Claims (3)
Кроме того, устройство способно работать только при температурах потока выше температуры окружающей среды. Величина сигнала зависит от разности температур потоков и окружающей среды. При малой величине этой разницы снимают слабый сигнал. ЧТО в конечном счете приводит к погрешност м в точности регулировани . Известен также температурный регул тор соотношени двух потоков, содержаший трубопроводы подачи продуктов, смесительное устройство, дифференциальные термодатчики , термометры сопротивлени , термопреобразователи ЭДС, вторичный прибор, регулируюш,ий клапан и переменные резисторы . Термодатчиками, термо-ЭДС которых преобразуетс в ток преобразователей, измер етс разность температур между начальными температурами продуктов на входе и температурной смеси на выходе из смесител . Током преобразователей, пропорциональным разности температур, запитываютс цепи термометров сопротивлени . Вторичный прибор регистрирует концентрацию компонентов в смеси, котора регулируетс с помощью клапана. При использовании в качестве сопротивлени расхода вторичного прибора по его шкале узнают соотношение потоков, которое определ етс так же, как и концентраци компонента в смеси с учетом поправок на температурные изменени теплоемкости 2. Недостатком такого регул тора вл етс то, что в нем нет возможности регулировать и измер ть соотношение потоков с температурами , близкими к температуре внешней среды, так как сигнал с термопреобразователей пр мо пропорционально зависит от разности температур внешней среды и потоков. На-иболее близким по технической сушности к предлагаемому вл етс устройство дл регулировани соотношени массовых расходов двух потоков, содержашее теплообменник , термобатареи (термопреобразователи ), точка соединени которых св зана со входом регул тора, потенциометрический задатчик и исполнительный механизм. Потенциометрическим задатчиком устанавливают требуемое соотношение расходов реагентов. Реагенты (потоки) с различнрй температурой, проход через теплообменник , обмениваютс теплом. Приращени температур Aii и At 2 измер ютс термометрами первой и второй термобатарей. Выходной сигнал термобатарей поступает на вход регул тора. Регул тор воздействует на исполнительный механизм, перемещение регулирующего органа которого происходит до установлени заданного соотношени расхода реагентов. Теплообмен реагентов осуществл етс через стенку теплообменника, в результате чего между ними отсутствует непосредственный контакт. Это исключает энтальпийные изменени и св занную с ними погрешность регулировани массового соотношени расходов двух реагентов 3. Однако это устройство имеет р д существенных недостатков, привод щих в конечном счете к неточности регулировани соотношений расходов потока. Во-первых, термобатареи установлены кажда на своем трубопроводе, т.е. наход тс в разных температурных услови х. Погрешность в этом случае будет возникать из-, за изменени температуры окружаюш.ей среды . Во- вторых, при равенстве температур потоков и окружаюшей среды сигнала не будет , так как величина сигнала пр мо пропор- . циональна разности температур окружающей среды и потоков. В-третьих, температура потоков может мен тьс , а это вызовет изменение сигнала. Все эти недостатки, привод щие к неточности регулировани , ограничивают область использовани данного устройства. Цель изобретени - повышение точности регулировани соотношени массовых расходов потоков. Поставленна цель достигаетс том, что в устройство, содержащее термопреобразователи , например терморезисторы, и регул тор , один вход которого соединен с потенциометрическим задатчиком, а выход - со входом исполнительного механизма, установленного на трубопроводе одного из потоков, введен резистивный делитель напр жени , включенный в первое и второе плечи моста, одна диагональ которого подключена к источнику питани термопреобразователей, друга - к другому входу регул тора, а терморезисторы охватывают одновременно все трубопроводы и включены в третье и четвертое плечи моста. На чертеже изображено устройство дл регулировани соотношени массовых расходов потоков. Терморезисторы 1 и 2 устройства последовательно соединены между собой, установлены на трубопроводах 3 и 4 таким образом , что каждый из них охватывает оба трубопровода 3 и 4, соединенные со смесителем 5. Резистивный делитель 6 напр жени и терморезисторы 1 и 2 образуют мостовую схему 4, в одну диагональ которой включен источник 7 питани термопреобразователей. Друга диагональ соединена