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1、自动真空测控系统分析探讨摘要：现如今真空技术已经在科学研究以及工业生产过程中得以广泛的利用，对真空测量的准确度的要求也越来越高，以单片机为核心的真空测控系统改变了原系统的结构复杂、故障率高以及工作的可靠性差等缺点，本文主要来介绍一下以单片机为为核心的真空测控系统的原理，工作的过程以及系统硬件、软件的设计，提高系统可靠性的有效措施。关键词：测控系统；单片机；真空；系统可靠性相比于传统的真空镀膜机的测控系统的系统复杂性、较高故障率等缺点，以单刀片为核心的真空测控系统则就是原系统的更新与升级。现如今真空技术已经在科学研究以及工业生产过程中得以广泛的利用，对真空测量的精确度的要求也越来越高【1】，真空
2、测量设备未来的发展方向也以小型化、系统化以及一体化、智能化为主，则以单片机为核心的真空测控系统，不但可以进行采集、计算、转换以及输出真空室内的信号，还在软件方面利用了非线性补偿以及误差补偿技术的支持，有力的提高了测控系统的真空测量的精确度，另外还可以利用控制算法对真空度进行过程控制。本文本文主要来介绍一下以单片机为为核心的真空测控系统的原理，工作的过程以及系统硬件、软件的设计，提高系统可靠性的有效措施。一、以单刀片为核心的真空测量系统的原理以单刀片为核心的真空测量系统主要是由以下几部分组成：（1）单片机的扩展系统，主要包括的有数据存储器的扩展芯片、微控制器以及并行接口控制器；（2）测量通入通道
3、，主要是由传感器、多路选通开关和信号放大电路以及V/F转换电路组成；（3）输出控制通道，主要是由继电输出、开关量输出和D/A转换电路以及驱动电路组成；（4）人机接口，主要由通信电路、LCD显示以及键盘组成【2】。此系统采用的是复合传感器，1.0105Pa1.010-2Pa的低真空测量传感器采用的是热偶规管，1.010-2Pa1.010-5Pa的高真空测量传感器采用的是电离规管，传感器把气体的压强转化成电流或电压信号，信号经过放大和调理，再经过V/F的转换成频率信号输送到单片机中，单片机进行计算处理，再由驱动电路以及D/A电路输出控制值到执行机构，以此达到对真空度进行控制的目的，较原系统的复杂程
4、度大大的减少了。二、以单刀片为核心的真空测量系统的工作过程以单刀片为核心的真空测量系统的工作过程主要有：启动电磁阀以及2X-15型旋风式机械真空泵进行油增压泵的预热，在泵内的真空度达到所需量的时候，开始通冷却水，并且启动20KW的电炉进行大约80min的加热，使油增压泵达到高真空；抽出预真空；分别进行低真空以及高真空的抽出；维持高真空并且进行真空室工作；放气；把油增压泵的加热停止，大约冷却90min的时候关闭电磁阀以及2X-15型旋风式机械真空泵，进行停机，最后断电即可【3】。在系统工作过程中，各真空泵以及真空阀的工作状态如表一所示。三、以单刀片为核心的真空测量系统的硬件、软件设计以单刀片为核
5、心的真空测量系统的硬件构成主要有中央控制单元、数字状态检测模块（包括状态量检测及模拟量检测两部分）、模拟量测量电路模块（油增压泵加热电流、冷却水测量以及真空度测量）、键盘显示模块以及真空系统控制模块、电源模块。其中把较小热惯性的热敏电阻放在冷却水的出口处测水温，并把测得的结果呈现在显示屏上，以此可以对水温进行控制，避免出现因为水温过高而引起的油增压泵的损坏现象；可以把电流互感器接入到三相解热的电流上，这样互感器的输出可以输入到单片机上转换，加热过程中只要出现功率降低，控制器根据电流情况就可以判断出来并报警，以此来减少因为加热功率降低而引起抽真空时的速度过慢问题。系统的控制模块主要是对油增压泵加
6、热、罗茨真空泵以及15、17泵的电动机、冷却水流量等分别进行控制。以单刀片为核心的真空测量系统的软件构成特点主要有：（1）采用模块化设计，有人工操作模块、自动控制模块、主程序模块以及显示模块等；（2）自动模块可以自动的完成预真空到放气的过程，并且还依据预定真空的操作顺序；（3）手动操作模块可以根据人的指令顺序工作；（4）快速检测模块可以迅速的检测出抽真空工程中的各项参数以及状态；（5）维修模式可以随意的进入到单独操作和测试中，而且每次不同的进入都互不相关；（6）软件陷阱以及看门狗保护的措施，也有效增加了系统的可靠性。以单刀片为核心的真空测量系统主要是在工业生产的环境中应用，这就对系统的可靠性的
7、要求相当高。在软件方面就是对看门狗以及软件陷阱的采用，有效增加了系统的可靠性。硬件上的有效措施主要有：分别用五块印刷电路板来完成测量电路模块、主控模块、键盘显示模块、以及电源模块、强电模块；电路由过压保护和脉冲保护；模拟地与数字地分开；还有在控制信号与控制对象之间进行了变压器双重双重隔离等有效措施，也有效增加了系统的可靠性。以单刀片为核心的真空测量系统大大减少了原系统中的弱点，具有控制范围宽广、使用方便简单、可靠性强等优点，并且在软件方面的可修改性大大增强，可以尽量少动甚至不动硬件结构的情况下，进行新功能的增加。在进行真空度的测量过程中，可以在PC机上只能的进行大量复杂的计算，不但充分发挥了PC机的数据处理功能，还大大的提高了测控的精确度以及实时响应的速度，有利于进行对真空度的有效控制。参考文献：【1】 宋瑞海,张书锋,王欢,贾军伟,田虎林,真空校准装置测控系统的设计,真空电子技术,2011,6【2】 贾巍, 基于AT89C52的真空测控系统的研制, 武汉科技学院学报,2006,19(12)【3】 黄有全， 李桂平, 基于单片机的自动真空测控系统研究, 电气技术,2007,6