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0引言
    许多梯度薄膜制备的实验和工艺中都需要能灵活，精确控制的气体流量。目前精确控制气体流量的主流设备是MKS公司生产的247C/D Four-Channel Readout 和Mass Flow Controller(MFC)。此设备具有流量控制精度高并且控制稳定的特点，不足之处是必须进行手动调节控制流量。若使用此设备进行流量自动调节，还需购买其配套控制界面产品。原有控制界面产品232INTRFACE已经停产，新改进的控制界面产品价格颇高。本文分析了247的工作原理，发现只需外加一数模转换器和I/O接口测试程序就可对其气体流量自由控制，线路连接简单，花费甚低。目前打印机一般都有USB接口，PC机并口处于闲置状态，为充分利用资源，笔者采用并口数据地址口输出数据来实现该设备的流量自动调节。

1  质量流量计工作原理和工作曲线
1.1工作原理

    首先在247C面板设定目的流量值。247C根据目的流量值发出设定值信号到MFC，MFC比较气体流量信号和设定值信号后产生一修正电压，修正电压经MFC内部运算放大器多级反馈到设定值信号，使流量值信号和设定值信号维持平衡。调整后的流量值信号送到247C显示面板进行流量显示。原理图见左图1。

1.2系统工作曲线

    在247C产品说明书中可找到MFC接受247C发出的0～5V的设定值电压信号。为得到设定值信号电压和气体流量之间的关系，用电压表和可调直流电压源进行系统工作曲线的测量。曲线的测量环境是：维持MFC两   端有一定气压差以确保有足够的工作气体进行真实工作环境的模拟，工作气体选择N2 气，所选MFC满量程为100sccm。图2是手动设定调节和外路电压设定调节时显示面板（Monitor）和流量电压值（Flowout）的关系，图3是外路电压
（Setinput）和247 C面板显示（Monitor）之关系。      图1.质量流量计工作原理图  从中可以看出各信号之间都是线性关系。

    手动设置和利用外路电压控制完全一致。其中
      Monitor＝Flowout…………….(1)      Setinput＝50Monitor……….....(2)

      图2.显示面板和流量电压值关系           图3.外路电压和面板显示之关系
    对于满量程50sccm的MFC,5V对应50sccm;满量程20sccm的MFC,5V对应20sccm ，并且都是线性关系。

2接口电路连接
2.1数模转换器件的选取
    实验要求气体流量精确到0.1sccm,由（2）式可得设定值电压的输出电压误差必须≤ 2.5mv ，即数模转换器的输出误差必须≤ 2.5mv,对于最高输出电压为5v，十二        位电压输出，±1LSB线性误差度的器件可以满足要求。和PC机串口连接，要选用接受串行输入的器件。和PC机并口连接，要选用接受并行输入的器件。本电路选用接受十二位并行输入，±1/2LSB线性误差电压信号输出的AD667。

2.2接口连接方式
    具体接口管脚连接见图4。微机并口数据位2~9位按顺序依次连接到AD667的19~26数据位，数据位17，18接地以防干扰噪声，27，28根据所需流量范围固定接逻辑1或逻辑0。详情见附表。图4接法AD667输出0~1.25V,流量在0～25sccm范围可调。其中R为100欧姆的可调电阻，C1, C2分别为20pF和0.1uF的电容。

       图4.接口与管脚连接图                      图5.并口信号发生器界面

3软件控制
    控制软件采用梁盛先生编制的并口开发调试工具中的并口测试信号发生器。可以从http://liangs99.yeah.netxiazai 免费下载，在Win9X,2000,XP都可以运行。其操作界面如图5所示。

  示例：控制气体流量是7sccm,10sccm,13sccm,26sccm，通气时间分别是2分钟，3分钟，4分钟，5分钟。

1.计算流量所需输入数值
    按图4接法，电压输出Setinput和数值之关系为
       Setinput / 5000 = date / 512……………………………………  .(3)
    再由（1）和（2）式可得 
       Flowout / 100 = date / 512………………………………………..(4)
    可得  7sccm 对应date为36，转换为十六进制数为24（H）
         10sccm 对应date为51，转换为十六进制数为33（H）
         13sccm 对应date为67，转换为十六进制数为43（H）
         16sccm 对应date为82，转换为十六进制数为52（H）

2.设定发送间隔时间
    2，3，4，5，6的最大约数为1，间隔时间设为1分钟=60000毫秒。

3.在界面依次输入24,24,33,33,33,43,43,43,43,52,52,52,52,52,如需循环输出，则选中循环发送选框即可看到气体流量按以上规律变化。

总论：本文首先论述了247C的对质量流量计(MFC)的控制原理，通过实验看到外路电压控制和手动设置控制流量输出一致，并得出设定信号、流量信号和面板显示之间的函数关系式。在此基础上利用一数模转换器AD667和并口测试信号发生器来输出设定信号到247C外设接口实现了气体流量的自动调节，控制状态良好。

    附表1.AD667JN的27，28逻辑位与流量调节范围之关系：