Vakum sensörü, bir sistemdeki basıncı atmosfer basıncının altında veya düşük mutlak basınç bölgelerinde ölçmek için kullanılan sensör ya da ölçüm cihazıdır. Vakumu doğrudan “maddenin yokluğu” olarak ölçmez; sistemde kalan gazın oluşturduğu basıncı farklı fiziksel yöntemlerle belirler.

Bu nedenle tüm vakum sensörleri aynı prensiple çalışmaz. Bir robot vantuzunda kullanılan kompakt negatif basınç sensörü ile yüksek vakum odasında kullanılan iyonizasyon ölçeri aynı cihaz sınıfı gibi düşünmek doğru değildir.

Genel yapı için vakum sensörleri ana sayfasını, vakumun nasıl oluşturulduğunu görmek için ise vakum pompası nedir ve nasıl çalışır? sayfasını inceleyebilirsiniz.

Vakum sensörü tam olarak neyi ölçer?

Vakum sensörü uygulamaya göre:

• Atmosfere göre negatif manometrik basıncı
• Mutlak basıncı
• İki nokta arasındaki fark basıncını

ölçebilir.

Örneğin bir vantuz sisteminde -0,7 barg gibi atmosfer referanslı bir değer yeterli olabilirken, laboratuvar veya kaplama prosesinde mbar absolute, Pa veya Torr cinsinden mutlak basınç ölçümü gerekebilir.

Buradaki fark önemlidir:

P_mutlak = P_atmosfer + P_gauge

Vakumda kullanılan birimleri ve gauge–absolute farkını basınç birimleri sayfasında inceleyebilirsiniz.

Vakum sensörü nasıl çalışır?

Vakum sensörünün çalışma prensibi, ölçülecek basınç aralığına bağlıdır.

Atmosfere yakın vakumda diyaframın mekanik deformasyonu ölçülebilirken, daha düşük mutlak basınçlarda gazın termal iletkenliği veya kalan gaz moleküllerinin iyonlaşması gibi fiziksel özelliklerden yararlanılır.

Bu yüzden “vakum sensörünün içinde mutlaka piezoelektrik kristal vardır” şeklinde genel bir tanım doğru değildir.

Temel sensör ailelerini farklı vakum sensörü türleri sayfasında ayrıca karşılaştırıyoruz.

Piezorezistif ve diyaframlı vakum sensörleri

Makine otomasyonunda atmosfere yakın vakumların ölçülmesinde diyafram tabanlı sensörler yaygındır.

Basınç farkı sensör içerisindeki ince diyaframı çok küçük miktarda büker. Diyafram üzerindeki piezorezistif ölçüm elemanlarının elektriksel direnci değişir ve elektronik devre bu değişimi basınç değerine dönüştürür.

Bu tip sensörler özellikle:

• Robot vantuzları
• Pick-and-place sistemleri
• Vakumlu taşıma
• Ambalaj makineleri
• Pnömatik vakum ejektörleri

gibi uygulamalarda kullanılır.

Pirani vakum ölçeri nasıl çalışır?

Pirani ölçeri, gazın termal iletkenliğinden yararlanır.

Sensör içerisinde elektrikle ısıtılan ince bir tel veya algılama elemanı bulunur. Ortamdaki gaz molekülleri bu elemandan ısı taşır.

Basınç düştükçe molekül yoğunluğu azalır ve elemandan uzaklaştırılan ısı miktarı değişir. Sensör elektroniği bu termal davranışı basınç değeriyle ilişkilendirir.

Önemli nokta şudur: Pirani ölçümü gaz türünden etkilenebilir. Çünkü farklı gazların termal iletkenlikleri aynı değildir.

Bu nedenle üreticinin hangi gaz için kalibrasyon yaptığı bilinmelidir.

Kapasitans manometre nasıl çalışır?

Kapasitans manometrede basınç farkı ince bir diyaframı büker.

Diyafram ile sabit elektrot arasındaki mesafe değiştiğinde elektriksel kapasitans da değişir. Bu değişim elektronik devre tarafından ölçülerek basınca dönüştürülür.

Birçok kapasitans manometre mutlak basınç ölçümü için tasarlanır ve hassas proses kontrolünde kullanılır.

Bu yöntemin önemli avantajlarından biri, ölçümün doğrudan mekanik basınç etkisine dayanmasıdır; bu nedenle bazı termal vakum ölçerlerde görülen gaz türü etkisi daha azdır.

