基于L298N芯片对离子渗氮中压强的控制

　　摘要：离子渗氮工艺对炉体内压强的控制要求比较高，本文设计了一种基于L298N芯片驱动直流电动机控制的气体流量控制器，可用于控制反应炉的抽气气体流量，提高了炉体压强控制精度，降低了生产成本。

　　1、离子渗氮理论

　　离子渗氮是在低温等离子中进行的，低气压气体在电场作用下使之电离，产生高能离子和高能中性原子，这些高能粒子可以改善渗层组织结构和促进化学反应过程，加速渗氮层的形成。离子渗氮是在辉光放电中进行，在离子渗氮过程中对炉体的压强控制精度要求比较高，控制偏差几十帕。根据帕邢定律：

　　

　　其中：P为气体压强;

　　d为平行板电极间距离;

　　V为阴极二次电子发射系数;

　　B为斯托列夫常数;

　　A是常数。

　　对式（1）求导，可得出击穿电压表达式（2）：

　　

　　由式（2）可知，击穿电压V与气体压强和d有关，而一般实验中d是固定不变，因此离子渗氮对压强控制极为重要。

　　2、系统流量与压强测控框图

　　流量计控制进气口的气体流量，当进气和抽气流量平衡时，炉体压强保持稳定。由于炉体气体泄露及其他干扰因素的影响，炉体压强上下波动，系统偏离平衡态，严重时影响等离子工艺处理。我们采用普通直流电动机，通过L298N驱动直流电动机，由电动机通过减速杆带动锥体转动。当锥体旋进时，抽气机单位时间内抽出气体减少;旋出时，抽出气体增多，从而使炉体内的压强稳定在所需的值。炉体压强的变化通过压强传感器测出并通过变送器，将气体流量控制器送至反馈电压。抽气口采用电动真空蝶阀价格昂贵，如图1所示。

　　

　　图1系统流量与压强测控框图

　　3、L298N芯片介绍

　　

　　图2L298N内部功能模块