CN212778619U - 氮化硅反应炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了氮化硅反应炉，包括炉体和监控柜，炉体内部设置温度传感器，炉体外壳上设置水冷机构。监控柜内设置温度信号处理单元和控制器，信号处理单元包括采样信号滤波电路和复合运放抗干扰电路，采样信号滤波电路运用RC降噪原理降低外界高频杂波噪声对检测信号造成的影响，复合运放抗干扰电路进行带通选频滤波，提高温度检测的抗干扰能力，运用差动复合放大器原理对检测信号进行次级放大，从而有效抑制放大过程中温度检测信号漂移产生系统误差；控制器控制供水管道上的电磁阀打开对炉体进行水冷降温，并根据检测值高于预设值的大小来相应控制电磁阀的开度，从而控制水流量大小来实现炉体温度精确调节，控制效果精准可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及氮化硅生产设备技术领域，特别是涉及氮化硅反应炉。
背景技术
氮化硅反应炉是在通入氮气、氩气、氢气的状态下把硅石烧制成氮化硅粉末，在生产氮化硅原料过程中，通过监控电柜来监控烧结温度，并通过水冷来调节炉壳温度，水冷却机构是由水箱、和水泵组成的，炉温控制全靠一个手动阀门来调节的，通过水流量的变化，来实现炉温的调节。由于炉体内的烧结温度通常由热电偶温度传感器来检测，其检测信号受外界干扰因素较大，信号在放大过程中容易出现失调，对反应温度控制产生不利因素。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供氮化硅反应炉。
其解决的技术方案是：氮化硅反应炉，包括炉体和监控柜，炉体内部设置温度传感器，炉体外壳上设置水冷机构，所述监控柜内设置温度信号处理单元和控制器，所述信号处理单元包括采样信号滤波电路和复合运放抗干扰电路，所述采样信号滤波电路运用RC滤波原理对所述温度传感器的温度采样信号进行降噪，所述复合运放抗干扰电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1、AR2形成差动复合放大器对所述信号滤波电路的输出信号进行放大，然后经LC滤波后送入所述控制器中，所述控制器用于控制所述水冷机构的工作状态。
优选的，所述信号滤波电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接所述温度传感器的信号输出端，电阻R1的另一端连接三极管T1的集电极和电容C2的一端，并通过并联的电阻R2和电容C1接地，三极管T1的基极通过电阻R3连接电阻R4的一端和+5V电源，三极管T1的发射极连接电阻R4、电容C2的另一端，并通过电阻R5连接电容C3的一端和所述复合运放抗干扰电路的输入端，电容C3的另一端接地。
优选的，所述复合运放抗干扰电路还包括电阻R6，电阻R6的一端连接电容C3的一端，电阻R6的另一端连接电容C4、C5、电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，电容C4的另一端连接运放器AR1的同相输入端和电阻R8的一端，电容C5、电阻R8的另一端连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R11连接运放器AR2的同相输入端，运放器AR1的反相输入端通过电阻R9接地，并通过电阻R10、电容C6连接运放器AR2的反相输入端，运放器AR2的反相输入端还通过电阻R12接地，并通过电阻R13连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端通过电阻R14连接稳压二极管DZ1的阴极和电感L1的一端，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接所述控制器的输入端，并通过电容C7接地。
优选的，所述水冷机构包括水箱、水泵和供水管道，所述供水管道上设置电磁阀，所述电磁阀的控制端连接所述控制器的输出端。
优选的，所述温度传感器选用KZW/P-230型温度传感器。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型采用温度传感器实时检测炉体内部温度，其检测信号送入采样信号滤波电路中进行RC降噪，降低外界高频杂波噪声对检测信号造成的影响；
2.复合运放抗干扰电路对三极管VT1的输出信号首先进行带通选频滤波，提高温度检测的抗干扰能力，运用差动复合放大器原理对检测信号进行次级放大，从而有效抑制放大过程中温度检测信号漂移产生系统误差；
3.控制器控制供水管道上的电磁阀打开对炉体进行水冷降温，并根据检测值高于预设值的大小来相应控制电磁阀的开度，从而控制水流量大小来实现炉体温度精确调节，控制效果精准可靠。
附图说明
图1为本实用新型采样信号滤波电路原理图。
图2为本实用新型复合运放抗干扰电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
氮化硅反应炉，包括炉体和监控柜，炉体内部设置温度传感器，炉体外壳上设置水冷机构。监控柜内设置温度信号处理单元和控制器，信号处理单元包括采样信号滤波电路和复合运放抗干扰电路，采样信号滤波电路运用RC滤波原理对温度传感器的温度采样信号进行降噪，复合运放抗干扰电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1、AR2形成差动复合放大器对信号滤波电路的输出信号进行放大，然后经LC滤波后送入控制器中，控制器用于控制水冷机构的工作状态。具体设置时，水冷机构包括水箱、水泵和供水管道，供水管道上设置电磁阀，电磁阀的控制端连接控制器的输出端。
