专利名称：一种热处理高温炉控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热处理高温炉控制装置。
背景技术：
材料制备工艺中，热处理工艺是必不可少的一个重要环节，传统热处理升温速度较慢，这使得材料的制备周期加长，工作效率低，另外长时间的高温热作用会对材料的性能有一定影响。快速热处理可以缩短材料的制备时间，提高工作效率。随着计算机的普及和计算机成本逐渐降低，将计算机应用到工业生产控制中变得可行。计算机在高温炉程控系统的应用，使整个控制过程方便、简洁而且工作效率高，用户在操作过程中能掌握更多的信息。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种快速热处理高温炉控制装置，该装置能缩短材料的制备周期，提高工作效率。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是一种热处理高温炉的控制装置，由温度传感器、信号放大电路、接口电路、计算机、触发电路、加热元件组成，温度传感器设于热处理高温炉内，温度传感器的输出与信号放大电路的输入联接，信号放大电路的输出通过接口电路与计算机联接，计算机的输出通过接口电路与触发电路联接，触发电路的输出与加热元件的输入联接。
上述温度传感器为热电偶。
上述加热元件为卤钨灯。
上述信号放大电路为ICL7650和OP07串联组成的二级放大电路。
上述触发电路由移相电路和脉冲产生电路组成，移相电路的输出与脉冲产生电路的输入联接。
上述触发电路为单稳态触发电路。
本实用新型采用上述结构，用于热处理高温炉可缩短材料的制备周期，提高工作效率。
图1是本实用新型的结构框图；图2是本实用新型的热电偶信号放大电路图；
图3是本实用新型的触发电路图；图4是本实用新型采用三相交流电供电时，计算机通过触发电路控制加热元件的电路示意图。
具体的实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做详细的描述。
参见图1，本实用新型包括热电偶温度传感器、信号放大电路、接口电路、计算机、触发电路、加热元件卤钨灯。由于温度传感器热电偶的信号比较微小，在微伏数量级，因此必须对该信号进行放大，其放大电路图如图2所示，运算放大器采用性能良好的运放ICL7650，图1中的电路分为两级，ICL7650及附加电路构成第一级，主要作用是为了把热电偶的低电压信号放大到计算机能够响应的范围；OP07及其附加电路够成第二级，这部分是一个压控电压源二阶低通有源滤波器，使经过放大后的热电偶信号更加稳定。热电偶的信号经过放大、滤波后，输出的电压范围在0～5V，此时，计算机就可以接收该信号。
接口电路采用计算机硬件厂商已经生产出的通用接口板卡，具有A/D和D/A转换功能，其主要作用是接收外部信号和输出控制信号。
图3为触发电路图，其作用是产生触发脉冲，触发可控硅。触发电路由分立元件构成，正、负16V的交流电压由带中心抽头的变压器B1副边输出(图4中也有说明)，经过7、8、9端接入电路中，经R1-R4、C1-C4阻容移相90°(移相的作用是为了让信号同步)和降压后与计算机通过D/A转换器输出电压信号叠加，供给三极管G1、G2的基极。G1、G2为信号产生器，G3、G4组成单稳态触发电路。由于G2与G1在结构上是对称结构，因此G2的工作方式与G1相同，其差别仅仅是它们的导通时间不同而已。G1在输入交流信号的负半周导通，正半周截止。G1截止时，15V直流电源通过D3向电容C5充电，C5上电压为右“+”左“-”，充电时间常数很小，约为R5×C5。与此同时，偏置电阻R9保证G3导通，G4截止；G1导通时，C5上累积电荷放电，C5上电压为右“+”左“-”，电压通过D1作用在G3的基极，以保证G3截止，此时R7、D5、R8保证G4导通，由于C5较小，放电时间很短，维持G3截止、G4导通的状态都是暂时的(这种状态称为暂稳态)，很快就会恢复原来的状态，这时，脉冲变压器MB上将会输出脉冲，由1、2两端输入到可控硅触发端。类似地，在交流信号的某段时间，G2导通，G2、C6、R6、D4对单稳态触发电路也产生同样的效果，也会产生脉冲。通过计算机调节控制信号，即改变A/D转换器输出电压大小，与交流信号叠加后，可改变G1、G2的开始导通时间，从而改变可控硅导通角的大小，控制炉内温度，达到程控的目的。由于可控硅的控制极与T2端之间允许的反向电压很小，为了防止反向击穿，在脉冲变压器副边串联二极管D6，可将反向电压隔开，而并联D7，可将反向电压短路。
