Trong sản xuất chất bán dẫn, dược phẩm sinh học, khoa học vật liệu và các lĩnh vực khác, độ chính xác của việc kiểm soát dòng chảy thường xác định sự thành công hay thất bại của sản phẩm. Trong các "chiến trường vi mô" gần như đòi hỏi khắt khe về quy trình này, Bộ điều khiển lưu lượng khối lượng kỹ thuật số (MFC) đóng vai trò "chỉ huy". Nó loại bỏ sự mờ nhạt và trôi dạt của các tín hiệu tương tự truyền thống, với độ chính xác và thông minh kỹ thuật số, cho phép điều chỉnh lưu lượng khí hoặc chất lỏng ở mức micron, trở thành "trái tim" và "bộ não" thực sự của quy trình công nghệ chính xác hiện đại.
Bộ điều khiển lưu lượng khối tương tự truyền thống, thiết lập và đọc lưu lượng bằng tín hiệu điện áp hoặc dòng điện tương tự, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiễu điện từ và suy giảm tín hiệu, có vấn đề về trôi không và thiết lập không chính xác. Bộ điều khiển lưu lượng chất lượng số là một cuộc cách mạng công nghệ. Nó được xây dựng trong một bộ vi xử lý hiệu suất cao (MCU) số hóa tất cả các hoạt động và xử lý tín hiệu. Người dùng gửi hướng dẫn thông qua giao diện truyền thông kỹ thuật số như RS485, DeviceNet, EtherCAT và cài đặt lưu lượng được truyền dưới dạng kỹ thuật số thuần túy, về cơ bản loại bỏ lỗi trong quá trình truyền tín hiệu. Tín hiệu cảm biến bên trong của nó sau khi được lấy mẫu ADC (bộ chuyển đổi analog-digital) có độ chính xác cao, được tuyến tính hóa và bù nhiệt độ bởi các thuật toán phức tạp, đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại điều khiển cao trong phạm vi đầy đủ.
Các thành phần cốt lõi của một MFC kỹ thuật số bao gồm một cảm biến dòng chảy, một van điều khiển và một mạch điều khiển vòng kín. Cảm biến lưu lượng thường sử dụng phương pháp truyền nhiệt mao mạch dựa trên nguyên tắc nhiệt động lực học để tính toán chính xác lưu lượng khối bằng cách đo nhiệt mà chất lỏng mang đi với tốc độ phản ứng lên đến mili giây. Tín hiệu lưu lượng này được phản hồi lại cho bộ vi xử lý trong thời gian thực để so sánh với giá trị mục tiêu do người dùng đặt ra. Bộ điều khiển dựa trên độ lệch, sử dụng thuật toán PID tiên tiến (tỷ lệ tích hợp vi phân), nhanh chóng tính toán tín hiệu điều khiển, lái một van áp điện hoặc van điện từ để mở chính xác, do đó điều chỉnh lưu lượng chảy qua kênh, tạo thành một tốc độ cao, ổn định hệ thống điều khiển vòng kín, đảm bảo lưu lượng thực tế luôn theo sát giá trị cài đặt.
Số hóa mang đến không chỉ là độ chính xác tăng lên, mà còn là bước nhảy vọt thông minh hóa. MFC kỹ thuật số hiện đại có chức năng tự chẩn đoán mạnh mẽ, có thể theo dõi tình trạng thiết bị trong thời gian thực, chẳng hạn như lỗi cảm biến, tắc van, áp suất vượt quá, v.v., và chủ động báo cáo thông tin báo động, cải thiện đáng kể độ tin cậy của hệ thống. Chức năng cơ sở dữ liệu đa khí của nó cho phép người dùng chuyển đổi các loại khí khác nhau trên cùng một thiết bị và bộ điều khiển sẽ tự động gọi các thông số hiệu chuẩn tương ứng mà không cần thay thế phần cứng. Hơn nữa, truyền thông kỹ thuật số làm cho việc giám sát từ xa, lập trình hàng loạt và tích hợp hệ thống trở nên dễ dàng, đặt nền tảng cho việc tự động hóa và quản lý thông minh trên toàn bộ quy trình.
Lĩnh vực ứng dụng của bộ điều khiển lưu lượng chất lượng kỹ thuật số, gần như bao gồm tất cả các ngành công nghiệp tinh vi. Trong sản xuất chip bán dẫn, nó kiểm soát chính xác lưu lượng khí phản ứng trong quá trình lắng đọng hơi hóa học (CVD), khắc và các quá trình khác, trực tiếp xác định tính đồng nhất của màng và tính chất điện của chip. Trong quá trình lên men sinh học và nuôi cấy tế bào, nó điều chỉnh chính xác việc cung cấp oxy, carbon dioxide và các loại khí khác, là chìa khóa để đảm bảo hoạt động sinh học và chất lượng sản phẩm.