с входом регул тора 8, выходы которого соединены с потенциометрическим задатчиком 9 и исполнительным механизмом 10. Регул тор 8 выполнен в виде последовательно соединенных усилител 11, измерител расхода 12 и компаратора 13. Устройство работает следующим обраВключают источник питани термопреобразовател дл нагрева термопреобразователей 1 и 2. Потом подают потоки газов в тpyбoпJ)oвoды 3 и 4, которые нагреваютс , проход участки трубопроводов 3 и 4, охваченные термопреобразовател ми 1 и 2, охлажда при этом собственно термопреобразователи 1 и 2. Так как они выполнень в виде терморезисторов, изготовленных из материала с высоким температурным коэффи циентом сопротивлени , то они обладают высокой чувствительностью к изменению температуры , в частности при измерении массового расхода потока. То есть, функции термопреобразователей 1 и 2 совмещены с нагревател ми . Блок балансировки, выполненный в виде резисторного делител 6 напр жени , выдел ет электрический сигнал с термопреобразователей I и 2 на выходе регул тора 9, с моста поступает выделенный электрический сигнал. Он поступает на регул тор 8, где усиливаетс усилителем 11. Измеритель 12 соотношени массовых расходов потоков позвол ет визуально наблюдать и контролировать это соотношение. На компаратор 13 выдаютс сигналы с измерител 12 и потенциометрического задатчика 9. где сигналы сравниваютс . То есть на выходе компаратора 13 по вл етс электрический сигнал разности между напр жением с задатчика и регул тора 8. Этот сигнал воздействует на исполнительный механизм 10, который регулирует один из потоков таким образом, чтобы отношение массовых расходов потоков вызывало сигнал с моста, усиленный усилителем 11 и равный сигналу с задатчика 9. Потенциометрическим задатчикОм 9 устанавливают требуемое соотношение (пропорцию) расходов потоков. В смеситель 5 поступают потоки в определенной пропорции по трубопроводам 3 и 4. Из смесител 5 смесь используют дл технологических процессов, таких, как например, эпитакси , диффузи . Перед началом работы, в отсутствие расходов потоков (или при равенстве расходов потоков) после нагрева терморезисторов 1 и 2 мост балансируетс блоком балансировки 6 по нулевому показанию измерител 12. Измен напр жение, подаваемое на задатчик 9 с источника питани (на чертеже не показан), можно задать любую необходимую величину отношени массовых расходов потоков и поддерживать это отношение посто нным с высокой точностью. Изменение давлени , температуры потока , действие физико-химических процессов при смешении потоков, действие внешней температуры и других факторов не вли ет на точность и величину выходного сигнала, так как термопреобразователи наход тс в одинаковых услови х относительно возмущаюших факторов и реагируют лишь на разность массовых расходов двух потоков. Применение резисторов по сравнению с термопарами (в известном) позвол ет на пор док увеличить выходной сигнал, а значит и повысить точность регулировани . Кроме того , так как терморезисторы нагреты, то температура потока может быть любой, в том числе и равной температуре окружающей среды. Устройство может найти применение дл регулировани массовых расходов испар емого вещества в газе-носителе, например в полупроводниковом производстве на операции легировани и на операции наращивани эпитаксиальных слоев. При использовании этого устройства на операции легировани , например фосфором, и на операции эпитаксиального наращивани слоев увеличиваетс выход годных полупроводниковых пластин на Q,5°/o. Производительность при этом увеличиваетс на 5%. Формула изобретени Устройство дл регулировани соотношени расходов потоков, содержащее термопреобразователи , например терморезисторы, и регул тор, один вход которого соединен с потенциометрическим задатчиком, а выход - со входом исполнительного механизма , установленного на трубопроводе одного из потоков, отличающеес тем, что, с целью повышени точности устройства, оно содержит резистивный делитель напр жени , включенный в первое и второе плечи моста, одна диагональ которого подключена к источнику питани термопреобразователей , друга - к другому входу регул тора , а терморезисторы охватывают одновременно все трубопроводы и включены в третье и четвертое плечи моста. