Устройство для измерения мощности индуктора

 

Изобретение может быть использовано для измерения мощности нагревательных индукторов в установках ч. для производства полупроводниковых приборов. Цель изобретения - расшире ние области применения устройства. Устройство содержит масштабный преобразователь 1 напряжения индуктора, фоточувствительный выпрямитель 2, квадраторы 3 и 9, вычитающие блоки 4 и 8, масштабный преобразователь 6 тока индуктора, выпрямитель 7, потенциометрический регулятор 10, микро- ЭВМ 12 и измерительный приббр 5. Введение преобразователей 13 и 11 частоты генератора и перемещения потенциометрического регулятора 10 позволяют учитывать изменения частоты при переходе от холостого хода к рабочему режиму. 2 ил. i (Л ГЧ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 130891 с (51) 4 G 01 R 21/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 978061 (21) 3998308/24-21 (22) 02.01.86 (46) 07,05,87, Бюл. ¹ 17 (75) И, Т. Шпанько (53) 621, 317. 382. 016. 24 (088, 8) (56) Высокочастотная электротермия./

Справочник под ред. Донского. М.:

Машиностроение, 1965, 564 с.

Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы, Киев: Высшая вукола, 1980, 560с.

Авторское свидетельство СССР

¹ 978061, кл, G 01 R 21/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ИНДУКТОРА (57) Изобретение может быть использовано для измерения мощности нагревательных индукторов в установках для производства полупроводниковых приборов. Цель изобретения — расширение области применения устройства.

Устройство содержит масштабный преобразователь 1 напряжения индуктора, фоточувствительный выпрямитель 2, квадраторы 3 и 9, вычитающие блоки

4 и 8, масштабный преобразователь 6 тока индуктора, выпрямитель 7, потенциометрический регулятор 10, микроЭВМ 12 и измерительный приббр 5.

Введение преобразователей 13 и 1 1 частоты генератора и перемещения потенциометрического регулятора 10 позволяют учитывать изменения частоты при переходе от холостого хода к рабочему режиму, 2 ил, 130891

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения мощности нагре вательных индукторов в установках для производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в частности при плазмохимическом травлении или термоионном осаждении пленок, и является усовершенствованием известного устройства по авт, св. 1О

N - 978061.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет учета изменения частоты при переходе от холостого хода к рабоче- 15 му режиму.

На фиг. представлена структурная схема измерителя мощности индуктора; на фиг. 2 — структурная схема, раскрывающая связь микро-ЭВМ 20 с преобразователями частоты и переме" щения в коды, Устройство содержит последовательно соединенные масштабный преобразователь 1 напряжения индуктора, фазочувствительный выпрямитель 2, первый квадратор 3, первый вычитающий блок

4 и измерительный прибор 5, последовательно соединенные масштабный пре-: образователь б тока индуктора, выпрямитель 7, второй вычитающий блок

8, второй квадратор 9, потенциометрический регулятор 10, выход которого непосредственно соединен с вторымвходом первого вычитающего блока 4, 35 а через преобразователь 11 перемеще" ния потенциометрического регулятора в код — с первым входом микро3ВМ 12, второй вход которого подклю-, чен через преобразователь 13 частоты 40 генератора в код к выходу масштабного преобразователя 1 напряжения индуктора.

С помощью преобразователя 11 мо- 45 жет быть преобразовано как линейное так и угловое у перемещение регулятора 10, Связь микро-ЭВМ 12 с пре" образователями перемещения потенцио" метрического регулятора L или ц и частоты f в соответствующие коды осуществляется с помощью интерфейса 14.

Запуск (инициирование) программы, как и приведение. микро-ЭВМ в начальное состояние, осуществляется специальным сигналом, который вырабатывается блоком 15 запуска. Выбор режима рабо" ты устройства (холостой ход или рабочий режим) осуществляется переклю4 2 чателем 16 ° Блок !5 запуска соединен с управляющими входами преобразователей ll и 13 непосредственно, а с интерфейсом 14 — через элемент 17 задержки, необходимый для синхронизации работы устройства, Связь интерфейса 14 с микро-3ВМ 12 осуществляется через шину 18 данных. Из массива восьмиразрядных портов интерфейса выделены порты, в которые осуществля" ется запись данных с преобразователей, соответствующих L (oC) и f, и поступают команды запуска программы и выбора режима.

