Principio di funzionamento dei regolatori del flusso di massa di Sensirion
I regolatori del flusso di massa di Sensirion misurano il flusso di massa del gas secondo un principio calorimetrico basato sul trasferimento di calore.
«All’interno di un chip di silicio sono integrati i corpi di scambio di calore su una membrana isolata termicamente e due termocoppie. Il flusso di gas raffredda la termocoppia davanti al riscaldatore e riscalda quella retrostante. Di conseguenza, questa asimmetria viene misurata e da essa viene calcolato il flusso di massa», spiega Miroslav Piskor, specialista di prodotto di SOS electronic.
Le serie SFC5400 e SFC5500 di Sensirion integrano nel chip anche amplificatori, convertitori A/D, linearizzazione digitale e compensazione della temperatura.
La serie SFC6000 integra tutta l’elettronica in un chip ASIC. Il flusso di massa è regolato mediante una valvola controllata da un algoritmo PID eseguito su un microcontrollore.
Vantaggi dei regolatori del flusso di massa di Sensirion
Tempo di assestamento di 100 msLa massa termica minima della membrana determina un tempo di risposta ultrarapido del sensore, pari a 3-4 ms. In combinazione con algoritmi di controllo avanzati, i regolatori del flusso di massa della serie SFC offrono un tempo di assestamento di 100 ms, molto inferiore a quello dei regolatori del flusso di massa convenzionali. Su richiesta, la serie SFC5400 può essere regolata anche a 50 ms
Non è necessaria la ricalibrazioneGrazie all’eccellente stabilità a lungo termine dei regolatori del flusso di massa della serie SFC, non è necessaria alcuna ricalibrazione.
Eccellente ripetibilità e precisione in un ampio intervallo dinamicoLa speciale disposizione dei due sensori di temperatura, la compensazione della temperatura su chip e la riduzione al minimo delle sorgenti di rumore consentono di ottenere un’eccellente ripetibilità e accuratezza in una vasta gamma dinamica di 1000:1.
Robustezza di fronte a particelle, intasamenti e gas umidificatiLa tecnologia CMOSens® consente una sezione trasversale del canale di flusso significativamente più ampia (circa 1,5 x 1 mm) rispetto al diametro capillare del tubo di regolazione nei regolatori del flusso di massa convenzionali. Questa struttura del canale rende il dispositivo più robusto di fronte a particelle, intasamenti e gas umidificati.
Riconoscimento dei gasLe serie SFC5400 (versione OEM), SFC5500 e SFC600D consentono al sistema di controllo che comunica con il regolatore di implementare il riconoscimento dei gas. Il sistema di controllo invia il comando "Conducibilità termica pura con valvola chiusa (500 ms)" al regolatore del flusso di massa. Esso chiude la valvola per 500 ms per garantire un flusso nullo e misura la conducibilità termica del gas. Il sistema di controllo confronta quindi la conducibilità termica misurata con il valore di riferimento per il gas specifico. Se la conducibilità misurata +/- di una certa tolleranza corrisponde al valore di riferimento, i risultati sono da ritenersi accettabili.
«In generale, questa caratteristica può essere utilizzata come funzione di sicurezza per prevenire operazioni errate dovute a errori dell’utente, ecc.», continua Miroslav Piskor.
Calibrazione per diversi gas
- La serie SFC5400 di Sensirion è calibrata per uno dei seguenti gas: Aria/N2*, H2, O2, He, Ar e CO2. La calibrazione di molti gas è disponibile su richiesta come opzione OEM.
- La serie SFC5500 di Sensirion è calibrata per Aria/N2*, He, CO2. La calibrazione per O2, H2, CH4, N2O e Ar è derivata dal modello fisico del gas in questione.
- La serie SFC6000D di Sensirion è calibrata per Aria/N2*e CO2. La calibrazione per O2, N2O e Ar è derivata dal modello fisico del gas in questione.
* La calibrazione per Aria e N2 è identica. Può essere utilizzata con entrambi i gas per ottenere lo stesso risultato.
Compatibilità con i gas esplosivi
L’energia massima per il riscaldamento dei sensori SFC5400, 5500 è limitata a 12 mW. Il sensore CMOSens® è testato secondo la norma EN 50020 (capitolo 6.2.4 b). Sensirion garantisce l’uso sicuro di gas delle classi T1 o T2 (temperatura di accensione < 300 °C). Ciò include anche miscele di aria o di ossigeno con idrogeno o idrocarburi. Tuttavia, i modelli SFC5400 / SFC5500 non sono progettati per l’uso in aree pericolose (EN 60079-10), in cui possono formarsi gas esplosivi all’esterno del dispositivo.
Kit di valutazione e software Sensirion
Le serie SFC5400, SFC5500 e SFC6000D di Sensirion sono compatibili con il kit di analisi EK-F5x.
Le serie SFC5400 e SFC5500 dei regolatori del flusso di massa utilizzano il software di visualizzazione SFC5xxx che richiede Windows Vista o versioni successive e Microsoft .NET Framework 4.5. SFC6000D utilizza un ControlCenter che funziona su Windows, Linux e Mac. Per informazioni sui requisiti di sistema, ti invitiamo a leggere il manuale dell’utente.
Per i modelli SFC5400 e 5500, Sensirion propone anche i progetti di esempio Labview C# e C, il driver python SDHLC e il SW per la calibrazione di altri gas. Questo SW richiede Windows XP o versioni più recenti e Microsoft .Net Framework 3.5. È possibile scaricare gratuitamente tutti i software dal sito web di Sensirion.
I regolatori del flusso di massa sono adatti a diverse applicazioni:
- strumenti di analisi dei gas: gascromatografia, bioreattori;
- apparecchiature mediche: anestesia, ventilazione, macchine per bypass cuore-polmoni, terapia con N2O;
- apparecchiature per la miscelazione dei gas;
- generatori di gas (ad esempio, per N2);
- applicazione di sottili strati di materiale su pannelli in vetro e pannelli solari mediante deposizione fisica da vapore (PVD) o deposizione chimica da vapore (CVD).
Caratteristiche principali dei regolatori del flusso di massa SFC5400, 5500 e 6000D di Sensirion.
Abbiamo incluso nel nostro assortimento tutte e tre le serie di regolatori del flusso di massa di Sensirion. I prodotti selezionati sono immediatamente disponibili per i tuoi progetti, mentre tutti gli altri sono disponibili su ordinazione. I prezzi aggiornati e la disponibilità saranno forniti su richiesta, non esitare a contattarci.
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