一种温度控制器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及工业温度控制领域，具体涉及一种温度控制器。
【背景技术】
[0002]加热在工业界中得到广泛的应用。由于加热需要大量的能量，因此，必须有合适可靠的温度控制，以防止发生过热，避免导致设备损坏和火灾等严重的安全隐患。
[0003]传统的温度控制使用温度检测装置作为唯一的反馈信号(包括热电偶、热电阻，等)进行温度控制，这是一种被动的温度控制方法。如果温度检测装置或者继电器发生故障时，温度控制就会失灵。例如，如果热电偶在温度低于设定温度的测量点的位置短路，将导致加热器过热。即使使用额外的安全设备，如温度保险丝，因为它在高温下运行，可能会导致加热器的严重的老化。又如半导体下游管线加热，从反应室来的高温气体可能将加热整个加热管道，特别是当气体流量很高时，当用传统温度控制方法时，由于温度依赖纯粹温度检测装置反馈，如此高的温度可能会导致误警，从而影响工艺过程。
[0004]通常，单一的加热器用来达到控温的目的。因此，单个温度控制往往足够了。然而，在半导体工业中，经常需要对较长的栗线进行加热，而且需要确保统一和可靠的温度控制。此外，这些加热管道往往需要预防性维护，加热器必须便于装拆，因此，必须采用多个温度控制器以达到以上的要求。这就要求一种低成本，而且可靠的温度控制器。此外，由于加热管道往往很长，能耗成为一个严重的问题。另外，加热的温度要求取决于工艺过程的要求，因此，灵活方便的改变设定温度和功率控制对于半导体工艺管道的加热是非常重要的。
[0005]此外，在长管道加热的工作条件下(例如半导体工艺管道加热)，需要同时使用多个温度控制器(有时可达几十个)，温度报警和监测通常是针对整个工艺管道，而不是对单个温度控制器进行。需要在温度控制器的基础上，涉及相应的加热器报警与控制模块从而检测整个加热管道的工作状态和控制多个加热器。
[0006]目前的报警装置功能都比较单一，通过串联温度控制器中的报警继电器，仅能提供低温报警和显示正常工作状态。另外，多点通信协议(如RS485、以太网、EtherCAT)可以用于对单个温度控制器的控制，但是，因为每个控制器中必须包括通信硬件，这导致温度控制器的成本增加和体积的增大。另外，每个温度控制器必须有相应的地址，使得加热器的安装和温度的设置变得非常复杂。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种温度控制器，包括微处理器、温度检测装置、电流检测装置、控制继电器和外部接口，温度检测装置检测加热器的工作温度，电流检测装置检测通过加热元件的电流值，微处理器根据从温度检测装置、电流检测装置接收到的温度和电流值，确定温度控制器的工作状态，发送控制信号给控制继电器，从而控制加热器工作以调整温度。
[0008]还有，本发明的温度控制器包括安全继电器，其在微处理器确定温度控制器的工作状态为非正常时，控制控制继电器以切断加热器的供电。
[0009]更重要的是，微处理器外部接口连接有光耦固态继电器和光电耦合器，光耦固态继电器是用于提供报警信号，光电耦合器用于温度控制器的远程控制。
[0010]具体的，光親固态继电器包括发光二极管和功率开关，光电親合器包括发光二极管和光敏三极管，光耦固态继电器的功率开关的一端与光电耦合器的发光二极管的正极相连，该连接端构成加热器温度控制器的输入端，光耦固态继电器的功率开关的另一端为加热器温度控制器的第一输出端，光电親合器的发光二极管的负极构成加热器温度控制器的第二输出端;光耦固态继电器的发光二极管的正极连接到直流电源，光耦固态继电器的发光二极管的负极与微处理器的一个I /0接口连接;光电耦合器的光敏三极管的集电极连接到直流电源，发射极接地的同时连接到微处理器的CCP和模拟信号输入端。
[0011]需要说明的是，前述直流电源均可为5V直流电源。
[0012]此外，控制继电器并联有固态双向可控硅。
[0013]优选的，微处理器具有零电压检测功能。
[0014]本发明的温度控制器在温度测量的同时加入电流测量，从而可以正确的判断加热器的工作状态，极大地提高了温度控制器的可靠性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明温度控制器的方框图；
