專利名稱：數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及儀器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller, MFC)用于對(duì)氣體的質(zhì)量流量進(jìn)行精密測(cè)量和控制。它們?cè)诎雽?dǎo)體和集成電路工業(yè)、特種材料學(xué)科、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保和真空等多種領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。其典型的應(yīng)用場(chǎng)合包括電子工藝設(shè)備，如擴(kuò)散、氧化、外延、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor D印osition，CVD)、等離子刻蝕、 濺射、離子注入；以及鍍膜設(shè)備、光纖熔煉、微反應(yīng)裝置、混氣配氣系統(tǒng)、毛細(xì)管測(cè)量、氣相色譜儀及其它分析儀器。MFC出廠前需要標(biāo)定。標(biāo)定即為通過(guò)修改MFC內(nèi)部參數(shù)，從而使MFC在某一固定設(shè)定值下的控制流量輸出值與高精度的流量標(biāo)準(zhǔn)顯示的實(shí)際流量值一致。從0到滿量程需要檢測(cè)多個(gè)點(diǎn)值，并需要檢定各點(diǎn)線性以及重復(fù)精度等值。MFC主要分為數(shù)字和模擬兩種形式。對(duì)于數(shù)字型MFC，標(biāo)定過(guò)程一般使用帶通訊功能的流量校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)連接電腦，通過(guò)專用的標(biāo)定軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行計(jì)算修正、曲線擬合，最后將數(shù)據(jù)存入數(shù)字MFC的存儲(chǔ)器中，從而完成標(biāo)定。對(duì)于模擬型MFC，由于采用模擬比例-積分-微分(PID)電路，不存在存儲(chǔ)器等結(jié)構(gòu)，參數(shù)的調(diào)節(jié)需要靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)操作。我國(guó)市場(chǎng)上的MFC多為模擬產(chǎn)品，產(chǎn)品的出廠標(biāo)定需要逐臺(tái)手動(dòng)調(diào)節(jié)電路板上的可調(diào)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于位置的限制和MFC響應(yīng)時(shí)間的影響會(huì)存在一定的滯后性，每調(diào)節(jié)一個(gè)電位器改變電路參數(shù)時(shí)，控制的實(shí)際流量便會(huì)發(fā)生變化，需要等待MFC將流量控制穩(wěn)定準(zhǔn)確讀數(shù)后才能進(jìn)行再次調(diào)節(jié)，反復(fù)調(diào)節(jié)直到合格為準(zhǔn)。對(duì)于線性、重復(fù)度等參數(shù)可能需要改變多次，使得生產(chǎn)效率很低。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工作效率高、無(wú)需人工干預(yù)的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，該裝置包括 控制器，與待標(biāo)定儀器以及調(diào)節(jié)器相連，根據(jù)所述待標(biāo)定儀器的輸出值，生成驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)器的控制脈沖，并將所述控制脈沖發(fā)送至所述調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器，與控制器以及所述待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述控制脈沖調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器。優(yōu)選地，所述控制器進(jìn)一步包括控制單元，與待標(biāo)定儀器以及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元相連，根據(jù)所述待標(biāo)定儀器的輸出值，計(jì)算用于調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器的控制脈沖，并發(fā)送至所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元；步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，與所述控制單元相連，根據(jù)所述控制單元發(fā)送的控制脈沖調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器。優(yōu)選地，所述控制器還包括AD采集單元，連接在所述控制單元與所述待標(biāo)定儀器之間，采集所述待標(biāo)定儀器當(dāng)前的模擬電壓輸出值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并發(fā)送至所述控制單元。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)，與所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元以及待標(biāo)定儀器相連，在所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與其相連的調(diào)節(jié)刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)節(jié)刀頭，與所述步進(jìn)電機(jī)以及所述待標(biāo)定儀器相連，在所述步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器的變阻器。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)刀頭為一字螺絲刀。優(yōu)選地，所述待標(biāo)定儀器為質(zhì)量流量控制器。(三)有益效果本實(shí)用新型數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置可大幅度提高工作效率，提高儀器生產(chǎn)標(biāo)定的自動(dòng)化程度。

圖1為依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)方法流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。本實(shí)施方式中的待標(biāo)定儀器以MFC為例。如圖1所示，依照本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置(虛線框內(nèi)所示)包括控制器以及調(diào)節(jié)器。控制器，與待標(biāo)定MFC以及調(diào)節(jié)器相連，用于根據(jù)待標(biāo)定MFC的輸出值，生成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器的控制脈沖，并將控制脈沖發(fā)送至調(diào)節(jié)器。該控制器包括控制單元、A/D采集單元、 以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。其中控制單元，與待標(biāo)定MFC以及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元相連，用于根據(jù)待標(biāo)定MFC的輸出值， 計(jì)算用于調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC的調(diào)節(jié)量，將其轉(zhuǎn)換為控制脈沖，并發(fā)送至步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元?？刂茊卧蔀閱纹瑱C(jī)，本實(shí)用新型裝置中優(yōu)選為S3C440A芯片。A/D采集單元，連接在控制單元與待標(biāo)定MFC之間，用于采集待標(biāo)定MFC當(dāng)前的模擬電壓輸出值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并發(fā)送至控制單元。模擬(Analog)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 (Digital)信號(hào)，簡(jiǎn)稱為A/D轉(zhuǎn)換。采用單獨(dú)的AD/DA芯片，精度可以任意選擇，并且很大程度上解放了控制單元主芯片的占用時(shí)間，可以使主芯片分出更多的時(shí)間處理其他功能。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，與控制單元相連，用于根據(jù)控制單元發(fā)送的控制脈沖調(diào)節(jié)待標(biāo)定 MFC。調(diào)節(jié)器與控制器以及待標(biāo)定MFC相連，用于根據(jù)控制器發(fā)送的控制脈沖調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC。該調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)以及調(diào)節(jié)刀頭。