CC BY
26
Тюрин Е.А., Першенков П.П.
ВАКУУММЕТР С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ ДАТЧИКОМ
Рассматриваются вопросы разработки автоматизированной установки для измерения вакуума с автоматическим выбором предела измерения.
Развитие вакуумных измерений (измерений низких абсолютных давлений, газовых потоков, вакуумной проводимости, а также плотности потока и быстроты откачки) в последние годы характеризуется стремлением к разработке таких методов и приборов, которые решили бы задачу единства измерений с достаточной метрологической точностью. В метрологии низких давлений указанная тенденция выразилась в широко проявившемся интересе к мобильным, простым по конструкции и в обслуживании вакуумметрическим установкам.
В аналогичных приборах [1] определения давления необходимы градуировочные кривые датчиков, что вносит неудобство в эксплуатацию прибора. В предлагаемой конструкции вакуумметра используется микроконтроллер (МК), позволяющий автоматически линеаризовать передаточную характеристику датчика, упростить конструкцию, уменьшить габариты прибора и вместе с тем улучшить эксплуатационные характеристики измерителя как с метрологической точки зрения, так и с эксплуатационной.
Принцип действия большинства манометров (приборов для измерения давления) не являются абсолютными и их действие основано на использовании того или иного физического свойства газа (например, теплопроводности), которое определенным законом связано с давлением газа. Шкалы таких манометров нелинейны. Требуется специальная градуировка, в процессе которой опытным путем устанавливается связь между показанием манометра и давлением разреженного газа. Благодаря использованию МК стало возможным упростить систему автоматического выбора датчика и предела измерения. Применение цифрового интерфейса связи датчика и основного блока дало возможность увеличить число датчиков. Использование МК позволило работать вакуумметру с различными типами датчиков, имеющих различные градуировочные характеристики.
При изготовлении электровакуумных приборов приходиться иметь дело с измерением давлений газов, лежащих в очень широком диапазоне — от атмосферного до 10-8 мм.рт.ст. и ниже. Манометров с таким широким диапазоном не существует и необходимо использовать нескольких типов измерителей:
теплоэлектрические - 101-10-4 мм.рт.ст.
электроразрядные - 10-3-10-13 мм.рт.ст.
В предлагаемой конструкции вакуумметра используется основной блок [2], производящий сбор и отображение результата измерения на ЖК дисплее, и комплект датчиков со встроенным МК (интеллектуальные датчики).
В «интеллектуальных датчиках» используются специально разработанные для прецизионных измерений МК фирмы Texas Instruments со встроенным 24-разрядным АЦП.[3]
Опытный образец такого прибора был разработан и испытан в лабораторных условиях, а также произведены расчеты погрешности измерительной части прибора, которая оказалась значительно ниже погрешности применяемых датчиков, что даёт возможность при использовании более совершенных датчиков повысить точность измерения давления в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Евстифеев В.В., Крылов Н.М., Першенков П.П., Съедин Н.М. Вакуумметр ионизационно - термопарный, автоматический. / Н.Т.К. с участием зарубежных специалистов. «Вакуумная наука и техника», Гурзуф, октябрь 1994г.
2. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR-микроконтроллеров.: Пер. с
нем. - К.: «МК-Пресс», 2006. - 208 с.
3. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. - Спб.: Наука и Техника, 2005. -
256 с.