系统采用三相交流电供电，三个双向可控硅的连接电路如图4所示，由三个触发电路(触发电路1、2、3均采用图3所示电路)产生三个脉冲，分别加在1～2、3～4、5～6端触发三个双向可控硅。RDS为快速熔断器，其作用是为可控硅元件提供过电流保护；图中电容电阻与可控硅并联，实现可控硅的过电压保护，这种过电压保护，实际上利用电容吸收过电压，即将造成过电压的电磁能量变成静电能存储在电容中，电阻在此处起限制电流的作用(若为感性负载，电阻还可以防止电容与电感产生谐振)，一般电阻取数十欧，电容取零点几到几微法。计算机通过D/A转换器发出控制信号，控制触发电路产生触发脉冲。通过脉冲控制可控硅导通角的大小来控制流过卤钨灯电流的大小，从而控制炉温。
本实用新型还可通过计算机将采集到的信号在数据显示部分显示，并将温度数据实时描绘，供用户参考。通过温度曲线，用户能够清楚地看到每一时刻炉内温度的变化情况，并根据计算机描绘的温度曲线与用户设定的曲线对比，用户可以知道温度的运行状况是否令自己满意。
本实用新型可用于硅及其化合物半导体材料离子注入后的退火，硅化物的形成等方面，也可用于铁电薄膜以及各种半导体材料制备工艺后期的热处理，可以缩短材料的制备时间，避免材料中易挥发成分的挥发而造成的组分偏离，制备的材料结构均匀、性能优良，并能与IC集成工艺兼容，因而在材料制备领域具有广阔的应用前景。
权利要求1.一种热处理高温炉的控制装置，其特征在于由温度传感器、信号放大电路、接口电路、计算机、触发电路、加热元件组成，温度传感器设于热处理高温炉内，温度传感器的输出与信号放大电路的输入联接，信号放大电路的输出通过接口电路与计算机联接，计算机的输出通过接口电路与触发电路联接，触发电路的输出与加热元件的输入联接。
2.根据权利要求1所述的热处理高温炉的控制装置，其特征在于温度传感器为热电偶。
3.根据权利要求1或2所述的热处理高温炉的控制装置，其特征在于加热元件为卤钨灯。
4.根据权利要求1或2所述的热处理高温炉的控制装置，其特征在于信号放大电路为ICL7650和OP07串联组成的二级放大电路。
5.根据权利要求1或2所述的热处理高温炉的控制装置，其特征在于触发电路由移相电路和脉冲产生电路组成，移相电路的输出与脉冲产生电路的输入联接。
6.据权利要求5所述的热处理高温炉的控制装置，其特征在于触发脉冲产生电路为单稳态触发电路。
专利摘要本实用新型公开一种热处理高温炉的控制装置，由温度传感器、信号放大电路、接口电路、计算机、触发电路、加热元件组成，温度传感器设于热处理高温炉内，温度传感器的输出与信号放大电路的输入联接，信号放大电路的输出通过接口电路与计算机联接，计算机的输出通过接口电路与触发电路联接，触发电路的输出与加热元件的输入联接。本实用新型可用于硅及其化合物半导体材料离子注入后的退火，硅化物的形成等方面，也可用于铁电薄膜以及各种半导体材料制备工艺后期的热处理，可以缩短材料的制备时间，避免材料中易挥发成分的挥发而造成的组分偏离，制备的材料结构均匀、性能优良，并能与IC集成工艺兼容，因而在材料制备领域具有广阔的应用前景。
文档编号G05D23/20GK2886630SQ20052009820
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月28日 优先权日2005年9月28日
发明者章天金, 梁坤, 张柏顺, 刘江华, 万能, 何军, 李颂战 申请人:湖北大学