Датчики вакууму: принцип роботи

Опубликованно 21.03.2019 05:24

Датчик Вакуумметр - він же прилад показу тиску. У цій статті ми розглянемо їх види, принцип роботи. Бувають вони таких видів: компресійні, механічні, мембранні.

Його ще по-іншому називають "вакуумний манометр". Він є для людей приладом вимірювання рівня тиску вакууму і газів, які знаходяться, в свою чергу, у вакуумному середовищі. Загалом, за назвою і так можна було зрозуміти.

Леонардо Да Вінчі поклав початок цим приладам. Він зробив якесь функціональне пристрій, з допомогою якого зміг виміряти тиск у водопровідній трубі. Цей винахід став дуже популярним і потрібним для тих років, коли жив Да Вінчі (1400-ті роки).

Його винахід поліпшив Эванджелиста Торрічеллі, який оформив патент на цей пристрій. Це було зроблено в 1643 році, більш ніж через сто років після смерті самого Да Вінчі. Датчик вакууму мав форму букви U і головним елементом, на якому він працював, була ртуть. На жаль, із-за обмеженого її кількості в самій трубці визначити тиск вище ніж 9 пА було неможливо. Все змінила поява датчика вакууму цифрового (його фото представлено нижче в матеріалі).

Види вакуумметрів

Механічний вакуумметр.

Це такий прилад, який не використовує джерела живлення, і він здатний визначити рівень в діапазоні від 0,4 до 7000 бар. Його механізм роботи полягає в тому, що там є якесь кільце, яке знаходиться в трубі з овальним перетином, яка в свою чергу вигнута під кутом 240 градусів.

Вона знаходиться в жолобі та її кінці не закріплені, і це дозволяє тиску в процесі його вимірювання тиснути всередину трубки, приводячи в свою чергу її в рух. Вона пов'язана з механізмом, який виводить точні свідчення вже на шкалу приладу. Зазвичай прилад вимірює тиск до 65 бар, але бувають пристрою і для більш високих показань, приблизно в 7100 бар.

Щоб використовувати датчик вакууму в більш агресивному середовищі, корпус його наповнюють гидроизолянтом, який змазує механізм і цим запобігає корозії. Як оберігання цього механізму, щоб захистити трубку від розриву, корпус вакуумметрів обладнують выдуваемой стінкою, яка скидає надлишковий тиск.

Винахід трубки Бурдона

Трубка має форму U-образну, називають її гідростатичним вакуумметром.

Вона показує результати по впливу тиску на рідину, яку виявила ця трубка. Параметри на різних кінцях цих двох трубок відрізняється, а стрілка приладу показує різницю між ними. Сьогодні такий пристрій не використовується, тому що змінився діапазон тисків і прилад став повністю непотрібним.

Компресійний вакуумметр.

Це манометр, тільки дуже вдосконалений. Для розширення його можливостей, він був сконструйований так, що перед вимірюванням стискає рідина у трубці, а шкала показує рівень тиску. У повсякденному житті використовується просто як калібрувальний прилад.

Деформаційний вакуумметр, механічний

Такий манометр зазвичай призначається для низьких вакуумних вимірювань. Під дією тиску трубки, пружина в ній стискається і деформує робоче місце, а він в свою чергу передає навантаження на стрілочний механізм, званий шкалою показань.

Мембранний датчик тиску вакууму.

Це найдоступніший варіант механізму. Принцип роботи: на мембрану тисне вакуум, а вона тисне на сенсор. Такі прилади є завжди незалежними від середовища і знімають показання у будь-суміші газу. Теплові механізми

Датчики вимірювання вакууму теплові вважаються найбільш затребуваними, вони знімають показань і в середніх, і в низьких частотах вакууму. Саме в цих приладах поєднуються такі показники, важливі для людей, як якість і невелика ціна. Користуватися ними можна для вимірювань тільки в абсолютному вакуумі. Принцип дії такий: реакція вакуумметрів на зміну теплопроводу газу при зміні тиску.

Прилади різняться в залежності від типу самого газу і зчитують тільки певні суміші. Найпоширеніша модифікація - це термопарный вакуумний датчик, а ще бувають прилади Пірані і конвекційні механізми.

Прилад термопарный.

Такий датчик температури в вакуумі впливає на нагрів термопари всередині механізму, що і провокує зміну напруги на кінцях термопар. Передача тепла від нагрівання самого датчика до його кінців відбувається з-за того тиск навколо термопари. Чим воно вище, тим більше його напруга. Такі вакуумметри дуже бюджетні серед групи інших аналогічних.

