Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers

Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers : Untuk mengontrol laju aliran gas secara tepat, perangkat khusus yang disebut pengontrol aliran massa (MFC) digunakan dalam aplikasi industri dan ilmiah, Alat ini terdiri dari sensor yang mengukur aliran gas, elektronik kontrol, dan katup kontrol atau perangkat lain yang mengontrol aliran.

Mass flow controllers secara akurat mengatur aliran gas untuk mempertahankan laju aliran yang telah ditentukan pengguna. Mass flow controllers sangat penting dalam bidang-bidang seperti produksi semikonduktor, memastikan pengiriman gas yang akurat dan andal dalam prosedur seperti kromatografi gas dan pengendapan uap kimia. Mass flow controllers sangat penting dalam menjaga konsistensi dan kualitas di berbagai aplikasi yang bergantung pada gas.

Prinsip Kerja Mass Flow Controllers

Mass flow controllers secara otomatis mengontrol laju aliran gas sesuai dengan laju aliran yang ditetapkan yang dikirim sebagai sinyal listrik, tanpa terpengaruh oleh kondisi penggunaan atau perubahan tekanan gas. Laju aliran secara kasar dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: aliran volumetrik dan aliran massa. Pengukuran aliran volumetrik dipengaruhi oleh suhu dan tekanan sekitar. Untuk melihat aliran yang sebenarnya, kondisi tekanan dan suhu harus sesuai dengan kondisi tekanan, sehingga memberikan pengukuran dan kontrol aliran yang jauh lebih akurat dan stabil. Pengontrol aliran massa kami digunakan di berbagai bidang industri sebagai peralatan yang sangat diperlukan saat kontrol laju aliran yang akurat diperlukan atau jalur produksi otomatis dibangun.

Struktur dan prinsip pengoperasian

Mass flow controllers ini memiliki bagian pengukuran laju aliran yang mencakup sensor, bypass, katup kontrol laju aliran, dan sirkuit khusus. Gas dimasukkan dari sambungan Saluran Masuk, dan dibagi sehingga mengalir melewati sensor laju aliran dan bypass. Sensor mengukur laju aliran massa gas, dan katup kontrol laju aliran memodifikasi laju aliran sehingga perbedaan antara laju aliran yang diukur dan laju aliran yang diterima dari sinyal pengaturan laju aliran eksternal adalah 0 (nol). Unit ini dilengkapi sirkuit loop, sehingga meskipun ada perubahan tekanan sekunder atau perubahan suhu sekitar yang dapat memengaruhi tekanan suplai gas yang dimasukkan, laju aliran akan dikoreksi secara instan, yang memastikan kontrol laju aliran yang stabil.

Gas yang masuk dari saluran masuk, pertama-tama terpecah untuk mengalir melewati sensor atau melalui jalan pintas.
Pada sensor, laju aliran massa terdeteksi sebagai perubahan proporsional dalam suhu dan diubah oleh sirkuit jembatan menjadi sinyal listrik.
Sinyal ini melewati sirkuit amplifikasi dan koreksi, dan dikeluarkan sebagai tegangan linier antara 0 hingga 5V. Pada saat yang sama, sinyal ini juga dikirim ke sirkuit kontrol perbandingan.
Rangkaian kontrol perbandingan membandingkan sinyal pengaturan laju aliran dan sinyal pengaturan aliran aktual dari sensor dan mengirimkan sinyal perbedaan ke rangkaian penggerak katup.
Penggerak katup kontrol laju aliran yang sesuai untuk membuat perbedaan antara titik setel aliran yang diatur dan sinyal keluaran aliran mendekati nol. Dengan kata lain, unit mengontrol aliran sehingga selalu berada pada laju aliran yang ditetapkan.
Persamaan yang dapat digunakan untuk merepresentasikan fungsi transfer antara aliran massa gas dan sinyal adalah sebagai berikut:
- Vsignal = K.Cp. Φm
- Vsignal = Output signal
- Cp = Specific heat
- K = Constant factor
- Φm = Mass flow

Baca Juga : Flow Meter Air Lumpur Electromagnetic

Sensor termal dalam suatu konfigurasi penghubung

Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers — Sensor termal dalam suatu konfigurasi penghubung

Rangkaian jembatan mengintegrasikan sensor suhu sebagai komponen.
Ketidakseimbangan dilinearisasi, dan kemudian sinyal diperkuat ke level yang diperlukan.
Sensor, yang terdiri dari tabung kapiler yang terbuat dari baja tahan karat dan elemen termometer resistansi, merupakan komponen terpenting dari pengukur atau pengontrol aliran massa termal.
Sensor bypass ini memungkinkan sebagian gas bergerak di sekelilingnya, di mana gas tersebut dihangatkan oleh elemen-elemen sistem pemanas.
Sebagai konsekuensi langsung dari hal ini, suhu yang diukur, T1 dan T2, mulai berbeda.
Perbedaan suhu secara persis sebanding dengan jumlah aliran massa yang melewati sensor.
Elemen aliran laminar, yang terdiri atas tumpukan cakram baja tahan karat dengan saluran aliran yang diukir secara presisi, terletak di saluran primer.
Karena pemisahan aliran yang sempurna, output sensor berbanding lurus dengan laju aliran massa total.

