191778. lajstromszámú szabadalom • Nyomásmérő berendezés kis nyomások nem agresszív gázokban történő mérésére és a nyomással arányos elektromos jel előállítására
1 2 A találmány tárgya, olyan nyomásmérő berendezés, amely nem agresszív gázokban történő kis nyo mások mérésére és a nyomással arányos elektromos jel előállítására alkalmas. Ezt azáltal érjük el, hogy az érzékelő elem szilíciumból készült síkmembrán, melyben ioninplantációs eljárással elektromos mérőlúdat képezünk ki és a mérőhíd elektromos táplálását feszültséggenerátorra! eszközöljük. Ismeretes, hogy a nem agresszív gázokban a kis nyomások mérésére (í 20000 Pa-ig) hagyományos, folyadékhűtésű nyomásmérőket alkalmazunk. A folyadéktöltésű nyomásmérők alkalmazása pontosságuk ellenére számos nehézséggel jár. A mérés helyén pontosan be kell szabályozni a félyadékszinteket, a mérőeszközt vízszintbc kell állítani, mert csak ez esetben lohet velük megfelelő pontosságot elérni. Ismeretesek továbbá más elven működő, nem folyadék töltésű nyomásmérők is, pl. a szelencés, Bourden-Csöves nyomásmérők, de ezek a kisebb nyomások mérésénél nem elgendő pontosságnak és híszterézisük miatt a mérési eredmények reprodukálhatósága nem kielégítő. Az említett nyomásmérőeszközök másik nagy hiányossága, hogy az érzékelés és a nyoprásjellel arányos elektromos jel előállítása nem elegendő pontossággal oldható meg. A megfelelő elektromos jel előállítása pedig a modem számítástechnikai eszközök elterjedésével és ezzel együtt az atuornatizálás mind nagyobb mérvű bevezetésével egyre fontosabb követelmény. A találmány szerinti nyomásmérő berendezés nem agresszív gázok kis, ± 2000 Pa nyomásig terjedő nyomások mérésére alkalmas, illetve a mért nyomással arányos elektromos feszültségjcl előállítását teszi lehetővé. Pontossága ;± 1 Pa. A találmány szerinti kis nyomások mérésére szolgáló nyomásmérő alkalmazása révén az ismert nyomásmérő hibái, hiányosságai csaknem maradéktalanul kiküszöbölhetők. A találmány szerinti nyomásmérő elé kitűzött cél az volt, hogy a lehető legkisebb méretben legyen előállítható, hordozható legyen, és a pontossága meghaladja az ismert nyomásmérőket, ráadásul mellőzve a hagyományos (nyomásmérőkhöz szükséges kiegészítő berendezéseket. A találmány szerinti kis nyomások mérésére alkalmas nyomásmérő révén a kitűzött célt ezáltal érjük el, hogy a nem agresszív gázok nyomás mérésénél egy nyomásbevezető után nedvességcsapdát helyezünk el, aminek feladata, hogy a nedvességet felfogja, ezzel megóvjuk a berendezést a korróziótól és a mérés pontosságát növeljük. A nedvességcsapda után elhelyezett nyomásérzckelöbc jutó nem agresszív gázok nyomását kerámiagyűrú'bcn elrendezett, stabilizált tápegységről tápiáit, szilícium-síkmembránon ioninplantációval kialakított elektromos mérőhíd érzékeli, és a membrán Iáhajtásának megfelelő nagyságú elektromos egységet rendeztünk el, amely a szilícium-síkmembrán hőmérséklet okozta deformációját veszi figyelembe, így annak működését a külső hőmérséklet nem befolyásolja. A nyomásérzékelőből kijövő jel feszültsége kicsi, ezért azt egy mérőerősítőben felerősítjük, méréshatá Iváltón keresztül teljesítményerősítőbe vezetjük, amelyre kijelzőt cs,'vagy regisztrálót kapcsolunk. A nyomásmérő berendezés 6db 9 V-os elemmel a főkapc soi ógom b benyomásával működik, a feszültségérték állairdóságát stabilizált tápegységgel biztosítjuk. A stabilizált tápegységre ellenőrző nyomógomb közbeiktatásával tápfeszültség áramkört kapcsolunk, amelynek kimenetén világító diódasor van elrendezve. Az elemtartóban lévő elemek feszültségét az ellenőrző nyomógomb lenyomásával a világító diódasor (LED)ek kigyulladásávai ellenőrizzük. A találmány szerinti nyomásmérő berendezést a csatolt rajzokon szemléltetett példák kapcsán ismertetjük részletesen. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti nyomásmérő berendezés egy példakénri kiviteli alakjának kapcsolási rajz-át. a 2. ábra a nyomásérzékelő és a hőkompenzáló egy;ég elerendezését ábrázolja. A találmány szerinti nyomásmérő berendezésben a nyomásjelet adó nem agresszív gázokat az 1 nyomé sbevezető n keresztül vezetjük be a 2 nedvességcsapdába, amely arra szolgál, hogy az esetlegesen bejutó nedvességet megkösse a berendezés védelme érdekében. A nyonrásjellei arányos elektromos jelet a 3 nyomásérzékelőben állítjuk elő. Az arányos elektromos jel feszültsége kicsi, közvetlen felhasználásra nem alkalmas, ezért a 4 mérőerősítő alkalmazásával felerősítjük. A mérendő jel pontos kijelzése érdekében 5 méréshatárváltót iktattunk be, amellyel az elektromos j<l tízszeres leosztását valósítjuk meg. A 6 teljesítményerősítővel biztosítjuk, hogy a 7 kijelző, illetve a 8 regisztráló áramfogyasztása ne hamisítsa meg a mérési ereményeket. A hordozható kivitelnél az elektromos enerigát hat darab, kilenc volt feszültségű telepet tartalmazó 9 elemtartóval biztosítjuk. Két egymástól független tizennyolc volt feszültségű, és egy kilenc volt feszültségű tápforrást állítunk elő, A helyhez kötött kivitelnél ezeket a feszültség értékeket külön tápegységgel állítjuk elő. Az előállított feszültségeket a stabilizált 10 tápegység tartja állandó szinten. A hordozható kivitelű berendezésnél 11 tápfeszültség ellenőrző áramkört helyeztünk el, amelyet a 12 ellenőrző nyomógomb működtetésével kapcsolunk be, ha a 13 világító diódasor (LED) világít, akkor a telepek feszültsége megfelelő. A 11 tápfeszültség ellenőrző áramkör csak a 14 főkapcsoló benyomása után működik. A 14 főkapcsolő szolgál a berendezés üzembehelyezésére. A 2. ábrán a 3 nyomásérzékelő és az ebben elrendezett 24 hőkompenzáló egység egy példakénri kiviteli alakja van ismertetve, ahol a nyomásjellel arányos elektromos jel előállítása a 3 nyomásértékelőben történik. A 3 nyomásérzékelő külső védelmét a korróaóálló acél 15 ház és a 16 védőháló biztosítja. A házban került felfogásra ragasztással a 17 keránúagyűrű, amelynek köralakú kivágásában nyertrdhelyezést a szilícium membránon ioninplaníációs technológiával elcktromos 18 mérőhidat helyeztünk el. A 18 mérőlrid elektromos táplálását a stabilizáló 10 tápegységről a 19 vezetékeken keresztül eszközöljük. A 20 kivezetéseken alapállapotban áramot, illetve feszültséget nem érhetünk. Ha a 21 zárólemezen elhelyezett 22 nyomásbevez.etésen nyomásjelet juttatunk a 15 házba, ennek hatására a szilíciummembrán meghajlik, az elektromos 18 mérőhíd egyensúlya felborul, és a 20 kivezetéseken a nyomással arányos feszültségjelet mérünk. Az elektromos 18 mérőhíd egyensúlya felborulhat akkor is, ha a hőmérséklet változik meg a környezetében. A hőtáguiás núatt a szilíciummembránban mechanikai feszültség ébred, és ez ügy jelentkezik, 191.778 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
