Vákuové senzory: princíp činnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:23

Senzorový vákuový meter - je to tiež zariadenie na zobrazenie tlaku. V tomto článku zvážime ich typy, princíp fungovania. Existujú také typy: kompresné, mechanické, membránové.

Iným spôsobom sa nazýva aj „vákuomer“. Je to pre ľudí prístroj na meranie úrovne tlaku vákua a plynov, ktoré sú zase vo vákuovom prostredí. Vo všeobecnosti by sa dalo rozumieť názvu.

Leonardo Da Vinci položil základy týchto zariadení. Vyrobil si akési funkčné zariadenie, s ktorým dokázal merať tlak vo vodovodnom potrubí. Tento vynález sa stal veľmi populárnym a nevyhnutným v tých rokoch, keď žil Da Vinci (1400).

Jeho vynález vylepšila Evangelista Torricelli, ktorý na toto zariadenie podal patent. Stalo sa tak v roku 1643, viac ako sto rokov po smrti samotného Da Vinciho. Vákuový senzor mal tvar písmena U a hlavným prvkom, na ktorom fungoval, bola ortuť. Bohužiaľ, kvôli jeho obmedzenému množstvu v samotnej trubici nebolo možné určiť tlak vyšší ako 9 pA. Všetko zmenilo vzhľad digitálneho vákuového senzora (jeho fotografia je uvedená nižšie v materiáli).

Typy meradiel

Mechanické meradlo.

Toto je zariadenie, ktoré nevyužíva zdroje energie a je schopné určiť hladinu v rozsahu od 0,4 do 7000 barov. Jeho mechanizmus činnosti spočíva v tom, že existuje určitý krúžok, ktorý je umiestnený v potrubí s oválnym prierezom, ktorý je zase ohnutý v uhle 240 stupňov.

Je v drážke a jej konce nie sú pevné, čo umožňuje, aby sa tlak v procese merania zatlačil do trubice, čím sa opäť uvedie do pohybu. Je spojený s mechanizmom, ktorý zobrazuje presné hodnoty už na stupnici zariadenia. Zariadenie zvyčajne meria tlak do 65 bar, ale existujú zariadenia pre vyššie hodnoty, okolo 7100 bar.

Pre použitie vákuového senzora v agresívnejšom prostredí je jeho telo naplnené hydroizolačným prostriedkom, ktorý premazáva mechanizmus a zabraňuje tak korózii. Ako ochrana tohto mechanizmu, aby bola trubica chránená pred prasknutím, je telo meradla vybavené fúkanou stenou, ktorá uvoľňuje nadmerný tlak.

Vynález Bourdonovej trubice

Rúrka má tvar U a nazýva sa hydrostatické meradlo.

Zobrazuje výsledky tlaku na kvapalinu, ktorý táto skúmavka zistila. Parametre na rôznych koncoch týchto dvoch trubíc sú rôzne a šípka zariadenia ukazuje rozdiel medzi nimi. Dnes sa takéto zariadenie už nepoužíva, pretože sa zmenil tlakový rozsah a zariadenie sa stalo úplne nepotrebným.

Merač kompresie.

Totomanometer, len veľmi pokročilý. Pre rozšírenie svojich možností bol navrhnutý tak, že pred meraním stlačí kvapalinu v skúmavke a stupnica ukazuje úroveň tlaku. V každodennom živote sa používa jednoducho ako kalibračné zariadenie.

Deformačný merač, mechanický

Tento tlakomer je zvyčajne určený na meranie nízkeho vákua. Pod tlakom trubice sa pružina v nej stlačí a deformuje pracovisko a to zase prenáša zaťaženie na mechanizmus ukazovateľa, nazývaný indikačná stupnica.

Snímač tlaku vákuovej membrány.

Toto je najdostupnejšia verzia strojčeka. Princíp činnosti: vákuovo tlačí na membránu a tá tlačí na snímač. Takéto zariadenia sú vždy nezávislé od média a zaznamenávajú akúkoľvek zmes plynov.

Tepelné mechanizmy

Snímače na meranie tepelného vákua sa považujú za najžiadanejšie, snímajú hodnoty v stredných aj nízkych vákuových frekvenciách. Práve v týchto zariadeniach sa kombinujú také ukazovatele, ktoré sú pre ľudí dôležité ako kvalita a nízka cena. Môžu byť použité iba na meranie v absolútnom vákuu. Princíp činnosti je nasledovný: reakcia vákuového manometra na zmenu v plynovom tepelnom potrubí so zmenou tlaku.

Prístroje sa líšia v závislosti od typu samotného plynu a čítajú len určité zmesi. Najbežnejšou modifikáciou je termočlánkový vákuomer a existujú aj zariadenia Pirani a konvekčné mechanizmy.

Zariadenie termočlánku.

Takétosnímač teploty vo vákuu ovplyvňuje zahrievanie termočlánku vo vnútri mechanizmu, čo vyvoláva zmenu napätia na koncoch termočlánkov. Prenos tepla z ohrevu samotného snímača na jeho konce je spôsobený tlakom okolo termočlánku. Čím je vyššia, tým väčšie je jej napätie. Takéto vákuomery sú veľmi lacné medzi skupinou iných podobných.

