Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón,

para regular en función de un valor de referencia de potencia de microondas instantánea, la alimentación eléctrica de un magnetrón (M) que pertenece a medios generadores de ondas electromagnéticas UHF,

caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:

- determinar previamente y conservar en memoria, en unos medios (20) de memorización, al menos un valor (?) del rendimiento eléctrico del magnetrón (M);

- se introduce, en unos medios (19) de introducción, un valor de potencia de microondas media de referencia (Pmed);

- se convierte, en una unidad (11) de conversión, este valor de potencia de microondas media de referencia, para constituir una señal de potencia instantánea de referencia a baja frecuencia;

- se muestrea, en una unidad (12) de muestreo, esa señal de potencia instantánea de referencia con una frecuencia elevada de muestreo;

- se miden, en unos medios (8, 9) de medición, y se muestrean, en unos medios (16) de muestreo, los valores instantáneos de corriente anódica y de alta tensión de alimentación del magnetrón;

- se calcula, en unos medios (17, 18), el producto del valor instantáneo de la corriente anódica en un instante de muestreo (n) por el valor instantáneo de la alta tensión en ese instante de muestreo (n) y por el valor previamente determinado del rendimiento eléctrico (?) del magnetrón para obtener el valor de la potencia de microondas instantánea medida en ese instante de muestreo (n);

- se compara, en el comparador (13), este valor de potencia de microondas instantánea medido con el valor de potencia instantánea de referencia muestreado en un instante (n) correspondiente y se deduce un valor de desviación (e) en ese instante de muestreo (n);

- se determina un valor de potencia de microondas instantánea en el instante de muestreo inmediatamente consecutivo (n+1) corregido en función de una ley de regulación predeterminada válida en dicho instante de muestreo inmediatamente consecutivo (n+1), de dicho valor de desviación calculado en el instante de muestreo (n) y del valor de la potencia instantánea de referencia muestreado en dicho instante de muestreo inmediatamente consecutivo (n+1); y

- se realiza, mediante unos medios (15), una conversión potencia-magnitud eléctrica de control para obtener una señal analógica de potencia de microondas instantánea corregida apropiada para controlar la alimentación del magnetrón

Procedimiento y dispositivo de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón e instalación de tratamiento de recipientes termoplásticos en la que se aplican.

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a perfeccionamientos aportados en el campo de la regulación, en función de un valor de referencia de potencia de microondas instantánea, de la alimentación eléctrica de un magnetrón que pertenece a medios generadores de ondas electromagnéticas UHF.

Los perfeccionamientos propuestos por la invención deben encontrar una aplicación preferente, aunque no exclusiva, en el campo de la deposición de un revestimiento, tal como un revestimiento con efecto barrera, sobre una cara de al menos un recipiente de material termoplástico con ayuda de un plasma a baja presión mediante excitación de un gas precursor por ondas electromagnéticas comprendidas en la banda UHF en una cavidad a vacío de forma cilíndrica apropiada para alojar dicho recipiente, emitiéndose dichas ondas electromagnéticas UHF por un generador de ondas UHF que comprende un magnetrón, magnetrón éste que presenta un ánodo y medios de alimentación eléctrica conectados a dicho ánodo para alimentar el mismo con corriente a una alta tensión.

En este contexto es en el que se describirá más particularmente la invención, entendiéndose que la regulación de la alimentación eléctrica de magnetrón propuesta por la invención puede ponerse en práctica en otros campos.

Estado de la técnica

El documento FR 2 77 6 540 expone un procedimiento de este tipo de formación de una capa de barrera y especialmente los documentos FR 2 783 667, FR 2 792 854, FR 2 847 912 presentan diversos ejemplos de dispositivos que permiten realizar una deposición de este tipo.

Un experto en la técnica sabe que, en los procedimientos con plasmas fríos, tales como especialmente el conocido en la técnica con la designación PECVD ("Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition", deposición química en fase vapor asistida por plasma), la precisión del nivel de energía de microondas instantánea emitida y la forma de onda de la potencia emitida a lo largo del ciclo de tratamiento forman parte de los principales factores que permiten obtener una calidad sensiblemente constante de la deposición del revestimiento, dicho de otro modo, que permiten a lo largo del tiempo obtener recipientes con una calidad sensiblemente idéntica. Con más razón, en el caso de instalaciones industriales de gran capacidad de producción que agrupan una multiplicidad de dispositivos de deposición, es importante controlar la precisión del nivel de energía de microondas instantánea proporcionada en todas las cavidades de todos los dispositivos de la instalación, de manera que se reduzca al mínimo la disparidad de los rendimientos entre los dispositivos de una misma máquina, incluso entre diversas máquinas, y por tanto, las disparidades de calidad entre los recipientes que se han tratado respectivamente en una pluralidad de dispositivos.