İyonizasyon vakum ölçeri nasıl çalışır?

Basınç çok düşük seviyelere indiğinde gaz molekülü sayısı da çok azalır.

Yüksek ve ultra yüksek vakumda iyonizasyon ölçerleri kullanılabilir.

Bu cihazlar kalan gaz moleküllerini iyonlaştırır. Oluşan iyonlar bir elektrota çekilir ve ortaya çıkan çok küçük elektrik akımı ölçülür.

İyon akımı, belirli koşullarda sistemde kalan gaz yoğunluğuyla ilişkilendirilerek basınç hesaplanır.

Başlıca iki grup:

• Sıcak katot iyonizasyon ölçerleri
• Soğuk katot / Penning tipi ölçerler

olarak görülebilir.

Bunlar, bir vantuz makinesindeki klasik negatif basınç sensöründen tamamen farklı bir ölçüm sınıfıdır.

Hangi vakum seviyesinde hangi sensör kullanılır?

Bunun tek satırlık evrensel cevabı yoktur.

Vakum sınıflarının sınırları kaynağa göre değişebildiği gibi üreticilerin sensör aralıkları da farklıdır.

Genel yaklaşım:

Atmosfere yakın endüstriyel vakum: diyafram, piezorezistif veya benzeri mekanik sensörler.

Daha düşük mutlak basınç: kapasitans veya termal iletkenlik tabanlı ölçerler.

Yüksek ve ultra yüksek vakum: iyonizasyon ölçerleri.

şeklinde düşünülebilir.

Ancak gerçek cihaz seçimi mutlaka üreticinin belirtilen ölçüm aralığına göre yapılmalıdır.

Sensör seçim kriterlerinin tamamını vakum sensörü seçerken nelere dikkat edilmeli? sayfasında bulabilirsiniz.

Vakum sensörü ile basınç sensörü arasındaki fark nedir?

Fiziksel olarak ikisi de basınç ölçer.

Fark; ölçüm aralığı, referans basıncı ve kullanılan sensör teknolojisinde ortaya çıkar.

Bir hidrolik sensör 0–250 bar gibi pozitif gauge basınçları ölçerken, bir makine vakum sensörü -1...0 bar gauge aralığında çalışabilir.

Yüksek vakum ölçerleri ise bundan çok daha düşük mutlak basınçları ölçmek üzere tasarlanır.

Ayrıntılı karşılaştırma için vakum sensörü ile basınç sensörü arasındaki fark sayfasına bakabilirsiniz.

Vakum sensörü hangi çıkış sinyallerini verir?

Endüstriyel sensörlerde uygulamaya göre:

• 4–20 mA
• 0–10 V
• Anahtarlama çıkışı
• Dijital haberleşme

kullanılabilir.

Sürekli analog çıkış veren bir transmitter PLC veya kontrol cihazına gerçek vakum seviyesini aktarabilir.

Vakum şalteri ise belirli bir eşik geçildiğinde yalnızca dijital durum bilgisi verebilir.

Örneğin bir vantuz sisteminde kontrolör:

“Yeterli vakum oluştu, parçayı kaldırabilirsin.”

bilgisini vakum şalterinden alabilir.

Vakum sensörü ile vakum pompası nasıl beraber çalışır?

Vakum pompası vakumu oluşturur; sensör oluşan vakumu ölçer.

Bir otomasyon döngüsünde:

1. Pompa veya ejektör devreye girer.
2. Basınç düşmeye başlar.
3. Vakum sensörü gerçek basıncı ölçer.
4. Ayarlanan değere ulaşılınca PLC prosesi devam ettirir.
5. Vakum kaybolursa alarm veya güvenli duruş oluşturulabilir.

Bu nedenle sensör aralığı seçilirken kullanılan vakum pompası türü ve pompanın gerçek çalışma basıncı da dikkate alınmalıdır.

Pompa seçimi için vakum pompası seçim rehberine bakabilirsiniz.

Vakum sensörü yanlış seçilirse ne olur?

Yanlış sensör kullanıldığında:

• Sensör sürekli ölçüm sınırında kalabilir
• Düşük çözünürlük nedeniyle değişim görülemeyebilir
• Yanlış alarm oluşabilir
• Gaz türü ölçüm hatasına neden olabilir
• PLC ölçeklemesi yanlış yorumlanabilir

Örneğin -1...0 barg aralıklı makine sensörü, yüksek vakum prosesindeki çok küçük mutlak basınçları ölçmek için uygun değildir.

