爐控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱處理高溫爐控制裝置。
背景技術：
材料制備工藝中，熱處理工藝是必不可少的一個重要環節，傳統熱處理升溫速度較慢，這使得材料的制備周期加長，工作效率低，另外長時間的高溫熱作用會對材料的性能有一定影響。快速熱處理可以縮短材料的制備時間，提高工作效率。隨著計算機的普及和計算機成本逐漸降低，將計算機應用到工業生產控制中變得可行。計算機在高溫爐程控系統的應用，使整個控制過程方便、簡潔而且工作效率高，用戶在操作過程中能掌握更多的信息。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種快速熱處理高溫爐控制裝置，該裝置能縮短材料的制備周期，提高工作效率。
為實現上述目的，本實用新型提供的技術方案是一種熱處理高溫爐的控制裝置，由溫度傳感器、信號放大電路、接口電路、計算機、觸發電路、加熱元件組成，溫度傳感器設于熱處理高溫爐內，溫度傳感器的輸出與信號放大電路的輸入聯接，信號放大電路的輸出通過接口電路與計算機聯接，計算機的輸出通過接口電路與觸發電路聯接，觸發電路的輸出與加熱元件的輸入聯接。
上述溫度傳感器為熱電偶。
上述加熱元件為鹵鎢燈。
上述信號放大電路為ICL7650和OP07串聯組成的二級放大電路。
上述觸發電路由移相電路和脈沖產生電路組成，移相電路的輸出與脈沖產生電路的輸入聯接。
上述觸發電路為單穩態觸發電路。
本實用新型采用上述結構，用于熱處理高溫爐可縮短材料的制備周期，提高工作效率。
圖1是本實用新型的結構框圖；圖2是本實用新型的熱電偶信號放大電路圖；
圖3是本實用新型的觸發電路圖；圖4是本實用新型采用三相交流電供電時，計算機通過觸發電路控制加熱元件的電路示意圖。
具體的實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型做詳細的描述。
參見圖1，本實用新型包括熱電偶溫度傳感器、信號放大電路、接口電路、計算機、觸發電路、加熱元件鹵鎢燈。由于溫度傳感器熱電偶的信號比較微小，在微伏數量級，因此必須對該信號進行放大，其放大電路圖如圖2所示，運算放大器采用性能良好的運放ICL7650，圖1中的電路分為兩級，ICL7650及附加電路構成第一級，主要作用是為了把熱電偶的低電壓信號放大到計算機能夠響應的范圍；OP07及其附加電路夠成第二級，這部分是一個壓控電壓源二階低通有源濾波器，使經過放大后的熱電偶信號更加穩定。熱電偶的信號經過放大、濾波后，輸出的電壓范圍在0～5V，此時，計算機就可以接收該信號。
接口電路采用計算機硬件廠商已經生產出的通用接口板卡，具有A/D和D/A轉換功能，其主要作用是接收外部信號和輸出控制信號。
圖3為觸發電路圖，其作用是產生觸發脈沖，觸發可控硅。觸發電路由分立元件構成，正、負16V的交流電壓由帶中心抽頭的變壓器B1副邊輸出(圖4中也有說明)，經過7、8、9端接入電路中，經R1-R4、C1-C4阻容移相90°(移相的作用是為了讓信號同步)和降壓后與計算機通過D/A轉換器輸出電壓信號疊加，供給三極管G1、G2的基極。G1、G2為信號產生器，G3、G4組成單穩態觸發電路。由于G2與G1在結構上是對稱結構，因此G2的工作方式與G1相同，其差別僅僅是它們的導通時間不同而已。G1在輸入交流信號的負半周導通，正半周截止。G1截止時，15V直流電源通過D3向電容C5充電，C5上電壓為右“+”左“-”，充電時間常數很小，約為R5×C5。與此同時，偏置電阻R9保證G3導通，G4截止；G1導通時，C5上累積電荷放電，C5上電壓為右“+”左“-”，電壓通過D1作用在G3的基極，以保證G3截止，此時R7、D5、R8保證G4導通，由于C5較小，放電時間很短，維持G3截止、G4導通的狀態都是暫時的(這種狀態稱為暫穩態)，很快就會恢復原來的狀態，這時，脈沖變壓器MB上將會輸出脈沖，由1、2兩端輸入到可控硅觸發端。類似地，在交流信號的某段時間，G2導通，G2、C6、R6、D4對單穩態觸發電路也產生同樣的效果，也會產生脈沖。通過計算機調節控制信號，即改變A/D轉換器輸出電壓大小，與交流信號疊加后，可改變G1、G2的開始導通時間，從而改變可控硅導通角的大小，控制爐內溫度，達到程控的目的。由于可控硅的控制極與T2端之間允許的反向電壓很小，為了防止反向擊穿，在脈沖變壓器副邊串聯二極管D6，可將反向電壓隔開，而并聯D7，可將反向電壓短路。
