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2017年6月 6日 (火)

マスフロー、流量センサーの流量信号と表示器

マスフローコントローラ(MFC)、マスフローメーター(MFM)の表示(指示)器の選び方に関して、案外知られていない事をお話ししましょう。

測定・計測機器の入出力は、電圧信号(DC 0-5V / 0-10V / 1-5V)や電流信号(4-20mA /0-20mA)があります。
なず表示器の入力仕様が正確に対応していることが条件になります。

電圧信号は電流信号に比べて、電圧ノイズが載った際の影響が大きいことと、電圧自体が抵抗で減衰していくので、長距離伝送には向きません。
また、1-5VDC や 4-20mA というゼロ位置がわざと浮かせてある理由も結構知られていないようです。
これはケーブルが断線を起こした際に、流量0の信号が0Vや0mAでは、判断が付かない為です。
浮かせてあることで、シャットオフバルブで流体の流れを止め流量が0なのに、表示値がおかしいという事態で不具合に気が付くことができるのです。

また、出力信号のスケーリング(流量値との変換係数)が風変わりな流量センサーもあります。
例えば、センシリオンの液体流量センサーです。

Sli01_2

センシリオンのセンサーは、何度も取り上げていますが、センサー部をMEMSで作ったCMOSチップで構成されています。
その構造は以下の図のようになっています。

Sli03


このセンサーの1つの特長は、双方向の流れを計測できることです。
正流(プラス表示)、逆流(マイナス表示)で表しています。

これを表示器で流量値にスケーリングする場合、ちょっとややこしい組み合わせになります。
まずセンシリオンのSCC1アナログケーブルが必要です。
このケーブルは本体のI2Cデジタル出力をDA変換して、0-10VDCのアナログ信号にしてくれます。
このケーブルは変換アダプタと呼んだ方がわかりやすいです。
本体センサーより、このケーブルの方が電源に対して消費電流量が多いので、適切な電源を準備してくださいね。

問題はこの0-10VDCです。
先程の双方向の流れ対応の為に、出力の5Vが流量0=ゼロ点を表し、5-10VDCが正流、0-5Vが逆流というスケーリングになるのです。
通常の表示器で0-10VDCをそのまま正流れ方向でスケーリングすると、出力電圧が最初から5V下駄をはいて表示されてしまいます。

ユーアイニクス(株)さんの、指示計 SP-323 を使えば、その問題は解消します。
SP-323-4は表示が-9999~9999となり、逆流の表示が可能ですし、0-10VDC信号を5V=0でスケーリングできるそうです。
また、センサー用電源の24V 150mAを内蔵していますので、先程のアナログ変換ケーブルを含めたセンシリオン液体センサーをドライブ可能です。

通常のMFCでは消費電流量が足らないのですが、同じMEMSセンサーを使用している気体流量測定用ブロンコスト・ジャパン(株)のIQ+FLOWのMFM版なら電源供給が可能です。

161205_02


SP-323シリーズは、他にもピークホールド機能があったりで、なかなか使い勝手が良いモデルになっています。

MFC豆知識 by Deco EZ-Japan

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