Wraz z zastosowaniem technologii IoT w dziedzinach przemysłowych, kierunkiem i trendem rozwoju stał się Internet Przemysłowy. Parametry przepływu gazu są niezbędnymi danymi do produkcji przemysłowej, pomiarów w ramach eksperymentów naukowych i różnych obliczeń ekonomicznych, tworząc kluczowy element pomiaru energii. Ich zastosowanie w automatyce przemysłowej jest coraz powszechniejsze. W dzisiejszych czasach rola czujników przepływu gazów w gospodarce narodowej staje się coraz bardziej widoczna: są one obecne w takich sektorach jak gaz ziemny, hutnictwo, górnictwo, ropa naftowa, lotnictwo, opakowania przemysłowe, czy przemysłowe pomieszczenia czyste. Poniżej omawiamy odpowiednie zastosowania czujników przepływu w zastosowaniach przemysłowych.
Przyrządy do pomiaru przepływu płynu nazywane są wspólnie przepływomierzami lub przepływomierzami i zaliczają się do najważniejszych urządzeń w pomiarach przemysłowych. Pomiar przepływu płynów odgrywa kluczową rolę w zautomatyzowanej produkcji przemysłowej i kontroli procesów. Płyny dzieli się ogólnie na media ciekłe i gazowe, przy czym czujniki przepływu służą jako kluczowe elementy do pomiaru obu.
Mierząc przepływ gazu, można monitorować procesy przepływu, automatyzować kontrolę produkcji i wdrażać zarządzanie energią. W zaawansowanych zakładach produkcji precyzyjnej,-takich jak płytki lub instrumenty precyzyjne,-produkcja musi odbywać się w pomieszczeniach czystych. Aby spełnić wymagania produkcyjne, powietrze w tych pomieszczeniach czystych musi osiągnąć poziom czystości klasy 1000 lub nawet 100. Te zamknięte pomieszczenia czyste wymagają codziennej wymiany czystym powietrzem. Wymaga to czujników przepływu do automatycznego monitorowania i sterowania, zapewniających zaspokojenie potrzeb produkcyjnych i zapobiegających niepotrzebnemu nadmiernemu zużyciu energii, co skutecznie poprawia współczynnik wejścia-wyjścia. Czujnik masowego przepływu gazu Siargo FS4001 wykorzystuje opatentowany przez Siargo czujnik przepływu MEMS i technologię pakowania. Jego zakres pomiarowy obejmuje od 0 do 30 sccm do 0 do 1000 sccm. Natężenie przepływu każdego modelu osiąga się dzięki specjalnie zaprojektowanemu opakowaniu i inteligentnej elektronice, aby zapewnić optymalną czułość.
Obudowa wykonana jest z chemicznie obojętnego i stabilnego termicznie materiału poliwęglanowego. Charakteryzuje się wysokim ciśnieniem 5 BAR (73 PSI), wykorzystując unikalną architekturę chipów MEMS firmy Siargo, specjalistyczną technologię pakowania i solidną obudowę czujnika. Zastosowania obejmują szeroki zakres zastosowań, w tym oprzyrządowanie (np. chromatografia gazowa-spektrometria mas), wykrywanie wycieków, sterowanie procesami, pomiary przepływu gazu i zastosowania medyczne. Aby zapewnić analogowy i/lub cyfrowy interfejs użytkownika, FS4001 wymaga zasilania napięciem od 8 do 24 VDC. Wyjście analogowe jest liniowe od 0,5 do 4,5 VDC, co odpowiada przepływowi od 0 do pełnej skali. Wyjście cyfrowe przesyłane jest poprzez RS232. Protokół komunikacyjny RS232 można znaleźć w tej instrukcji.
Po drugie, w oparciu o zastosowania przemysłowe, czujniki można podzielić na typy przepływowe i mikro-przepływowe. Na przykład kontrola mikro-przepływu jest niezbędna do osiągnięcia optymalnego monitorowania w scenariuszach takich jak dodawanie tlenu do reakcji katalitycznych lub napełnianie azotem opakowań chipsów ziemniaczanych. Mikro-czujnik przepływu F1031 oferowany przez Gcain.com wykorzystuje zasady termodynamiki do wykrywania przepływu gazu w kanale przepływowym, zapewniając doskonałą dokładność i powtarzalność. Mikro-czujnik przepływu F1031 zawiera wewnętrzny czujnik temperatury, a każde urządzenie przechodzi zastrzeżoną kalibrację kompensacji temperatury. Posiada również liniowe analogowe wyjście napięciowe dla wygodnego użytkowania.
Układ składa się z dwóch stosów termopar i rezystora grzejnego: stosy termopar są rozmieszczone symetrycznie przed i za rezystorem grzejnym; gorące złącza rezystora grzejnego i stosów termopar są zamontowane na izolowanej termicznie podstawie. Rezystor grzejny ogrzewa złącza termopary. Gradient temperatury pomiędzy gorącym i zimnym złączem generuje napięcie wyjściowe-wewnętrzny efekt Seebecka. Gdy płyn jest nieruchomy, izotermy symetrycznie wyznaczają linię prostą prostopadłą do środka rezystora grzejnego, utrzymując jednakowe temperatury w symetrycznych punktach po obu stronach. Gdy płyn przepływa od lewej do prawej, izotermy przechylają się w prawo. Temperatury w symetrycznych miejscach po obu stronach elementu grzejnego nie są już równe. Tę różnicę temperatur można mierzyć za pomocą stosów termopar umieszczonych po obu stronach elementu grzejnego. Ponieważ przenoszenie ciepła w płynie zależy wyłącznie od masy płynu i jego pojemności cieplnej, czujnik może bezpośrednio mierzyć natężenie przepływu masowego płynu.
Co więcej, zastosowania przemysłowe wymagające do produkcji azotu, amoniaku lub gazów obojętnych wykorzystują czujniki przepływu gazu do pomiarów i monitorowania. Czujniki przepływu masowego serii FS4000 oferowane przez GCA wykorzystują technologię czujników przepływu MEMS i inteligentną technologię elektronicznego sterowania, opracowaną specjalnie do ogólnego monitorowania przepływu gazu. Czujnik ten bezpośrednio mierzy przepływ masowy gazu przy niskiej stracie ciśnienia. Nadaje się do monitorowania przepływu oczyszczonego powietrza lub azotu i może być również stosowany w próbnikach środowiskowych (takich jak przyrządy chromatograficzne). Czujnik przepływu masowego FS4003 ma wewnętrzną średnicę rury 3 mm i oferuje-ekonomiczny zakres pomiarowy do 5SLPM. Nadaje się do liczników cząstek i różnych instrumentów analitycznych. Czujnik przepływu masowego FS4008 ma wewnętrzną średnicę rury 8 mm i zakres pomiarowy do 50SLPM. Można go stosować w sprzęcie anestezjologicznym i aplikacjach do wykrywania czystego gazu, takich jak próbniki powietrza i analizatory gazu.