Aktuální vydání

celé číslo

02

2024

Amper 2024

celé číslo

Snímače tlaku a výšky hladiny s kapacitním senzorem

číslo 8/2006

Snímače tlaku a výšky hladiny s kapacitním senzorem

V průběhu roku 2003 byl zavedením do sériové výroby ukončen vývoj kapacitního senzoru tlaku ME 704 s keramickou oddělovací membránou.

Projekt byl realizován s využitím podpůrného programu Progres Ministerstva průmyslu a obchodu ČR a ve spolupráci s odbornými pracovišti VUT Brno a švýcarskou firmou Metallux. Výsledkem spolupráce je produkt s vynikajícími parametry, kterým se firma BD Sensors zařadila mezi tři světové výrobce senzorů uvedeného typu.

Základem senzoru je keramická kapsle s nanesenou kovovou vrstvou ve funkci pevné elektrody kondenzátoru. Ke kapsli je skleněnou pájkou přesně stanovené tloušťky připájena membrána s kovovou vrstvou – pohyblivou elektrodou kondenzátoru. Průhybem membrány vlivem tlaku se mění kapacita systému elektrod. Změna kapacity řádu pikofaradů se převádí na změnu frekvence. Je využito zákaznické provedení integrovaného obvodu s minimálními rozměry a velkou spolehlivostí.

Obr. 1.

Obr. 1. Kapacitní senzor ME704 pro snímače tlaku řady LMK a XACT

Frekvenční signál je dále digitálně teplotně kompenzován, linearizován v signálovém procesoru s malou spotřebou energie a šestnáctibitovým D/A převodníkem převáděn na analogový výstupní signál.

Vlastnosti kapacitního senzoru tlaku ME 704

Kapacitní senzor tlaku ME 704 má mnoho výhodných vlastností, metrologických i systémových, k nimž patří zejména:

  • standardní elektrický výstup 4 až 20 mA ve dvouvodičovém zapojení i jiskrově bezpečném provedení,

  • alternativní výstup 0,5 až 4,5 V v třívodičovém zapojení s malou spotřebou energie (pro přístroje s bateriovým napájením),

  • velká citlivost při širokém rozmezí měřených tlaků (horní meze měřicích rozsahů od 60 hPa do 2 MPa) a robustní, mechanicky odolná konstrukce.

K vynikajícím vlastnostem senzoru přispívá nejvíce samotná keramická tlakoměrná kapsle, u níž je maximální průhyb tlakoměrné membrány omezen polohou pevné elektrody, na kterou membrána dosedne. Tato konstrukce zaručuje senzoru velkou přetížitelnost.

Keramická membrána je ve srovnání s kovovými membránami také výrazně mechanicky odolnější, a je tedy vhodná i pro hustá média a média s podílem pevných částic.

Obr. 2.

Obr. 2. Snímač tlaku a výšky hladiny LMK 457 v lodním provedení

Vedle toho je možné volit keramickou membránu různého složení se zřetelem na požadovanou odolnost proti korozi. Zatímco pro běžné použití je k dispozici membrána s 96% podílem Al2O3, pro agresivní média je nabízena čistá korundová keramika s podílem Al2O3 99,9 %.

V porovnání s ostatními podobnými výrobky senzor ME 704 vyniká svou koncepcí kompaktního modulu vybaveného spolehlivou ochranou elektrodového systému před účinky vlhkosti a korozní atmosféry, čímž je zajištěna vynikající dlouhodobá stabilita senzoru a umožněna jednoduchá zástavba s membránou v čelním provedení.

Navíc je k dispozici programové vybavení pro PC včetně adaptéru, které umožňuje v případě zástavby u uživatele snadno nastavit odchylku nuly (offset) a tím eliminovat vliv montáže senzoru do individuálního pouzdra snímače nebo pohodlně následně rekalibrovat snímače. Program dále uživateli umožňuje nastavit počátek a konec měřicího rozsahu (přestavitelnost až 1 : 3) a nastavit tlumení.

Kapacitní senzory tlaku v praxi

Senzory ME 704 byly firmou BD Sensors dlouhodobě ověřovány při hydrostatickém měření výšky hladiny ve velmi nepříznivých podmínkách v čistírnách odpadních vod. V porovnání s dosud používanými nakupovanými senzory bylo zaznamenáno výrazné zlepšení spolehlivosti, přesnosti a dlouhodobé stability snímačů a pokles chyby měření vlivem teploty.

Senzory ME 704 se staly základem vynikajících parametrů snímačů tlaku agresivních a hustých kapalin a kapalin s podílem pevných částic v závitovém (typ LMK 351) nebo ponorném provedení (LMK 457, LMK 358 a LMK 858 – obr. 2). Nově jsou senzory použity v provozních snímačích XACT určených především k měření v těžkých podmínkách v chemickém a papírenském průmyslu i jinde. Roste také podíl senzorů dodávaných ostatním výrobcům snímačů tlaku a výšky hladiny. Senzory ME 704 jsou tak stále důležitějším zdrojem obchodního úspěchu firmy BD Sensors.

Libor Šimoník,
BD Sensors s. r. o.

BD SENSORS s. r. o.
Hradišťská 817
687 08 Buchlovice
tel.: 572 432 111
fax: 572 432 116
e-mail: sale@bdsensors.cz
http://www.bdsensors.cz