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 334555, кл. G 05 D 11/16, 1970. In addition, the device can operate only at flow temperatures above ambient temperature. The magnitude of the signal depends on the temperature difference between the flows and the environment. With a small amount of this difference remove a weak signal. THAT ultimately leads to inaccuracies in control accuracy. Also known is a temperature regulator of the ratio of two flows, containing product supply pipelines, a mixing device, differential thermal sensors, resistance thermometers, EMF thermocouples, a secondary device, an adjustable valve, and variable resistors. Thermal sensors, whose thermo-emf is converted to converter current, measure the temperature difference between the initial temperatures of the products at the inlet and the temperature of the mixture at the outlet of the mixer. A current transducer proportional to the temperature difference feeds the resistance thermometer circuit. The secondary instrument records the concentration of the components in the mixture, which is controlled by a valve. When used as a flow resistance of a secondary device, its ratio determines the flow ratio, which is determined in the same way as the concentration of the component in the mixture, taking into account corrections for temperature changes in heat capacity 2. The disadvantage of such a regulator is that it does not have the ability to regulate and measure the flow ratio with temperatures close to the ambient temperature, since the signal from the thermocouples directly proportional to the temperature difference between the ambient temperature and the fluxes. Most closely, in terms of technical dryness, a device for controlling the mass flow ratio of the two streams is contained, containing a heat exchanger, thermopiles (thermal converters), the junction point of which is connected to the regulator input, a potentiometer unit and an actuator. Potentiometric unit sets the desired cost ratio of reagents. Reagents (streams) with different temperatures, passage through the heat exchanger, exchange heat. Temperature increments Aii and At 2 are measured by thermometers of the first and second thermopile. The thermopile output signal is fed to the controller input. The regulator acts on the actuator, the movement of the regulatory body of which occurs before the predetermined ratio of the consumption of reagents is established. The heat exchange of the reactants is carried out through the wall of the heat exchanger, as a result of which there is no direct contact between them. This eliminates the enthalpy changes and the associated error in controlling the mass ratio of the flow rates of the two reagents 3. However, this device has a number of significant drawbacks, which ultimately lead to inaccurate control of the flow ratio ratios. First, thermocouples are installed on each of their pipelines, i.e. are in different temperature conditions. The error in this case will occur due to a change in the temperature of the surrounding medium. Secondly, if the temperatures of the streams and the environment are equal, there will be no signal, since the magnitude of the signal is directly proportional to. It is the difference between ambient temperatures and flows. Third, the temperature of the streams may vary, and this will cause a change in the signal. All these disadvantages, which lead to inaccuracies of regulation, limit the scope of use of this device. The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the ratio of mass flow rates of flows. The goal is achieved in that a device containing thermocouples, such as thermistors, and a regulator, one input of which is connected to a potentiometric unit, and the output to an input of an actuator installed on the pipeline of one of the flows, is inserted into a resistive voltage divider included in the first and second shoulders of the bridge, one diagonal of which is connected to the power source of thermal converters, the other to the other input of the controller, and the thermistors simultaneously cover the entire pipeline We are included in the third and fourth shoulders of the bridge. The drawing shows a device for controlling the mass flow rate ratio of the flows. Thermistors 1 and 2 devices are connected in series with each other, installed on pipelines 3 and 4 in such a way that each of them covers both pipelines 3 and 4 connected to mixer 5. Resistive voltage divider 6 and thermistors 1 and 2 form a bridge circuit 4, In one diagonal of which is included the power supply source 7 of the thermocouples. Another diagonal is connected to the input of the regulator 