تامین صنعت مهسان در زمینه بررسی و تامین انواع گیج وکیوم، سنسور خلأ، ترانسمیتر فشار و کنترلرهای موردنیاز سیستم‌های وکیوم فعالیت می‌کند. این تجهیزات فشار داخل محفظه، خط مکش یا فرایند خلأ را اندازه‌گیری کرده و نتیجه را به‌صورت نمایش محلی، سیگنال آنالوگ یا داده دیجیتال در اختیار اپراتور و سیستم کنترل قرار می‌دهند.
انتخاب گیج وکیوم باید براساس محدوده فشار، نوع گاز، دقت موردنیاز، شرایط فرایند، نوع اتصال، سیگنال خروجی و سازگاری با کنترلر انجام شود. هیچ فناوری واحدی تمام محدوده خلأ را با عملکرد یکسان پوشش نمی‌دهد؛ به همین دلیل، بعضی سیستم‌ها از دو سنسور یا یک سنسور ترکیبی استفاده می‌کنند.
اندازه‌گیری مستقیم و غیرمستقیم فشار
خلأسنج‌ها از نظر روش اندازه‌گیری در دو گروه مستقیم و غیرمستقیم قرار می‌گیرند. مدل‌های مستقیم، فشار را از طریق نیروی واردشده به یک دیافراگم یا عضو مکانیکی تشخیص می‌دهند. مدل‌های غیرمستقیم یکی از ویژگی‌های وابسته به فشار گاز، مانند هدایت حرارتی یا جریان یونیزاسیون را اندازه می‌گیرند.
| روش اندازه‌گیری | مبنای عملکرد | وابستگی به نوع گاز | نمونه فناوری |
|---|---|---|---|
| مستقیم | اندازه‌گیری نیرو یا تغییر شکل ناشی از فشار | معمولاً وابستگی کمتری به ترکیب گاز دارد | دیافراگمی، خازنی، پیزومقاومتی و مکانیکی |
| غیرمستقیم حرارتی | بررسی انتقال حرارت از سنسور به مولکول‌های گاز | به نوع و ترکیب گاز وابسته است | پیرانی و پیرانی همرفتی |
| غیرمستقیم یونیزاسیون | یونیزه‌کردن مولکول‌های گاز و اندازه‌گیری جریان حاصل | به نوع گاز و وضعیت سنسور وابسته است | کاتد سرد، پنینگ و کاتد گرم |
انواع گیج وکیوم
| نوع سنسور | نحوه عملکرد | محدوده کاربرد عمومی | نکته مهم |
|---|---|---|---|
| مکانیکی | تغییر شکل بوردون، کپسول یا دیافراگم را به نمایش مکانیکی تبدیل می‌کند | خلأ اولیه و بررسی محلی فشار | برای نمایش ساده مناسب است و معمولاً پوشش محدودی در فشارهای پایین دارد |
| پیزومقاومتی | تغییر مقاومت عنصر حساس را بر اثر جابه‌جایی دیافراگم اندازه می‌گیرد | فشار نزدیک اتمسفر و خلأ اولیه | برای کنترل فرایند و اندازه‌گیری مستقل‌تر از نوع گاز قابل‌بررسی است |
| دیافراگمی خازنی | تغییر فاصله میان دیافراگم و الکترود را به تغییر ظرفیت خازنی تبدیل می‌کند | اندازه‌گیری دقیق فشار مطلق در خلأ اولیه و فرایندی | فول‌اسکیل مناسب باید متناسب با فشار کاری انتخاب شود |
| پیرانی | انتقال حرارت از فیلامان گرم به گاز را بررسی می‌کند | خلأ اولیه تا محدوده میانی | قرائت آن به نوع گاز، آلودگی فیلامان و کالیبراسیون وابسته است |
| پیرانی همرفتی | هدایت حرارتی و اثر همرفت گاز را برای پوشش بهتر فشارهای بالاتر ترکیب می‌کند | از نزدیکی فشار اتمسفر تا خلأ میانی | جهت نصب و نوع گاز می‌توانند بر عملکرد بعضی مدل‌ها اثر بگذارند |
| کاتد سرد یا Penning | با ایجاد تخلیه الکتریکی، جریان یونیزاسیون گاز را اندازه می‌گیرد | خلأ بالا | آلودگی الکترود و راه‌اندازی سنسور در فشار نامناسب بر قرائت اثر می‌گذارند |
| کاتد گرم | الکترون‌های منتشرشده از فیلامان، مولکول‌های گاز را یونیزه می‌کنند | خلأ بالا و فوق‌بالا | فیلامان باید در برابر فشار زیاد، آلودگی و گازهای نامناسب محافظت شود |
| ترکیبی یا Full Range | دو یا چند فناوری اندازه‌گیری را داخل یک مجموعه قرار می‌دهد | پوشش پیوسته‌تر از فشار اتمسفر تا خلأ بالا | ترکیب پیرانی با کاتد سرد یا کاتد گرم از ساختارهای رایج است |
