CN108914087A - 一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置、方法及系统。真空腔室通过管道与机械泵连接，电磁调节阀位于管道上；电磁调节阀与电磁调节阀电源连接，真空腔室与薄膜规连接，薄膜规与薄膜规电源连接，薄膜规电源包括电池和处理器，电池用于对薄膜规进行充电，处理器用于将真空腔室的压力进行模数转换得到压力数字值；上位机与薄膜规电源连接，上位机用于接收所述薄膜规电源发送的真空腔室的数字压力值，上位机与和电磁调节阀电源连接连接，上位机用于控制所述电磁调节阀电源产生的磁场。采用本发明的装置、方法及系统无需人员调节阀门，解放了人力，提高了工作效率；和自动系统结合使用，可以实现设备自动化，节省了操作时间。
Description
技术领域
本发明涉及金刚石薄膜制备领域，特别是涉及一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置、方法及系统。
背景技术
在金刚石薄膜制备方法中，热丝化学气象沉积法是应用最广的一种方法。该方法设备简单、稳定。设备运行时，要求腔室内气压稳定在设置值，这时需要一个调阀来调节气压。
目前市面上的热丝化学气象沉积金刚石膜设备选用的是手动针形调节阀来控制气压。设备运行时，需要人读取薄膜规上的实际气压，和设置气压作对比，根据两者差值的正负和大小来调节阀门的开度。该装置需要人为操作，气压稳定前，人员要一直查看实际气压，调整压控阀。几乎一台设备需要一个人操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置、方法及系统，采用电磁调节阀代替手动针形调节阀，无需人员调节阀门，解放了人力，提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，所述控制装置包括：真空腔室、薄膜规、管道、电磁调节阀、机械泵、电磁调节阀电源、薄膜规电源和上位机；
所述真空腔室通过所述管道与所述机械泵连接，所述电磁调节阀位于管道上；所述电磁调节阀与所述电磁调节阀电源连接，所述真空腔室与所述薄膜规连接，所述薄膜规与所述薄膜规电源连接，所述薄膜规电源包括电池和处理器，所述电池用于对所述薄膜规进行充电，所述处理器用于将所述薄膜规测量的真空腔室的压力进行模数转换得到压力数字值；所述上位机与所述薄膜规电源连接，所述上位机用于接收所述薄膜规电源发送的所述真空腔室的数字压力值，所述上位机与所述电磁调节阀电源连接连接，所述上位机用于控制所述电磁调节阀电源产生的磁场。
可选的，所述上位机为工控机。
可选的，所述管道为金属管道。
可选的，所述上位机与所述薄膜规电源通过数据线连接。
可选的，所述上位机与所述电磁调节阀电源通过数据线连接。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种应用于金刚石设备的镀膜压力自动控制装置的控制方法，所述控制方法包括：
获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
判断所述压力差值是否大于设定阈值；
若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
可选的，所述根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号，具体包括：
采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种金刚石设备的镀膜压力自动控制系统，所述控制系统包括：
获取模块，用于获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
压力差值确定模块，用于根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
转换系数确定模块，用于根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
判断模块，用于判断所述压力差值是否大于设定阈值；
第一判断结果确定模块，用于若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
输出电压确定模块，用于根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
调整模块，用于根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
第二判断结果确定模块，用于若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
可选的，所述第一判断结果确定模块，具体包括：
调整控制信号确定单元，用于采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种金刚石设备中镀膜压力自动控制装置，包括：真空腔室、薄膜规、管道、电磁调节阀、机械泵、电磁调节阀电源、薄膜规电源和上位机；在上位机上设置需要的压力后，上位机通过控制电磁调节阀电源实现对电磁调节阀的控制，使压力稳定到设置值。本发明的装置无需人员调节阀门，解放了人力，提高了工作效率；和自动系统结合使用，可以实现设备自动化，节省了操作时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制装置示意图；
图2为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制方法流程图；
