Датчики скорости потока сплошных сред компании IST

Для измерения скорости потока жидкостей или газов используются различные физические эффекты. В расходомерах используются механические, оптические, электромагнитные, ультразвуковые и другие чувствительные элементы, все они позволяют по косвенным характеристикам определить расход жидкости или газа, проходящего по трубе.

Под расходом может подразумеваться как объем потока (литры в минуту или кубические метры в минуту), так и масса потока (килограммы в минуту), так и его скорость (метры в секунду). Допуская, что в большинстве приложений известны характеристики среды и характеристики трубы, мы будем считать перечисленные понятия тождественными.

 

Швейцарская компания IST специализируется на производстве тонкопленочных термосопротивлений, поэтому и для измерения скорости потока IST выпускает теплорезистивные чувствительные элементы. В тепловых расходомерах измерения производятся либо по охлаждению нагретого тела, помещенного в поток (термоанемометры), либо по переносу тепловой энергии между двумя точками, расположенными вдоль потока (калориметрические расходомеры).

В портфолио компании IST есть датчики, использующие оба способа измерения.

Термоанемометрические чувствительные элементы

Датчики FS5, FS7, модуль Out Of Liquid

В простейшем случае чувствительный элемент состоит из нагревательного элемента и датчика температуры, которые по сути являются термосопротивлениями. При отсутствии потока температура микронагревателя остается неизменной, а при наличии потока нагреватель начинает отдавать тепло среде.

Количество тепла, которое отдается потоку, зависит от разности температур нагревателя и теплофизических характеристик среды, а также от параметров трубы и от скорости потока. Поскольку начальная разность температур определяется схемой включения датчика расхода, а параметры трубы известны, теплоотдача нагревательного элемента может использоваться для измерения скорости потока. Таким образом, скорость потока рассчитывается как функция от разности температур нагревателя и датчика температуры.

 

Калориметрические чувствительные элементы

Датчики FS2, MFS 02 

Калориметрические расходомеры предназначены для относительно медленных потоков с переменным направлением. Элемент состоит из трех элементов — микронагревателя и двух датчиков, измеряющих температуру до и после него.

В отсутствии потока тепловое пятно неподвижно, поэтому справа и слева от нагревателя сплошная среда имеет одну и ту же температуру. При возникновении потока тепловое пятно «сдвигается» согласно направлению и скорости потока. Таким образом, при известных параметрах трубы и характеристиках среды скорость потока может быть измерена как функция от разности показаний датчиков температуры.

 

 

Комбинация двух принципов измерений

Датчики FS2, MFS 02 

Диапазон измерений калориметрических датчиков ограничивается самим принципом их работы — при определенной скорости потока тепловое пятно «сдвигается» слишком далеко и разность показателей правого и левого датчиков уже не позволяет судить о скорости потока. Обеспечить чувствительность датчика в более широком диапазоне скоростей можно, используя комбинацию калориметрического и термоанемометрического способов измерений, то есть на относительно малых скоростях используется калориметрический принцип, а на б ́ольших скоростях, когда направление потока уже известно, используется термоанемометрический способ (тот же микронагреватель и дополнительный датчик температуры).

 

 

 

 

ТЕПЛОВЫЕ ДАТЧИКИ ПОТОКА СЕРИИ FS7 (ГАЗ, НЕКОТОРЫЕ ЖИДКОСТИ)

Датчики серии FS7 представляют собой термоанемометрический чувствительный элемент и являются более современной заменой аналогичным датчикам серии FS5. Датчики применяются для газов и некоторых жидкостей.

Датчики FS7 представляют собой керамическую подложку, на которую нанесены два платиновых термосопротивления, одно из них выполняет роль микронагревателя, другое - роль датчика температуры. Конструкция покрыта изолирующим слоем из стекла, а сам элемент имеет три вывода: контакт нагревателя, контакт датчика температуры и земля.

 

 

 

Датчики серии FS7 имеют три стандартных исполнения:

  • бескорпусной датчик с изолированными выводами длиной 195 мм,
  • аналогичный датчик в круглом пластмассовом корпусе,
  • датчик для температур до +400°C (без корпуса, неизолированные выводы 15 мм).

