Система для управления нагревательным элементом

 

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированных систем управления температурой технологических процессов, например диффузии, окисления и эпитаксии полупроводниковых пластин. Целью изобретения является повышение качества управления. Указанная цель достигается за счет введения в устройство для управления нагревателем счетчика, мультиплексора, блока сравнения, RC-цепочки, триггера и инвертора. Устройство содержит источник 1 переменного напряжения, управляемый выпрямительный элемент 2, нагревательный элемент 3, делитель 4 напряжения, нуль-орган 5, преобразователь 6 код-интервал времени, счетчик 7, мультиплексор 8, блок 9 сравнения, RC-цепочку 10, триггер 11 и инвертор 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 G 05 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.1НТ СССР (21) 4306793/24-24 (22) 21.09.87 (46) 07.04.89. Бюл. Р. 13 (72) А.В.заборня и С.М.Сафохин (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1029170, кл. G 05 F 1/бб, 1979, Авторское свидетельство СССР

Ф 1019339, кл. G 05 В 11/16, 1982. (54) СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ (57) Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированных систем управления температурой технологических процес 1

ÄÄSUÄÄ 1471174 д1 сов, например диффузии, окисления и эпитаксии полупроводниковых пластин.

Целью изобретения является повьппе ме качества управления. Указанная цель достигается за счет введения в устройство для управления нагревателем счетчика, мультиплексора, блок сравнения, RC-цепочки, триггера и инвертора. Устройство содержит источник

1 переменного напряжения, управляемый выпрямительный элемент ?, нагревательный элемент 3, делитель 4 напряжения, нуль-орган 5, преобразователь 6 код — интервал времени, счетчик 7, мультиплексор 8, блок 9, сравнения, HC-цепочку 10, триггер 11 и инвертор 1 2. 1 ил.

) 471) 74

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированных систем управления температурой технологических процессов, например диффузии, окисления и эпитаксии полупроводниковых пластин.

Цель изобретения — повышение ка- 10 чества управления.

На чертеже представлена функциональная схема системы для управления нагревательным элементом.

Система содержит источник 1 пере- 15 менного напряжения, управляемый выпрямительный элемент 2, нагревательный элемент 3, делитель .4 напряжения, нуль-орган 5, преобразователь 6 код — интервал времени, счетчик 7, 20 мультиплексор 8, блок 9 сравнения, RC-цепочку 10, триггер 11 и инвертор 12, Система работает следующим образом.

В рабочем режиме, т.е. когда с момента включения системы прошло достаточно времени для работы нагрузки (нагревателя) в благоприятном режиме (она уже прогрелась и меньше З0 подвержена разрушениям при резком

1 выделении на ней большой мощности), с выхода источника 1 переменного нап-, ряжения напряжение 1)„(1) = Usin(2 at/

/T ), где U H то амплитуда H пери 35 од напряжения )Т,(t), поступает на вход управляемого выпрямительного элемента 2 и через делитель 4 напряжения — на вход нуль-органа 5. В момент перехода напряжения U;(t) через 40 нуль нуль-орган 5 вырабатывает импульсы синхронизации преобразовате ля 6 код — интервал времени.

Последний, в свою очередь, преоб- 45 разует поступающий на его вход через мультиплексор 8 входной код N „в интервал времени t, о 1 )8к ю 50 где п — количество разрядов кода N а значение средней за период мощности, выделенной на нагрузке за время от момента появления импульсов на 55 выходе преобразователя 6 код — интервал времени, который включает управляемый выпрямительный элемент 2, до момента выключения последнего при изменении полярности напряжения U(t) выразится как

T.)г

v(t)ne т

"о о

g N „1 ° 2 1 )вх

s1rl - вх )

2R 2" 2% 2 где R — сопротивление нагревательного элемента 3.

По напряжению с выхода делителя

4 напряжения, поступающему на корректирующий вход преобразователя 6 кодинтервал времени, последний осуществляет коррекцию мощности, выделяемой на элементе 3 с учетом изменений амплитуды напряжения U,(t). При этом мощность, выделяемая на элементе 3, определяется выражением

+ 1нд 1 ьх

«%

2R 2"" где U„ — нижнее допустимое значение амплитуды напряжения U(t).

При этом достигается инвариантность выделяемой мощности Р, от таких возмущений как изменение амплитуды питающего напряжения U(t).

Рассмотрим работу системы в начальный момент, т.е. сразу после подачи на него напряжения. питания.

После включения питания напряжение на входе установки в ") триггера 11 за счет заряда конденсатора

RC-цепочки 10 не сразу достигает логической "1", поэтому на выходе триггера 11 появляется сигнал логичес- кой "1", который подключает выход счетчика 7 через мультиплексор 8 на вход преобразователя 6 код — интервал времени. Поскольку в это время на установочный вход счетчика 7 через инвертор 12 с выхода RC-цепочки

10 приходит сигнал логическая "1", счетчик 7 обнулен, вследствие чего управляемый выпрямительный элемент 2 закрыт и на нагревательном элементе

3 мощность не выделяется. При этом, входной код N> и выходной код счетчика 7 N = 0 поступают на блок 9 сравнения, который вырабатывает сигнал только при условии И » N» но в данном случае И„з И, = 0 и триггер 11 сохраняет свое состояние, После заряда конденсатора RC-цепочки 10 сигнал логической "1" с ее выхода разрешает счет счетчику 7, который изменяет состояние своих вы1471174

Формула изобретения

Система для управления нагревательным элементом, содержащая источник переменного напряжения, выход которого через управляемый выпрямительный элемент подключен к нагревательному элементу и через последовательно соединенные делитель напряжения

Составитель Г.Нефедова

Редактор Д,.111андор Техред J1.Ñåöäþêoâà Корректор И,Васильева

Заказ 1606/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, I-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ходов по приходу на его счетный вход импульсов с выхода нуль-органа 5 (И = О, 1, 2,... и т.д.), При этом код И поступает на преобразователь

6 код — интервал времени и преобразуется в мощность, выделяемую на элементе 3.

Таким образом, мощность выделяемая на нагревательном элементе З,постепенно увеличивается с каждым периодом напряжения U(t) до момента, когда выполняется условие N = N»

В этот момент блок 9 сравнения вырабатывает импульс, который перебрасыв ае т три гг ер 1 1. По сл едкий, в свою очередь, переключает мультиплексор 8, подключая тем самым код 11 „на вход преобразователя 6 код — интервал времени. После этого система работает в описанном рабочем режиме ° и нуль-орган — к входу синхрони ации преобразователя код — интервал времени, корректирующий вход которо5 го подключен к выходу делителя напряжения, выход преобразователя код— интервал времени соединен с входом управления управляемого выпрямительного элемента, о т л и ч а ю щ а яс я. тем, что, с целью повышения качества управления, в нее введены счетчик, мультиплексор, блок сравнения, RC-цепочка, триггер и инвертор, причем выход нуль-органа соединен

j5 со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом блока сравнения и первым входом мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом преобразова-.

QQ теля код - интервал времени, второй вход мультиплексора подключен к входу системы и соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с входом установки в "0"

25 триггера, выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора, а вход установки триггера в "1" сое,— динен с выходом RC-цепочки и через инвертор - с входом сброса счетчика и вход RC-цепочки подключен к шине питания.