基于L298N芯片對(duì)離子滲氮中壓強(qiáng)的控制

　　摘要：離子滲氮工藝對(duì)爐體內(nèi)壓強(qiáng)的控制要求比較高，本文設(shè)計(jì)了一種基于L298N芯片驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)控制的氣體流量控制器，可用于控制反應(yīng)爐的抽氣氣體流量，提高了爐體壓強(qiáng)控制精度，降低了生產(chǎn)成本。

　　離子滲氮是在低溫等離子中進(jìn)行的，低氣壓氣體在電場(chǎng)作用下使之電離，產(chǎn)生高能離子和高能中性原子，這些高能粒子可以改善滲層組織結(jié)構(gòu)和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，加速滲氮層的形成。離子滲氮是在輝光放電中進(jìn)行，在離子滲氮過(guò)程中對(duì)爐體的壓強(qiáng)控制精度要求比較高，控制偏差幾十帕。根據(jù)帕邢定律：

　　其中：P為氣體壓強(qiáng);

　　d為平行板電極間距離;

　　V為陰極二次電子發(fā)射系數(shù);

　　B為斯托列夫常數(shù);

　　A是常數(shù)。

　　對(duì)式（1）求導(dǎo)，可得出擊穿電壓表達(dá)式（2）：

　　由式（2）可知，擊穿電壓V與氣體壓強(qiáng)和d有關(guān)，而一般實(shí)驗(yàn)中d是固定不變，因此離子滲氮對(duì)壓強(qiáng)控制極為重要。

　　流量計(jì)控制進(jìn)氣口的氣體流量，當(dāng)進(jìn)氣和抽氣流量平衡時(shí)，爐體壓強(qiáng)保持穩(wěn)定。由于爐體氣體泄露及其他干擾因素的影響，爐體壓強(qiáng)上下波動(dòng)，系統(tǒng)偏離平衡態(tài)，嚴(yán)重時(shí)影響等離子工藝處理。我們采用普通直流電動(dòng)機(jī)，通過(guò)L298N驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速桿帶動(dòng)錐體轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)錐體旋進(jìn)時(shí)，抽氣機(jī)單位時(shí)間內(nèi)抽出氣體減少;旋出時(shí)，抽出氣體增多，從而使?fàn)t體內(nèi)的壓強(qiáng)穩(wěn)定在所需的值。爐體壓強(qiáng)的變化通過(guò)壓強(qiáng)傳感器測(cè)出并通過(guò)變送器，將氣體流量控制器送至反饋電壓。抽氣口采用電動(dòng)真空蝶閥價(jià)格昂貴，如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)流量與壓強(qiáng)測(cè)控框圖

　　圖2L298N內(nèi)部功能模塊