На что влияет вакуумный датчик
Датчики вакуума и особенности их применения
Существуют технологические процессы, которые проходят в вакууме. Именно состояние разреженного пространства — главное условие всей технологической цепочки. Для контроля за окружающей средой и нужен вакуумный датчик. Но типы процессов могут различаться и, соответственно, для каждого из них нужен свой датчик. Поскольку универсального прибора не существует, мы разберем, какие вообще существуют датчики и для каких целей.
Разновидности вакуумных датчиков
Собственно конструктивно — это манометр, который точно показывает давление разреженных газов.
Так как газы бывают разные, то и вакуумметры существуют разных типов. Они могут определять как полное давление в вакуумной среде, так разность по сравнению с атмосферным давлением.
Самые распространенные датчики, которые способны делать замеры абсолютного давления:
Термопарные
Такие датчики измеряют теплопроводность окружающей среды нитью накала.
Стоит измениться окружающему давлению — изменится теплопроводность газовоздушной среды, в которой находится нить накала.
Соответственно меняется и температура нити накаливания. Ее температуру снимает термопара.
Конструктивно в датчике применяется нагревательный элемент и термопара.
Если взять за основу тезис о том, что при постоянстве тока, проходящего через нагревательный элемент, его температура находится в прямой зависимости от теплопроводности окружающей среды, то можно измерять давление в вакуумной камере.
Теперь если понижать давление это вызовет уменьшение и теплопроводности газа. Это в свою очередь, вызывает повышение температуры нагревательного элемента и тянет за собой электродвижущую силу термопары.
Зная значение зависимости термоэлектродвижущей силы от давления газа можно точно определять давление в вакуумных системах.
Датчики ионизационные
За основу работы ионизационных манометров взята зависимость скорости ионизации газов от давления.
Такие датчики, как правило, двухконтурные:
По тому току, который возникает при таком процессе, судят о наличии давления. Скорость образования ионов находится в прямой зависимости от давления и эффективности ионизации.
Это основной принцип работы ионизационных вакуумметров.
Разные модели применяют разные методики разгона молекул частиц ионов. Это — вакуумный детектор Байард-Альперта и вакуумный датчик с холодным катодом.
Вакуумный датчик с холодным катодом
Магнито-разрядный прибор, создающий очень сильное магнитное поле. Специальное расположение магнитов создает спиральное перемещение ионов. Такая модель сохраняет заряженные частицы и, тем самым, повышая ионизационную способность.
За счет этого показания прибора немного расплывчаты, но срок службы практически неограничен, так как в этом механизме нет трущихся деталей и, при работе, он не нагревается.
Прибор Байард-Альперта
Тоже ионизационный датчик с нитью накала и термоэлектрической эмиссией, создающей, в свою очередь, множество электронов, ионизирующих мельчайшие частицы газов.
При работе устройства создается ток, с силой соразмерной уровню вакуума. Датчик считывает эту силу и переводит ее в определенные показатели давления.
Так как в такой системе нет сильных магнитов, это дает возможность применения таких датчиков в таких специфических устройствах, которые требовательны к присутствию магнитных полей.
Преимущества именно таких приборов заключаются в:
Тензорезисторный
Собственно говоря, этот вакуумный датчик своего рода резистор, с проводником, наклеенным на специальную подложку, которая может деформироваться от внешнего воздействия. Так как два элемента связаны вместе, то при изменении параметра подложки изменятся длина проводника и соответственно, и поперечное сечение. При изменении этих физических параметров также меняется и сопротивление резистора. Остается измерить сопротивление тензорезистора. По характеру изменения сопротивления определяется приложенное на подложку давление.
Как правило, в реальных датчиках тензорезистор приклеен к пружинной диафрагме. Когда на диафрагму действует внешнее давление — она деформируется вместе с тензорезистором.
Такие вакуумметры по праву могут являться одними из самых точнейших. Используются исключительно для замеров в вакуумных системах, где давление составляет от 1 до 2000 мбар.
Датчик измерения вакуума такого типа можно применять в различных газах, так как в них не содержится нагревательных элементов.
Пример вакуумметра с тензорезистором — датчик дифференциального давления Foxboro IDP10.
