Устройство для регулирования соотношения газов в смеси Советский патент 1989 года по МПК G05D11/13 

Изобретение относится к технике нанесения покрытий в вакууме и может быть использовано при разработке установок для ионно-плазменного напыпе- ния.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем увеличения числа подаваемых- газов и обеспечения регулирования их соотношения в смеси.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, электромагнитные натекатели 2, стабилизаторы 3 давления, газовые баллоны 4, блок 5 стабилизации давле t .

ния, в состав которого входят задат- чик 6 общего давления, блок 7 выделения сигнала рассогласования, пропорционально-интегральный регулятор 8, задатчики 9 парциального давления газа, компараторы 10 напряжения, ключевые усилители 11, генератор 12 пилоообразного напряжения, сумматор 13, а также вакуумметр 14.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный давлению .в вакуумной камере 1, с выхода вакуумметра 14 поступает на вход блока 7 сигнала рассогласования на другой .вход которого поступает сигнал задания от задатчика 6 общего давления. На выходе блока 7 сигнала рассогласования формируется сигнал рассогласования, который поступает на вход пропорционально-интегрального регулятора 8 с регулируемым напряжением насыщения и передаточной функцией

W(P) 1 + -р- .

и

С выхода пропорционально-интегрального регулятора 8 сигнал управления поступает на входы эадатчиков 9 парциального давления, которые делят его в соотношении,.соответртвующем заданному соотношению объемов газов в смеси. Этот .же сигнал поступает на один из входов сумматора 13, на другой его вход поступают сигналы с выходов заДатчиков 9 парциального давления. Тем самым формируется сигнал, которьЕЙ в сумме с сигналами с задат- чиков 9 парциального давления будет равен выходному сигналу пропорционально-интегрального регулятора 8.

Сигналы с задатчиков 9 парциального давления и с сумматора 13 поступают на входы компараторов 10 напряжения, на противофазные входы которых поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 12 пилообразного напряжения. На компараторах 10 формируются прямоугольные двухполярные импульсы напряжения, которые, поступая на ключевые усилители 11 , преобразу- ются в униполярные и myльcы управления электромагнитными натекателями 9 Сигналы, поступающие с задатчиков 9 парциального давления, формируют импульсы управления электромагнитньми натекателями 2, длительность которых находится в соотношении, соответст- . вующем заданному соотношению объемов газов.

Сигнал с сумматора 13 формирует имцульс управления злектромагнитным натекателем 2 с длительностью, дополняющей его до суммарной длительности Вследствие зтого N-й электромагнитны натекатель 2 напускает объем газа, дополняющий давление в вакуумной камере 1 до общего давления, задаваемого задатчиком 6 общего давления.

На фиг.2 изображены временные диаграммы работы устройства. Напряжение управления, вырабатываемое пропо ционально-интегральным регулятором 8, выражается суммой

1Г и ., + и

+ Un-i ,

где U| , и.-.и (,, - напряжения; управления, по

0

5

0

0

5

0

5

и. N ступающие с выхода зЛектрон- ных задатчиков 9 парциального давления соответственно на 1-й, 2-й... . (N-I )-й компара-- торы 10 напряжения ; напряжение управления, поступающее с выхода сумматора 13 на N-1 компа ратор 10 напряжения ;

число газов в смеси.

В результате сравнения этих напряжений с напряжением треугольной формы, поступающим от генератора 12 -пилообразного напряжения, на выходе компараторов IО напряжения вырабатываются прямоугольные двухполярные импульсы управления электромагнитными натекателями 2. Причем, длительность результирующего сигнала управления электромагнитными натекателями 2 равна сумме длительности импульсов управления каждым из электромагнитных натекателей 2

((

c где t|, t...t|,- длительность импульса управления соответственно , 2-м...N-M электромагнитными натекателями.

Электромагнитные натекатели 2 настраиваются на одинаковую пропускную способность. Стабилизаторы 3 давления выставляют в положение, когда на их выходе устанавливаются одинаковые давления газов.В связи с тем, что в процессе напуска смеси газов и поддержания давления в вакуумной камере возникают нестабильности, вызывающие колебания рабочей точки относительно заданного Давления, пропорционально будет изменяться суммарная и составляющие длительности импульсов управления электромагнитными натекателями 2. Соотношение же их будет оставаться постоянным. Следовательно, качественный состав смеси газов будет величиной, постоянной во всем рабочем диапазоне, и не

5J5221

зависит от общего давления в вакуумной камере.

Формула изобретения

Устройство для регулирования соотношения газов в смеси, содержащее электромагнитные натекатели, соеди- ненные через стабилизаторы давления с соответствующими газовыми баллонами, а также блок стабилизации давления в вакуумной камере, включающий вакуумметр, подключенный к первому входу блока выделения сигнала рассогласования, второй вход которого соединен с выходом задатчика общего давления, а выход - с входом пропорционально-интегрального регулятора, клю- чевые усилители и генератор пилооб74 ; 6

разного напряжения, подключенный выходом к первым входам компараторов, отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения, блок стабилизации давления в вакуумной камере содержит сумматор и задатчики парциального давления, входы которых подключены к выходу пропорционально-интегрального регулятора и к неинвертирующему входу .сумматора, а выходы - к вторым входам соответствующих первых.компараторов и к соответствующим инвертирующим входам сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, причем входы ключевы усилителей связаны с выходами соответствующих компараторов, а выходы - с входами соответствующих электромагнитных натекателей.

Изобретение относится к технике нанесения покрытий в вакууме. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем увеличения числа подаваемых газов и обеспечения регулирования их соотношения в смеси. Для этого устройство содержит сумматор и задатчики парциального давления газов, выходы которых подключены к входам компараторов напряжения и инвертирующему входу сумматора, а входы объединены и подключены к выходу пропорционально-интегрального регулятора и неинвертирующему входу сумматора, выход которого подключен к входу компаратора напряжения, причем выходы компараторов напряжения подключены к ключевым усилителям, выходы которых соединены с электромагнитными натекателями, выполненными с одинаковой пропускной способностью. 2 ил.

сриэЛ

Редактор Т.Парфенова

Составитель Л.Цаллагова

Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 6961/44

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг 2

Подписное