其中步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元相連，用于在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與其相連的調(diào)節(jié)刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)控制脈沖的個(gè)數(shù)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角位移量，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)精確調(diào)速；根據(jù)控制脈沖的頻率，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)以相應(yīng)的速度和加速度轉(zhuǎn)動(dòng)，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)精確定位。由于嵌入式微處理器芯片的IO輸出不能夠直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，因此，需要該步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，優(yōu)選地，可采用專門的驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件連接，這樣，不僅起到增大驅(qū)動(dòng)電流的作用更可以起到保護(hù)作用。步進(jìn)電機(jī)，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。通過(guò)電纜與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元相連，在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于控制脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)控制脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與其相連的調(diào)節(jié)刀頭向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的，其特點(diǎn)是沒(méi)有積累誤差。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)就是控制器的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，它把控制單元發(fā)出的控制脈沖轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說(shuō)控制單元每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與控制脈沖的頻率成正比。調(diào)節(jié)刀頭是適合于MFC可調(diào)變阻器大小的一字螺絲刀，其一端與步進(jìn)電機(jī)相連， 用于在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC的變阻器。如圖2所示，使用本實(shí)用新型數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行標(biāo)定調(diào)節(jié)的方法包括步驟Si.根據(jù)待標(biāo)定MFC的輸出值，生成調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC的控制脈沖；S2.根據(jù)控制脈沖調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC。步驟Sl進(jìn)一步包括Si. 1采集待標(biāo)定MFC當(dāng)前的模擬電壓輸出值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；Si. 2根據(jù)該數(shù)字量，計(jì)算用于調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC的控制脈沖；Si. 3根據(jù)該控制脈沖調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC。在本實(shí)用新型的方法中，步驟Si. 3通過(guò)根據(jù)控制脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)待標(biāo)定MFC的變阻器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待標(biāo)定MFC的調(diào)節(jié)，根據(jù)控制脈沖的個(gè)數(shù)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角位移量；根據(jù)控制脈沖的頻率，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)以相應(yīng)的速度及加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，該裝置包括控制器，與待標(biāo)定儀器以及調(diào)節(jié)器相連，根據(jù)所述待標(biāo)定儀器的輸出值，生成驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)器的控制脈沖，并將所述控制脈沖發(fā)送至所述調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器，與控制器以及所述待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述控制脈沖調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步包括控制單元，與待標(biāo)定儀器以及步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元相連，根據(jù)所述待標(biāo)定儀器的輸出值，計(jì)算用于調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器的控制脈沖，并發(fā)送至所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元；步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，與所述控制單元相連，根據(jù)所述控制單元發(fā)送的控制脈沖調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制器還包括 AD采集單元，連接在所述控制單元與所述待標(biāo)定儀器之間，采集所述待標(biāo)定儀器當(dāng)前的模擬電壓輸出值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并發(fā)送至所述控制單元。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括步進(jìn)電機(jī)，與所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元以及待標(biāo)定儀器相連，在所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與其相連的調(diào)節(jié)刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)節(jié)刀頭，與所述步進(jìn)電機(jī)以及所述待標(biāo)定儀器相連，在所述步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)， 以調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器的變阻器。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)刀頭為一字螺絲刀。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定儀器為質(zhì)量流量控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字化儀器標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置，涉及儀器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括控制器，與待標(biāo)定儀器以及調(diào)節(jié)器相連，根據(jù)所述待標(biāo)定儀器的輸出值，生成驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)器的控制脈沖，并將所述控制脈沖發(fā)送至所述調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器，與控制器以及所述待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述控制脈沖調(diào)節(jié)所述待標(biāo)定儀器。本實(shí)用新型數(shù)字化標(biāo)定調(diào)節(jié)裝置及方法可大幅度提高工作效率，提高儀器生產(chǎn)標(biāo)定的自動(dòng)化程度。
文檔編號(hào)G05B23/02GK202217183SQ201120311930
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者喬岳, 閆偉欣, 馬弢 申請(qǐng)人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司