Конвекционные детекторы
Одна из разновидностей теплового детектора — конвекционный вакуумметр. Его работа основана на эффекте прямой подчинённости теплопередачи газов от давления.
В нем используется нить накала. Она обмотана вокруг всего прибора. С ее помощью датчик может перевести тепловую энергию в напряжение.
Как только увеличивается степень вакуума, снижается коэффициент теплопередачи. Как только увеличивается температура нити, соответственно, увеличивается и ее сопротивление. Теперь, понимая эту взаимосвязь, если измерять сопротивление нити можно рассчитать степень вакуума.
Такой вакуумный датчик дает возможность быстрому считыванию показателей со шкалы приборов.
Мембранно-емкостные
Принцип работы мембранно-емкостного детектора предельно простой. Самый главный элемент в этом устройстве — плоская мембрана, разделяющая камеру из нержавеющей стали на измерительную часть и опорную. Одна половина откачена и изолирована, в другой находится вакуумная камера
Мембрана регистрирует амплитуду изгиба на входящий в измерительную камеру газ, прогибаясь в сторону меньшего давления.
Теперь осталось только снять с электронной схемы датчика электрический сигнал разбаланса между двумя камерами.
Такие датчики дают возможность точного замера давления с нижним пределом до 10–5 мбар. Работа этих детекторов не зависит от типа измеряемого газа.
Где применяются
Вакуумный датчик находит применение во многих сферах:
То есть во всех тех сферах, где требуется контроль за степенью разрежения.
Вакуумные датчики активно применяются в разнообразных производственных процессах, например таких как:
А также в нефтяной, пищевой и химической промышленности.
Производители вакуумметров
Производством вакуумметров занимаются многие производители и у нас в России и за рубежом. Некоторые компании освоили полный цикл производства. У других это производство существует в качестве дополнительного.
Итак, давайте познакомимся с ключевыми игроками на этом рынке.
Meta-Chrom (Мета-Хром)
Отечественное предприятие, которое, кроме производства разнообразного измерительного оборудования и инструментов для хроматографии, также нацелено на выпуск вспомогательной оснастки для вакуумных установок. Компания Meta-Chrom известна в России с 1995 года и с тех пор находится в активном развитии в вакуумной отрасли.
Ионизационные и термопарные детекторы этого предприятия получают постоянные положительные отзывы, которые можно найти на сайте этой компании.
MKS Instruments, Inc
Американские предприниматели этой компании начали свой бизнес еще в 1963 году. Но производством высокоточного измерительного оборудования для вакуумных систем начала заниматься с 1999 года. В линейке ее продукции есть вакуумметры почти для всех отраслей промышленности. Именно такая универсальность позволила придать популярность MKS Instruments, Inc по всему миру.
ULVAC Technologies, Inc
Американская компания ULVAC Technologies, Inc основанна в 1992 году и нацелена на выпуск вакуумной техники и вспомогательный измерительных приборов.
В нашей стране хорошо известны вакуумные датчики цифрового типа от этого производителя.
Тираконт
Еще один производитель вакуумного оснащения из Германии — компания «Тираконт». Она специализируется на выпуске ионных вакуумметров и датчиков к ним. Также компания специализируется на:
Вся номенклатура выпускаемой продукции известна своим немецким качеством и находит спрос во многих странах мира.
Вот далеко неполный перечень продукции известного российского производителя НПО «ЮМАС». Вся продукция высокого качества, а надежность подтверждается сертификатами в соответствии с требованиями ГОСТ.
Ebro Electronic
Бренд «Ebro Electronic» известен своими измерительными приборами термометратрами, манометрами, регистраторами двления. В линейке продукции этой компании есть цифровые вакуумметры.
Так как компания имеет узкую специализацию, выпускаемая продукция находит свое применение для высокоточных измерений в научно-исследовательских лабораториях.
Заключение
Из всего обзора вакуумных датчиков становится хорошо видно, что эти устройства в реальности выполняют большую работу и имеют огромное значение для многих отраслей отечественной промышленности.
Видео по теме
Вакуумный датчик – работа вакуумного датчика давления. Роль датчиков вакуумного насоса и их отличия от вакуумных датчиков Пирани. Лучшие места, где можно купить вакуумный датчик
Любая вакуумная система, или же обычное устройство, напрямую зависит от того, насколько корректно работает панель управления. Но не стоит забывать, что далеко не все установки оснащены панелью управления, а это значит, что следить за рабочим процессом и регулировать его определенные аспекты становится значительно сложнее. В таком случае, роль регулятора на себя берут вакуумные датчики, которые имеют далеко не самый маленький функционал.
