Датчики вакуума: принцип работы, виды датчиков

Датчики вакуума: принцип работы, виды датчиков

Датчик Вакуумметр - он же прибор показа давления. В этой статье мы рассмотрим их виды, принцип работы. Бывают они таких видов: компрессионные, механические, мембранные.

Его еще по-другому называют "вакуумный манометр". Он является для людей прибором измерения уровня давления вакуума и газов, которые находятся, в свою очередь, в вакуумной среде. В общем, по названию и так можно было понять.

Леонардо Да Винчи положил начало этим приборам. Он сделал некое функциональное устройство, с помощью которого смог измерить давление в водопроводной трубе. Это изобретение стало очень популярным и нужным для тех годов, когда жил Да Винчи (1400-ые года).

Его изобретение улучшил Эванджелиста Торричелли, который оформил патент на это устройство. Это было сделано в 1643 году, спустя более ста лет после смерти самого Да Винчи. Датчик вакуума имел форму буквы U и главным элементом, на котором он работал, была ртуть. К сожалению, из-за ограниченного ее количества в самой трубке определить давление выше чем 9 пА было невозможно. Все изменило появление датчика вакуума цифрового (его фото представлено ниже в материале).


электронный датчик

Виды вакуумметров

Механический вакуумметр.

Это такой прибор, который не использует источники питания, и он способен определить уровень в диапазоне от 0,4 до 7000 бар. Его механизм работы заключается в том, что там есть некое кольцо, которое находится в трубе с овальным сечением, которая в свою очередь изогнута под углом 240 градусов.

Она находится в желобе и ее концы не закреплены, и это позволяет давлению в процессе его измерения давить внутрь трубки, приводя в свою очередь ее в движение. Она связана с механизмом, который выводит точные показания уже на шкалу прибора. Обычно прибор измеряет давление до 65 бар, но бывают устройства и для более высоких показаний, примерно в 7100 бар.

Чтобы использовать датчик вакуума в более агрессивной среде, корпус его наполняют гидроизолянтом, который смазывает механизм и этим предотвращает коррозию. В качестве предохранения этого механизма, чтобы защитить трубку от разрыва, корпус вакуумметра оборудуют выдуваемой стенкой, которая сбрасывает избыточное давление.


Датчик механический

Изобретение трубки Бурдона

Трубка имеет форму U-образную, называют ее гидростатическим вакуумметром.

Она показывает результаты по воздействию давления на жидкость, которую выявила эта трубка. Параметры на разных концах этих двух трубок отличается, а стрелка прибора показывает разницу между ними. Сегодня такое устройство уже не используется, потому что изменился диапазон давлений и прибор стал полностью ненужным.

Компрессионный вакуумметр.

Это манометр, только очень усовершенствованный. Для расширения его возможностей, он был сконструирован так, что перед измерением сжимает жидкость в трубке, а шкала показывает уровень давления. В повседневной жизни применяется просто как калибровочный прибор.

показатели датчика

Деформационный вакуумметр, механический

Такой манометр обычно предназначается для низких вакуумных измерений. Под действием давления трубки, пружина в ней сжимается и деформирует рабочее место, а он в свою очередь передает нагрузку на стрелочный механизм, называемый шкалой показаний.

Мембранный датчик давления вакуума.

Это самый доступный вариант механизма. Принцип работы: на мембрану давит вакуум, а она давит на сенсор. Такие приборы являются всегда независимыми от среды и снимают показания в любой смеси газа.

Тепловые механизмы

шкала датчика

Датчики измерения вакуума тепловые считаются наиболее востребованными, они снимают показаний и в средних, и в низких частотах вакуума. Именно в этих приборах сочетаются такие показатели, важные для людей, как качество и небольшая цена. Пользоваться ими можно для измерений только в абсолютном вакууме. Принцип действий таков: реакция вакуумметра на изменение теплопровода газа при смене давления.

Приборы разнятся в зависимости от типа самого газа и считывают только определенные смеси. Самая распространенная модификация - это термопарный вакуумный датчик, а еще бывают приборы Пирани и конвекционные механизмы.

Прибор термопарный.

Такой датчик температуры в вакууме влияет на нагрев термопары внутри механизма, что и провоцирует изменение напряжения на концах термопар. Передача тепла от нагревания самого датчика к его концам происходит из-за того давление вокруг термопары. Чем оно выше, тем больше его напряжение. Такие вакуумметры очень бюджетные среди группы других аналогичных.