Prinsip Bypass

Sensor suhu dan elemen aliran laminar (LFE) merupakan bagian pengukuran pengontrol aliran massa.
Cakram ditumpuk bersama untuk membentuk elemen aliran laminar, dan setiap cakram memiliki saluran aliran yang terukir secara akurat. Aliran setiap saluran sebanding dengan aliran yang melalui sensor.
Dengan cara ini, laju aliran total instrumen dapat dimodifikasi dengan tetap mempertahankan laju aliran sensor yang sama dengan menambahkan lebih banyak atau lebih sedikit cakram aliran laminar.
Secara umum, peralatan dengan sensor ini dapat diposisikan secara vertikal atau horizontal pada tekanan kerja yang rendah.
Pengontrol aliran massa menggunakan katup kontrol konvensional yang dioperasikan langsung.
Ini adalah katup solenoida yang umumnya tertutup. Medan magnet dari gaya koil mengangkat plunger.
Untuk tujuan aplikasi proses, diameter lubang di bawah plunger dioptimalkan.
Pematian positif bukanlah fitur katup kontrol. Jika perlu, disarankan untuk memasang katup pemutus terpisah di saluran. Selain itu, lonjakan tekanan yang dapat terjadi selama tekanan sistem perlu dicegah.

Prinsip Solenoid Control Valve

Pengontrol aliran massa menggunakan katup kontrol konvensional yang dioperasikan langsung. Ini adalah katup solenoid yang umumnya tertutup.
Medan magnet dari gaya koil mengangkat plunger.
Untuk tujuan aplikasi proses, diameter lubang di bawah plunger dioptimalkan.
Pematian positif bukanlah fitur katup kontrol. Jika perlu, disarankan untuk memasang katup pemutus terpisah di saluran.
Selain itu, lonjakan tekanan yang dapat terjadi selama tekanan sistem perlu dicegah.

Peran pengontrol PID pada Flow Mass Controllers

Pengontrol PID (Proportional-Integral-Derivative) memainkan peran penting dalam pengoperasian Pengontrol Aliran Massa (MFC).
Pengontrol ini bertanggung jawab untuk mempertahankan laju aliran gas atau cairan yang diinginkan dengan terus menyesuaikan katup kontrol berdasarkan umpan balik dari sensor aliran.
Fungsi keseluruhan pengontrol PID dalam MFC adalah untuk membawa laju aliran terukur sedekat mungkin dengan setpoint dan mempertahankan keseimbangan ini dari waktu ke waktu.
Dengan terus menyesuaikan katup kontrol berdasarkan istilah proporsional, integral, dan turunan, pengontrol PID dapat mencapai kontrol laju aliran yang tepat dan stabil, bahkan dengan adanya gangguan atau perubahan kondisi operasi.
Parameter penyetelan spesifik (penguatan proporsional, waktu integral, waktu turunan) dari pengontrol PID sering kali disesuaikan untuk mengoptimalkan kinerja pengontrol untuk MFC tertentu dan karakteristik proses yang dikontrolnya. Penyetelan yang tepat sangat penting untuk memastikan respons yang cepat, overshoot minimal, dan kesalahan kondisi tunak minimal, serta untuk mencegah ketidakstabilan atau osilasi dalam sistem kontrol.

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

Teknologi di Balik Thermal Mass Flow Controllers : Untuk mengontrol laju aliran gas secara tepat, perangkat khusus yang disebut pengontrol aliran massa (MFC) digunakan dalam aplikasi industri dan ilmiah, Alat ini terdiri dari sensor yang mengukur aliran gas, elektronik kontrol, dan katup kontrol atau perangkat lain yang mengontrol aliran.
Mass flow controllers secara akurat mengatur aliran gas untuk mempertahankan laju aliran yang telah ditentukan pengguna.
Mass flow controllers secara otomatis mengontrol laju aliran gas sesuai dengan laju aliran yang ditetapkan yang dikirim sebagai sinyal listrik, tanpa terpengaruh oleh kondisi penggunaan atau perubahan tekanan gas.

Referensi : www.horiba.com | automationforum.co

255