0引言
    許多梯度薄膜制備的實驗和工藝中都需要能靈活，精確控制的氣體流量。目前精確控制氣體流量的主流設備是MKS公司生產的247C/D Four-Channel Readout 和Mass Flow Controller(MFC)。此設備具有流量控制精度高并且控制穩定的特點，不足之處是必須進行手動調節控制流量。若使用此設備進行流量自動調節，還需購買其配套控制界面產品。原有控制界面產品232INTRFACE已經停產，新改進的控制界面產品價格頗高。本文分析了247的工作原理，發現只需外加一數模轉換器和I/O接口測試程序就可對其氣體流量自由控制，線路連接簡單，花費甚低。目前打印機一般都有USB接口，PC機并口處于閑置狀態，為充分利用資源，筆者采用并口數據地址口輸出數據來實現該設備的流量自動調節。

1  質量流量計工作原理和工作曲線
1.1工作原理

    首先在247C面板設定目的流量值。247C根據目的流量值發出設定值信號到MFC，MFC比較氣體流量信號和設定值信號后產生一修正電壓，修正電壓經MFC內部運算放大器多級反饋到設定值信號，使流量值信號和設定值信號維持平衡。調整后的流量值信號送到247C顯示面板進行流量顯示。原理圖見左圖1。

1.2系統工作曲線

    在247C產品說明書中可找到MFC接受247C發出的0～5V的設定值電壓信號。為得到設定值信號電壓和氣體流量之間的關系，用電壓表和可調直流電壓源進行系統工作曲線的測量。曲線的測量環境是：維持MFC兩   端有一定氣壓差以確保有足夠的工作氣體進行真實工作環境的模擬，工作氣體選擇N2 氣，所選MFC滿量程為100sccm。圖2是手動設定調節和外路電壓設定調節時顯示面板（Monitor）和流量電壓值（Flowout）的關系，圖3是外路電壓
（Setinput）和247 C面板顯示（Monitor）之關系。      圖1.質量流量計工作原理圖  從中可以看出各信號之間都是線性關系。

    手動設置和利用外路電壓控制完全一致。其中
      Monitor＝Flowout…………….(1)      Setinput＝50Monitor……….....(2)

      圖2.顯示面板和流量電壓值關系           圖3.外路電壓和面板顯示之關系
    對于滿量程50sccm的MFC,5V對應50sccm;滿量程20sccm的MFC,5V對應20sccm ，并且都是線性關系。

2接口電路連接
2.1數模轉換器件的選取
    實驗要求氣體流量精確到0.1sccm,由（2）式可得設定值電壓的輸出電壓誤差必須≤ 2.5mv ，即數模轉換器的輸出誤差必須≤ 2.5mv,對于最高輸出電壓為5v，十二        位電壓輸出，±1LSB線性誤差度的器件可以滿足要求。和PC機串口連接，要選用接受串行輸入的器件。和PC機并口連接，要選用接受并行輸入的器件。本電路選用接受十二位并行輸入，±1/2LSB線性誤差電壓信號輸出的AD667。

2.2接口連接方式
    具體接口管腳連接見圖4。微機并口數據位2~9位按順序依次連接到AD667的19~26數據位，數據位17，18接地以防干擾噪聲，27，28根據所需流量范圍固定接邏輯1或邏輯0。詳情見附表。圖4接法AD667輸出0~1.25V,流量在0～25sccm范圍可調。其中R為100歐姆的可調電阻，C1, C2分別為20pF和0.1uF的電容。

       圖4.接口與管腳連接圖                      圖5.并口信號發生器界面

3軟件控制
    控制軟件采用梁盛先生編制的并口開發調試工具中的并口測試信號發生器。可以從http://liangs99.yeah.netxiazai 免費下載，在Win9X,2000,XP都可以運行。其操作界面如圖5所示。

  示例：控制氣體流量是7sccm,10sccm,13sccm,26sccm，通氣時間分別是2分鐘，3分鐘，4分鐘，5分鐘。

1.計算流量所需輸入數值
    按圖4接法，電壓輸出Setinput和數值之關系為
       Setinput / 5000 = date / 512……………………………………  .(3)
    再由（1）和（2）式可得 
       Flowout / 100 = date / 512………………………………………..(4)
    可得  7sccm 對應date為36，轉換為十六進制數為24（H）
         10sccm 對應date為51，轉換為十六進制數為33（H）
         13sccm 對應date為67，轉換為十六進制數為43（H）
         16sccm 對應date為82，轉換為十六進制數為52（H）

2.設定發送間隔時間
    2，3，4，5，6的最大約數為1，間隔時間設為1分鐘=60000毫秒。

3.在界面依次輸入24,24,33,33,33,43,43,43,43,52,52,52,52,52,如需循環輸出，則選中循環發送選框即可看到氣體流量按以上規律變化。

總論：本文首先論述了247C的對質量流量計(MFC)的控制原理，通過實驗看到外路電壓控制和手動設置控制流量輸出一致，并得出設定信號、流量信號和面板顯示之間的函數關系式。在此基礎上利用一數模轉換器AD667和并口測試信號發生器來輸出設定信號到247C外設接口實現了氣體流量的自動調節，控制狀態良好。

    附表1.AD667JN的27，28邏輯位與流量調節范圍之關系：