تفاوت پیرانی، پنینگ و دیافراگمی خازنی
| فناوری | مزیت اصلی | محدودیت مهم | کاربرد مناسب |
|---|---|---|---|
| پیرانی | ساختار فشرده و پوشش مناسب خلأ اولیه تا میانی | نتیجه اندازه‌گیری به نوع گاز و تمیزی سنسور وابسته است | پایش تخلیه محفظه، پمپ پشتیبان و سیستم‌های عمومی |
| پنینگ یا کاتد سرد | اندازه‌گیری خلأ بالا بدون فیلامان گرم | در فشارهای بالاتر فعال نمی‌شود و آلودگی بر عملکرد آن اثر می‌گذارد | پوشش‌دهی، کوره خلأ، تحقیقاتی و سیستم‌های های‌وکیوم |
| دیافراگمی خازنی | اندازه‌گیری مستقیم و وابستگی کمتر به نوع گاز | هر سنسور محدوده فول‌اسکیل مشخصی دارد | فرایندهای حساس، کنترل فشار و اندازه‌گیری دقیق |
| سنسور ترکیبی | کاهش تعداد تجهیزات و پوشش محدوده گسترده‌تر | نقطه انتقال میان سنسورها و سازگاری کنترلر باید بررسی شود | سیستم‌هایی که فشار آن‌ها از اتمسفر تا خلأ بالا تغییر می‌کند |
سنسور فعال، غیرفعال و کنترلر خلأ
| نوع تجهیز | ساختار | نحوه استفاده |
|---|---|---|
| سنسور فعال | الکترونیک پردازش سیگنال داخل بدنه سنسور قرار دارد | خروجی آنالوگ یا دیجیتال را مستقیماً به PLC، نمایشگر یا سیستم کنترل ارسال می‌کند |
| سنسور غیرفعال | هد اندازه‌گیری فاقد مدار کامل پردازش داخلی است | برای تغذیه، پردازش و نمایش فشار به کنترلر سازگار نیاز دارد |
| نمایشگر محلی | سنسور و صفحه نمایش در یک مجموعه قرار دارند | برای مشاهده فشار کنار دستگاه یا انجام بررسی‌های تعمیراتی مناسب است |
| کنترلر چندکاناله | یک یا چند ورودی سنسور همراه نمایشگر، رله و خروجی کنترلی دارد | برای پایش هم‌زمان چند نقطه و ایجاد اینترلاک استفاده می‌شود |
| وکیوم سوئیچ | در فشار تنظیم‌شده یک خروجی قطع‌و‌وصل ایجاد می‌کند | برای حفاظت پمپ، فرمان شیر و ایجاد شرط راه‌اندازی کاربرد دارد |
خروجی‌ها و روش اتصال به سیستم کنترل
| نوع خروجی | کاربرد | نکته بررسی |
|---|---|---|
| ولتاژ آنالوگ | انتقال پیوسته مقدار فشار به نمایشگر یا PLC | منحنی تبدیل ولتاژ به فشار باید متعلق به همان مدل باشد |
| جریان آنالوگ | انتقال سیگنال در محیط‌های صنعتی و کابل‌های طولانی‌تر | محدوده خروجی و نحوه تغذیه بررسی شود |
| رله Setpoint | فرمان پمپ، شیر، هشدار یا اینترلاک در فشار مشخص | تعداد رله، ظرفیت کنتاکت و امکان تنظیم نقطه عملکرد اهمیت دارد |
| RS-232 یا RS-485 | اتصال دیجیتال به کنترلر، رایانه یا سیستم ثبت اطلاعات | پروتکل، آدرس‌دهی و نوع کانکتور کنترل شود |
| Fieldbus و Ethernet صنعتی | اتصال به شبکه اتوماسیون و تجهیزات پیشرفته | سازگاری پروتکل با PLC و نسخه دقیق سنسور ضروری است |
وجود یک نوع خروجی در یک خانواده محصول به معنی ارائه آن در تمام نسخه‌ها نیست. کد کامل مدل باید پیش از انتخاب کابل، کنترلر یا کارت ورودی بررسی شود.
واحدهای متداول اندازه‌گیری خلأ
| واحد | نام | کاربرد رایج |
|---|---|---|
| Pa | پاسکال | واحد استاندارد فشار در سیستم SI |
| mbar | میلی‌بار | یکی از واحدهای متداول در تجهیزات خلأ صنعتی |
| Torr | تور | رایج در آزمایشگاه، تحقیق و تجهیزات خلأ |
| micron | میکرون جیوه | متداول در تبرید، سرویس پمپ و تخلیه سیستم |
هنگام مقایسه دو محصول، تمام مقادیر باید به یک واحد تبدیل شوند. فشار مطلق، فشار نسبی و خلأ نمایش‌داده‌شده روی گیج مکانیکی نیز نباید با یکدیگر اشتباه گرفته شوند.