 

  

 

Другие характеристики стандартных датчиков серии FS7 представлены в таблице. По запросу изготавливаются нестандартные исполнения элемента FS7.

  FS7.0.1L.195 FS7.0.4W.015 FS7.A.1L.195
Диапазон измерений 0...100 м/c
Разрешение 0,01 м/c
Индикация направления потока нет
Время отклика ~200 мс
Диапазон рабочих температур −20 .. +150 °C −20 .. +400 °C −20 .. +150 °C
Размеры элемента 6.9 x 2.4 мм
Размеры корпуса без дополнительного корпуса дополнительный пластмассовый корпус
Ø 6 мм, длина 14 мм
Розничная цена 16 EUR 21,29 EUR 25,44 EUR
  наличие на складе наличие на складе наличие на складе

 

Стоимость

В таблице указаны цены для заказа датчиков в количестве до 50 штук. Вы можете рассчитывать на существенное снижение цены при заказе оптовых количеств, например при заказе от 100 шт. цена датчиков потока снизится на 30%, а при заказе партии от 1000 шт. - почти на 50%.

 

Электронный модуль для включения датчиков FS7

Чувствительный элемент FS7 предназначен для включения в мостовую схему, которая уравновешена в отсутствии потока и разбалансирована при изменении сопротивления нагревателя. При увеличении скорости потока нагреватель охлаждается, мост разбалансируется и сигнал разбаланса поступает на усилитель. Выходной сигнал усилителя сообщает нагревателю более высокую температуру и приводит мост обратно в равновесное состояние. Этот же сигнал используется как выходной, т.е. как функция скорости потока.

Для каждой задачи схема включения и процедура калибровки будут отличаться, однако на этапе знакомства с датчиками серии FS7 используют готовый электронный модуль, на котором реализован пример схемы включения.

Плата FS-Flowmodul имеет три контакта для подключения датчика FS7 с одной стороны и контакты Питание, Земля и Выходной сигнал с другой стороны. Плата также оснащена потенциометром для подстройки параметров электрической схемы.

наличие на складе

 

Документация

На сайте производителя доступно подробное руководство по применению датчиков секрии FS5 / FS7, а также краткие описания конкретных моделей датчиков серии FS7 и платы FS-flowmodul.

Информацию о применении датчика FS7 также можно почерпнуть из статьи "Запускаем датчик потока газа".

 

 

 

ТЕПЛОВЫЕ ДАТЧИКИ ПОТОКА СЕРИИ FS2 (ГАЗ, НЕКОТОРЫЕ ЖИДКОСТИ)

Датчики серии FS2 - это калориметрические чувствительные элементы, предназначенные для определения не только скорости, но и направления потока. Элемент состоит из нагревателя, двух датчиков температуры слева и справа от него, и дополнительного компенсирующего датчика температуры. Все четыре элемента представляют собой термосопротивления разного номинала, которые включаются в мостовую схему.

 

наличие на складе

 

В качестве калориметрического элемента, датчик позволяет определять скорость и направление потока, однако когда скорость превышает 1 м/c, датчик может быть переключен в режим термоанемометра. Датчики FS2 применяются для газов и некоторых жидкостей.

Диапазон измерений 0...100 м/c (анемометрический режим)
0...1 м/c (калориметрический режим)
Разрешение 0,001 м/c
Индикация направления потока да
Время отклика < 0.5 сек
Диапазон рабочих температур −20 .. +150 °C *
Размеры элемента 5 x 5.3 мм
Розничная цена 26,4 EUR

* датчики FS2 для температур до +450°C доступны по запросу.

 

Документация

Датчики данной серии обозначаются как FS2T.0.1E.***, где посдедние три символа кодируют длину выводов в миллиметрах. Более подробная информация доступна в документации от производителя.

 

Стоимость

Выше указана цена для заказа датчиков в количестве до 50 штук. Вы можете рассчитывать на существенное снижение цены при заказе оптовых количеств, например при заказе от 100 шт. цена датчика потока снизится на 30%, а при заказе партии от 1000 шт. - почти на 50%.

