CN102912443A - 碳化硅晶体生长炉控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅晶体生长炉控制系统，包括：ARM控制器和受所述ARM控制器控制的压力控制器、温度控制器、运动控制器和报警器；压力控制器：采集炉内压力数据并将压力数据传送到ARM控制器；温度控制器：采集炉内温度值并将炉内温度值传送到ARM控制器；运动控制器：用于通过步进电机控制加热线圈和坩埚轴的升降运动；报警器：当温度和压力超出设定值范围时用于报警提示。发明提供的碳化硅晶体生长炉控制系统，可有效的提供生长炉的工作效率，减低生产成本。

Description

碳化硅晶体生长炉控制系统
技术领域
本发明涉及生长炉技术领域，特别涉及一种碳化硅晶体生长炉控制系统。
背景技术
目前工业自动化控制一般采用PLC控制，PLC面向直接控制，主要用于大型设备，开发简单，成本较高。而ARM偏向弱电控制，只有装上操作系统后才能发挥到它的实力，大多数用于消费类电子产品，开发难度大，价格低廉。随着工业技术的发展，这些控制器之间的界限也越来越模糊。根据实际的工作要求来选择合适的控制器。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种碳化硅晶体生长炉控制系统，可有效的提供生长炉的工作效率，减低生产成本。
（二）技术方案
本发明提供一种碳化硅晶体生长炉控制系统，包括：ARM控制器和受所述ARM控制器控制的压力控制器、温度控制器、运动控制器和报警器；
压力控制器：采集炉内压力数据并将压力数据传送到ARM控制器；
温度控制器：采集炉内温度值并将炉内温度值传送到ARM控制器；
运动控制器：用于通过步进电机控制加热线圈和坩埚轴的升降运动；
报警器：当温度和压力超出设定值范围时用于报警提示。
其中，所述压力控制器包括：PC机、压力检测控制电路、变频器和机械泵，所述压力检测控制电路采集碳化硅晶体生长炉内的压力数据，并将该压力数据传送到ARM控制器，所述ARM控制器计算出控制量，并将该控制量传送到PC机中，所述PC机通过调节变频器的频率控制机械泵的速度，从而调节碳化硅晶体生长炉内的压力。
其中，所述温度控制器包括：温度检测控制电路和D/A模块，所述温度检测控制电路采集碳化硅晶体生长炉内的温度值，并将该温度值传送到ARM控制器，所述ARM控制器计算出输出值，并通过D/A模块控制RF电源的功率输出值。
其中，所述运动控制器包括：两个光电脉冲发生器，和由所述的两个光电脉冲发生器分别控制的两个步进电机，其中一个所述步进电机控制加热线圈的升降，另一个所述步进电机控制坩埚轴的升降。
其中，所述报警器接收所述ARM控制器I/O点输出的报警信号。
其中，所述ARM控制器计算控制量的计算过程包括：将采集的炉内压力与设定压力做对比，计算两压力值间的差值，经过PID算法，计算出控制量；所述ARM控制器将该控制量传送到PC机，PC机通过RS-485接口与变频器通信，调节变频器的频率，控制机械泵的抽速，来调节炉内压力，其中变频器与PC机的通信采用USS协议。
其中，所述ARM控制器计算输出值的计算过程包括：将采集碳化硅晶体生长炉内的温度值和设定炉内温度做对比，计算出温度间的偏差值，经过PID算法，计算出输出值；所述ARM控制器通过D/A模块控制功率的输出值。
其中，所述PC机通过RS-485通信接口控制气体质量流量计。
（三）有益效果
本发明提供的碳化硅晶体生长炉控制系统，可有效的提供生长炉的工作效率，减低生产成本。
附图说明
图1为本发明碳化硅晶体生长炉控制系统的结构示意图；
图2为本发明碳化硅晶体生长炉控制系统压力控制器的结构示意图；
图3为本发明碳化硅晶体生长炉控制系统温度控制器的结构示意图；
图4为本发明碳化硅晶体生长炉控制系统运动控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
ARM（Advanced RISC Machines）控制器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作AcornRISC Machine。
图1为本发明碳化硅晶体生长炉控制系统的结构示意图，如图1所示，本发明提供一种碳化硅晶体生长炉控制系统，包括：ARM控制器1和受所述ARM控制器控制的压力控制器2、温度控制器3、运动控制器4和报警器5；
压力控制器2：采集炉内压力数据并将压力数据传送到ARM控制器；
温度控制器3：采集炉内温度值并将炉内温度值传送到ARM控制器；
运动控制器4：用于通过步进电机控制加热线圈和坩埚轴的升降运动；
报警器5：当温度和压力超出设定值范围时用于报警提示。
如图2所示，所述压力控制器包括2：PC机21、压力检测控制电路22、变频器23和机械泵24，所述压力检测控制电路22采集碳化硅晶体生长炉内的压力数据，并将该压力数据传送到ARM控制器1，所述ARM控制器计算出控制量，并将该控制量传送到PC机21中，所述PC机21通过调节变频器23的频率控制机械泵24的速度，从而调节碳化硅晶体生长炉内的压力。
如图3所示，所述温度控制器3包括：温度检测控制电路31和D/A模块32，所述温度检测控制电路31采集碳化硅晶体生长炉内的温度值，并将该温度值传送到ARM，所述ARM控制器计算出输出值，并通过D/A模块32控制RF电源的功率输出值。
如图4所示，所述运动控制器4包括：两个光电脉冲发生器（41，42），和由所述的两个光电脉冲发生器分别控制的两个步进电机（411，421），其中一个所述步进电机411控制加热线圈4111的升降，另一个所述步进电机421控制坩埚轴4211的升降。
所述报警器5接收所述ARM控制器I/O点输出的报警信号。
所述ARM控制器1计算控制量的计算过程包括：将采集的炉内压力与设定压力做对比，计算两压力值间的差值，经过PID算法，计算出控制量；所述ARM控制器1将该控制量传送到PC机21，PC机21通过RS-485接口与变频器23通信，调节变频器23的频率控制机械泵24的抽速，来调节炉内压力，其中变频器23与PC机21的通信采用USS协议。
所述ARM控制器1计算输出值的计算过程包括：将采集碳化硅晶体生长炉内的温度值和设定炉内温度做对比，计算出温度间的偏差值，经过PID算法，计算出输出值；所述ARM控制器1通过D/A模块32控制功率的输出值。
所述PC机21通过RS-485通信接口控制气体质量流量计.
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，包括：ARM控制器和受所述ARM控制器控制的压力控制器、温度控制器、运动控制器和报警器；
压力控制器：采集炉内压力数据并将压力数据传送到ARM控制器；
温度控制器：采集炉内温度值并将炉内温度值传送到ARM控制器；
运动控制器：用于通过步进电机控制加热线圈和坩埚轴的升降运动；
报警器：当温度和压力超出设定值范围时用于报警提示。
2.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述压力控制器包括：PC机、压力检测控制电路、变频器和机械泵，所述压力检测控制电路采集碳化硅晶体生长炉内的压力数据，并将该压力数据传送到ARM控制器，所述ARM控制器计算出控制量，并将该控制量传送到PC机中，所述PC机通过调节变频器的频率控制机械泵的速度，从而调节碳化硅晶体生长炉内的压力。
3.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述温度控制器包括：温度检测控制电路和D/A模块，所述温度检测控制电路采集碳化硅晶体生长炉内的温度值，并将该温度值传送到ARM控制器，所述ARM控制器计算出输出值，并通过D/A模块控制RF电源的功率输出值。
4.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述运动控制器包括：两个光电脉冲发生器，和由所述的两个光电脉冲发生器分别控制的两个步进电机，其中一个所述步进电机控制加热线圈的升降，另一个所述步进电机控制坩埚轴的升降。
5.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述报警器接收所述ARM控制器I/O点输出的报警信号。
6.如权利要求2所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述ARM控制器计算控制量的计算过程包括：将采集的炉内压力与设定压力做对比，计算两压力值间的差值，经过PID算法，计算出控制量；所述ARM控制器将该控制量传送到PC机，PC机通过RS-485接口与变频器通信，调节变频器的频率，控制机械泵的抽速，来调节炉内压力，其中变频器与PC机的通信采用USS协议。
7.如权利要求3所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述ARM控制器计算输出值的计算过程包括：将采集碳化硅晶体生长炉内的温度值和设定炉内温度做对比，计算出温度间的偏差值，经过PID算法，计算出输出值；所述ARM控制器通过D/A模块控制功率的输出值。
8.如权利要求1所述的碳化硅晶体生长炉控制系统，其特征在于，所述PC机通过RS-485通信接口控制气体质量流量计。
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