系統采用三相交流電供電，三個雙向可控硅的連接電路如圖4所示，由三個觸發電路(觸發電路1、2、3均采用圖3所示電路)產生三個脈沖，分別加在1～2、3～4、5～6端觸發三個雙向可控硅。RDS為快速熔斷器，其作用是為可控硅元件提供過電流保護；圖中電容電阻與可控硅并聯，實現可控硅的過電壓保護，這種過電壓保護，實際上利用電容吸收過電壓，即將造成過電壓的電磁能量變成靜電能存儲在電容中，電阻在此處起限制電流的作用(若為感性負載，電阻還可以防止電容與電感產生諧振)，一般電阻取數十歐，電容取零點幾到幾微法。計算機通過D/A轉換器發出控制信號，控制觸發電路產生觸發脈沖。通過脈沖控制可控硅導通角的大小來控制流過鹵鎢燈電流的大小，從而控制爐溫。
本實用新型還可通過計算機將采集到的信號在數據顯示部分顯示，并將溫度數據實時描繪，供用戶參考。通過溫度曲線，用戶能夠清楚地看到每一時刻爐內溫度的變化情況，并根據計算機描繪的溫度曲線與用戶設定的曲線對比，用戶可以知道溫度的運行狀況是否令自己滿意。
本實用新型可用于硅及其化合物半導體材料離子注入后的退火，硅化物的形成等方面，也可用于鐵電薄膜以及各種半導體材料制備工藝后期的熱處理，可以縮短材料的制備時間，避免材料中易揮發成分的揮發而造成的組分偏離，制備的材料結構均勻、性能優良，并能與IC集成工藝兼容，因而在材料制備領域具有廣闊的應用前景。
權利要求1.一種熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于由溫度傳感器、信號放大電路、接口電路、計算機、觸發電路、加熱元件組成，溫度傳感器設于熱處理高溫爐內，溫度傳感器的輸出與信號放大電路的輸入聯接，信號放大電路的輸出通過接口電路與計算機聯接，計算機的輸出通過接口電路與觸發電路聯接，觸發電路的輸出與加熱元件的輸入聯接。
2.根據權利要求1所述的熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于溫度傳感器為熱電偶。
3.根據權利要求1或2所述的熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于加熱元件為鹵鎢燈。
4.根據權利要求1或2所述的熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于信號放大電路為ICL7650和OP07串聯組成的二級放大電路。
5.根據權利要求1或2所述的熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于觸發電路由移相電路和脈沖產生電路組成，移相電路的輸出與脈沖產生電路的輸入聯接。
6.據權利要求5所述的熱處理高溫爐的控制裝置，其特征在于觸發脈沖產生電路為單穩態觸發電路。
專利摘要本實用新型公開一種熱處理高溫爐的控制裝置，由溫度傳感器、信號放大電路、接口電路、計算機、觸發電路、加熱元件組成，溫度傳感器設于熱處理高溫爐內，溫度傳感器的輸出與信號放大電路的輸入聯接，信號放大電路的輸出通過接口電路與計算機聯接，計算機的輸出通過接口電路與觸發電路聯接，觸發電路的輸出與加熱元件的輸入聯接。本實用新型可用于硅及其化合物半導體材料離子注入后的退火，硅化物的形成等方面，也可用于鐵電薄膜以及各種半導體材料制備工藝后期的熱處理，可以縮短材料的制備時間，避免材料中易揮發成分的揮發而造成的組分偏離，制備的材料結構均勻、性能優良，并能與IC集成工藝兼容，因而在材料制備領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號G05D23/20GK2886630SQ20052009820
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月28日 優先權日2005年9月28日
發明者章天金, 梁坤, 張柏順, 劉江華, 萬能, 何軍, 李頌戰 申請人:湖北大學