Se conocen diversos equipos que están disponibles para ajustar de manera precisa este nivel de energía de microondas (circuladores, dispositivos de medición real de la potencia de microondas emitida, llaves o "stubs" de conexión, ...). No obstante, estos equipos son costosos y por tanto difíciles de considerar en una instalación industrial para la que la búsqueda de un precio de coste mínimo es una preocupación permanente; además, ocupan mucho volumen y por tanto son difíciles de implantar en una máquina industrial, especialmente de tipo rotativo, que además tiene mucho volumen ocupado y en la que hay poco espacio disponible; finalmente, la puesta en práctica efectiva y eficaz de estos materiales necesita ajustes y calibraciones precisas que sólo puede garantizar personal cualificado, y que no siempre está presente en las instalaciones industriales de producción a gran escala para las que la sencillez de puesta en práctica y de funcionamiento de los medios técnicos es una preocupación constante.

Por tanto, es necesario, para responder a la exigencia de reducción de la dispersión de las características del revestimiento depositado sobre recipientes en un proceso industrial a gran velocidad, encontrar una solución específica y económica para controlar con precisión el funcionamiento del magnetrón.

Se recordará que el magnetrón, que es el núcleo de cualquier sistema que utiliza microondas, transforma una alta tensión de entrada (varios kilovoltios) en una onda electromagnética a frecuencia ultra alta dada (microonda). La alta tensión se suministra por un generador de alta tensión que es apropiado para transformar una baja tensión de alimentación (especialmente la tensión de una red de alimentación eléctrica clásica, por ejemplo 400 voltios trifásica) en una alta tensión modulada en función de la energía de microondas deseada a la salida del magnetrón. Los fabricantes de magnetrones proporcionan, para cada referencia de magnetrón, las curvas de base que permiten definir las características del generador de alta tensión. Así es como, para cada referencia de magnetrón, puede disponerse especialmente de la curva de variación de la corriente anódica en función de la potencia de microondas emitida, de la curva de variación del rendimiento eléctrico en función de la potencia de microondas emitida y de la curva de variación de la alta tensión que debe aplicare al magnetrón en función de la potencia de microondas emitida.

El rendimiento eléctrico del magnetrón es sensiblemente estable para una potencia de microondas emitida dada y varia poco en función de la potencia de microondas emitida (en un ejemplo típico de magnetrón, la variación del rendimiento eléctrico es del orden del 2,8% para una potencia de microondas emitida que varia de 350 a 900 W).

No obstante, todas esas características del magnetrón sólo son válidas cuando el magnetrón está acoplado a una carga denominada adaptada, es decir, una carga tal que no refleja en dirección al magnetrón una fracción de la energía de microondas que recibe del mismo.

Ahora bien, en el caso de los dispositivos a los que hace referencia más específicamente la invención, que están destinados a la deposición de un revestimiento sobre un recipiente de material termoplástico con ayuda de un plasma a baja presión mediante excitación de un gas precursor por ondas electromagnéticas UHF en una cavidad a vacío de forma cilíndrica que aloja dicho recipiente, la carga acoplada al magnetrón no sólo no está adaptada, sino que además no es constante en el tiempo y sus variaciones son muy rápidas (del orden de magnitud de algunos milisegundos). Estas variaciones de carga son inherentes a las condiciones de formación del plasma en la cavidad para una potencia de microondas media emitida dada (condición de funcionamiento del dispositivo visualizada por el operario como valor de referencia de funcionamiento):

Se destacará aquí, que el valor de referencia de potencia media no varía entre estas dos fases de funcionamiento. Las variaciones de la tensión y de la corriente aplicadas al magnetrón sólo están relacionadas con el comportamiento del magnetrón frente a una energía reflejada que varía.

Para intentar mantener al valor de referencia la potencia de microondas efectivamente emitida por el magnetrón, se conoce poner en práctica una regulación de la corriente anódica: se predetermina un coeficiente de proporcionalidad de corriente anódica/potencia de microondas emitida (pudiendo formar parte esta característica de los datos proporcionados por el fabricante del magnetrón); en funcionamiento, el valor de la corriente anódica se mide de manera continua y se aplica una corrección proporcional a la corriente anódica en función de las variaciones de carga del generador de alta tensión de manera que se mantiene la potencia de microondas emitida por el magnetrón lo más constante posible con respecto a la potencia de referencia.

La velocidad de regulación del generador se elige relativamente lenta (tiempo de respuesta superior a 100 milisegundos), mientras que el paso de la condición de carga, muy inadaptada, a la condición de carga mejor adaptada, es muy breve y puede corresponder...

1. Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, para regular en función de un valor de referencia de potencia de microondas instantánea, la alimentación eléctrica de un magnetrón (M) que pertenece a medios generadores de ondas electromagnéticas UHF,

caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:

2. Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza una conversión potencia-frecuencia para controlar unos medios (2) de alimentación eléctrica a convertidor de resonancia.

3. Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, cuando la relación de onda estacionaria es relativamente baja e inferior a un valor umbral dado, el rendimiento eléctrico del magnetrón se supone constante y el valor medido mediante una determinación previa y conservando en memoria, en los medios (20) de memorización, es el valor del rendimiento eléctrico medio del magnetrón.

4. Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, cuando la relación de onda estacionaria es relativamente elevada y superior a un umbral predeterminado, se establece previamente y se memoriza una correspondencia entre los pares de valores medidos de la corriente anódica instantánea y de la tensión instantánea aplicadas al magnetrón y los valores correspondientes del rendimiento eléctrico del magnetrón y porque, en funcionamiento, la potencia instantánea se determina a partir de los valores medidos de la corriente anódica instantánea y de la tensión instantánea aplicada al magnetrón y a partir del valor del rendimiento eléctrico del magnetrón conservado en memoria en correspondencia con el par de valores instantáneos medidos de la corriente anódica y de la tensión.

5. Procedimiento de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el magnetrón (M) emite ondas electromagnéticas UHF en una cavidad a vacío de forma sensiblemente cilíndrica apropiada para alojar, al menos, un recipiente de material termoplástico, en una cara del cual se deposita un revestimiento de un material de barrera con ayuda de un plasma a baja presión mediante excitación de un gas precursor por dichas ondas electromagnéticas UHF.

6. Dispositivo de regulación de alimentación eléctrica de un magnetrón, para regular, en función de un valor de referencia de potencia de microondas instantánea, la alimentación eléctrica de un magnetrón (M) de un generador de ondas electromagnéticas UHF, para la puesta en práctica del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque los medios de regulación comprenden:

7. Dispositivo de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (2) de alimentación eléctrica son del tipo de convertidor de resonancia cuya frecuencia de resonancia es la magnitud eléctrica de control y los medios convertidores de potencia-magnitud eléctrica de control son medios convertidores de potencia-frecuencia.

8. Dispositivo de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque, cuando la relación de onda estacionaria es relativamente baja e inferior a un valor umbral dado y el rendimiento eléctrico del magnetrón se supone constante, los medios (20) de memorización son apropiados para conservar en memoria un valor previamente determinado del rendimiento eléctrico medio del magnetrón.

9. Dispositivo de alimentación eléctrica de un magnetrón, según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque, cuando la relación de onda estacionaria es relativamente elevada y superior a un umbral predeterminado y se determina una pluralidad de valores del rendimiento eléctrico del magnetrón en correspondencia con una pluralidad idéntica de pares de valores respectivos medidos de la corriente anódica instantánea y de la tensión instantánea aplicadas al magnetrón, los medios (20) de memorización son apropiados para conservar en memoria dicha pluralidad de valores del rendimiento eléctrico del magnetrón en correspondencia con dicha pluralidad idéntica de pares de valores respectivos medidos de la corriente anódica instantánea y de la tensión instantánea aplicadas al magnetrón.

10. Dispositivo de alimentación eléctrica de un magnetrón, según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque los medios (2) de alimentación eléctrica del ánodo del magnetrón (M) comprenden una alimentación eléctrica conmutada de resonancia que incorpora un puente de interruptores (Q1-Q4) de potencia controlados por parejas, respectivamente por dos unidades (3, 4) de control y un filtro (5) de resonancia montado en una diagonal de dicho puente de interruptores y porque dichos medios (15) convertidores de potencia-frecuencia tienen dos salidas en oposición de fase que están conectadas respectivamente a dichas dos unidades (3, 4) de control.

11. Instalación de tratamiento de recipientes termoplásticos, para depositar un revestimiento sobre una cara de, al menos, un recipiente de material termoplástico con ayuda de un plasma a baja presión mediante excitación de un gas precursor por ondas electromagnéticas UHF en una cavidad a vacío de forma cilíndrica que aloja dicho recipiente, comprendiendo esta instalación un generador de ondas UHF y una guía de ondas UHF para conectar dicho generador con una ventana de la pared lateral de la cavidad, comprendiendo dicho generador de ondas UHF un magnetrón (M) que presenta un ánodo, medios (2) de alimentación eléctrica conectados a dicho ánodo para alimentar el mismo con corriente a una alta tensión de alimentación y un dispositivo de regulación para regular, en función de un valor de referencia de potencia de microondas instantánea, la alimentación eléctrica del magnetrón (M), caracterizado porque el dispositivo de regulación está dispuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10.