Με την εφαρμογή της τεχνολογίας IoT σε βιομηχανικούς τομείς, το Industrial Internet έχει γίνει η κατεύθυνση και η τάση ανάπτυξης. Οι παράμετροι ροής αερίου είναι απαραίτητα δεδομένα για τη βιομηχανική παραγωγή, τη μέτρηση επιστημονικών πειραμάτων και διάφορους οικονομικούς υπολογισμούς, που αποτελούν ένα κρίσιμο στοιχείο της μέτρησης ενέργειας. Η εφαρμογή τους στον βιομηχανικό αυτοματισμό είναι ολοένα και πιο διαδεδομένη. Στη σημερινή εποχή, ο ρόλος των αισθητήρων ροής αερίου στην εθνική οικονομία γίνεται ολοένα και πιο σημαντικός: είναι παρόντες σε τομείς όπως το φυσικό αέριο, η μεταλλουργία, η εξόρυξη, το πετρέλαιο, η αεροπορία, η βιομηχανική συσκευασία και τα βιομηχανικά καθαρά δωμάτια. Παρακάτω, διερευνούμε τις σχετικές εφαρμογές των αισθητήρων ροής σε βιομηχανικές ρυθμίσεις.
Τα όργανα μέτρησης της ροής ρευστού ονομάζονται συλλογικά μετρητές ροής ή μετρητές ροής, που κατατάσσονται μεταξύ των πιο κρίσιμων συσκευών στη βιομηχανική μέτρηση. Η μέτρηση ροής υγρού κατέχει ζωτική θέση στη βιομηχανική αυτοματοποιημένη παραγωγή και έλεγχο διεργασιών. Τα υγρά κατηγοριοποιούνται ευρέως σε υγρά και αέρια μέσα, με τους αισθητήρες ροής να χρησιμεύουν ως βασικά συστατικά για τη μέτρηση και των δύο.
Με τη μέτρηση της ροής αερίου, μπορεί κανείς να παρακολουθήσει τις διαδικασίες ροής, να αυτοματοποιήσει τους ελέγχους παραγωγής και να εφαρμόσει τη διαχείριση ενέργειας. Σε προηγμένες εγκαταστάσεις κατασκευής ακριβείας-όπως αυτές που παράγουν γκοφρέτες ή όργανα ακριβείας-η παραγωγή πρέπει να πραγματοποιείται εντός των καθαρών αιθουσών. Ο αέρας σε αυτές τις καθαρές αίθουσες πρέπει να επιτυγχάνει επίπεδα καθαριότητας κλάσης 1.000 ή ακόμα και κλάσης 100 για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις παραγωγής. Αυτά τα κλειστά καθαρά δωμάτια απαιτούν καθημερινή αντικατάσταση με καθαρό αέρα. Αυτό απαιτεί αισθητήρες ροής για αυτοματοποιημένη παρακολούθηση και έλεγχο, διασφαλίζοντας την κάλυψη των αναγκών παραγωγής, αποτρέποντας παράλληλα την περιττή υπερκατανάλωση ενέργειας, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά την αναλογία εισροών-εξόδου. Ο αισθητήρας ροής μάζας αερίου Siargo FS4001 χρησιμοποιεί τον αποκλειστικό αισθητήρα ροής MEMS και την τεχνολογία συσκευασίας της Siargo. Το εύρος μέτρησής του εκτείνεται από 0 έως 30 sccm έως 0 έως 1000 sccm. Ο ρυθμός ροής κάθε μοντέλου επιτυγχάνεται μέσω της ειδικά σχεδιασμένης συσκευασίας και των έξυπνων ηλεκτρονικών για την παροχή βέλτιστης ευαισθησίας.
Το περίβλημα είναι κατασκευασμένο από χημικά αδρανές και θερμικά σταθερό πολυανθρακικό υλικό. Διαθέτει βαθμολογία υψηλής πίεσης 5 BAR (73 PSI), επωφελούμενη από τη μοναδική αρχιτεκτονική τσιπ MEMS της Siargo, την εξειδικευμένη τεχνολογία συσκευασίας και το στιβαρό περίβλημα του αισθητήρα. Οι εφαρμογές καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα συμπεριλαμβανομένων των οργάνων (π.χ. αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας), ανίχνευση διαρροών, έλεγχος διαδικασίας, μέτρηση ροής αερίου και ιατρικές εφαρμογές. Το FS4001 απαιτεί τροφοδοτικό 8 έως 24 VDC για την παροχή αναλογικής ή/και ψηφιακής διεπαφής χρήστη. Η αναλογική έξοδος είναι γραμμική από 0,5 έως 4,5 VDC, που αντιστοιχεί σε ροή από 0 έως{15}}πλήρης κλίμακας. Η ψηφιακή έξοδος μεταδίδεται μέσω RS232. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας RS232 βρίσκεται σε αυτό το εγχειρίδιο.
