Решение задачи автоматической диагностики параметров плазменного потока, генерируемого вакуумно-дуговым источником плазмы, позволит спрогнозировать протекание технологического процесса нанесения покрытия и осуществить его математическое моделирование. Данная задача особенно актуальна при работе с протяженными источниками, работающими в импульсно-периодическом режиме и генерирующими неоднородный в пространстве и во времени плазменный поток.

Для автоматической диагностики параметров плазменного потока на базе отработанных алгоритмов расчета с применением микроконтроллера PIC16F877, управляющего ключевыми элементами электрической схемы: мультиплексором, широтно-импульсным модулятором и блоком питания, вырабатывающим пилообразные импульсы, разработана принципиальная электрическая схема, позволяющая обрабатывать информацию с десяти одновременно работающих зондов.

Выбранный тип микрoконтроллера обеспечивает скоростную регистрацию протекающего зондового тока при плавном изменении напряжения на зонде.

Контроллер производит оцифровку одного из входных аналоговых каналов. В этом ему помогает один прецизионный аналоговый мультиплексор МАХ306. Микросхема позволяет мультиплексировать 16 входных сигналов в один выходной. Микроконтроллер производит не только выборку номера оцифровываемого канала, но и управляет режимом работы чипа, что позволяет в необходимый момент произвести полное отключение контроллера от внешних аналоговых цепей.

Поскольку входные значения токов могут колебаться в пределах от десятков миллиампер до единицы ампер, в зависимости от тока разряда и типа датчика, было решено расширить динамический диапазон работы усилительного каскада, путем включения в его обратную связь необходимого набора резисторов.

Наличие нескольких электрических аналоговых ключей позволяет выбрать необходимую обратную связь для подключения в данный момент. Использовалась микросхема МАХ335, представляющая набор из восьми аналоговых ключей с последовательным цифровым управлением, что позволяет иметь семь диапазонов усиления с возможностью использования тестового сигнала, при этом число управляющих сигналов сведено к минимуму. Код состояния ключей передается последовательно через вход Din и синхронизируется входом CLK. Спустя 8 тактов CLK, импульсы на выходе Dout полностью повторяют последовательность импульсов, подаваемую на вход Din, что позволяет применять последовательное каскадирование микросхем и пользоваться одним цифровым входом для наcтройки работы всего каскада.

На гребенку из 10 плоских зондов подается импульсное пилообразное напряжение. Обработка результатов осуществляется компьютером.

Данные, принятые и обработанные микроконтроллером, передаются персональному компьютеру в надлежащем сигнале, через оптроны, которые осущeствляют гальваническую развязку и защиту устройств компьютера от высокого напряжения. Компьютер получает данные через интерфейс RS232 (COM port).

Для написания и отладки использовалась программа - MPLAB-IDE, состоящая из программы-оболочки, текстового редактора, ассемблера-компилятора и программного отладчика. Язык программирования Си. Большая часть работы по отладке выполнена в программном симуляторе пакета MPLAB.