[0016]图2是本发明具有多个图1所示温度控制器的加热器报警及控制模块的电路图；
[0017]图3是本发明加热器报警及控制模块的正常报警操作工况下的等效电路；
[0018]图4是本发明加热器报警及控制模块的温度设定操作工况下的等效电路；
[0019]图5是本发明加热器报警及控制模块的加热器睡眠控制/激活第二个温度控制工况下的等效电路。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本发明的温度控制器包括微处理器、温度检测装置、电流检测装置、安全继电器、控制继电器和外部接口，其中，温度检测装置检测加热器的工作温度，电流检测装置检测通过加热元件的电流值，微处理器根据从温度检测装置、电流检测装置接收到的温度和电流值，确定温度控制器的工作状态，发送控制信号给安全继电器和控制继电器，从而控制加热器工作状态以调整温度。安全继电器用于在微处理器确定温度控制器的工作状态为非正常时，切断加热器的供电。
[0021]外部接口连接有光耦固态继电器和光电耦合器，光耦固态继电器是用于提供报警信号，例如，当加热器达到设定温度值时，该光耦固态继电器会工作在导通状态，发送报警信息，而当加热器温度低于温度设定值时，该光耦固态继电器会工作在开路状态。该光耦固态继电器是由微处理器控制。光电耦合器用于温度控制器的远程控制，如切换加热器控制与工作模式，以及改变温度设定值，光电耦合器的工作模式由外部信号的强度来控制。当外部信号很弱、其功率不足于驱动该光电耦合器时，(例如，由微处理器发出的PWM信号)，光电耦合器不动作；当外部信号很强时，驱动该光电耦合器，点亮光电耦合器中的LED，从而将信号传给微处理器，用于温度控制器的温度设定，或者确定温度控制器的工作模式。
[0022]通常情况下，管道加热需要保证一定的加热温度。但是，为了达到节能或者工艺的目的，加热器的温度在一定条件下可以适当降低，甚至可以关闭加热器。本发明的温度控制器，可以预先设定两个不同的温度，并进行加热器的工作模式(温度)的快速切换。
[0023]总之，本发明中的温度控制，既可以在没有外部控制信号的条件下独立工作(温度控制)，也可根据外部的连线，进行低温/高温报警，进入两种不同的工作模式，或者进行温度控制器的温度设定值的设置操作。
[0024]本发明的温度控制器中，温度检测装置检测加热器工作温度，电流检测装置还检测加热元件电流值，可以确定加热器运行状态。因为在正常工况下，加热器加热通电时，电流大于零。而当加热器关闭冷却时电流则为零。通过结合的电流和温度的测量，可以准确确定加热器的工作状态。
[0025]如果当前电流值大于零，而加热器空间温度不上升，则确定热电偶失灵。如果当前电流值大于零，而测量温度却在下降，则确定该热电偶被接反。在这些条件下加热器必须立即关闭，并发送报警信息，否则温度将持续升高，直到热保险丝被熔断。此外，如果温度正在上升，但电流等于零，这证明气体在沿管线向加热套反向加热。在此条件下，虽然可以发出温度过高的警告，但是，没有必要停止整个工艺进程，从而，避免不必要的停机损失。
[0026]由于高压机械继电器动作时会产生电弧，这种高压电弧所产生的热量，往往可以将触点溶化和氧化，从而大大缩短了机械继电器的工作寿命。在额定的最大工作电流条件下，普通机械继电器的寿命只有10万次。这对于温度控制来说是远远不够的。但是，如果单独使用固态双向可控硅继电器，由于较高的内阻，在大电流的工作状态下，会产生大量的热量。这不仅要求大体积的散热器，而且降低了元件的可靠性。为此，如图1所示，本发明温度控制器的控制继电器并联有固态双向可控硅，来达到消除机械继电器动作时所产生的电弧，从而达到增加机械继电器寿命的目的。在每次机械继电器动作之前，先将固态双向可控硅导通。这样，极大的降低了机械继电器触点的电压(〈IV)，避免了高压机械继电器动作时所产生的电弧。无弧继电器技术的使用，可以将工作寿命提高成百倍。
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