[發(fā)明專利]用于氣體集成輸送系統(tǒng)的質(zhì)量流量控制裝置、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410260738.1
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104076830B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牟昌華;尼爾森·烏提納托;楊宇;王瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,陳慧弘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以用于氣體集成輸送系統(tǒng)的質(zhì)量流量控制裝置、控制系統(tǒng)及質(zhì)量流量控制方法。

背景技術(shù)

流量測量和控制是氣體集成輸送系統(tǒng)中非常重要的一部分。質(zhì)量流量控制器(MFC，mass flow controller)是工業(yè)中常見的設(shè)備，可以對氣體或者液體進行精確的控制。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中MFC的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，MFC1包括傳感器11、電磁閥12、微處理器13、傳感器驅(qū)動電路14、電磁閥驅(qū)動電路15、A/D轉(zhuǎn)換器16。其中傳感器驅(qū)動電路14與傳感器11連接，用于接收傳感器信號；電磁閥驅(qū)動電路15與電磁閥12連接，用于調(diào)節(jié)電磁閥的流通量；傳感器驅(qū)動電路14和電磁閥驅(qū)動電路都15均與微處理器13連接。傳感器11用于測量管式分流器17中的氣體或液體的流速、流量等參量，將其轉(zhuǎn)換成電信號并將信號傳送至傳感器驅(qū)動電路14，由傳感器驅(qū)動電路14處理的信號AS02以及輸入的設(shè)定信號AS01經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器16轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送到微處理器13，微處理器13處理這兩路數(shù)字信號，根據(jù)需要生成流量控制信號，并將生成的流量控制信號輸送給電磁閥驅(qū)動電路15，由電磁閥驅(qū)動電路15將其轉(zhuǎn)換為模擬信號后通過控制電磁閥12實現(xiàn)對流量的控制。圖2所示為MFC的電路圖，通常情況下MFC內(nèi)部是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，用傳感器21發(fā)出的傳感器信號AS02和設(shè)定信號AS01的差作為偏差來通過PID控制22進行電磁閥23開度的調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)對流體24的精確控制。

在大多數(shù)情況下MFC會采用模擬電壓0-5V的方式輸入和輸出信號，即MFC輸入的設(shè)定信號和MFC的流量輸出信號都由0-5V來表示。圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)的MFC的使用環(huán)境示意圖，MFC1與客戶終端2之間通過設(shè)定信號線31、地線32和流量信號線33這3條信號電纜線連接，但由于很多客戶使用環(huán)境對于地線處理不正確，因此信號在電纜線往往存在損失，這就導致了設(shè)定信號和流量信號的不準確。例如客戶期望100％FS的流量，客戶終端提供給MFC設(shè)定電壓5V，但由于地線或者系統(tǒng)的誤差，MFC收到的輸入設(shè)定電壓只有4.95V，這樣就產(chǎn)生了0.05V的誤差，導致MFC控制精度產(chǎn)生誤差。同樣MFC輸出流量信號為5V，由于地線或者系統(tǒng)誤差導致客戶終端得到的電壓為4.95V，這樣同樣會產(chǎn)生使用偏差。

因此，如何改善MFC使用環(huán)境的誤差以提高MFC控制精度和使用準確性成為亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種質(zhì)量流量控制裝置及應(yīng)用該質(zhì)量流量控制裝置的控制方法。

為達成上述目的，本發(fā)明提供一種質(zhì)量流量控制裝置，其包括輸入端、輸出端、傳感器單元、流量控制閥以及控制單元，所述控制單元根據(jù)所述輸入端接收的實際設(shè)定信號及所述傳感器單元輸出的流量檢測信號產(chǎn)生開度控制信號并輸出至所述流量控制閥。所述控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和閥控制電路。其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器用于將所述實際設(shè)定信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號，將所述流量檢測信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號。所述微處理器與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連，其包括存儲模塊、設(shè)定信號校準模塊和計算模塊，其中存儲模塊用于存儲修正參數(shù)，所述修正參數(shù)表征目標設(shè)定信號和所述實際設(shè)定信號的固有誤差值；設(shè)定信號校準模塊根據(jù)所述修正參數(shù)對所述第一數(shù)字信號進行修正；計算模塊根據(jù)修正后的所述第一數(shù)字信號以及所述第二數(shù)字信號的偏差進行運算以產(chǎn)生控制信號。所述閥控制電路與所述微處理器相連，用于根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生所述開度控制信號以控制所述流量控制閥。

優(yōu)選地，所述微處理器還包括誤差值讀取模塊，其與所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述存儲模塊相連，用于在所述目標設(shè)定信號為0時依據(jù)一觸發(fā)信號讀取所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出的第一數(shù)字信號并存儲至所述存儲模塊中作為所述修正參數(shù)。

優(yōu)選地，所述控制部還包括流量信號校準模塊和信號處理單元，所述流量信號校準模塊位于所述微處理器中并與所述A/D轉(zhuǎn)換器及所述存儲模塊相連，用于根據(jù)所述修正參數(shù)對所述第二數(shù)字信號進行修正；所述信號處理單元與所述微處理器相連，用于將修正的所述第二數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為流量輸出信號并通過所述輸出端輸出至所述質(zhì)量流量控制裝置外部。

優(yōu)選地，所述信號處理單元為D/A轉(zhuǎn)換器或濾波器。

優(yōu)選地，所述設(shè)定信號校準模塊通過將所述第一數(shù)字信號加上所述修正參數(shù)以對所述第一數(shù)字信號進行修正。

優(yōu)選地，所述流量信號校準模塊通過將所述第二數(shù)字信號加上所述修正參數(shù)以對所述第二數(shù)字信號進行修正。

優(yōu)選地，所述觸發(fā)信號依據(jù)一按鍵動作或一旋鈕動作產(chǎn)生。