Descargar

Automatización de un sistema para el depósito utilizando instrumentación virtual


Partes: 1, 2, 3

    edu.red

    I INTRODUCCIÓN

    Los materiales semiconductores en forma de película delgada son ampliamente

    usados en aplicaciones tecnológicas como dispositivos opto electrónicos y fotovoltaicos. Una de las técnicas para el crecimiento de estas películas es el transporte de vapor en espacio reducido combinado con evaporación libre (CSVT-FE

    por sus siglas en inglés). En esta técnica, el control y monitoreo de la temperatura es

    crítica para el desarrollo del proceso de crecimiento del material, debido a que una

    variación significativa de la temperatura programada, ocasiona razones de

    evaporación diferentes a las deseadas. En el laboratorio de semiconductores

    ternarios del CICATA-IPN, Altamira se cuenta con esta técnica de crecimiento, en la

    cual el control se realizaba de forma manual, variando la perilla de las fuentes de

    corriente, y el registro del comportamiento de la temperatura, se efectuaba a través

    de lectores de termopares digitales, con la dificultad de manipular durante un proceso

    de evaporación 3 fuentes de corriente al mismo tiempo. En este trabajo se presenta

    la automatización, mediante instrumentación virtual, de la técnica de crecimiento

    CSVT-FE. El programa de cómputo desarrollado, permite monitorear y controlar la temperatura de tres bloques construidos a base de grafito, haciendo variar la corriente que es suministrada a los bloques utilizando tres fuentes programables. Así

    mismo, permite ir almacenando en un archivo de texto el comportamiento de la

    temperatura del proceso para su posterior análisis. edu.red

    II JUSTIFICACIÓN Es del interés de investigadores del grupo de Materiales y dispositivos opto electrónicos del CICATA-IPN Altamira, y en general de todo grupo de investigación,

    la Automatización de sus laboratorios. Para este grupo de investigadores su interés

    primordial es implementar diversos métodos controlados para el depósito de

    películas delgadas de materiales semiconductores. Para ello requieren el control y y químicos llevados a cabo en los monitoreo de diversos fenómenos físicos

    experimentos. edu.red

    III OBJETIVO GENERAL Y ESPECÍFICO

    OBJETIVO GENERAL

    Desarrollar un sistema de monitoreo y control térmico para el proceso de

    crecimiento de películas delgadas de materiales semiconductores por la técnica

    CSVT-FE.

    OBJETIVOS ESPECÍFICOS •

    • Instalación del Hardware.

    Desarrollo de un programa de cómputo, para monitoreo y control de temperatura utilizando Instrumentación virtual. • Implementar el algoritmo de control adecuado para el sistema de calentamiento. • Sintonizar el controlador. edu.red

    IV CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE SE PARTICIPÓ

    En el Laboratorio de Semiconductores Ternarios del área de Materiales Opto

    electrónicos del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada

    (CICATA), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), de Altamira, Tamaulipas es donde

    se llevó acabo este proyecto. En este laboratorio se elaboran películas delgadas de

    materiales semiconductores, mediante técnicas como CSVT (close space vapor

    transport), serigrafía (screen printing) y reacción en estado sólido, todas ellas con

    posibles aplicaciones en la elaboración de celdas solares y sensores. edu.red

    V ALCANCES Y LIMITACIONES

    Se realizó la instalación de todo el sistema para efectuar el monitoreo de la

    temperatura y el calentamiento de los bloques de grafito, así como la automatización

    de este, mediante un programa de cómputo desarrollado utilizando el lenguaje de

    programación Labview. Este programa realiza el control térmico, despliega las

    gráficas del comportamiento del proceso y permite el almacenamiento digital de éste.

    Dicho programa cuenta con un algoritmo de control P.I.D., con el cual se realiza el

    control. Se pueden programar funciones de comportamiento para la temperatura

    (escalón, rampa, isoterma), a intervalos de tiempo definidos para tres bloques de

    grafito. Esto permite que los procesos de calentamiento puedan ser repetibles. Los

    datos del proceso pueden ser almacenados en archivos de texto para posteriormente

    ser analizados.

    El programa cuenta con una sintonización predeterminada óptima, que se

    realizo manualmente del subprograma de control y permite modificar los parámetros

    de sintonización de este, pero carece de una auto sintonización. Si algún elemento

    del sistema es cambiado, hay que sintonizar de nuevo el controlador. edu.red

    VI Símbolos

    e[k]Error de la señal muestreada

    ei[k] Sumatoria del error de la señal muestreada.

    ei[k -1] Sumatoria del error de la señal muestreada hasta el periodo anterior

    ed[k] Error diferencial de la señal muestreada.

    G Función de transferencia o ganancia del sistema

    Gc(s) Función de transferencia de laso cerrado (closed)

    Go(s)Función de transferencia de lazo abierto (opened)

    Kd Ganancia diferencial

    Ki Ganancia integral

    K p Ganancia proporcional

    I Corriente

    m Pendiente de la función

    ?I (s) Entrada, valor de referencia

    ?o(s)Salida, variable controlada

    ? A Salida de la suma de dos o más acciones de control

    ?d Salida del controlador diferencial

    ?i Salida del controlador integral

    ? p Salida del controlador proporcional

    ti Tiempo inicial de sincronización

    Partes: 1, 2, 3
    Página siguiente