Устанавливаются такие датчики в самые разные системы, начиная от обычных вакуумных насосов, и заканчивая габаритными вакуумными установками, в состав которых может входить огромное количество отдельных установок.
Вакуумные датчики в подобных системах служат тем элементом, который отвечает за уровень масла, охлаждения или же производительности системы. Убрав из таких установок вакуумный датчик, угроза возникновения каких-либо неполадок сразу-же возрастает в несколько раз, а то значит, что агрегат может в любой момент попросту дать сбой.
Вакуумные датчики имеют несколько главных категорий, каждая из которых отвечает за определенный процесс
Категории вакуумных датчиков:
Это четыре основных типа вакуумных датчиков, которые на данный момент являются наиболее распространенными на современном рынке. Каждый из этих датчиков нашел свое применение в определенной отрасли, где служит регулятором различных процессов, не давая им выходить за рамки дозволенного.
Что касается стоимости вакуумных датчиков, то на данный момент их цена довольно высока. Главной причиной этого, является сложность в создании этих датчиков, так как зачастую они поставляются сразу-же с системами. Если же их надо устанавливать отдельно — то это уже определенные трудности, с которыми надо будет бороться.
Если же говорить о сфере применения вакуумных датчиков, то в этом плане ситуация довольно интересная, так как подобные датчики устанавливаются в устройствах самых разных принципов действия. Но это еще далеко не предел возможностей подобного оборудования, так как на данный момент датчики еще модернизируются и возможно в скором времени они станут неотъемлемой частью каждой вакуумной системы.
Вакуумный датчик давления
Вакуумные датчики давления последние несколько лет являются неотъемлемой частью любой вакуумной системы. Если же говорить о причинах столь масштабного внедрения вакуумных датчиков давления в установки, то она довольно проста. Любой вакуумный механизм, который занимается образованием среднего, высокого или же и вовсе сверхвысокого вакуума, нуждается в определенном уровне давления, которого будет достаточно для того, чтобы начать процесс создания вакуума.
Вакуумный датчик давления — это то устройство, которое берет на себя роль некого регулятора, который дает возможность движению определенного количества давления и ни капельки больше. Именно вакуумные датчики дают возможность подобным механизмам работать без вреда для собственных же деталей, так как в случае избыточного давления установка может попросту взорваться.
Из этого можем сделать вывод, что роль вакуумных датчиков давления в вакуумных системах максимально велика и их внедрение во все вакуумные установки — это правильная затея, которую стоит реализовывать таким же образом и в будущем.
Датчики вакуумного насоса
Датчики вакуумного насоса — это одно из наиболее распространенного оборудования, которое на данный момент устанавливается в каждом вакуумном устройстве. Роль датчиков в вакуумных насосах максимально велика, так как принцип работы подобных насосов основывается на таком факторе, как возможность образования вакуума.
Если же устройство занимается созданием определенного уровня вакуума, то ему в любом случае требуются определенные регуляторы, которые смогут максимально качественно регулировать рабочий процесс, отвергая любые возможные поломки внутри механизма. Вакуумные датчики в этом плане демонстрируют все свои способности, взяв на себя регулировку большинства рабочих процессов.
Датчики в вакуумных насосах помогают также защитить устройство от разного рода утечек, которые явно не лучшим образом влияют на работу механизма в целом. Проделывается это при помощи регулирования потока жидкости, который способен доходить до определенной точки за тот период времени, который указывается в датчике. Если же в процессе этого потока жидкости случается какой-то сбой, то датчик сразу же нейтрализует подобные неполадки, дабы устройство могло спокойно продолжать свою работу в обычном режиме.
Вакуумный датчик Пирани
Вакуумные датчики типа Пирани, зачастую выпускаются в вариациях для низкого и среднего вакуума. Главное предназначение вакуумных датчиков Пирани — это измерение абсолютного давления в самых разных диапазонах. Данный датчик на данный момент уже применяется на большинстве средневакуумных установок, которые также нуждаются в работе качественного оборудования.
