CS223723B1 - Zapojení regulátoru usměrňovače pro chemicko-tepelné zpracování v doutnavém výboji - Google Patents

Abstract

Zapojení regulátoru usměrňovače pro chemicko-tepelné zpracování v doutnavém výboji sestává z regulátoru proudu, tří komparátorů, tří diod a odporu a umožňuje stabilizovat výkon doutnavého výboje, čímž se docílí plynulého náběhu na předvolenou pracovní teplotu. Zapojení je vhodné pro využití ve zdrojích pro zařízení pro provádění iontové nitridace.

Description

Zapojení regulátoru usměrňovače pro chemicko-tepelné zpracování v doutnavém výboji sestává z regulátoru proudu, tří komparátorů, tří diod a odporu a umožňuje stabilizovat výkon doutnavého výboje, čímž se docílí plynulého náběhu na předvolenou pracovní teplotu.

Zapojení je vhodné pro využití ve zdrojích pro zařízení pro provádění iontové nitridace.

Předmětem vynálezu je zapojení regulátoru usměrňovače pro chemicko-tepelné zpracování v doutnavém výboji, vhodné zejména pro iontovou nitridaci.

Při procesu chemicko-tepelného zpracování v doutnavém výboji, například při iontové nitridaci, je vsázka ohřívána na pracovní teplotu průchodem elektrického proudu přes povrch vsázky, mezi nímž a vnitřními stěnami recipientu probíhá doutnavý výboj v atmosféře pracovních plynů. Napětí doutnavého výboje při daném proudu závisí na tlaku pracovních plynů v recipientu, nebo naopak, při daném napětí závisí proud na tlaku plynů v recipientu. Základním technologickým požadavkem je možnost stabilizace konečné pracovní teploty. Z hlediska řízení procesu, zejména při náběhu, je však účelné mít možnost řídit i další parametry výboje. Známá zapojení pracují jako regulátory proudu s napěťovým omezením. Nevýhodou těchto zapojení je, že při změnách tlaku plynů dochází ke změnám výkonu, což může způsobit nežádoucí neplynulost a nerovnoměrnost ohřevu vsázky.

Tuto nevýhodu odstraňuje převážnou měrou zapojení podle vynálezu, sestávající z regulátoru proudu, tří komparátorů, tří diod a jednoho odporu, jehož podstata, spočívá v tom, že první vstup regulátoru proudu je vstupem skutečné hodnoty proudu, druhý vstup regulátoru proudu je přes odpor připojen ke vstupu žádané hodnoty proudu.

Ke druhému vstupu regulátoru proudu je současně připojen, přes první diodu, výstup prvního komparátorů, přes druhou diodu výstup druhého komparátorů, a přes třetí diodu výstup třetího komparátorů tak, že polarizace diod je vůči druhému vstupu regulátoru proudu shodná. První vstup prvního· komparátorů je vstupem skutečné hodnoty napětí, druhý vstup prvního komparátoru je vstupem žádané hodnoty omezení napětí, první vstup druhého komparátorů je vstupem skutečné hodnoty výkonu, druhý vstup druhého komparátorů je vstupem žádané hodnoty omezení výkonu, první vstup třetího komparátorů je vstupem skutečné hodnoty teploty a druhý vstup třetího komparátoru je vstupem žádané hodnoty omezení teploty, přičemž výstup regulátoru proudu je výstupem, celého zapojení a je připojen na vstup obvodu pro fázové řízení usměrňovače.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je možnost stabilizovat výkon doutnavého výboje a tím dosáhnout rovnoměrného a plynulého, náběhu na předvolenou pracovní teplotu. Zapojení umožňuje rovněž pracovat v režimu stabilizace proudu, přičemž lze předvolit maximální napětí, výkon a konečnou pracovní teplotu.

Příklad zapojení podle vynálezu v návaznosti na okolí je znázorněn na výkresu.

Zapojení sestává z regulátoru proudu 1, tří komparátorů 3, 5, 7, tří diod 4, 6, 8, a odporu 2. Uspořádáno je tak, že první vstup regulátoru 1 proudu je vstupem i 1, skutečné hodnoty proudu, druhý vstup regulátoru 1 proudu je přes odpor 2 připojen ke vstupu i 2 žádané hodnoty proudu. Ke druhému vstupu regulátoru 1 je současně připojen přes první diodu 4 výstup prvního komparát.oru 3 přes druhou diodu 6 druhého komparátoru 5 a přes třetí diodu 8 výstup třetího komparátorů 7 tak, že polarizace první, druhé a třetí diody 4, B, 8 je vůči druhému vstupu regulátoru 1 proudu shodná. První vstup i 3 prvního komparátorů 3 je vstupem skutečné hodnoty napětí, druhý vstup i 4 prvního komparátorů 3 je vstupem žádané hodnoty omezení napětí, první vstup i 5 druhého· komparátorů 5 je vstupem skutečné hodnoty výkonu, druhý vstup i 6 druhého komparátorů 5 je vstupem žádané hodnoty omezení výkonu, první vstup i 7 třetího komparátorů 7 je vstupem skutečné hodnoty teploty a druhý vstup i 8 třetího komparátoru 7 je vstupem žádané hodnoty omeze- ₍ ní teploty. Výstup regulátoru 1 proudu je výstupem celého zapojení a je připojen na vstup obvodu FRU pro fázové řízení usměrňovače TU.

