Vakuové senzory: princip činnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:02

Sensor Vacuummeter - je to také zařízení pro zobrazení tlaku. V tomto článku budeme zvažovat jejich typy, princip fungování. Existují takové typy: kompresní, mechanické, membránové.

Jiným způsobem se také nazývá „vakuové měřidlo“. Je to pro lidi zařízení na měření úrovně tlaku vakua a plynů, které jsou zase ve vakuovém prostředí. Obecně by se dalo rozumět názvu.

Leonardo Da Vinci položil základ těmto zařízením. Vyrobil si jakýsi funkční přístroj, kterým byl schopen měřit tlak ve vodovodním potrubí. Tento vynález se stal velmi populárním a nezbytným v těch letech, kdy žil Da Vinci (1400).

Jeho vynález vylepšil Evangelista Torricelli, který na toto zařízení podal patent. Stalo se tak v roce 1643, více než sto let po smrti samotného Da Vinciho. Vakuový senzor měl tvar písmene U a hlavním prvkem, na kterém fungoval, byla rtuť. Bohužel kvůli jeho omezenému množství v samotné trubici nebylo možné určit tlak vyšší než 9 pA. Vše změnilo vzhled digitálního vakuového senzoru (jeho fotografie je uvedena níže v materiálu).

Typy měřidel

Mechanické měřidlo.

Jedná se o zařízení, které nepoužívá zdroje energie a je schopno určit hladinu v rozsahu od 0,4 do 7000 bar. Jeho mechanismus činnosti spočívá v tom, že existuje určitý prstenec, který je umístěn v trubce s oválným průřezem, která je zase ohnuta v úhlu 240 stupňů.

Je v drážce a její konce nejsou pevné, což umožňuje, aby tlak v procesu měření zatlačil dovnitř trubice a uvedl ji do pohybu. Je spojen s mechanismem, který zobrazuje přesné hodnoty již na stupnici zařízení. Zařízení obvykle měří tlak do 65 barů, ale existují zařízení pro vyšší hodnoty, asi 7100 barů.

Pro použití vakuového senzoru v agresivnějším prostředí je jeho tělo naplněno hydroizolačním prostředkem, který maže mechanismus a zabraňuje tak korozi. Jako ochrana tohoto mechanismu, aby byla trubice chráněna před prasknutím, je tělo měřidla vybaveno foukanou stěnou, která uvolňuje přetlak.

Vynález Bourdonovy trubice

Trubice má tvar U a nazývá se hydrostatické měřidlo.

Zobrazuje výsledky tlaku na kapalinu, který tato trubice detekovala. Parametry na různých koncích těchto dvou trubic jsou různé a šipka na zařízení ukazuje rozdíl mezi nimi. Dnes se takové zařízení již nepoužívá, protože se změnil tlakový rozsah a zařízení se stalo zcela nepotřebným.

Měř komprese.

Totomanometr, jen velmi pokročilý. Pro rozšíření svých možností byl navržen tak, že před měřením stlačí kapalinu v trubici a stupnice ukazuje úroveň tlaku. V každodenním životě se používá jednoduše jako kalibrační zařízení.

Deformační měřič, mechanický

Tento manometr je obvykle určen pro měření nízkého vakua. Pod tlakem trubky se pružina v ní stlačí a deformuje pracoviště a ta zase přenese zatížení na mechanismus ukazatele, nazývaný indikační stupnice.

Snímač tlaku vakuové membrány.

Toto je cenově nejdostupnější verze strojku. Princip činnosti: vakuum tlačí na membránu a ta tlačí na senzor. Taková zařízení jsou vždy nezávislá na médiu a měří jakoukoli směs plynů.

Tepelné mechanismy

Tepelné vakuové měřicí senzory jsou považovány za nejžádanější, odečítají jak střední, tak nízké vakuové frekvence. Právě v těchto zařízeních se kombinují takové ukazatele, které jsou pro lidi důležité jako kvalita a nízká cena. Lze je použít pouze pro měření v absolutním vakuu. Princip činnosti je následující: reakce vakuometru na změnu plynové tepelné trubice se změnou tlaku.

Přístroje se liší v závislosti na typu samotného plynu a odečítají pouze určité směsi. Nejběžnější modifikací je termočlánkový vakuoměr a existují také zařízení Pirani a konvekční mechanismy.

Zařízení termočlánku.

Takovéteplotní senzor ve vakuu ovlivňuje zahřívání termočlánku uvnitř mechanismu, což vyvolává změnu napětí na koncích termočlánků. Přenos tepla z ohřevu samotného senzoru na jeho konce je způsoben tlakem v okolí termočlánku. Čím je vyšší, tím větší je jeho napětí. Takové vakuometry jsou velmi levné mezi skupinou dalších podobných.