Pirani Sensor

Tento mechanizmus a princíp činnosti je podobný termočlánku. Používa kanálové vlákno a premieňa tepelnú energiu na napätie. Mechanizmus Pirani je oveľa presnejší ako iné, vďaka elektrickému obvodu prispájkovanému do mechanizmu.

Snímač konvekcie.

Aj on, podobne ako podobné zariadenia, používa termočlánok. Ale mechanizmus tohto konkrétneho zariadenia má svoje vlastné chladenie. Koniec koncov, puzdro je omotané špeciálnym závitom a je širšie ako u analógov. A to zase umožňuje plynu v senzore správne a efektívne cirkulovať, a to umožňuje lepšie fungovanie celého konvekčného zariadenia ako celku. A tiež poskytuje oveľa rýchlejšie údaje na stupnici vďaka rýchlemu chladeniu termočlánku.

Piezorezistívne mechanizmy

Fotografia vyššie v materiáli zobrazuje elektronický vákuový senzor.

Vďaka svojej nezávislosti od kvality a vlastností plynu poskytujú najpresnejšie údaje. Zariadenie má všestrannosť v akomkoľvek rozsahu tlakových frekvencií, pretože ich vplyv sa dosahuje priamym pôsobením piezorezistívneho snímača. Jeho rozsah merania je od 0,1 mm. Toyota vákuový senzor, napr.funguje rovnakým spôsobom.

Ionizačné vákuové senzory

Princíp činnosti vákuového senzora tohto modelu je popísaný nižšie.

Akýkoľvek plyn vo vákuu má v skutočnosti určitý počet iónov. Magnetické pole alebo elektrický výboj, ktorý na ne pôsobí, ich urýchľuje. A táto rýchlosť, ktorú zadali, závisí od stupňa kompresie vákua. Podľa tohto princípu fungujú takéto ionizačné meradlá.

V závislosti od modifikácie používajú meradlá rôzne a sofistikované spôsoby urýchľovania iónov. Tieto zariadenia sú zvyčajne určené na merania vo vysokom rozsahu vákua. Keďže sú závislé od plynu a každý plyn má inú hustotu, ovplyvňuje to rýchlosť iónov.

Zariadenie, ktoré má vždy studenú katódu

Toto je senzor, ktorý vytvára elektrické pole. Jeho magnety sú umiestnené tak, že pohyb iónov nastáva pozdĺž trajektórie špirály. Je to ona, ktorá dáva týmto časticiam „žiť“dlhšie, a teda pracovať efektívnejšie. Vzhľadom na to, že táto katóda je vždy studená, jej hodnoty na stupnici sú na rozdiel od analógov tohto zariadenia vágne. Zároveň je však záruka práve na toto zariadenie veľmi dlhá a často sa nepokazí kvôli jeho odolným častiam, ktoré nemôžu vytvárať vzájomné trenie.

Producers

Prvým výrobcom vákuomerov prezentovaným v tomto článku je „Meta-Chrome“. Ide o domácu spoločnosť, ktorá vyrába nielen tieto prístroje, ale aj chromatografické zariadenia a meracie zariadenia. Táto ruská spoločnosť vstúpila na trh v r1994 a od tej doby vyvíja a vyrába zariadenia pre vákuový priemysel. Jej výrobky sú dodávané nielen v Rusku, ale aj v zahraničí. Spoločnosť Meta-Chrom vždy vyrába vysoko kvalitný produkt, ionizačné a termočlánkové vákuomery bez svadby a fungujú bez porúch. Potvrdzuje to v 90 % prípadov pozitívna spätná väzba od zákazníkov a kupujúcich produktov tohto výrobcu.

Druhou spoločnosťou vyrábajúcou vákuomery je MKS Incorporated, podnik zo Spojených štátov amerických. Svoju spoločnosť predávajúcu senzory a iné meracie zariadenia založili oveľa skôr ako ich ruskí kolegovia, už v roku 1962. Potom to však urobili veľmi povrchne. A úplne, ako výrobca takýchto zariadení, sa začal umiestňovať až od roku 1998. MKS vyrába vákuové meradlá pre svoju krajinu, ale rovnako ako naša domáca spoločnosť môže posielať svoje produkty do iných krajín za malý poplatok za dopravu.

Tretím výrobcom uvedeným v článku je Ulvac Technologies. Je to tiež americký výrobca na výrobu rôznych meracích prístrojov, ako je napríklad vákuomer. Táto spoločnosť bola založená v roku 1991. Na ich trhu bolo vždy veľa digitálnych vákuomerov a iných produktov, ktoré dodávajú vo svojej krajine (Spojené štáty americké) aj v iných krajinách sveta.

Záver

Vákuomer je veľmi zložitá vec, s ktorou sa musíte naučiť zaobchádzať a správne určiť tlak. Tento článok ukázal všetkotypov týchto snímačov je ich len asi 10. Ide o veľmi dôležitú položku v kufri motoristov a autoopravárov.