图3为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制装置示意图。如图1所示，一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，所述控制装置包括：真空腔室1、薄膜规2、管道3、电磁调节阀4、机械泵5、电磁调节阀电源6、薄膜规电源7、数据线8和上位机9；所述真空腔室1通过所述管道3与所述机械泵5连接，所述电磁调节阀4位于管道3上；所述电磁调节阀4与所述电磁调节阀电源6连接，所述真空腔室1与所述薄膜规2连接，所述薄膜规2与所述薄膜规电源7连接，所述薄膜规电源7包括电池和处理器，所述电池用于对所述薄膜规2进行充电，所述处理器用于将所述薄膜规2测量的真空腔室1的压力进行模数转换得到压力数字值；所述上位机9与所述薄膜规电源7连接，所述上位机9用于接收所述薄膜规电源7发送的所述真空腔室1的数字压力值，所述上位机9与所述电磁调节阀电源6连接，所述上位机9用于控制所述电磁调节阀电源6产生的磁场。所述上位机9为工控机。所述管道3为金属管道。所述上位机9与所述薄膜规电源7通过数据线连接。所述上位机9与所述电磁调节阀电源6通过数据线连接。
薄膜规2测量真空腔室1的实际压力，测量结果显示在薄膜规电源7上，上位机9通过数据线8读取真空腔室压力。机械泵5作用是把真空腔室里的气体抽到大气中，电磁调节阀4在真空腔室1和机械泵5之间，和手动调节阀一样，通过法阀芯的开度来控制气体流量。气体流量大，腔室压力就下降；气体流量小，腔室压力就上升。电磁调节阀4的工作原理是：电磁调节阀4上有漆包线圈，通电后产生磁场，电磁调节阀4中的阀芯受磁力作用打开。漆包线圈的电压越大，磁力越大，阀芯开度越大。这样阀门的调节就有电压控制。电磁调节阀4由电磁调节阀电源6控制，电磁调节阀电源6可以接受上位机9传来的控制信号，电磁调节阀6的输出电压和上位机9传来的控制信号成正比。当上位机9的控制信号为0时，电磁调节阀6的输出电压也是0，电磁调节阀4是关闭状态；当上位机9的控制信号最大时，电磁调节阀6的输出电压也是最大，电磁调节阀4是全开状态。这样，电磁调节阀4的开度和上位机9的控制信号相对应，实现了调节阀的电信号控制。
本发明的装置采用电磁调节阀和电磁调节阀电源，将手动调节的方式变为设置腔室压力，无需人员调节阀门，解放了人力，提高了工作效率；和自动系统结合使用，可以实现设备自动化，节省了操作时间。
图2为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制方法流程图。一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置的控制方法，所述控制方法包括：
步骤101：获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
步骤102：根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
步骤103：根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
步骤104：判断所述压力差值是否大于设定阈值；
步骤105：若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
步骤106：根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
步骤107：根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
步骤105具体包括：
采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
图3为本发明实施例金刚石设备的镀膜压力自动控制系统结构图。如图3所示，一种金刚石设备的镀膜压力自动控制系统，所述控制系统包括：
获取模块201，用于获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
压力差值确定模块202，用于根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
转换系数确定模块203，用于根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
判断模块204，用于判断所述压力差值是否大于设定阈值；
第一判断结果确定模块205，用于若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
输出电压确定模块206，用于根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
调整模块207，用于根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
第二判断结果确定模块208，用于若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
所述第一判断结果确定模块205，具体包括：
调整控制信号确定单元，用于采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
具体实施例1：
程序开始后，工控机9读取设置的所需压力P1、薄膜规电源7上真空腔室压力的实际P2、电磁调节阀电源6的控制信号A1。
计算压力差值P＝P2-P1。判断压力差P的绝对值是否大于10。若压力差P的绝对值是大于10，则进入第三步；反之则进入第一步，此时可认为压力稳定。