Tersine, yüksek vakum iyonizasyon ölçeri de basit bir robot vantuzunun “parça tutuldu mu?” kontrolü için gereksiz ve uygunsuzdur.

Vakum sensörünün doğruluğunu neler etkiler?

Ölçüm performansını:

• Sensör tipi
• Ölçüm aralığı
• Proses gazı
• Ortam ve proses sıcaklığı
• Yağ veya partikül kirlenmesi
• Sensör kalibrasyonu
• Elektriksel sinyal işleme

etkileyebilir.

Özellikle termal iletkenlik temelli vakum ölçerlerde gaz kompozisyonu önemlidir.

Sensörün durumunu değerlendirmek için vakum sensörü verimliliği nasıl kontrol edilir? sayfasını inceleyebilirsiniz.

Vakum sensörü kalibrasyonu gerekir mi?

Evet. Özellikle hassas proseslerde sensörün zaman içerisinde doğrulanması gerekir.

Kalibrasyon sırasında sensör değeri, uygun ve izlenebilir bir referans ölçüm cihazıyla karşılaştırılır.

Kalibrasyon aralığı sensör tipine, kullanım süresine, proses kirliliğine ve ölçümün önemine bağlıdır.

Bakım ve kalibrasyon için vakum sensörlerinin bakımı ve kalibrasyonu sayfasına bakabilirsiniz.

Vakum sensörlerinin ömrü ne kadardır?

Vakum sensörleri için tek bir sabit kullanım ömrü vermek doğru değildir.

Ömrü;

• Sensör teknolojisi
• Çalışma sıcaklığı
• Titreşim
• Proses kirliliği
• Kimyasal uyumluluk
• Çalışma süresi
• Bakım kalitesi

belirler.

Ayrıntılar için vakum sensörlerinin kullanım ömrü sayfasına geçebilirsiniz.

Vakum sensörü nerelerde kullanılır?

Vakum sensörleri:

• Robotik ve vantuzlu taşıma sistemlerinde
• Paketleme makinelerinde
• Vakum tablalarında
• Vakum fırınlarında
• Kurutma sistemlerinde
• Laboratuvar ekipmanlarında
• Kaplama ve ince film proseslerinde
• Yarı iletken üretiminde
• Sızdırmazlık testlerinde

kullanılabilir.

Daha geniş uygulama listesi için vakum sensörlerinin kullanım alanları sayfasına bakabilirsiniz.

Vakum sensörü kısaca

Vakum sensörü, gazın “yokluğunu” değil, sistemdeki basıncı ölçer.

Ölçüm yöntemi basınç aralığına göre değişebilir:

Diyafram / piezorezistif → makine ve atmosfere yakın vakum
Kapasitans → hassas mutlak basınç ölçümü
Pirani → termal iletkenlik üzerinden düşük basınç ölçümü
İyonizasyon → yüksek ve ultra yüksek vakum

Doğru seçim için sadece “vakum sensörü lazım” demek yeterli değildir.

Ölçüm aralığı + absolute/gauge referansı + sensör teknolojisi + proses gazı + çıkış tipi birlikte değerlendirilmelidir.

Vakum sensörleri hakkında ilgili konular

Farklı vakum sensörü türleri | Vakum sensörlerinin kullanım alanları | Avantajları ve dezavantajları | Bakım ve kalibrasyon | Sensör verimliliğinin kontrolü

Vakum sensörlerinde kullanılan malzemeler | Vakum ve basınç sensörü farkı | Vakum sensörlerinin ömrü | Vakum sensörü seçimi

Vakum pompalarıyla ilgili konular

Vakum pompası nasıl çalışır? | Vakum pompası türleri | Vakum pompası seçimi | Vakum pompası bakım ve onarımı | Vakum pompası enerji tüketimi

Vakum teknolojisi

Vakum teknolojisi ve kullanım alanları | Vakum teknolojilerindeki yenilikler | Vakum güvenliği | Vakum teknolojilerinin enerji verimliliği

Ana bölümler:
Vakum sensörleri ana sayfa | Vakum pompaları ana sayfa | Vakum SSS ana sayfa

Vakum sensörü seçiminde üreticinin gerçek ölçüm aralığı, proses gazı, çalışma sıcaklığı, kirlenme riski ve kalibrasyon şartları mutlaka dikkate alınmalıdır.

Bu yazıyı Otomasyon AVM'yi kaynak göstererek paylaşabilirsiniz.