 

 

ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ДАТЧИКИ ПОТОКА MFS02 (ГАЗ)

Для задач, где требуется повышенная чувствительность датчика потока газа, предлагаются миниатюрные чувствительные элементы MFS02. По своей структуре они похожи на датчики FS2 и состоят из нагревателя (два термосопротивления), датчиков температуры справа и слева от нагревателя (два термосопротивления) и дополнительного датчика температуры для работы в анемометрическом режиме (одно термосопротивление). 

наличие на складе

 

Основные характеристики датчика MFS 02 приведены в таблице. Более подробная информация доступна в документации от производителя.

Диапазон измерений 0...150 м/c (анемометрический режим)
0...1.5 м/c (калориметрический режим)
Разрешение 0,0003 м/c
Индикация направления потока да
Время отклика < 10 мсек
Диапазон рабочих температур −40 .. +80 °C
Размеры элемента 3.5 x 5.1 мм
Розничная цена 17 EUR

 

Модули для включения датчика MFS02

Датчики MFS 02 имеют контактные площадки небольшого размера, которые не пригодны для пайки - монтаж датчика должен осуществляться по технологии wire-bounding. На этапе знакомства с датчиком MFS 02 удобно использовать платы-расширения MFS02.PEXP.0 и MFS02.PSTD.0, на которых размещен датчик MFS 02 и обеспечен доступ ко всем конактам датчика. Более подробная информация доступна в документации от производителя.

наличие на складе

 

Для датчика MFS02 также предлагается отладочная плата Microflow Amplifier Module. На плате датчик MFS 02 установлен в канал, через который проходит поток газа. Помимо канала на плате реалиована схема включения датчика и несколько потенциометров для подстройки этой схемы в зависимости от состава газа, его температуры, скорости и других параметров. На отладочной плате обеспечивается доступ ко всем аналоговым сигналам,  

наличие на складе

 

Стоимость

Выше указаны цены для заказа датчиков в количестве до 50 штук. Вы можете рассчитывать на существенное снижение цены при заказе оптовых количеств, например при заказе от 100 шт. цена датчиков потока снизится на 30%, а при заказе партии от 1000 шт. - почти на 50%.

 

 

OUT OF LIQUID - ДАТЧИК ДЛЯ РАБОТЫ С ВОДОЙ И АГРЕССИВНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ И ГАЗАМИ

Для агрессивных сред и содержащих воду жидкостей рекомендуется термоанемометрический датчик Out Of Liquid. Данный элемент выполнен как небольшая трубка из нержавеющей стали, на внешней стенке которой размещены нагреватель (термосопротивление Pt50) и датчик температуры (термосопротивление Pt1000), таким образом термосопротивления изолированы от измеряемой среды.

Диапазон измерений для данного случая составляет 0..3000 мл/мин (≈ 4 м/c), время прогрева <20 сек, время отклика <300 мс. Длина трубки составляет 40 мм, её наружный диаметр 4 мм. Рабочий температурный диапазон Out Of Liquid - от -50 °C до +180 °C. 

Код для заказа: P1K0/050.232.2K.C.050.M.U.S

наличие на складе

 

Стоимость

Розничная цена датчика составляет 24 EUR. Вы можете рассчитывать на существенное снижение цены при заказе оптовых количеств, стоимость датчика снижается уже при заказе 10 штук. При заказе от 100 шт. цена датчиков потока Out Of Liquid снизится на 30%, а при заказе партии от 1000 шт. - почти на 50%.

 

Модуль для подключения Out Of Liquid

Для знакомства с модулем Out Of Liquid предусмотрена отладочная плата, на которой реализована схема включения датчика и размещены элементы для настройки схемы.

наличие на складе

 

Дискретные термосопротивления Pt50 + Pt1000

Со склада таже доступны отдельные термосопротивления номиналом Pt50 (нагреватель) и Pt1000 (термосенсор). Элементы имеют миниатюрный размер 2 x 2.3 мм, их тыльная сторона покрыта металлом, что и позволяет приваривать, припаивать или иным способом крепить элементы к поверхности. 

Более подробная информация доступна в разделе "Термосопротивления".

 

 

Документация

На сайте производителя доступна документация как на датчик Out Of Liquid, так и на отладочную плату.

Больше информации о датчике Out Of Liquid - в статье "Запускаем датчик потока жидкости". Работа датчика Out Of Liquid также демонстрируется на видео.