První vstup i 1 regulátoru 1 proudu je připojen na výstup převodníku PP proudu, jehož vstup je připojen na výstup čidla CP vstupního proudu tyristorového usměrňovače TU. Vstup i 2 žádané hodnoty proudu je připojen na příslušný zadávací potenciometr. První vstup i 3 prvního komparátorů 3 je připojen na výstup převodníku PN napětí, jehož vstup je připojen na výstup tyristorového usměrňovače TU, jehož kladný pól je spojen s pracovní tlakovou nádobou — recipientem RP a záporný pól se zpracovávanou vsázkou. Druhý vstup i 4 prvního komparátoru 3 je připojen k zadávacímu potenclometru žádané hodnoty omezení napětí. První vstup i 5 druhého komparátorů 5 je připojen k výstupu převodníku PV výkonu, jehož první vstup je připojen k výstupu převodníku PP proudu a druhý vstup k výstu- % pu převodníku PN napětí. Druhý vstup i 6 druhého komparátorů 5 je připojen k zadávacímu potenciometru žádané hodnoty ome- ' zení výkonu. První vstup i 7 třetího komparátoru 7 je připojen k výstupu převodníku PT teploty, jehož vstup je připojen na čidlo CT teploty, umístěné v recipientu RP. Druhý vstup i 8 třetího komparátorů 7 je připojen k zadávacímu potenciometru žádané hodnoty omezení teploty.

Funkce zapojení podle vynálezu je popsána v návaznosti na ostatní pomocné obvody řízeného usměrňovače. Zapojení pracuje takto: v základním, jednoduchém režimu řízení jsou uzavřeny diody 4, 6, 8 a komparátory 3, 5, 7 se neuplatňují, neboť žádaná hodnota omezení napětí Uz na vstupu i 4 jp větší než skutečná hodnota napětí Ui přivedená z převodníku PN napětí na vstup i 3, žádaná hodnota Omezení výkonu Pz na vstupu i 6 je větší, než skutečná hodnota výko5 nu Pi přivedená z převodníku PV výkonu na vstup i 5 a žádaná hodnota omezení teploty T2 na vstupu i 8 je větší než skutečná hodnota teploty Ti přivedená na vstup i 7 převodníku PT teploty, v němž je odvozená ze signálu z čidla ČT teploty. Regulátor 1 proudu, který dostává na vstup i 1 signál skutečné hodnoty proudu li, vytvořený čidlem ČP proudu a převodníkem PP proudu, řídí tyristorový usměrňovač TU prostřednictvím obvodu FRU fázového řízení na konstantní proud podle žádané hodnoty proudu Iz přivedené na vstup i 2. Jakmile však dojde vlivm změny v soustavě recipient RP vsázka, nebo vlivem změny nastavení žádaných hodnot omezení, k překročení některé žádané hodnoty omezení příslušnou skutečnou hodnotou, překlápí přiřazený komparátor, otevírá se dioda zařazená mezi výstup komparátoru a druhý vstup regulátoru 1 proudu, a tím dochází ke snížení žádané hodnoty proudu na druhém vstupu regulátoru 1 proudu, a tím k přivření usměrňovače TU, čímž je zamezeno další narůstání příslušné skutečné hodnoty. Jak je z uvedeného patrno, popsaný mechanismus působí ve smyslu stabilizace proudu, napětí, vyKonu nebo teploty ve zvolené hodnotě, přičemž přechod ze stabilizace jednoho parametru na stabilizaci jiného se děje automaticky při změně nastavení žádaných hodnot, nebo* při změnách náhradního odporu soustavy recipient RP—vsázka, například vlivem změny tlaku pracovních plynů, nebo vlivem vzrůstající teploty vsázky.

Zapojení regulátoru podle vynálezu umožňuje pružné řízení procesu tepelného' zpracování v doutnavém výboji. Zvlášť výhodná je možnost stabilizace výkonu ve fázi náběhu a stabilizace teploty ve fázi pracovní.

Zapojení regulátoru podle vynálezu je vhodné pro použití ve zdrojích pro iontovou nitridaci.

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojení regulátoru usměrňovače pro chemicko-tepelné zpracování v doutnavém výboji, sestávající z regulátoru proudu, tří komparátorů, tří diod a jednoho odporu, vyznačující se tím, že první vstup regulátoru (1) proudu Je vstupem (il) skutečné hodnoty proudu, druhý vstup regulátoru (lj proudu je přes odpor (2) připojen ke vstupu (i 2) žádané hodnoty proudu, přičemž je ke druhému vstupu regulátoru (1) proudu současně připojen přes první diodu (4) výstup prvního komparátoru (3), přes druhou diodu (6) výstup druhého komparátoru (5) a přes třetí diodu (8) výstup třetího komparátoru (7) tak, že polarizace první, druhé a třetí diody (4, 6, 8) je vůči druhému vstupu regulátoru (1) proudu shodná, přičemž prvvynálezu ní vstup (i 3) prvního komparátoru (3) je vstupem' skutečné hodnoty napětí, druhý vstup (i 4) prvního komparátoru (3) je· vstupem žádané hodnoty omezení napětí, první vstup (i 5) druhého komparátoru (5) je vstupem skutečné hodnoty výkonu, druhý vstup (i 6) druhého komparátoru (5) je vstupem žádané hodnoty omezení výkonu, první vstup (i 7) třetího komparátoru (7) je vstupem skutečné hodnoty teploty a druhý vstup (i 8) třetího komparátoru (7) je vstupem žádané hodnoty omezení teploty, přičemž výstup regulátoru (1) proudu je výstupem celého zapojení a je připojen na vstup obvodu (FRU) pro fázové řízení usměrňovače (TU).