在WinCE操作系统中按装VC++编程工具，基于VC++平台开发了如图3所示的人机交互操作界面，人机交互模块主要是用于输入控制参数、运行模式以及系统运行参数的显示，触摸屏通过RS-232总线与微处理器通信。操作界面的左侧为运行参数的输入和显示区域，包括加热电压、加热电压的变化率、加热功率、加热功率的变化率、晶体重量、晶体重量变化率、籽晶杆的升降速度、籽晶杆的旋转速度、炉体的真空度、系统总运行时间这些主要参数。操作界面右侧为长晶工艺过程的六个阶段，正在运行的阶段为绿色显示，其它为灰色显示。操作界面的下侧的“设置”按钮用于手动输入运行参数，点击“运行”按钮则系统进入自动运行模式，并开始顺序执行长晶的各个工艺流程，点击“手动”按钮则系统进入手动运行模式。在自动运行前可以输入控制参数，否则将以默认参数控制。在自动运行时，系统运行的参数包括加热电压(或功率)以及变化率、晶体重量以及变化率、升降速度、旋转速度、真空度和系统运行时间都可实时显示，并且通过按钮颜色显示当前的运行阶段。
[0023]本发明的自动控制系统中，若选择手动运行模式，则微处理器的控制端口被关闭，微处理器与控制柜通过RS-485总线通信，旋转电机、升降电机、加热电源全部由控制柜按钮控制。微处理器只是采集系统的运行参数并在触摸屏显示，当检测到的某个参数超出对应门限值时声光报警，提醒操作人员检查或干预。微处理器通过中断方式响应触摸屏操作界面上各个功能按键的输入，当点击某功能按键后程序将转入相应的子程序自动执行。
[0024]本发明的声光报警电路如图4所示。U1为微处理器，PCjP PC 7为所述微处理器的两个I/o端口。QjP Q 2为两个NPN三极管，分别用于驱动蜂鸣器LS #卩LED指示灯D 5。R10,Rn、R12和R13为四个限流电阻。所述的自动控制系统在检测到异常情况或需要人工干预时，微处理器控制蜂鸣器发出警报声，同时控制LED指示灯D5闪烁，并在触摸屏上弹出窗口提示当前状态。
[0025]在所述的长晶过程中，发生如下几种情况会启动声光报警功能，并给出相应的提示:
[0026]I)在抽真空阶段，若单晶炉内的真空度与预设的真空度与时间关系式偏离值超过设定门限值，则启动声光报警并提醒检查炉体的密闭性。
[0027]2)在执行完成预设的加热阶段后启动声光报警，提醒操作人员检查坩祸内的熔体情况，在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入引晶阶段运行。
[0028]3)在引晶和放肩阶段，若晶体的重量变化率超出所设定的重量变化门限值，则启动声光报警，并提醒熔体中的浮岛粘到籽晶上。在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入相应纠正措施子程序。
[0029]4)在等径生长阶段，若晶体的重量变化率超出所设定的重量变化门限值，则启动声光报警。若重量变化率大于上门限值则提醒晶体粘祸，若重量变化率小于下门限值且当前晶体重量小于晶陀重量门限值则提醒晶体拉脱。在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入相应纠正措施子程序。
【主权项】
1.一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:主要包括微处理器、触摸屏、声光报警电路、控制柜、上位机、真空计、加热电源、旋转变频电机、升降变频电机、称重传感器、升降步进电机，所述的微处理器是整个自动控制系统的核心单元，通过RS-485总线与控制柜、上位机、真空计、加热电源、旋转变频电机、升降变频电机实现通信和控制，通过RS-232总线与触摸屏、称重传感器实现通信，通过I/O端口控制升降步进电机和声光报警电路工作。2.根据权利要求1所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:自动控制系统设置有默认的运行参数和控制算法，在运行过程中可以随时手动调整执行步骤或者手动操作，在无人工干预时完全由系统自动运行。3.根据权利要求2所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的触摸屏用于输入控制参数、运行模式和显示运行参数，运行参数可以通过所述触摸屏进行手动调整，在自动执行过程中扫描检测并执行，通过中断方式响应所述触摸屏操作界面上各个功能按键的输入并执行。4.根据权利要求1或2所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路主要由蜂鸣器和LED指示灯组成，在检测到异常情况或需要人工干预时，驱动蜂鸣器发出警报声，LED指示灯闪烁，并在触摸屏上弹出窗口提示当前状态。5.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路在抽真空阶段，若单晶炉内的真空度与预设的真空度与时间关系式偏离值超过设定门限值，则启动声光报警并提醒检查炉体的密闭性。6.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路在执行完成预设的加热阶段后启动声光报警，提醒操作人员检查坩祸内的熔体情况，在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入引晶阶段运行。7.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路在引晶和放肩阶段，若晶体的重量变化率超出所设定的重量变化门限值，则启动声光报警，并提醒熔体中的浮岛粘到籽晶上，在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入相应纠正措施子程序。8.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路在等径生长阶段，若晶体的重量变化率超出所设定的重量变化门限值，则启动声光报警。9.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路若重量变化率大于上门限值则提示晶体粘祸，若重量变化率小于下门限值且当前晶体重量小于晶陀重量门限值则提示晶体拉脱。10.根据权利要求4所述的一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于:所述的声光报警电路在系统报警后的预设延时时间内不进行人工干预，则自动进入相应纠正措施子程序。
【专利摘要】本发明涉及工业生产的自动控制领域，具体是一种泡生法蓝宝石长晶的自动控制系统，其特征在于：主要包括微处理器、触摸屏、声光报警电路、控制柜、上位机、真空计、加热电源、旋转变频电机、升降变频电机、称重传感器、升降步进电机，所述的微处理器是整个自动控制系统的核心单元，通过RS-485总线与控制柜、上位机、真空计、加热电源、旋转变频电机、升降变频电机实现通信和控制，通过RS-232总线与触摸屏、称重传感器实现通信，通过I/O端口控制升降步进电机和声光报警电路工作。本发明基于嵌入式微处理器设计了泡生法蓝宝石长晶过程中多物理量检测和控制系统，实现了整个长晶过程的自动化控制，减少了长晶过程中的人为干预和对操作人员技术能力的依赖性，也减轻了操作人员的劳动量，提高了长晶操作过程的规范性和晶体质量。
【IPC分类】C30B29/20, C30B17/00
【公开号】CN104911698
【申请号】CN201510304061
【发明人】李京波, 赵尚武, 支俊华, 李庆跃, 吴宗泽, 王臻, 吴海虹, 汪林望, 池旭明
【申请人】浙江东晶电子股份有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月5日