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Funktionsprinzip
Das Messgas wird im Gerät auf zwei laminare Ströme aufgetrennt, von denen der eine durch eine primäre Durchflussleitung und der andere durch ein Kapillarrohr zur Messung geführt wird. Beide Zweige sind so konstruiert, dass keine turbulente Strömung auftreten kann. Damit ist das Durchflussverhältnis zwischen beiden Leitungen konstant. Der Massendurchfluss wird mit einem beheizten Kapillarrohr gemessen, auf dem zwei Messwiderstände aufgebracht sind. Das strömende Medium transportiert Wärme vom ersten zum zweiten Messwiderstand und bewirkt damit eine Temperaturdifferenz, die über eine Wheatstonesche Brücke mit hoher Genauigkeit gemessen wird. Das Messsignal der Brücke wird anschließend mit einen 12-Bit-A/D-Wandler digitalisiert.
Ein Mikroprozessor legt alle Kalibrierungsfaktoren in einem nicht-flüchtigem Speicher ab und regelt den Durchfluss über ein Proportionalventil. Der digitale PID-Regler vergleicht den gemessenen Durchfluss mit dem Sollwert und korrigiert eine eventuelle Abweichung mit hoher Genauigkeit über das Proportionalventil. Die Ausgangssignale von 0 bis 5 V DC oder 4 bis 20 mA repräsentieren den Massendurchfluss des gemessenen Gases.
Schnittstelle
Die RS485-Schnittstelle (RS232 als Option) des FMA6500 bietet Zugriff auf folgende interne Daten: Durchflusssollwert, Momentandurchfluss, Nullpunkteinstellung und Linearisierungstabellen. Als Analogschnittstelle verfügt der Regler über Ein- und Ausgänge mit 0 bis 5 V DC, 0 bis 10 V DC und 4 bis 20 mA.
Automatische Nullpunktkorrektur
Der FMA6500 korrigiert einen eventuellen Sensoroffset automatisch, wenn der Durchflusssollwert unter 2% des Endwerts liegt. Für diese Korrektur muss das Regelventil vollständig geschlossen werden, damit kein Durchfluss vorhanden ist. Der aktuelle Wert für die Nullpunktkorrektur kann über die Schnittstelle aktiviert, deaktiviert und gespeichert werden.
Summierer
Die Firmware des FMA6500 stellt Funktionen zur Aufzeichnung der Gasgesamtmenge bereit.
Die Gesamtmasse des Gases wird durch Integration der tatsächlichen Gasdurchflussrate über die Zeit gebildet.
Für die digitale Schnittstelle stehen folgende Befehle zur Verfügung:
• Rücksetzen des Summierers auf Null
• Start/Stopp der Summierung
• Auslesen der Summe
• Starten des Summierers bei einem vorgegebenen Durchfluss
• Stopp des Summierers bei einer vorgegebenen Summe
Kalibrierung für mehrere Gase
Der FMA6500 kann Kalibrierdaten für bis zu 10 Gase speichern. Mit dieser Speicherfunktion kann der FMA6500 für mehrere Gase kalibriert werden, die dann jeweils mit der spezifizierten Genauigkeit gemessen werden.
NIST-rückführbare Kalibrierung mit 10 Punkten
Als Option können Kalibrierungen für 9 weitere Gase mit je 10 Punkten bestellt werden.
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Umrechnungsfaktoren
Der FMA6500 speichert Umrechnungsfaktoren für bis zu 256 Gase. Die Umrechnungsfaktoren können per Tastatur oder über die Schnittstelle jeder der 10 Gaskalibrierungen zugewiesen werden.
Alarmfunktion
Über die Schnittstelle können obere und untere Grenzwerte für den Durchfluss vorgegeben werden. Ein Alarmzustand wird über die Schnittstelle oder Kontaktausgänge gemeldet.
Durchflussprofile
Die OMEGA-Software unterstützt programmierbare Durchflussprofile, in denen Programme mit bis zu 10 Schritten ausgeführt werden können. Damit können verschiedene Betriebsarten wie Rampen oder z. B. ein linearer Anstieg realisiert werden.
Selbstoptimierung
Die Selbstoptimierung des FMA6500 optimiert das Regelverhalten entsprechend der tatsächlichen Prozessbedingungen. Während der Selbstoptimierung wählt das Instrument die PID-Parameter so, dass ein optimales Ansprech- und Regelverhalten erreicht wird (nur bei Modellen mit einem maximalen Durchfluss unter 80 sl/min).
Kontaktausgänge
Zur Ansteuerung von externen Geräten stehen zwei Ausgänge mit potentialfreien Kontakten zur Verfügung. Sie können über die Schnittstelle programmiert werden. Das Relais wird dann betätigt, wenn das spezifizierte Ereignis eintritt, zum Beispiel bei Überschreiten von Durchflussgrenzwerten oder wenn der Summierer einen vorgegebenen Wert erreicht hat.
Ventilansteuerung
Das Ventil kann bei Bedarf über Analogsignale oder über die Schnittstelle vollständig geöffnet und geschlossen werden. Stromlos ist es geschlossen.
Selbstdiagnose
Nach dem Einschalten führt der FMA6500 eine Reihe von Selbstdiagnosen aus, um einen optimalen Betriebszustand sicherzustellen.
Technische Einheiten
Sollwert, Messwert und Summenwerte für den Durchfluss können auf technische Einheiten skaliert werden. Die Skalierung lässt sich über die Schnittstelle vorgeben. Folgende Einheiten werden unterstützt: % des Endwerts, ml/min, ml/std, scfm, scfh, Nl/min, Nl/std, lbs/std, lbs/min und eine frei definierbare Einheit.
Leckrate Maximal
1 x 10-9 mbar l/s Helium zur Umgebung.
Symmetrische Spannungsversorgung
Der FMA6500 wird mit ±15 V DC betrieben. Die Stromaufnahme ist bei beiden Spannungen ausgewogen, so dass nur ein geringer Strom über die Masseleitung fließt. Die maximale Leistungsaufnahme beträgt 13,5 Watt bei ±15 V DC.
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