Δεύτερον, με βάση τις βιομηχανικές εφαρμογές, οι αισθητήρες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τύπους ροής και σε μικρο-τύπους ροής. Για παράδειγμα, ο μικρο-έλεγχος ροής είναι απαραίτητος για την επίτευξη βέλτιστης παρακολούθησης σε σενάρια όπως η προσθήκη οξυγόνου για καταλυτικές αντιδράσεις ή η πλήρωση αζώτου στη συσκευασία τσιπ πατάτας. Ο μικρο-αισθητήρας ροής F1031 που προσφέρεται από το Gcain.com χρησιμοποιεί θερμοδυναμικές αρχές για την ανίχνευση της ροής αερίου εντός ενός καναλιού ροής, παρέχοντας εξαιρετική ακρίβεια και επαναληψιμότητα. Ο μικρο-αισθητήρας ροής F1031 ενσωματώνει έναν εσωτερικό αισθητήρα θερμοκρασίας, με κάθε μονάδα να υποβάλλεται σε ειδική βαθμονόμηση αντιστάθμισης θερμοκρασίας. Διαθέτει επίσης γραμμική αναλογική έξοδο τάσης για άνετη χρήση.
Το τσιπ αποτελείται από δύο στοίβες θερμοστοιχείων και μια αντίσταση θέρμανσης: οι στοίβες θερμοστοιχείων είναι συμμετρικά τοποθετημένες ανάντη και κατάντη της αντίστασης θέρμανσης. Οι θερμές συνδέσεις της αντίστασης θέρμανσης και των στοίβων θερμοστοιχείων είναι τοποθετημένες σε θερμομονωμένη βάση. Η αντίσταση θέρμανσης θερμαίνει τις συνδέσεις του θερμοστοιχείου. Η διαβάθμιση θερμοκρασίας μεταξύ των θερμών και ψυχρών συνδέσεων δημιουργεί μια τάση εξόδου-το εγγενές φαινόμενο Seebeck. Όταν το ρευστό είναι ακίνητο, οι ισόθερμες διαγράφουν συμμετρικά μια ευθεία γραμμή κάθετη στο κέντρο της αντίστασης θέρμανσης, διατηρώντας ίσες θερμοκρασίες σε συμμετρικά σημεία εκατέρωθεν. Καθώς το ρευστό ρέει από αριστερά προς τα δεξιά, οι ισόθερμες γέρνουν προς τα δεξιά. Οι θερμοκρασίες σε συμμετρικές θέσεις και στις δύο πλευρές του θερμαντικού στοιχείου δεν είναι πλέον ίσες. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να μετρηθεί με στοίβες θερμοστοιχείων που τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του θερμαντικού στοιχείου. Δεδομένου ότι η μεταφορά θερμότητας στο ρευστό εξαρτάται αποκλειστικά από τη μάζα του ρευστού και τη θερμική του χωρητικότητα, ο αισθητήρας μπορεί να μετρήσει απευθείας τον ρυθμό ροής μάζας ρευστού.
Επιπλέον, οι βιομηχανικές εφαρμογές που απαιτούν άζωτο, αμμωνία ή αδρανή αέρια για την παραγωγή βασίζονται σε αισθητήρες ροής αερίου για μέτρηση και παρακολούθηση. Οι αισθητήρες μαζικής ροής της σειράς FS4000 που προσφέρονται από την GCA χρησιμοποιούν την τεχνολογία αισθητήρων ροής MEMS και την έξυπνη τεχνολογία ηλεκτρονικού ελέγχου, που αναπτύχθηκε ειδικά για τη γενική παρακολούθηση ροής αερίου. Αυτός ο αισθητήρας μετρά απευθείας τη ροή μάζας αερίου με χαμηλή απώλεια πίεσης. Είναι κατάλληλο για την παρακολούθηση της ροής καθαρού αέρα ή αζώτου και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε περιβαλλοντικούς δειγματολήπτες (όπως όργανα χρωματογραφίας). Ο αισθητήρας ροής μάζας FS4003 διαθέτει εσωτερική διάμετρο σωλήνα 3 mm και προσφέρει οικονομικό-εύρος μέτρησης έως 5SLPM. Είναι κατάλληλο για μετρητές σωματιδίων και διάφορα όργανα ανάλυσης. Ο αισθητήρας ροής μάζας FS4008 διαθέτει εσωτερική διάμετρο σωλήνα 8 mm και εύρος μέτρησης έως 50SLPM. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξοπλισμό αναισθησίας και σε εφαρμογές ανίχνευσης καθαρών αερίων, όπως δειγματολήπτες αέρα και αναλυτές αερίων.