חיישני ואקום: עקרון הפעולה

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:08

מד ואקום חיישן - זה גם מכשיר תצוגת לחץ. במאמר זה נשקול את הסוגים שלהם, את עקרון הפעולה. ישנם סוגים כאלה: דחיסה, מכני, ממברנה.

זה נקרא גם "מד ואקום" בדרך אחרת. זה עבור אנשים מכשיר למדידת רמת הלחץ של ואקום וגזים, אשר, בתורם, נמצאים בסביבת ואקום. באופן כללי, אפשר להבין לפי השם.

לאונרדו דה וינצ'י הניח את הבסיס למכשירים האלה. הוא יצר מכשיר פונקציונלי כלשהו שבאמצעותו הצליח למדוד את הלחץ בצינור מים. המצאה זו הפכה לפופולרית מאוד ונחוצה לאותן שנים שבהן חי דה וינצ'י (המאה ה-14).

המצאתו שופרה על ידי אוונגליסטה טוריצ'לי, שהגישה פטנט על מכשיר זה. זה נעשה ב-1643, יותר ממאה שנים לאחר מותו של דה וינצ'י עצמו. חיישן הוואקום היה בצורת U והאלמנט העיקרי עליו הוא עבד היה כספית. לרוע המזל, בשל הכמות המוגבלת שלו בצינור עצמו, אי אפשר היה לקבוע לחץ גבוה מ-9 pA. הכל שינה את המראה של חיישן ואקום דיגיטלי (התמונה שלו מוצגת למטה בחומר).

סוגי מדידים

מד מכני.

זהו מכשיר שאינו משתמש במקורות חשמל, והוא מסוגל לקבוע את הרמה בטווח שבין 0.4 ל-7000 בר. מנגנון הפעולה שלו טמון בעובדה שיש טבעת מסוימת, הממוקמת בצינור בעל חתך אובלי, שבתורו מכופף בזווית של 240 מעלות.

הוא נמצא בחריץ וקצוותיו אינם קבועים, וזה מאפשר ללחץ בתהליך המדידה להידחף לתוך הצינור, ולהפעיל אותו בתורו. זה קשור למנגנון שמציג קריאות מדויקות כבר בקנה מידה של המכשיר. בדרך כלל המכשיר מודד לחץ של עד 65 בר, אך ישנם מכשירים לקריאות גבוהות יותר, כ-7100 בר.

כדי להשתמש בחיישן הוואקום בסביבה אגרסיבית יותר, גופו מלא בחומר איטום, המשמן את המנגנון ובכך מונע קורוזיה. כהגנה על מנגנון זה, על מנת להגן על הצינור מפני קרע, גוף המד מצוייד בדופן מפוצץ המשחרר לחץ עודף.

המצאת צינור הבורדון

הצינור הוא בצורת U והוא נקרא מד הידרוסטטי.

זה מציג את תוצאות הלחץ על הנוזל שהצינור הזה זיהה. הפרמטרים בקצוות השונים של שני הצינורות הללו שונים, והחץ של המכשיר מראה את ההבדל ביניהם. היום כבר לא משתמשים במכשיר כזה, כי טווח הלחץ השתנה והמכשיר הפך למיותר לחלוטין.

מד דחיסה.

זהמנומטר, רק מתקדם מאוד. כדי להרחיב את יכולותיו, הוא תוכנן כך שלפני המדידה הוא דוחס את הנוזל בצינור, והסקאלה מציגה את רמת הלחץ. בחיי היומיום, הוא משמש פשוט כמכשיר כיול.

מד דפורמציה, מכני

מד לחץ זה מיועד בדרך כלל למדידות ואקום נמוכות. בלחץ הצינור, הקפיץ שבו נדחס ומעוות את מקום העבודה, והוא, בתורו, מעביר את העומס למנגנון המצביע, הנקרא סולם האינדיקציה.

חיישן לחץ דיאפרגמה ואקום.

זו הגרסה המשתלמת ביותר של התנועה. עקרון הפעולה: וואקום לוחץ על הממברנה, והוא לוחץ על החיישן. מכשירים כאלה הם תמיד בלתי תלויים במדיום ולוקחים קריאות בכל תערובת גז.

מנגנונים תרמיים

חיישני מדידת ואקום תרמי נחשבים למבוקשים ביותר, הם מבצעים קריאות בתדרי ואקום בינוניים ונמוכים כאחד. במכשירים אלה משולבים אינדיקטורים כאלה שחשובים לאנשים כמו איכות ומחיר נמוך. ניתן להשתמש בהם רק עבור מדידות בוואקום מוחלט. עקרון הפעולה הוא כדלקמן: התגובה של מד הוואקום לשינוי בצינור החום של הגז עם שינוי בלחץ.

המכשירים משתנים בהתאם לסוג הגז עצמו וקוראים רק תערובות מסוימות. השינוי הנפוץ ביותר הוא מד ואקום תרמי, ויש גם מכשירי פיראני ומנגנוני הסעה.

מכשיר תרמי.

כזהחיישן הטמפרטורה בוואקום משפיע על חימום הצמד התרמי בתוך המנגנון, מה שמעורר שינוי במתח בקצוות הצמדים התרמיים. העברת החום מחימום החיישן עצמו לקצותיו נובעת מהלחץ סביב הצמד התרמי. ככל שהוא גבוה יותר, המתח שלו גדול יותר. מדי ואקום כאלה הם מאוד תקציביים בקרב קבוצה של אחרים דומים.

חיישן פיראני

מנגנון זה ועיקרון הפעולה דומים לצמד תרמי. הוא משתמש בחוט תעלה וממיר אנרגיה תרמית למתח. מנגנון פיראני הרבה יותר מדויק מאחרים, בשל המעגל החשמלי המולחם במנגנון.

חיישן הסעה.

גם הוא, כמו מכשירים דומים, משתמש בצמד תרמי. אבל למנגנון של המכשיר המסוים הזה יש קירור משלו. אחרי הכל, המקרה עטוף עם חוט מיוחד, והוא רחב יותר מזה של אנלוגים. וזה, בתורו, מאפשר לגז בחיישן להסתובב בצורה נכונה ויעילה, וזה מאפשר לכל מכשיר ההסעה לעבוד טוב יותר בכללותו. וזה גם נותן קריאות הרבה יותר מהירות על הסקאלה בגלל הקירור המהיר של הצמד התרמי.

מנגנונים פייזוריסיסטיבים

התמונה למעלה בחומר מציגה חיישן ואקום אלקטרוני.

בגלל עצמאותם באיכות הגז ובתכונותיהם, הם מספקים את הקריאות המדויקות ביותר. למכשיר יש צדדיות בכל טווח של תדרי לחץ, מכיוון שהשפעתו של האחרון מושגת על ידי פעולה ישירה של חיישן piezoresistive. טווח המדידה שלו הוא מ-0.1 מ מ. חיישן ואקום של טויוטה, למשל,עובד באותו אופן.

חיישני ואקום מבוססי יינון

עקרון הפעולה של חיישן הוואקום של דגם זה מתואר להלן.

לכל גז בוואקום יש, למעשה, מספר מסוים של יונים. שדה מגנטי או פריקה חשמלית הפועלים עליהם מאיצים אותם. ומהירות זו, המוקלדת על ידם, תלויה במידת הדחיסה של הוואקום. לפי עיקרון זה, מדי יינון כאלה עובדים.

בהתאם לשינוי, מדידים משתמשים במגוון דרכים מתוחכמות להאצת יונים. מכשירים אלו מיועדים בדרך כלל למדידות בטווח ואקום גבוה. מכיוון שהם תלויים בגז, ולכל גז יש צפיפות שונה, הדבר משפיע על מהירות היונים.

מכשיר שיש לו תמיד קתודה קרה

זהו חיישן שיוצר שדה חשמלי. המגנטים שלו ממוקמים כך שתנועת היונים מתרחשת לאורך מסלול של ספירלה. היא זו שנותנת לחלקיקים האלה "לחיות" יותר, ולכן, לעבוד ביעילות רבה יותר. בשל העובדה שהקתודה הזו תמיד קרה, הקריאות שלה בסולם מעורפלות יותר, בניגוד לאנלוגים של מכשיר זה. אך יחד עם זאת, האחריות של המכשיר הזה מאוד ארוכה, והוא לא מתקלקל לעיתים קרובות בגלל חלקיו העמידים שאינם יכולים ליצור חיכוך אחד נגד השני.

מפיקים

היצרן הראשון של מדי ואקום המוצג במאמר זה הוא "Meta-Chrome". זוהי חברה מקומית המייצרת לא רק את המכשירים הללו, אלא גם ציוד כרומטוגרפיה וציוד מדידה. החברה הרוסית הזו נכנסה לשוק1994, ומאז היא מפתחת ומייצרת ציוד לתעשיית הוואקום. המוצרים שלה מסופקים לא רק ברוסיה, אלא גם בחו"ל. מיזם Meta-Chrom תמיד מייצר מוצר באיכות גבוהה, מדי ואקום יינון ומדדי ואקום ללא נישואים ועבודה ללא תקלות. זה אושר ב-90% מהמקרים על ידי משוב חיובי מלקוחות וקונים של מוצרי יצרן זה.

החברה השנייה המייצרת מדי ואקום היא MKS Incorporated, מיזם מארצות הברית של אמריקה. הם הקימו את החברה שלהם למכירת חיישנים ומכשירי מדידה אחרים הרבה יותר מוקדם מאשר עמיתיהם הרוסים, עוד ב-1962. אבל אז הם עשו את זה בצורה מאוד שטחית. ולגמרי, כיצרנית של ציוד כזה, היא החלה להתמקם רק מאז 1998. MKS מייצרת מדי ואקום עבור המדינה שלהם, אבל כמו החברה המקומית שלנו, הם יכולים לשלוח את המוצרים שלהם למדינות אחרות תמורת דמי משלוח קטנים.

היצרן השלישי המופיע במאמר הוא Ulvac Technologies. כמו כן, מדובר ביצרן אמריקאי לייצור מכשירי מדידה שונים, כמו מד ואקום. חברה זו נוסדה בשנת 1991. לשוק שלהם היו מאז ומתמיד הרבה מדי ואקום דיגיטליים ומוצרים אחרים שהם מספקים גם במדינה שלהם (ארצות הברית של אמריקה) וגם במדינות אחרות בעולם.

מסקנה

מד הוואקום הוא דבר מורכב מאוד שאתה צריך ללמוד איך להתמודד ולקבוע נכון את הלחץ. מאמר זה הראה הכלסוגים של חיישנים אלו, ישנם רק כ-10 מהם. זהו פריט חשוב מאוד בתא המטען של נהגים ושיפוצניקים.