В качестве ключей в блоке 15 и переключателе 16 можно использовать реле Р3С-44 с магнитоуправляемыми контактами.

Устройство работает следующим образом.

Если к индуктору приложено напряжение от высокочастотного генератора, ток через индуктор протекает как при отсутствии загрузки в нем (т.е. на холостом ходу), так и при размещении в era полости нагреваемой заготовки (в рабочем режиме), Сигналы, пропорциональные мгновенным значениям напряжения и тока индуктора, снимаются с выхода масштабных преобразователей .1 и 6 соответственно и поступают на входы выпрямителей 2 и 7.

Выходные напряжения выпрямителей 2 и 7 соответственно равны

К2 U" созч и К7?Ф где ц, I q — действующие значения напряжения и тока индуктора, а также фазовый угол между мгновенными значениями тока индуктора и напряжения;

К, — коэффициент передачи

i-го блока.

Выходное напряжение вычитающего блока 8 равно К 11созс -К I. Поэтому выходные напряжения квадраторов 3 и

9 соответственно равны К 1! cos pu

2 2 2 (K2Ucos(g-K I), Потенциометрический регулятор 10 является пропорциональным звеном, Напряжение с его выхода поступает на преобразователь 11 перемещения подвижной части регулятора в код, а также на блок 4, выходной сигнал которого, равный. 2К К (UIcosgКц

I ), индицируется измерительным

К2.

1308914 прибором 5. Измерение мощности индуктора производится в два этапа. На первом этапе переключатель 16 разомкнут и производится уравновешивание двух сигналов ° Один из котОрых про- 5 порционален полной мощности на зажимах индуктора, а второй — вычитаемому. При отсутствии загрузки индуктора подводимая к нему от генератора энергия затрачивается в самом индукторе, т.е. полная мощность равна мошности потерь. Следовательно, К г

= R где R — собственное активное сопротивление индуктора. Последнее вследствие поверхностного эффекта зависит от глубины проникновения энергии, являющейся сложной функцией частоты генератора, в материал индуктора, 20

Поэтому уравновешивание производится во всем диапазоне рабочих частот для каждого дискретного значения, код которого вырабатывается пре-. образователем 13 на вход которого поступает сигнал, пропорциональный напряжению индуктора. В качестве преобразователя 13 целесообразно использовать серийный частотомер, имеющий выход на цифропечатающее устройство, сопрягаемый с микро-ЭВМ 12, например

Ф5137, Ч3256, ЧЗ-57 и т.д. Изменение частоты генератора производится известными способами. Например, для автогенератора целесообразно изменять 35 параметры регулируемых элементов колебательной системы. В серийных отечественных генераторах серии ВЧИ(ВЧС) это достигается с помощью катушек связи с нагрузочным контуром или об- 40 ратной связи. При ручном уравновешивании в качестве потенциометрического регулятора целесообразно использовать серийные ползунковые реостаты (поворотные или линейные). Наиболее 45 удобно в качестве преобразователя 11 использовать контактный квантующий преобразователь угла поворота кольцевого реостата в число импульсов, реостат может быть выполнен, например, в виде параллельно навитых в один слой двух обмоток, одна из которых — иэ неизолированного провода.

Скользящий контакт при вращении периодически замыкает и размыкает цепь этой обмотки, генерируя электрические импульсы в виде последовательного одноканального число-им4 пульсного кода. Для сопряжения с микðo-3ВМ этот код следует преобразовать в один из цифровых кодов обычным способом.