8, the outputs of which are connected to the potentiometric setting device 9 and the actuating mechanism 10. The regulator 8 is made in the form of a series-connected amplifier 11, a flow meter 12 and a comparator 13. The device operates as follows: Thermal converter 1 power supply and 2. Then the gas flows are fed into the pipe J) of the wires 3 and 4, which are heated, the passage of the pipeline sections 3 and 4, covered by the thermal converters 1 and 2, while cooling their own Thermocouples 1 and about 2. Since they are configured as a thermistor made of a material with a high temperature coefficient of resistance, they are highly sensitive to temperature changes, especially when measuring mass flow rate. That is, the functions of thermal converters 1 and 2 are combined with heaters. The balancing unit, made in the form of a resistor divider voltage 6, extracts an electrical signal from thermal converters I and 2 at the output of the regulator 9, a separate electrical signal comes from the bridge. It is fed to the controller 8, where it is amplified by the amplifier 11. The meter 12 of the mass flow rate ratio of the flow allows you to visually monitor and control this ratio. The comparator 13 outputs signals from the meter 12 and the potentiometer set-up 9. where the signals are compared. That is, the output of the comparator 13 is an electrical signal of the difference between the voltage from the setpoint and the regulator 8. This signal acts on the actuator 10, which adjusts one of the flows so that the mass flow ratio causes the signal from the bridge, amplified by the amplifier 11 and equal to the signal from the setter 9. The potentiometric setpoint ohm 9 sets the required ratio (proportion) of flow rates. Mixer 5 receives flows in a certain proportion through pipelines 3 and 4. From mixer 5, the mixture is used for technological processes, such as, for example, epitaxy, diffusion. Before starting operation, in the absence of flow rates (or with equal flow rates) after heating thermistors 1 and 2, the bridge is balanced by balancing unit 6 according to zero reading of meter 12. Change the voltage supplied to setpoint 9 from the power source (not shown) You can specify any desired value for the flow rate / mass ratio and keep this ratio constant with high accuracy. The change in pressure, flow temperature, the effect of physicochemical processes when mixing flows, the effect of external temperature and other factors do not affect the accuracy and magnitude of the output signal, since thermal converters are under the same conditions as perturbing factors and react only to the difference in mass flow rates two threads. The use of resistors in comparison with thermocouples (in the well-known) allows for an increase in the output signal, and hence an increase in the accuracy of the adjustment. In addition, since the thermistors are heated, the flow temperature can be any, including equal to the ambient temperature. The device can be used to control the mass flow rates of the vaporized substance in the carrier gas, for example, in semiconductor manufacturing for doping operations and for building epitaxial layers. When using this device in a doping operation, such as phosphorus, and in an operation of epitaxial growth of layers, the yield of suitable semiconductor plates increases by Q, 5 ° / o. Productivity is increased by 5%. Apparatus of the Invention A device for controlling the flow rate ratio comprising thermocouples, for example, thermistors, and a controller, one input of which is connected to a potentiometric unit, and the output - to an input of an actuator installed on a pipeline of one of the flows, characterized in that accuracy of the device, it contains a resistive voltage divider included in the first and second shoulders of the bridge, one diagonal of which is connected to the power source of the thermal converter , Another - to the other input of the regulator, and thermistors cover simultaneously all the lines and included in the third and fourth arms of the bridge. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 334555, cl. G 05 D 11/16, 1970.
2.Авторское свидетельство СССР № 536476. кл. G 05 D 11/16, 1976. 2. USSR author's certificate number 536476. class. G 05 D 11/16, 1976.
3.Авторское свидетельство СССР № 619907, кл. G 05 D 11/16, 1978 (протосх3. USSR author's certificate number 619907, cl. G 05 D 11/16, 1978 (protoss