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電真空器件程控排氣的研究
摘要：本文簡要介紹了應用單片機實現(xiàn)電真空器件的程控真空排氣，優(yōu)化了工藝，保證了真空排氣工藝的一致性和穩(wěn)定性，提高了器件的質量。其程控系統(tǒng)設計合理，抗干擾能力強，操作簡便。
關鍵詞：真空器件；程控排氣；真空度
電真空器件的排氣是將器件的零、部件組裝成密封整管后，接上無油超高真空排氣臺進行排氣和烘烤，并分別對吸氣劑，電離規(guī)管等按照一定的工藝規(guī)程進行處理，使之達到特定的工藝和真空要求的過程，其目的是獲得并長期保持能正常工作的良好真空環(huán)境。真空器件內的真空度直接關系到器件的綜合性能，所以，真空排氣是真空器件制造過程中至關重要的一環(huán)。
電真空器件的制造具有很強的工藝性 ，其工藝設備和制造工藝都直接影響其質量。如真空器件在真空排氣過程中的烘烤溫度偏低和烘烤、抽真空的時間短，都會使零部件中的殘余氣體不能*被排除，達不到較高真空度的目的；工藝設備的控制精度差，若為手工操作，還會受人為因素的影響，其工藝的一致性和穩(wěn)定性差，使其器件的質量不穩(wěn)定。為使真空器件的排氣工藝科學、合理，排除人為因素，保證工藝的穩(wěn)定性和一致性。我們根據器件制造技術的要求，結合實際情況，開展了烘烤溫度和烘烤時間對真空度的影響以及吸氣劑的優(yōu)化處理工藝的試驗，制定了新的真空排氣工藝；并用單片機實現(xiàn)了排氣過程的自動控制。經過幾年的使用，其結果表明，該套程控系統(tǒng)滿足了電真空器件的研究和生產的需要，保證了排氣工藝的穩(wěn)定性和一致性，提高了真空器件的管內真空度及綜合性能，收到了很好的效果。
1 程控排氣工藝的確定原則
電真空器件的零、部件分別由金屬（不銹鋼、銅、鈦、可伐等）、陶瓷、玻璃、云母、吸氣劑等材料制成，各種材料的吸氣量、放氣率是各不相同的，因而真空排氣是一個動態(tài)過程，它與排氣過程中各種材料的放氣量、烘烤溫度、烘烤時間和處理工藝是緊密相關的。
為使真空器件獲得并長期保持能正常工作的良好真空環(huán)境，須對影響真空度的各種因素進行分析、研究，以制定出合理的、科學的真空排氣工藝規(guī)程，并采用計算機技術實現(xiàn)真空排氣的自動控制，保證工藝的穩(wěn)定性和一致性，才能提高器件的質量和可靠性。
程控排氣的工藝原則是以獲取較高真空度為目的，在允許條件下，可適當提高烘烤溫度，并延長烘烤時間。其具體操作是：以真空度為工藝進程判據；優(yōu)化工藝，細化控制量；同時，便于程序控制。
2 程控排氣系統(tǒng)的組成
根據排氣設備和工藝規(guī)程以及實際使用情況,我們只對排氣工藝過程進行自動控制。程控排氣臺由超高真空機組和程控系統(tǒng)構成，其系統(tǒng)方框圖如圖1所示。
程控系統(tǒng)由主控機、I/O板、D/A轉換、溫度控制器、烘箱升降、吸氣劑電源、數(shù)字真空計、鍵盤/顯示器、打印機以及聲光報警等部分組成。
圖1 程控排氣系統(tǒng)示意圖
在真空排氣過程中，計算機以器件的真空度（多管排氣時，以其中zui低真空度為準）為判據，對真空排氣工藝過程進行實時控制，執(zhí)行真空排氣工藝規(guī)程，實現(xiàn)整個排氣工藝的自動控制。
主控機通過并行口與數(shù)字真空計聯(lián)絡獲取真空度值，并以其中較低真空度值為工藝進程的判斷依據。當真空度在允許范圍內時，主控機控制溫控器使烘箱保持升溫；當真空度低于下限真空度時，主控機控制烘箱停止升溫，等真空度回升到允許值后再繼續(xù)升溫。采用鉑電阻作為溫度傳感器，由溫控器測量/控制烘箱內溫度值并顯示，經串行口與主控機聯(lián)絡。由直流電源提供吸氣劑的除氣電流；由主控機根據預定的電流變化要求，送出數(shù)字值，經D/A轉換后控制吸氣劑電流的輸出，并根據真空度值決定其增/減。
在整個程控過程中，隨時進行狀態(tài)檢測，一旦出現(xiàn)故障，立即聲光報警和保存信息，并停止工藝進程，排除故障后可重新進入程控。打印機在整個排氣過程中詳實記錄有關數(shù)據和過程控制狀態(tài)。
程控系統(tǒng)的主控機選用以MCS－51單片機為核心構成的STD50080系列工業(yè)控制機，它通過通訊口和I/O實現(xiàn)排氣工藝的全過程的程序控制。
I/O板分別STD5372/5373兩塊32路光隔離開關量輸入/輸出板組成，以實現(xiàn)STD總線與被測工業(yè)設備或數(shù)字儀器之間*的電隔離，并消除公共地線和電源的干擾，從而保證系統(tǒng)可靠工作。
D/A轉換器用來控制吸氣劑直流電源的輸出電流值，選用8位分辨率的DAC0832芯片構成D/A轉換器,將主控機輸出的數(shù)字量,經D/A轉換后控制直流電源的電流輸出，從而實現(xiàn)對吸氣劑的程控除氣。
鍵盤/顯示器選用STD5721板，用來進行人機對話、狀態(tài)顯示和操作提示等。
打印機用來記錄人機對話內容、實時記錄控制過程中的數(shù)據及故障信息。選用CP－80型打印機，采用并行方式與主控機的CPU進行通訊。
溫度控制器用來控制烘箱的升溫保溫，溫度控制器將溫度傳感器采樣信號進行處理后輸出控制信號以實現(xiàn)溫度控制。
吸氣劑直流電源用來輸出恒流電流對吸氣劑進行加熱除氣，并設有吸氣劑電流有無檢測電路,供主控機判別是否有故障。