Датчик Пірані

Цей механізм і принцип роботи схожий на термопарный. Він використовує нитка каналу і переводить теплову енергію в напругу. Механізм Пірані набагато точніше, ніж інші, за рахунок впаянной в механізм електричної схеми.

Датчик конвекції.

Він також, як і аналогічні пристрої, використовує термопару. Але механізм саме цього приладу має своє охолодження. Адже корпус обмотаний навколо особливою ниткою, і вона ширше ніж у аналогів. А вона в свою чергу дозволяє газу в датчику циркулювати правильно і ефективно, і це дозволяє краще працювати всьому пристрою конвекції в цілому. А ще помітно швидше дає показники на шкалі завдяки швидкому охолодженню термопари. Пьезорезистивные механізми

На фото вище в матеріалі представлений електронний датчик вакууму.

Завдяки незалежності від якості і властивостей газу вони забезпечують найбільш точні показники. Прилад має універсальність в будь-якому діапазоні частот тисків, тому що вплив останнього досягається безпосереднім впливом п'єзорезистивного датчика. Діапазон вимірювання від 0,1 мм. Датчик вакууму "Тойота", наприклад, працює за таким же принципом. Вакуумні датчики, засновані на іонізації

Принцип роботи датчика вакууму цієї моделі описано нижче.

Будь-який газ, що знаходиться у вакуумі, має за фактом певну кількість іонів. Магнітне поле або електричний розряд, впливаючи на них, прискорює їх. А ця швидкість, набрана ними, залежить від ступеня стиснення вакууму. За цим принципом і працюють такі іонізаційні вакуумметри.

Залежно від модифікації, вакуумметри використовують найрізноманітніші і витончені способи розгону іонів. Ці пристрої зазвичай призначені для вимірювань у високому діапазоні вакууму. Так як вони є газозависимыми, і у кожного газу різна щільність, це впливає на швидкість іонів. Прилад, у якого завжди холодний катод

Це датчик, який створює електро-поле. Його магніти стоять так, щоб рух іонів відбувалося по траєкторії спіралі. Саме вона дає цим часткам довше "жити", а, отже, ефективніше працювати. З-за того, що цей самий катод завжди холодний, його показання на шкалі більш розпливчасті на відміну від аналогів цього пристрою. Але при цьому, гарантія цього самого приладу дуже довга, і він не часто ламається завдяки своїм міцним деталей, які не можуть створювати тертя один об одного. Виробники

Перший виробник вакуумметрів, представлений у цій статті - це "Мета-Хром". Це вітчизняна компанія, що випускає не тільки ці пристрої, але і обладнання для хроматографії та вимірювальну техніку. Ця російська компанія вийшла на ринок ще в 1994 році, і з тих часів вона розвивається і виробляє техніку для вакуумної індустрії. Продукція її поставляється не тільки по Росії, але і за кордон. Підприємство Meta-Chrom випускає завжди продукт високої якості, іонізаційні і термопарные вакуумметри без шлюбу і працюють без поломок. Це і підтверджують в 90% випадків позитивні відгуки клієнтів і покупців продукції даного виробника.

Друга компанія, що випускає вакуумметри, - це MKS Incorparated - підприємство зі Сполучених Штатів Америки. Вони заснували свою компанію з продажу датчиків та інших вимірювальних пристроїв набагато раніше, ніж їх російські колеги, аж у 1962 році. Але тоді вони займалися цим дуже поверхнево. А повністю, як виробника подібної техніки, стала позиціонувати себе лише з 1998 року. Фірма MKS робить вакуумметри для своєї країни, але також, як і наша вітчизняна компанія, може пересилати свою продукцію в інші країни за невелику доплату за пересилку.

Третій виробник, який представлений у статті - Ulvac Technologies. Це також Американський виробник по виробництву різних вимірювальних приладів, таких як датчик вакууму. Ця компанія була заснована у 1991. На їх ринку завжди було представлено багато цифрових вакуумметрів, та іншої продукції, яку вони постачають як по своїй країні (Сполучені Штати Америки), так і в інші країни світу. Висновок

Датчик вакууму - дуже складна штука, з якої потрібно навчитися поводитися і правильно визначати тиск. У цій статті були показані всі види цих датчиків, їх всього близько 10. Це дуже важливий предмет в багажнику автомобілістів і майстрів по ремонту машин. Автор: Тимофій Дмитрович 29 Листопада, 2018

Категория: Автомобили