Уравновешивание может быть выполнено и с помощью автокомпенсатора, ко .>Орый в этом случае играет роль как потенциометрического регулятора, так и Измерительного прибора. Для этого подходят, например, серийные приборы типа КП, КС или КВ. Угол r6 или линейное перемещение L автокомпенсатора преобразуются механическим или электромеханическим путем в число оборотов выходной оси, которое подсчитывается счетчиком, В таком автокомпенсаторе целесообразно использовать второй реохорд, с которого снимается напряжение, пропорциональное углу поворота. Для сопряжения с микро-ЭВМ это напряжение должно быть последовательно проинтегрированно, преобразованно в частоту и в один из цифровых кодов.

В предлагаемом устройстве целесообразно использовать серийную микроЭВМ, например ДВК-2, СМЗ, СМ4. В этом случае связь микро-ЭВМ 12 с преобразователями 1.! и !3 осуществляется с помощью интерфейса типа И-5 по шине 18 (Q-BUS или UNIBUS).

После изменения частоты генератора на заданный шаг подается команда запуска программы с блока 15, которая открывает преобразователи 11 и 13, пройдя через элемент 17 задержки, поступает в соответствующий порт интерфейса 14, разрешая запись данных в порты Ь (q,) и f.

Программа должна выполнить команду, которая передает содержание порта в один из регистров процесса.микро-ЗВМ. Протокол синхронизации при чтении данных обычен: посылка импульса, когда процессор готов для чтения данных, активирование операции ввода и т.д.

Таким образом, в памяти микро-3ВМ образуется таблица зависимости L или

g,от f что соответствует зависимости сопротивления R от f в диапазоне рабочих частот.

Измерения на втором этапе производятся в режиме нагрева детали, помещенной в индуктор.

При том же положении потенциометрического регулятора 10, что и при последнем уравновешивании на.хо1308914

5, В режиме измерения производится поиск в памяти машины значения частоты, наиболее близкой к рабочей.

Для этого код последней сравнивается с последовательно возрастающими значениями частот, заложенных в памяти.

Составитель В. Егоров

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л. Гратилло

Эаказ 1793/Зб Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лостом ходу, показания измерительно- го прибора 5 пропорциональны мощности индуктора эа вычетом потерь в нем, т.е. мощности в нагрузке. Но поскольку частота в рабочем режиме не соответствует в общем случае частоте при холостом ходе, в показания индикатора должна быть внесена поправка, соответствующая разности указанных частот. Поскольку код частоты в рабочем режиме известен, то, выбирая иэ памяти ЭВМ соответствукиций этому коду код перемещения потенциометрического регулятора, изменяют положение последнего.

Обращение в памяти ЭВМ с целью . выбора иэ заложенной в ней таблицы значения частоты, наиболее близкой к частоте рабочего режима, как и работа устройства на холостом ходу, обеспечивается алгоритмом.

Когда значение рабочей частоты превысит текущее, этот момент фиксируется и производится коррекция положения потенциометрического регулятора.

Истинное значение перемещения L находится как среднее арифметическое двух значений, соответствующих ближайшим большему и меньшему значеHHHM L< H L °

Формула и зо бретения

Устройство для измерения мощности индуктора по авт. св. У 978061, .

15 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет учета изменения частоты при переходе от холостого хода к рабочему режиму, оно дополни20 тельно содержит преобразователи частоты генератора и перемещения потенциометрического регулятора в коды, выходы которых подключены к соответствующим входам интерфейса микро-3ВМ а входы раздельно соединены с выходами масштабного преобразователя напряжения индуктора и потенциометрического регулятора соответственно.

Устройство для измерения мощности индуктора Устройство для измерения мощности индуктора Устройство для измерения мощности индуктора Устройство для измерения мощности индуктора 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроизмерений

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности отдельных гармоник в цепях с несинусоидальными током и напряжением

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей активной мощности и энергии непрерывных и радиоимпульсных периодических колебаний, а также постоянных сигналов

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано для контроля активной мощности, выделяющейся в кромках трубной заготовки

Изобретение относится к измерительной технике
Наверх