Импульсный тип работы вакуумного датчика Пирани успел себя зарекомендовать благодаря широкой сфере применения. Но стоит отметить, что это еще далеко не предел развития подобных датчиков, так как они имеют высокий уровень разрешающей способности, благодаря которому у них есть все перспективы для дальнейшего развития.
Если же говорить об усовершенствованных датчиках Пирани, то они используют принцип оптимизированной температурной стабилизации, которая подразумевает работу новых элементов. У подобных датчиков показатели стабильности и точности возросли в несколько раз, и это можно увидеть и на практике, где устройство с наличием подобного датчика демонстрируют поистине феноменальные показатели эффективности.
Датчики вакуумной системы
Если же говорить о том, насколько популярными являются датчики в вакуумных системах, то не возникнет никаких сомнений в плане того, что подобные датчики являются неотъемлемой частью большинства вакуумных систем. Главная цель вакуумных датчиков — это регулировка процесса образования вакуума.
Проявляется функционал подобных датчиков в те моменты, когда при образовании вакуума случаются какие-то сбои. В этом случае, устройство сразу же подает сигнал к панели управления, после чего пользователь может сразу же устранить сложившуюся проблему. Одним из главных преимуществ датчиков для вакуумных систем, является скорость и надежность их работы.
Эти аспекты позволяют сразу же узнать о каких-либо неполадках и вовремя устранить возможную угрозу. Если же вакуумная система, которую вы купили, не имеет в своем ассортименте вакуумного датчика, то в этом случае стоит установить его отдельно. Конечно, такая процедура обойдется вам в определенную сумму денег, но зато вы смоете быть полностью уверены в том, что устройство будет работать на то же уровне, и выдавать стабильно высокие показатели производительности.
Где купить вакуумный датчик
Что касается покупки вакуумных датчиков, то это не настолько легкий процесс, как может показаться на первый взгляд. Первое, на что стоит обращать свое внимание при покупке — это производитель вакуумного датчика. Именно производитель является основным показателем качества и производительности вакуумного датчика.
Сейчас мы рассмотрим несколько надежных производителей вакуумных датчиков:
Это те компании, которые уже успели зарекомендовать себя на рынке в сугубо положительном ключе. Купив датчики одного из этих производителей, вы сможете быть полностью уверенными в том, что купили максимально качественное и надежное устройство, которое сможет регулярно работать, выдавая точные и быстрые показатели.
Что касается цены, то в этом плане все эти компании предоставляют более дорогую продукцию. Но если сравнивать вакуумные датчики данной компании с конкурентами, то можно без сомнений утверждать, что лучше немного переплатить, и получить по-настоящему качественный датчик, а не какую-то дешевую подделку, от которой не будет никакого толку.
Как пользоваться вакуумметром в разных устройствах
В качестве ресурса для раннего вида диагностик используются особые вакуумметры, что могут продуктивно раскрывать тех. поломки моторов или предопределять уровень вакуума в различных закрытых объемах. В отдельных вариантах, этот аппарат способен заменяться преобразователем давления электрической разновидности.
Как пользоваться вакуумметром
В главную очередность следует сориентироваться, что такое вакуумметр. Это устройство, с поддержкой которого выполняется определение отрицательного давления в центре непроницаемого резервуара, а вернее то, в какой степени давление изнутри этого объема ниже, нежели атмосферное, для месторасположения в период замера, его вдобавок именуют вакуумметрическим давлением. К слову, у вакуумметра есть еще и иное наименование – манометр.
Рассмотрение основ деятельности и образцов применения вакуумметров будет показано в примере диагностики авто двигателя. Бесспорно, прогрессивные авто до зубов напичканы электроникой и возможностью автономно координировать клапана, выставлять позднее или раннее зажигание, осуществлять контроль условия пропусков зажигания, вносить поправки в подачу горючего в случае, если возник подсос воздуха и прочее. Однако, так как есть и более старые модификации автомобилей, где определена типичная топливная концепция, какую компьютер не в состоянии лично настроить. В данной ситуации помочь сумеет только лишь высококачественный вакуумметр.