برندهای مطرح گیج وکیوم
| برند | کشور مبدا | فناوری‌های شاخص | کاربردهای متداول |
|---|---|---|---|
| Edwards | بریتانیا | پیرانی، کاتد سرد، سنسور ترکیبی و کنترلر خلأ | صنعتی، تحقیقاتی، نیمه‌هادی و تجهیزات آنالیتیکال |
| Leybold | آلمان | پیرانی، دیافراگمی، کاتد سرد، کاتد گرم و مدل‌های ترکیبی | کوره خلأ، پوشش‌دهی، آزمایشگاه و سیستم‌های صنعتی |
| Pfeiffer Vacuum | آلمان | پیزو، پیرانی، خازنی، کاتد سرد و کاتد گرم | تحقیق، نیمه‌هادی، آنالیز، پوشش‌دهی و های‌وکیوم |
| INFICON | سوئیس | پیرانی، خازنی، یونیزاسیون و سنسورهای چندفناوری | نیمه‌هادی، تحقیقاتی، صنعتی و تجهیزات فرایندی |
| MKS Instruments | آمریکا | Baratron و مانومترهای دیافراگمی خازنی | کنترل دقیق فشار، فرایندهای حساس و نیمه‌هادی |
| Agilent | آمریکا | پیرانی، مگنترون معکوس، کاتد گرم و Full Range | تحقیق، آنالیز، پوشش‌دهی و خلأ بالا |
| Thyracont | آلمان | پیزو، پیرانی، خازنی، کاتد سرد و کاتد گرم | OEM، خطوط صنعتی، آزمایشگاه و کنترل فرایند |
امکان بررسی محصولات سایر سازندگان براساس فناوری سنسور، محدوده فشار، کد مدل، نوع اتصال و سازگاری با کنترلر وجود دارد.
کاربردهای گیج وکیوم
| کاربرد | وظیفه اندازه‌گیری | فناوری قابل‌بررسی |
|---|---|---|
| پمپ و سیستم خلأ صنعتی | پایش زمان تخلیه، فشار کاری و وضعیت پمپ | پیرانی، پیزومقاومتی یا مدل ترکیبی |
| کوره خلأ و متالورژی | کنترل فشار در مراحل تخلیه، گرم‌کردن و فرایند | پیرانی، کاتد سرد و سنسور ترکیبی |
| پوشش‌دهی و Thin Film | اندازه‌گیری فشار پایه و فشار فرایند | پیرانی، کاتد سرد، کاتد گرم یا خازنی |
| فریزدرایینگ و خشک‌کردن | پایش فشار محفظه و تغییرات بخار | پیرانی و دیافراگمی خازنی |
| آزمایشگاه و تجهیزات آنالیتیکال | اندازه‌گیری فشار سیستم و حفاظت تجهیزات حساس | پیرانی، خازنی، کاتد گرم یا مدل چندفناوری |
| نیمه‌هادی | اندازه‌گیری دقیق فشار پایه و کنترل فشار فرایندی | خازنی، کاتد گرم، کاتد سرد و سنسور ترکیبی |
| بسته‌بندی و فرم‌دهی خلأ | کنترل رسیدن سیستم به فشار موردنیاز هر سیکل | پیزومقاومتی، پیرانی یا سنسور مکانیکی |
| تست نشتی | پایش تخلیه، تثبیت فشار و آماده‌سازی آزمون | فناوری متناسب با فشار موردنیاز دستگاه |
معیارهای مهم انتخاب
برای انتخاب گیج مناسب باید اطلاعات زیر مشخص شوند:
- حداکثر و حداقل فشار مورداندازه‌گیری
- فشار عادی فرایند و فشار پایه سیستم
- نوع و ترکیب گاز یا بخار
- نیاز به اندازه‌گیری مستقل از نوع گاز
- دقت، تکرارپذیری و سرعت پاسخ موردنیاز
- میزان آلودگی، گردوغبار، روغن یا بخار فرایند
- متریال قسمت‌های در تماس با خلأ
- نوع و سایز اتصال خلأ
- نوع خروجی آنالوگ یا دیجیتال
- سازگاری با نمایشگر، کنترلر یا PLC موجود
- تعداد Setpoint و رله‌های موردنیاز
- ولتاژ تغذیه و نوع کانکتور
- طول و مشخصات کابل
- شرایط محیطی، دما و جهت نصب
- امکان تمیزکاری، تعویض سنسور و کالیبراسیون
برای شناسایی مدل جایگزین، بهتر است نام سازنده، مدل کامل، پارت نامبر، تصویر پلاک، نوع فلنج، کانکتور، کنترلر فعلی و محدوده فشار موردنیاز ارسال شود.
