В настоящей статье мы представляем некоторые виды продукции компании Omron - одного из мировых лидеров в производстве датчиков.
Факт нахождения компании Omron в числе лидеров рынка, производящих датчики по технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС), не является случайным, но обусловлен логикой развития компании в последние годы. Уже долгое время в компании используют технологии, которые сегодня успешно применяются в МЭМС. Отметим некоторые из них: электрохимическое травление; ионное травление - технология, без которой невозможно достичь уменьшения размеров изделия; анодная сварка, позволяющая устанавливать с высокой точностью кристалл кремния на стекле и другие. В общей сложности компания выпустила более 20 млн. МЭМС-приборов. Сегодняшний технологический уровень Omron позволяет успешно работать и в области нанотехнологий. Приведем перечень датчиков, выпускаемых компанией:
Более подробно рассмотрим датчик воздушных потоков, так как о других типах датчиков мы уже неоднократно рассказывали ранее, и они не нуждаются в подробном описании, а их конкретные технические характеристики подробно изложены в технической документации.
Датчик воздушных потоков D6F состоит из двух основных устройств. Во-первых, температурный датчик, с помощью которого косвенным методом осуществляется измерение скорости воздушного потока, во-вторых, запатентованная система отделения частиц пыли - Dust Segregation System (DSS). Индикатор температуры размещен на небольшом кристалле площадью 1,55 мм2 и толщиной 0,4 мм. На обеих сторонах кристалла установлены термочувствительные элементы, покрытые тонким защитным слоем, а в середине кристалла помещен нагреватель, создающий симметричное температурное поле. В зависимости от типоисполнения датчик измеряет скорость воздушного потока либо в диапазоне 0...1 м/с, либо в диапазоне 0...4 м/с. В обоих случаях погрешность не превышает 5% от максимального значения шкалы. Широкий диапазон напряжения питания (10,8...26,4 В) и унифицированный выходной сигнал (1...5 В) позволяют легко адаптировать датчик в аппаратуре пользователя.
Принцип действия датчика проиллюстрирован на рисунке 1 и основан на перераспределении температурного поля, возникающего при воздействии на индикатор воздушного потока. Даже при движении воздуха с небольшой скоростью температурное поле перераспределяется таким образом, что одна из сторон датчика, вдоль которой движется воздух, охлаждается, а другая сторона, наоборот - нагревается. При нарушении симметрии термочувствительные элементы, расположенные по обе стороны кристалла, генерируют ЭДС, величина которой пропорциональна скорости и массе движущегося воздушного потока.
Рис. 1 Датчик влажности
Описанный выше принцип измерения будет иметь практическую значимость лишь при повторяемости результатов, что, в свою очередь, возможно при отсутствии в воздушном потоке посторонних включений - частиц пыли, содержащихся даже в чистом воздухе. Очистки воздуха от пыли при измерении параметров газовой среды - задача нетривиальная. Часто для этих целей используют фильтрующие элементы, иногда композиции фильтров с разной степенью очистки. Однако для нашего случая такие способы очистки неприменимы, так как размеры датчика предполагают очистку воздуха от мельчайших частиц пыли (размером 0,01 мкм), а такие фильтры оказывают значительное сопротивление движению потока воздуха и, следовательно, искажают результаты измерения.
В компании Omron предложили и запатентовали новый метод очистки воздуха (см. рис. 2), использующий центробежный эффект. Поток воздуха последовательно пропускается через две сферические камеры. В первой камере удаляются крупные частицы размером около 10 мкм, а во второй происходит отделение мелких
Рис. 2. Система очистки воздуха датчика влажности
При эксплуатации приборов следует учитывать ряд особенностей. Изделия не предназначены для использования в насыщенных водяными парами средах. Максимальная относительная влажность воздуха не должна превышать 85%. Не рекомендуется использовать датчик в агрессивных газовых смесях, вызывающих коррозию, таких как хлор, аммиак и другие. Из принципа действия датчика следует, что на его показания могут влиять теплопроводность и вязкость газа. Поэтому в зависимости от газа или состава газовой смеси, возможно, потребуется ввести поправочный коэффициент. Наибольшие проблемы возникают при использовании датчика для измерения скорости потоков двуокиси углерода (СОг). В этом случае чувствительность датчика может увеличиться на 135%. Перед применением датчика необходимо правильно выбрать условия эксплуатации, в том числе, и состав газовой смеси (или тип газа).
Рис. 3. Возможные способы использования и установки датчика
Ниже приведен список газов и смесей, для измерения расходов которых не требуется вводить поправочные коэффициенты:
Более подробную информацию о датчиках расхода воздуха и о других изделиях компании Оmron можно найти на сайте изготовителя по адресу www.europe.omron.com/ocb
Автор: Леонид Чанов, к.т.н., редактор журнала "Электронные компоненты"