SMC流量開關的介紹和選型應用

今天天籌（上海）自動化設備有限公司和大家一起全面了解流量傳感器。具有IO-Link通訊功能的流量開關。在現(xiàn)場初次設定的參數(shù)設定都會上傳存儲在IO-Link Master中。后續(xù)如需調(diào)試，可通過現(xiàn)場總線來實現(xiàn)IO-Link的遠程設定。不再需要奔赴設備現(xiàn)場操作，為你開啟輕松工作新姿勢。這些具備IO-Link功能的產(chǎn)品，SMC有壓力開關、流量開關、位置開關…等等。

什么是流量開關

流量開關，顧名思義用來檢測空氣、水等流體的。基本原理類似壓力開關：某個被監(jiān)測的數(shù)據(jù)達到預設值就發(fā)生通或者斷的變化。而此次，這個值從壓力變成了流量。

流量開關如何工作

1、熱敏電阻式：

這是較為常見的氣體用流量開關原理，傳感器開關內(nèi)部設有熱敏電阻和溫度傳感器。

SMC產(chǎn)品中，較為典型為PF2A系列流量開關。

對于SMC的傳感器來說，+A為“空氣用 ”，比如PF2A。而PF2W該對應什么？+W就是“水用 ”。

2、熱場效應式：

此類原理的流量開關主要應對微小流量的氣體。不同點是使用了MEMS（微機電系統(tǒng)）芯片，還是SMC自行研發(fā)的哦

SMC產(chǎn)品中，較為典型為PFM系列流量開關。

原理說明：

該芯片由：膜加熱器(Rh)，上流/下流側(cè)傳感器(Ru/Rd)，作為氣體測溫用的環(huán)境溫度傳感器(Ra)共同構(gòu)成。

 在芯片中央熱源上有一個懸浮的熱氣團，兩邊的溫度分布均勻，也有相同的電阻值。當有氣體流入，氣團的溫度分布平衡被破壞，兩邊的電阻值有了差異。該差與流動氣體流速成比例，通過測定其電阻值，進行演算處理，可以得出氣體的流動方向和流速。類似于熱電阻傳感器原理，Ra作為氣體的溫度或環(huán)境溫度的補償使用。

3、膜片式：

該原理的流量開關，抗異物能力強，設定流量范圍小，用于一般工業(yè)機械的冷卻水裝置。

SMC產(chǎn)品中，較為典型為IFW5系列流量開關。

原理說明：水在流動時，閥體節(jié)流孔前后產(chǎn)生壓差，使得流量壓力開關的上下膜片感知，引起閥桿的上下移動，從而起到調(diào)節(jié)作用。

4、卡門渦街式：

該原理來自于卡門渦街現(xiàn)象，它在1912年，由美國物理學家卡門研究。SMC產(chǎn)品中，較為典型為PF3W系列流量開關。

原理說明：

在流場中放一個細長體，在一定雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，在細長體的下游會產(chǎn)生一堆交替出現(xiàn)的漩渦。此漩渦的頻率與流體速度成比例，通過測量漩渦的頻率可以測量出流體的流量。

 PS：流體雷諾數(shù)是流體力學中的概念， 指流體在運動過程中其慣性力與粘滯力的比值

5、電磁式：

設計靈感來自于法拉第電磁感應定律，用于減少流路壓損而設計的水用流量開關。SMC產(chǎn)品中，較為典型為LFE系列流量開關 。

原理說明：

根據(jù)電磁感應定律：磁場中導電體橫向切割磁力線，則產(chǎn)生與其速度相關的感應電動勢。

由于，感應電動勢(E)與流速(V)和磁感應強度(B)的乘積成正比。通過感應電動勢(E)的換算可獲得體積流量。

流量開關的選擇：

以SMC產(chǎn)品為例，通常我們從如下幾個方面考慮：

1適用流體

首先，肯定要分清楚，我們對哪類流體做監(jiān)測。流量開關可以根據(jù)對應的流體，分為如下三種，具體對應哪些氣體和液體，詳加下圖。

2適用流量范圍

說完定性，再說定量。也就是流量的適用范圍。

樣本都會標明產(chǎn)品的流量范圍。在這里必須說明，這里所指的流量，是瞬時流量——指流體在單位時間內(nèi)通過管道橫截面積的流體數(shù)量。

SMC的產(chǎn)品，流量從小到大，可廣泛應用多種領域。

根據(jù)不同的使用場合，選擇合適的產(chǎn)品：

大流量適用于空氣等流體的總管路流量監(jiān)控、管理上。小流量則使用在對于單個支路流體的控制。

此外，當我們需要把對流量進行總體把控，除了需要知道（瞬時）流量，我們也需要了解累計流量——現(xiàn)場液體、氣體等通過某一管道的瞬時流量在一定時間內(nèi)的累積值。

3流體重復精度

以PF3A7□H系列為例，重復精度對應的數(shù)值顯示為：“±1%F.S.”

所謂F.S. 是指滿量程， 也即為“full span”的簡寫。對于PF2A系列而言，就是精度是滿量程的±1%。

同一產(chǎn)品根據(jù)使用的流體不同、輸出方式不同、安裝方式不同，也會有不同的精度。大家在選擇的時候，要注意仔細查看樣本，了解具體參數(shù)再做選擇。

4、其他參考值

此外，還要考量輸出方式（開關量or模擬輸出量），以及安裝方式（分體式還是一體式）來綜合選擇需要的傳感器型號。這些原則和壓力傳感器基本都是一致的。

流量傳感器的應用場合

流量傳感器的使用初衷，與壓力傳感器略有差異，除了對于流路流體的精準測量外，還有對整體流路的監(jiān)控，通過可視化技術，對用氣設備系統(tǒng)的能耗全過程分析，通過各類優(yōu)化及規(guī)范手段，提高能源利用效率，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能的效果。

氣路監(jiān)控;利用流量開關PF3A7□H系列，通過對主管路及各個裝置的支管路進行流量管理，掌握每臺裝置流過的流量狀況。便可分析如何減少流量，采取必要的改善對策，達到節(jié)氣的目的。

水路監(jiān)控：

常使用在焊槍，焊接機器人、以及溫控器的冷卻水控制。

以焊機為例，用流量開關LFE系列測定冷卻水（即水溶性冷卻液）的流量。不焊接時切斷該閥停止冷卻水供應，則可大大節(jié)省冷卻水。

3、微小工件的吸著確認：使用對像是半導體行業(yè)的晶片,只有1mm-5mm的微小工件，由于吸著前后的正空壓力差很小，用真空壓力傳感器，這樣的壓力差很難判定是否吸著工件。
而用PFMV系列流量開關，由于流量差異大，易判斷工件是否被吸著。