Датчик ионный

Датчик Пирани

Этот механизм и принцип работы похож на термопарный. Он использует нить канала и переводит тепловую энергию в напряжение. Механизм Пирани намного точнее, чем другие, за счет впаянной в механизм электрической схемы.

Датчик конвекции.

Он также, как и аналогичные устройства, использует термопару. Но механизм именно этого прибора имеет свое охлаждение. Ведь корпус вокруг обмотан особенной нитью, и она шире чем у аналогов. А она в свою очередь позволяет газу в датчике циркулировать правильно и эффективно, и это позволяет лучше работать всему устройству конвекции в целом. А еще заметно быстрее дает показатели на шкале благодаря быстрому остыванию термопары.

Пьезорезистивные механизмы

датчик Тойота

На фото выше в материале представлен электронный датчик вакуума.

Благодаря независимости от качества и свойств газа они обеспечивают самые точные показатели. Прибор имеет универсальность в любом диапазоне частот давлений, потому что влияние последнего достигается непосредственным воздействием пьезорезистивного датчика. Диапазон измерения его от 0,1 мм. Датчик вакуума "Тойота", например, работает по такому же принципу.

Вакуумные датчики, основанные на ионизации

Принцип работы датчика вакуума этой модели описан ниже.

Любой газ, находящийся в вакууме, имеет по факту определенное количество ионов. Магнитное поле или электрический разряд, воздействуя на них, ускоряет их. А эта скорость, набранная ими, зависит от степени сжатия вакуума. По этому принципу и работают такие ионизационные вакуумметры.

В зависимости от модификации, вакуумметры используют самые разные и изощренные способы разгона ионов. Устройства эти предназначены обычно для измерений в высоком диапазоне вакуума. Так как они являются газозависимыми, и у каждого газа разная плотность, это влияет на скорость ионов.

Прибор, у которого всегда холодный катод

Это датчик, который создает электро-поле. Его магниты стоят так, чтобы движение ионов происходило по траектории спирали. Именно она дает этим частицам дольше "жить", а, значит, эффективнее работать. Из-за того, что этот самый катод всегда холодный, его показания на шкале более расплывчатые в отличие от аналогов этого устройства. Но при этом, гарантия этого самого прибора очень долгая, и он не часто ломается благодаря своим прочным деталям, которые не могут создавать трения друг об друга.

Производители

Первый производитель вакуумметров, представленный в этой статье - это "Мета-Хром". Это отечественная компания, выпускающая не только эти устройства, но и оборудование для хроматографии и измерительную технику. Эта российская компания вышла на рынок еще в 1994 году, и с этих времен она развивается и производит технику для вакуумной индустрии. Продукция ее поставляется не только по России, но и за рубеж. Предприятие Meta-Chrom выпускает всегда продукт высокого качества, ионизационные и термопарные вакуумметры без брака и работают без поломок. Это и подтверждают в 90% случаев положительные отзывы клиентов и покупателей продукции данного производителя.

Вторая компания, выпускающая вакуумметры, - это MKS Incorparated - предприятие из Соединенных Штатов Америки. Они основали свою компанию по продаже датчиков и других измерительных устройств намного раньше, чем их российские коллеги, аж в 1962 году. Но тогда они занимались этим очень поверхностно. А полностью, как производителя подобной техники, стала позиционировать себя лишь с 1998 года. Фирма MKS делает вакуумметры для своей страны, но также, как и наша отечественная компания, может пересылать свою продукцию в другие страны за небольшую доплату за пересылку.

Третий производитель, который представлен в статье - Ulvac Technologies. Это также Американский производитель по производству разных измерительных приборов, таких как датчик вакуума. Эта компания была основана в 1991. На их рынке всегда было представлено много цифровых вакуумметров, и другой продукции, которую они поставляют как по своей стране (Соединенные Штаты Америки), так и в другие страны мира.

Вывод

Датчик желтый

Датчик вакуума - очень сложная штука, с которой нужно научиться обращаться и правильно определять давление. В этой статье были показаны все виды этих датчиков, их всего около 10. Это очень важный предмет в багажнике автомобилистов и мастеров по ремонту машин.