Значение степени вакуума очень важно для нормальной работы автомобиля и проверить его уровень с помощью вакуумметра является самым быстрым и легким методом. При тестировании двигателя нет необходимости использовать специальные переходники для подключения измерителя к топливному расходомеру, как в ситуации с измерениями давления в топливе. Свечи также не придется выкручивать, так как простейшее подходящее место для подключения вакуумметра находится на впускном тракте.
На самом деле, в момент измерения давления во впускном тракте происходит сравнивание разряжения внутреннего пространства с давлением атмосферы вне впускного тракта. Найденная разница между двумя этими давлениями, в принципе и является главной причиной попадания воздуха и горючего вовнутрь камеры сгорания. Если судить объективно, то внутреннее давление не является вакуумом, а в большей степени разряженной средой, но для удобства и более понятного слова для восприятия, в дальнейшем все же будет применяться термин «вакуум».
Уровень имеющегося в впускном коллекторе вакуума напрямую зависит от количества оборотов двигателя и положения дроссельной заслонки. Концепция снятия показаний строится на отключении подачи топлива и зажигания, после чего необходимо крутить стартером для генерации вакуума внутри впускного тракта. Скорость вращения двигателя влияет на величину вакуума, и чем быстрее он крутится, тем ниже вакуум создастся. Это явление будет происходить до тех пор, пока дроссельная заслонка будет находиться в закрытом состоянии. После ее открытия, степень вакуума должна падать, но только в том случае, когда количество оборотов вращения двигателя будет на постоянном уровне.
За счет того, что при проведении тестов вакуумметром, при запуске двигателя в процессе не участвуют ни свечи, ни топливо, можно определить именно механическое состояние мотора. Дело в том, что измерение вакуума в чистом виде является наиболее упрощенным вариантом для определения полученных показаний.
Из вышеописанного становится понятным, что проведение измерений без участия топливной системы и зажигания называются «пусковой тест», а значения, выдаваемые вакуумметром – «пусковой вакуум».
Дела будут обстоять совсем по-другому, когда тестирование будет производиться с поступающим топливом и работающим зажиганием. Дело в том, что два этих фактора играют важную роль в изменениях оборотов двигателя. Для примера рассмотрим две абсолютно одинаковых машины, которые заведены и работают с одинаково открытыми в конкретном положении дроссельными заслонками. В один из автомобилей поступает более обедненная смесь, что приводит к падению оборотов мотора. Для того, чтобы сравнять количество оборотов с вторым автомобилем, где двигатель крутится правильно, необходимо приоткрыть дроссельную заслонку до момента, когда обороты увеличится на необходимый уровень. В процессе поворота заслонки, будет уменьшаться сопротивление входящему воздуху и это станет причиной снижения вакуума и уменьшения показателя на вакуумметре. Из этого следует, что таким образом можно достаточно точно определить правильность работы двигателя, и чем показатели вакуума будут выше при наличии конкретного числа оборотов и раскрытой заслонке, тем, соответственно, будет лучше работать мотор.
Да, когда степень вакуума во впускном коллекторе высокая – это хорошо, но если она низкая, то становится очевидным, что у проверяемого двигателя есть проблемы. Что именно неисправно, определить достаточно сложно, так как это может быть как зажигание, подача топлива так и механические повреждения. Чтобы разобраться более подробно в возможных вариантах неисправности, ниже приведены способы разных тестов и методы их анализации.
Тестирование двигателей вакуумметром
В случае с неравномерным запуском двигателя, показатели пускового вакуума тоже будут нестабильными и стрелка станет пульсировать. Самой распространенной причиной, которая обуславливает плохой запуск двигателя является ремень ГРМ. Существует и более редкие случаи, когда у машины есть проблемы с водяным охлаждением, при которых двигатель сильно нагревается и в момент запуска происходит так называемый «дизельный эффект».
Существуют также другие тесты, которые основываются на замере показаний при холодном и при горячем двигателе. Таким образом, если на холодную машина долго заводится и при этом вакуумметр показывает пульсирующие движения, то скорее всего проблема будет находиться в подсосе воздуха топливной системой либо в самом насосе, неполноценно подводящим топливо.
Каким образом проверять вакуумметр
В зависимости от конкретных случаев, проверка вакуумметра может производиться комплектно либо поэлементно. Для того, чтобы осуществить полноценную проверку работоспособности и правильности считывания показаний прибора, нужно выполнить следующие действия: