Funktionsprinzip der Massenflussregler von Sensirion
Massenflussregler von Sensirion messen den Gasmassendurchfluss nach einem kalorimetrischen Prinzip, das auf Wärmeübertragung basiert.
„Der Heizkörper auf einer wärmeisolierten Membran und zwei Thermoelemente sind auf einem Siliziumchip integriert. Der Gasstrom kühlt das Thermoelement vor der Heizung und erwärmt das Thermoelement dahinter. Diese Asymmetrie wird dann gemessen und daraus der Massenstrom berechnet“, erklärt Miroslav Piskor, Produktspezialist von SOS electronic.
Die Serien SFC5400 und SFC5500 von Sensirion integrieren auf dem Chip außerdem Verstärker, A/D-Wandler, eine digitale Linearisierung und eine Temperaturkompensation.
Die SFC6000-Serie integriert die gesamte Elektronik in einen ASIC-Chip. Der Massenstrom wird über ein Ventil geregelt, das von einem PID-Algorithmus auf einem Mikrocontroller gesteuert wird.
Vorteile der Massenflussregler von Sensirion
Einschwingzeit von 100 ms
Die minimale thermische Masse der Membran führt zu einer ultraschnellen Sensorreaktionszeit von 3-4 ms. In Kombination mit fortschrittlichen Steueralgorithmen bieten SFC-Massenflussregler eine Einschwingzeit von 100 ms, was einer weitaus kürzeren Dauer als bei herkömmlichen Massenflussreglern entspricht. Die Serie SFC5400 kann auf Anfrage sogar auf 50 ms abgestimmt werden.
Keine Neukalibrierung erforderlich
Aufgrund der hervorragenden langfristigen Stabilität der SFC-Massenflussregler ist keine Neukalibrierung erforderlich.
Hervorragende Wiederholbarkeit und Genauigkeit in einem großen Dynamikbereich
Die spezielle Anordnung der beiden Temperatursensoren, die Temperaturkompensation auf dem Chip und die Minimierung von Rauschquellen führen zu einer hervorragenden Wiederholbarkeit und Genauigkeit über einen großen Dynamikbereich von 1000:1.
Robustheit gegenüber Partikeln, Verstopfungen und befeuchteten Gasen
Die CMOSens®-Technologie ermöglicht einen deutlich größeren Querschnitt (ca. 1,5 x 1 mm) des Strömungskanals als der Bypass-Kapillardurchmesser in herkömmlichen Massenflussreglern. Dieses Kanaldesign macht das Gerät robuster gegenüber Partikeln, Verstopfungen und befeuchteten Gasen.
Gaserkennung
SFC5400 (OEM-Version), SFC5500 und SFC600D ermöglichen dem Steuerungssystem, das mit dem SFC kommuniziert, die Implementierung einer Gaserkennung. Das Steuerungssystem sendet den Befehl „Rohe Wärmeleitfähigkeit bei geschlossenem Ventil (500 ms)“ an den SFC. Der SFC schließt das Ventil 500 ms lang, um keinen Durchfluss sicherzustellen, und misst die Wärmeleitfähigkeit des Gases. Das Steuerungssystem vergleicht dann die gemessene Wärmeleitfähigkeit mit dem Referenzwert für das spezifische Gas. Wenn die gemessene Leitfähigkeit unter Berücksichtigung eines gewissen Toleranzbereichs mit dem Referenzwert übereinstimmt, sind die Ergebnisse in Ordnung.
„Im Allgemeinen kann diese Funktion als Sicherheitsfunktion verwendet werden, um einen falschen Betrieb aufgrund von fehlerhafter Bedienung usw. zu verhindern“, fährt Miroslav Piskor fort.
Kalibrierung für mehrere Gase
- Sensirion SFC5400 ist für eines der folgenden Gase kalibriert: Luft/N2*, H2, O2, He, Ar und CO2. Die Kalibrierung mehrerer Gase ist auf Anfrage als OEM-Option verfügbar.
- Sensirion SFC5500 ist für Luft/N 2*, He, CO2 kalibriert. Die Kalibrierung für O2, H2, CH4, N2O und Ar wird aus dem physikalischen Modell des entsprechenden Gases abgeleitet.
- Sensirion SFC6000D ist für Luft/N 2* und CO2 kalibriert. Die Kalibrierung für O2, N2O und Ar wird aus dem physikalischen Modell des entsprechenden Gases abgeleitet.
* Die Kalibrierung für Luft und N2 ist identisch. Die Kalibrierung kann bei beiden Gasen mit dem gleichen Ergebnis verwendet werden.
Verträglichkeit mit explosiven Gasen
Die maximale Heizenergie der Sensoren SFC5400 und SFC5500 ist auf 12 mW begrenzt. Das CMOSens®-Sensorelement ist nach EN 50020 (Kapitel 6.2.4 b) geprüft. Sensirion garantiert für den sicheren Einsatz bei Gasen der Klassen T1 oder T2 ( Entzündungstemperatur < 300 °C ). Hierzu zählen auch Gemische aus Luft oder Sauerstoff mit Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen. SFC5400 / SFC5500 sind jedoch nicht für den Einsatz in Gefahrenbereichen (EN 60079-10) konzipiert, in denen außerhalb des Geräts explosive Gase auftreten können.
Evaluation Kit und Sensirion-Software
Sensirion SFC5400, SFC5500 und SFC6000D sind mit dem EK-F5x-Testkit kompatibel.
Die Massenflussregler der Serien SFC5400 und SFC5500 verwenden den SFC5xxx-Viewer. Die Software erfordert Windows Vista oder ein neueres Betriebssystem und Microsoft .NET Framework 4.5. SFC6000D verwendet ein ControlCenter, das unter Windows, Linux und Mac läuft. Informationen zu den Systemanforderungen finden Sie im Benutzerhandbuch.
Für SFC5400 und SFC5500 bietet Sensirion außerdem Labview C#- und C-Beispielprojekte, den SDHLC-Python-Treiber und Software zur Kalibrierung für andere Gase an. Diese Software erfordert Windows XP oder ein neueres Betriebssystem und Microsoft .Net Framework 3.5. Die gesamte Software kann kostenlos von der Sensirion-Webseite heruntergeladen werden.
Massenflussregler sind für verschiedene Anwendungen geeignet:
- Instrumente für die Gasanalyse: Gaschromatographie, Bioreaktoren
- Medizinische Geräte: Betäubungs-, Beatmungs-, Herz-Lungen-Bypass-Geräte, N2O-Therapie
- Gasmischgeräte
- Gasgeneratoren (zum Beispiel für N2 )
- Dünne Materialbeschichtung auf Glas und Solarpaneelen durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
Die wichtigsten Merkmale der Massenflussregler SFC5400, SFC5500 und SFC6000D von Sensirion:
Wir haben alle drei Serien der Gasflussregler von Sensirion in unser Sortiment aufgenommen. Die ausgewählten Produkte stehen umgehend für Ihre Projekte zur Verfügung, mit allen anderen Produkte können wir Sie auf Bestellung beliefern. Informationen zu den aktuellen Preisen und zur Verfügbarkeit teilen wir Ihnen gerne auf Nachfrage mit.
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