Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Snímače tlaku a tlakové spínače s keramickou membránou

číslo 6/2004

Snímače tlaku a tlakové spínače s keramickou membránou

Snímače tlaku a tlakové spínače ifm electronic, které budou v tomto článku představeny, byly vyvinuty pro hlídání a měření tlaku v hydraulických a pneumatických systémech. Uplatnění nacházejí rovněž v potravinářském průmyslu a ve výrobních zařízeních s vysokými nároky na hygienu.

Kapacitní senzory se zpětnovazebním zapojením

Společnost ifm electronic má k dispozici různé typy snímačů tlaku a tlakových spínačů. Všechny typy přístrojů mají jednodílné pouzdro, neobsahují žádné pohyblivé části, jako např. písty nebo pružiny, jsou velmi robustní a odolné proti mechanickým vlivům a pracují naprosto bez opotřebení. Senzory těchto snímačů a spínačů mají keramickou membránu; výhoda keramického materiálu spočívá v tom, že nekoroduje a je dlouhodobě stabilní. Senzory tlaku s keramickou membránou jsou mimořádně odolné proti tlakovému přetížení a proti dynamickým tlakovým špičkám, které vznikají u rychle se zavírajících ventilů nebo v hydraulických systémech, kde jsou používána zubová čerpadla. Součástky elektronických obvodů jsou připájeny metodou povrchové montáže (SMD) na plošné spoje nanesené na pružném filmu. Tato metoda zaručuje vysokou odolnost proti vibracím. Tlakoměrná membránová dóza je do pouzdra senzoru zhotoveného z ušlechtilé oceli vložena těsně, bez vůle. Těsné uložení dózy je nutné pro použití senzorů v potravinářském průmyslu a v procesech, kde se k čištění používá tlaková horká voda s příměsí čisticích prostředků a kde musí být zaručeno, že se čisticí prostředky nedostanou do prostoru s elektronickými obvody.

Obr. 1.

Na vnitřní straně keramické membrány z oxidu hlinitého je umístěna kruhová destička ze stejného materiálu, na níž je nanesena tlustá vrstva rezinátu zlata. Tato vrstva tvoří měřicí a referenční elektrodu. Protikusem tlakoměrné dózy je druhá kruhová destička ze stejného materiálu, na níž je rovněž nanesena vrstva rezinátu zlata, která tvoří druhou měřicí elektrodu.

Obě kruhové destičky, spojené skleněnou pájkou, jsou sestaveny tak, že ploché elektrody leží proti sobě. Vzdálenost mezi nimi je přibližně 10 µm. Zhotovená keramická membránová dóza představuje v podstatě deskový kondenzátor, jehož kapacita je nepřímo úměrná vzdálenosti mezi elektrodami. Jestliže se vzdálenost mezi elektrodami v důsledku tlaku působícího na membránu změní, změní se rovněž kapacita kondenzátoru. Protože výchylky membrány jsou nepatrné, lze její charakteristiku považovat za lineární.

Tlakoměrná dóza je zapojena ve zpětnovazebním zapojení. To znamená, že kondenzátor je v určitých časových intervalech nabíjen ze zdroje proudu tak, aby se vlivem elektrostatické síly membrána vrátila do původní, nevychýlené polohy. Rozdíl hodnot proudu na počátku a na konci nabíjecího procesu je mírou vychýlení membrány, a tedy působícího tlaku.

Aby byla umožněna kompenzace vlivu rušení a teploty, vyhodnocuje se rozdíl signálu z měřicí a referenční elektrody. Signál je zpracován mikroprocesorem.

Snímače tlaku

Snímače tlaku ifm electronic mají analogové výstupy 4 až 20 mA nebo 0 až 10 V. Mohou mít i spínací výstupy (tranzistorové PNP nebo NPN, triakové). Snímače tlaku série PN mají třímístný alfanumerický displej, umožňující jednoduché programování, čtení hodnoty tlaku a nastavených spínacích bodů. Snímače tlaku série PF jsou určeny pro média s teplotami do 80 °C a senzory série PI pro média s teplotami do 125 °C, popř. do 145 °C po dobu jedné hodiny. Obdobné snímače PL a PM jsou určeny do čistých prostor. U snímačů PL a PM lze navíc zadat statickou charakteristiku (citlivost a aditivní konstantu).

Tlakové spínače

Tlakové spínače série PP s rozhraním EPS (Easily Programmable Sensor) jsou určeny pro aplikace v těžko přístupných místech. Senzor tlaku s vyhodnocovací elektronikou je uložen v pouzdru a nainstalován v místě, kde má být měřen tlak. Programuje se však pomocí programovacího přístroje (PP2000), který je se senzorem propojen kabelem. Jedním přístrojem lze nastavovat i několik spínačů současně. Je možné využít tlačítko teach – po jeho stisknutí jsou aktuální hodnoty tlaku zapamatovány jako spínací body. Úspěšné nastavení je potvrzeno rozsvícením LED. Nastavení lze aktivovat i externím tlačítkem nebo z programovatelného automatu. Přístroj PP2000 může být použit také jako dálková signalizace. Elektronický zámek chrání nastavenou konfiguraci proti neoprávněnému zásahu.

Montáž a uvádění do provozu

Montáž snímačů a spínačů ifm electronic nevyžaduje použití složitého montážního příslušenství. Uvádění snímačů tlaku a tlakových spínačů do provozu je velmi snadné. U tlakových spínačů lze nastavit dva na sobě nezávislé spínací body na libovolnou hodnotu v pracovním rozsahu již před montáží. Nastavit je možné i hysterezi, tj. rozdílnou hodnotu spínacího bodu při klesajícím a rostoucím tlaku. Spínače mají dva spínací výstupy. Po naprogramování spínacích bodů může uživatel spínače elektronicky uzamknout proti neoprávněnému přístupu.

Použití v čistých prostorech

Nová řada senzorů tlaku, která je určena pro aplikace v potravinářském průmyslu a v čistých prostorech, splňuje požadavky stanovené předpisy sdružení 3-A (sdružení výrobců mlékárenských a zmrzlinářských strojů a zařízení s působností především v USA a v Japonsku), americké FDA (US Food and Drug Administration) i evropského sdružení EHEDG (The European Hygienic Equipment Design Group).

ifm electronic s. r. o.
U Křížku 571
252 43 Průhonice
tel.: 267 990 211
fax: 267 750 180
e-mail: info.cz@ifm-electronic.com
http://www.ifm-electronic.cz

Inzerce zpět