温度传感器选用KZW/P-230型温度传感器来实时检测炉体内部温度，并转换为4-20mA电流的信号输出。该检测信号首先送入信号滤波电路中进行降噪处理，如图1所示，信号滤波电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接温度传感器的信号输出端，电阻R1的另一端连接三极管T1的集电极和电容C2的一端，并通过并联的电阻R2和电容C1接地，三极管T1的基极通过电阻R3连接电阻R4的一端和+5V电源，三极管T1的发射极连接电阻R4、电容C2的另一端，并通过电阻R5连接电容C3的一端和复合运放抗干扰电路的输入端，电容C3的另一端接地。其中，电容C1与电阻R2形成的RC低通滤波对温度传感器的检测信号进行降噪处理，降低外界高频杂波噪声对检测信号造成的影响，然后送入三极管VT1中进行初步放大，电容C2对三极管VT1的输出信号起到稳定作用，同时+5V电源通过电阻R4对三极管VT1的输出信号施加基准，最后通过电容C3稳定幅值后送入复合运放抗干扰电路的进行次级放大。
如图2所示，复合运放抗干扰电路还包括电阻R6，电阻R6的一端连接电容C3的一端，电阻R6的另一端连接电容C4、C5、电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，电容C4的另一端连接运放器AR1的同相输入端和电阻R8的一端，电容C5、电阻R8的另一端连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R11连接运放器AR2的同相输入端，运放器AR1的反相输入端通过电阻R9接地，并通过电阻R10、电容C6连接运放器AR2的反相输入端，运放器AR2的反相输入端还通过电阻R12接地，并通过电阻R13连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端通过电阻R14连接稳压二极管DZ1的阴极和电感L1的一端，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接控制器的输入端，并通过电容C7接地。
复合运放抗干扰电路的工作原理为：电阻R6-R8与电容C4、C5在运放器AR1运放过程中形成二阶RC带通网络对采样信号滤波电路的输出信号进行选频处理，从而有效降低外界电磁、工频等杂波干扰，提高温度检测的抗干扰能力。然后，运放器AR1、AR2运用差动复合放大器原理对检测信号进行次级放大，从而有效抑制放大过程中温度检测信号漂移产生系统误差。运放器AR2的输出信号经稳压二极管DZ1进行幅值稳定后，由电感L1、电容C7形成的LC滤波器进一步精确滤波后送入控制器中进行运算比较处理，从而很好地提高温度检测结果的准确度。
本实用新型在具体使用时，采用温度传感器实时检测炉体内部温度，其检测信号送入采样信号滤波电路中进行RC降噪，降低外界高频杂波噪声对检测信号造成的影响，然后送入三极管VT1中进行初步放大。复合运放抗干扰电路对三极管VT1的输出信号首先进行带通选频滤波，提高温度检测的抗干扰能力。然后运用差动复合放大器原理对检测信号进行次级放大，从而有效抑制放大过程中温度检测信号漂移产生系统误差。最后经LC滤波后送入控制器进行数据运算处理，当温度检测值大于预设值时，即炉体内部温度过高时，控制器控制供水管道上的电磁阀打开对炉体进行水冷降温，并根据检测值高于预设值的大小来相应控制电磁阀的开度，从而控制水流量大小来实现炉体温度精确调节，控制效果精准可靠。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.氮化硅反应炉，包括炉体和监控柜，炉体内部设置温度传感器，炉体外壳上设置水冷机构，其特征在于：所述监控柜内设置温度信号处理单元和控制器，所述信号处理单元包括采样信号滤波电路和复合运放抗干扰电路，所述采样信号滤波电路运用RC滤波原理对所述温度传感器的温度采样信号进行降噪，所述复合运放抗干扰电路包括运放器AR1、AR2，运放器AR1、AR2形成差动复合放大器对所述信号滤波电路的输出信号进行放大，然后经LC滤波后送入所述控制器中，所述控制器用于控制所述水冷机构的工作状态。
2.根据权利要求1所述氮化硅反应炉，其特征在于：所述信号滤波电路包括电阻R1，电阻R1的一端连接所述温度传感器的信号输出端，电阻R1的另一端连接三极管T1的集电极和电容C2的一端，并通过并联的电阻R2和电容C1接地，三极管T1的基极通过电阻R3连接电阻R4的一端和+5V电源，三极管T1的发射极连接电阻R4、电容C2的另一端，并通过电阻R5连接电容C3的一端和所述复合运放抗干扰电路的输入端，电容C3的另一端接地。
3.根据权利要求2所述氮化硅反应炉，其特征在于：所述复合运放抗干扰电路还包括电阻R6，电阻R6的一端连接电容C3的一端，电阻R6的另一端连接电容C4、C5、电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，电容C4的另一端连接运放器AR1的同相输入端和电阻R8的一端，电容C5、电阻R8的另一端连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R11连接运放器AR2的同相输入端，运放器AR1的反相输入端通过电阻R9接地，并通过电阻R10、电容C6连接运放器AR2的反相输入端，运放器AR2的反相输入端还通过电阻R12接地，并通过电阻R13连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端通过电阻R14连接稳压二极管DZ1的阴极和电感L1的一端，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接所述控制器的输入端，并通过电容C7接地。
4.根据权利要求1-3任一所述氮化硅反应炉，其特征在于：所述水冷机构包括水箱、水泵和供水管道，所述供水管道上设置电磁阀，所述电磁阀的控制端连接所述控制器的输出端。
5.根据权利要求4所述氮化硅反应炉，其特征在于：所述温度传感器选用KZW/P-230型温度传感器。
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