计算电磁调节阀电源6的控制信号。A＝A1+a*P。式中A是计算后的控制信号，A1是第一步读取控制信号，a是压力差和控制信号的转换系数，P是压力差。程序设定：进过计算后若A值小于等于0时，A等于0；A值大于等于最大值时，A等于最大值。当实际压力P2小于设置压力P1时，压力差P为负数时，a*P也是负数，这样计算出来的控制信号A比第一步读取的控制信号A1小，电磁调节阀电源6的输出电压变小，阀门开度变小，气体流量变小，腔室压力变大，最后实际压力P2接近设置压力P1，压力差P小于10后，压力信号不变，压力稳定。当实际压力P2大于设置压力P1时，压力差P为正数时，a*P也是正数，这样计算出来的控制信号A比第一步读取的控制信号A1大，电磁调节阀电源6的输出电压变大，阀门开度变大，气体流量变大，腔室压力变小，最后实际压力P2接近设置压力P1，压力差P小于10后，压力信号不变，压力稳定。A＝A1+a*P式中A和P成正比，当压力差P越大，控制信号A变化幅度越大，相应的电磁调节阀变化越大，这样可以迅速达到所需的压力。当压力差P越小，控制信号A变化越小，相应的电磁调节阀变化越小，这时实际压力P2已经接近设置压力P1，控制信号变化幅度变小，阀门的变化幅度小，利于精确控制。
计算后的控制信号A输入电磁调节阀电源6，电磁调节阀电源6输出相应的电压，电磁调节阀4接收电压后调到相应的位置。之后回到“工控机9读取设置的所需压力P1、薄膜规电源7上真空腔室压力的实际P2、电磁调节阀电源6的控制信号A1”，重复上述过程。
本发明的优点：
1、采用电磁调节阀和电磁调节阀电源，将手动调节的方式变为设置腔室压力，减少了操作步骤，解放了人力。
2、自主开发的压力调节程序可以实现设置压力自动控制，和自动工艺一起使用，可以实现设备运行的一键化，提高生产效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：真空腔室、薄膜规、管道、电磁调节阀、机械泵、电磁调节阀电源、薄膜规电源和上位机；
所述真空腔室通过所述管道与所述机械泵连接，所述电磁调节阀位于管道上；所述电磁调节阀与所述电磁调节阀电源连接，所述真空腔室与所述薄膜规连接，所述薄膜规与所述薄膜规电源连接，所述薄膜规电源包括电池和处理器，所述电池用于对所述薄膜规进行充电，所述处理器用于将所述薄膜规测量的真空腔室的压力进行模数转换得到压力数字值；所述上位机与所述薄膜规电源连接，所述上位机用于接收所述薄膜规电源发送的所述真空腔室的数字压力值，所述上位机与所述电磁调节阀电源连接连接，所述上位机用于控制所述电磁调节阀电源产生的磁场。
2.根据权利要求1所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，其特征在于，所述上位机为工控机。
3.根据权利要求1所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，其特征在于，所述管道为金属管道。
4.根据权利要求2所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，其特征在于，所述上位机与所述薄膜规电源通过数据线连接。
5.根据权利要求2所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制装置，其特征在于，所述上位机与所述电磁调节阀电源通过数据线连接。
6.一种应用于权利要求1-5所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
判断所述压力差值是否大于设定阈值；
若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
7.根据权利要求6所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制方法，其特征在于，所述根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号，具体包括：
采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
8.一种金刚石设备的镀膜压力自动控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
获取模块，用于获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号；
压力差值确定模块，用于根据所述压力值和所述实际压力值确定压力差值；
转换系数确定模块，用于根据所述压力差值和所述控制信号确定转换系数；
判断模块，用于判断所述压力差值是否大于设定阈值；
第一判断结果确定模块，用于若所述压力差值大于设定阈值，则根据所述控制信号、所述压力差值、所述转换系数，计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号；
输出电压确定模块，用于根据所述调整控制信号调节电磁调节阀电源，得到输出电压；
调整模块，用于根据所述输出电压对所述电磁调节阀进行调整；
第二判断结果确定模块，用于若所述压力差值小于设定阈值，则返回获取上位机设置的压力值、薄膜规电源测量的实际压力值、电磁调节阀电源的控制信号。
9.根据权利要求8所述的金刚石设备的镀膜压力自动控制系统，其特征在于，所述第一判断结果确定模块，具体包括：
调整控制信号确定单元，用于采用公式A＝A1+a*P计算所述电磁调节阀电源的调整控制信号A；
其中，A表示电磁调节阀电源的调整控制信号，A1表示控制信号，a表示压力差值和控制信号的转换系数，P表示压力差值。
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