Pirani Sensor

Tento mechanismus a princip činnosti je podobný termočlánku. Využívá kanálové vlákno a přeměňuje tepelnou energii na napětí. Mechanismus Pirani je mnohem přesnější než ostatní, díky elektrickému obvodu připájenému do mechanismu.

Senzor konvekce.

Také jako podobná zařízení používá termočlánek. Mechanismus tohoto konkrétního zařízení má ale vlastní chlazení. Koneckonců, pouzdro je omotané speciálním závitem a je širší než u analogů. A to zase umožňuje plynu v senzoru správně a efektivně cirkulovat, a to umožňuje celému konvekčnímu zařízení jako celek lépe fungovat. A také poskytuje mnohem rychlejší údaje na stupnici díky rychlému ochlazení termočlánku.

Piezorezistivní mechanismy

Fotografie nahoře v materiálu ukazuje elektronický vakuový senzor.

Vzhledem k jejich nezávislosti na kvalitě a vlastnostech plynu poskytují nejpřesnější údaje. Zařízení má všestrannost v jakémkoli rozsahu tlakových frekvencí, protože jejich vlivu je dosaženo přímým působením piezorezistivního snímače. Jeho rozsah měření je od 0,1 mm. Podtlakový senzor Toyota, např.funguje stejně.

Ionizační vakuové senzory

Funkční princip vakuového senzoru tohoto modelu je popsán níže.

Jakýkoli plyn ve vakuu má ve skutečnosti určitý počet iontů. Magnetické pole nebo elektrický výboj, který na ně působí, je urychluje. A tato rychlost, kterou zadali, závisí na stupni stlačení vakua. Podle tohoto principu taková ionizační měřidla fungují.

V závislosti na modifikaci používají měřidla různé a sofistikované způsoby urychlování iontů. Tato zařízení jsou obvykle určena pro měření ve vysokém vakuu. Protože jsou závislé na plynu a každý plyn má jinou hustotu, ovlivňuje to rychlost iontů.

Zařízení, které má vždy studenou katodu

Toto je senzor, který vytváří elektrické pole. Jeho magnety jsou umístěny tak, že k pohybu iontů dochází po trajektorii spirály. Je to ona, kdo dává těmto částicím „žít“déle, a tedy pracovat efektivněji. Vzhledem k tomu, že tato katoda je vždy studená, její hodnoty na stupnici jsou na rozdíl od analogů tohoto zařízení vágnější. Zároveň je ale záruka právě na toto zařízení velmi dlouhá a díky odolným dílům, které nemohou vytvářet vzájemné tření, se často neporouchá.

Producenti

Prvním výrobcem vakuometrů prezentovaným v tomto článku je "Meta-Chrome". Jedná se o tuzemskou společnost, která vyrábí nejen tyto přístroje, ale také chromatografická zařízení a měřící zařízení. Tato ruská společnost vstoupila na trh v r1994 a od té doby vyvíjí a vyrábí zařízení pro vakuový průmysl. Její výrobky jsou dodávány nejen v Rusku, ale i do zahraničí. Společnost Meta-Chrom vždy vyrábí vysoce kvalitní produkt, ionizační a termočlánkové vakuometry bez sňatku a fungují bez poruch. To je potvrzeno v 90 % případů pozitivní zpětnou vazbou od zákazníků a kupujících produktů tohoto výrobce.

Druhou společností vyrábějící vakuometry je MKS Incorporated, podnik ze Spojených států amerických. Svou společnost prodávající senzory a další měřicí zařízení založili mnohem dříve než jejich ruské protějšky, již v roce 1962. Ale pak to udělali velmi povrchně. A úplně, jako výrobce takového zařízení, se začal umisťovat až od roku 1998. MKS vyrábí vakuometry pro svou zemi, ale stejně jako naše domácí společnost může své produkty zasílat do jiných zemí za malý poplatek za dopravu.

Třetím výrobcem uvedeným v článku je Ulvac Technologies. Je to také americký výrobce na výrobu různých měřicích přístrojů, jako je například vakuoměr. Tato společnost byla založena v roce 1991. Na jejich trhu bylo vždy mnoho digitálních vakuometrů a dalších produktů, které dodává jak ve své zemi (Spojené státy americké), tak i v jiných zemích světa.

Závěr

Vakuoměr je velmi složitá věc, se kterou se musíte naučit zacházet a správně určit tlak. Tento článek ukázal všetypů těchto senzorů, je jich jen asi 10. Jedná se o velmi důležitou položku v kufru motoristů a autoservisů.