Transcript 작동 원리 : Sensor

Product Feature: 5800 MFC
Soft Start
Valve Override
Fast Response Control
Remote Transducer Input
Setpoint
Output Limiting
Low Command Valve Inhibit
Removable Cleanable Sensor
Valve Test Point/Purge
Valve Off
Product Feature: 5800 MFC
Product Specifications

유량 범위: 3 sccm to 2500 slpm (Nitrogen Equivalent)

정 확 도 : +/- 1% at Calibration. +/-0.2% FS for Ranges higher than 20 slpm.

재 연 성: 0.25% of the rate.

응답 속도: Less than 3 seconds response within 2% of FS.

Power: ±15 Vdc ± 5%

사용 온도: Operating (5°C – 65°C). Non-Operating (＜-25°C – 100°C＜)

최대 사용 압력: 1500 psig (100 Bar)

압력차 Pressure (Delta-P): 5 –50 psia/3.5 Kg/cm2

Output Signal: 0-5 Vdc into 2000 ohms or greater.

Leak Integrity: 1 x 10-9 Atm. cc/sec Helium.

Control Range: 50 to 1 (Max. Range에 2% ~ 100%)

Electrical Connection: 20 terminal CE or 15 Pin D-Connector.
Product Feature: 5800 MFC
Part Pictures
Thermal Sensor
5850E SS Body
ACLFE Restrictor
Orifice
Sensor Applied
Restrictor Applied
Orifice Applied
Product Feature: 5800 MFC
Part Pictures
Plunger
Lower Guide Spring
Plunger Assembly
Plunger Assembly Applied
Viton Valve Seat
N/C Valve Stem
Valve Stem Applied
W/Valve Coil Can
Product Feature: 5800 MFC
Part Pictures
PC Board
PCB Applied
5850E Cover Can
Complete 5850E
Product Feature: 5800 MFC
작동 원리 : Sensor
1.
Sensor Tube의 중간에 위치한 heater에
정전력을 공급하여 가열한다.
2.
Gas Flow가 없는 상태에서 T1, T2 의 도달
온도가 같아져 온도차는 없다.
3.
Gas Flow가 일어나면 Upstream Sensor T1의
온도는 내려가고 Downstream Sensor T2 의
온도는 올라가게 되어 온도차 △T(T1, T2 )가
형성된다.
4.
이 때, 온도차 △T(T1, T2 ) 는 Gas의 흐름에
정비례한다.
5.
Bridge 회로는 T1,, T2 의
온도차(△T)값을측정을하여 Amplifier 를
통하여0~5 VDC 출력을 내보낸다.
* Brooks Sensor는 3 Wire 방식으로 타 2 Wire 방식의 Sensor 보다 정밀하다. 특히,
Sensor Tube의 직경이 φ0.35O.D * 0.09t로 작기 때문에 Gas 흐름에 대한 온도 반응이
빠르고 정확하며, 높은 압력에도 적용할 수 있다.
Product Feature: 5800 MFC
작동 원리 : Restrictor
Restrictor 는 유량비에 따라 일정한 차압을
만들어 Sensor쪽으로 Gas Flow가 형성되게
한다.
각 restrictor 는 sensor에 흐르는 유량과
Restrictor에 흐르는 유량비를 일정하게 유지
시킨다.
각 restrictor들은 서로다른 압력차와 최대유량
값을 갖는다.
Brooks 5850E MFC 는 3가지 종류의 restrictor를 사용한다.
1)
2)
3)
9.5SLPM 이상의 일정한 유량값을 위한 다공질의 소결금속.(Air 기준)
3.5SLPM 이상의 일정한 유량값을 위한 소결 wire mesh.(Air 기준)
ACLFE( 층류를 형성시키고 막히지 않게 하는 성분) 3.4SLPM이하의
유량값에 사용.
Product Feature: 5800 MFC
작동 원리: Valve
Normally Closed Valve(N/C)는 0 V에서 오른쪽
그림에 묘사된 것처럼 완전히 닫혀있다.
사용자에 의해 셋팅 된 voltage는 pcb에서 valve
coil can에 연결되어 전류에 정비례하는 자기력을
만든다. 높은 voltage는 밸브가 완전히 열리도록
하고 반면에 낮은 voltage나 0 V는 닫히게 한다.
부하를 거는 것은 valve seat를 상승시켜 orifice와
떨어뜨려 가스를 흐르게 하는 초기의 힘을
결정한다. 만일 부하를 건 것이 충분하지 않다면
valve는 완전히 닫히지 않는다. 과도하면 자기력은
plunger를 올리기에 충분하지 않고 valve는 열리지
않는다.
간극(plunger꼭대기와 stem사이의 공간)은 밸브 전체 이동거리와 주어진
voltage에서 plunger와 stem사이의 힘을 결정한다.
간극이 너무 작으면 valve는 열리지 않고 너무 크면 valve를 열 수 있는 자기력이
충분하지 못한다
Product Feature: 5800 MFC
적용 범위

Optical Fiber (광섬유)

LCD

Total Industry

Fuel Cell (연료 전지)

Petrochemical

Petroleum

Research and Development

High Pressure Industry

Pharmaceutical (제약)
위의 적용 분야에서 모두 5850E 모델이 강점을 보이고 있지만 광섬유 제조 공정,
LCD와 연료 전지 산업분야에서는 더 큰 강점을 보이고 있다.
Product Feature: 5800 MFC
Main Market Application Percentages
70%
World Wide Scale
10%
10%
5% 5%
Industrial
Fuel Cell
Semiconductor
Optical Fiber
Other
North Asia Pacific
10%
Industrial
Fuel Cell
Semiconductor
Optical Fiber
Other
15%
10%
20%
45%
Statistics based on Fiscal year October 2001-2002
Troubleshooting ( 고 장 진단 ,수 리 )
작동하기 전 확인 사항
가능하다면 수리나 반품을 위한 문제가 있다고 생각 되는 MFC를 장비에서
분리하기 전에 특히 새 제품이라면 아래의 내용을 확인해야 된다.
Common단자의 저항 값이 낮은지 확인하거나 Power공급장치의 전압과 그
Signal이 controller에 제대로 전달되고 있는 지 확인.
가스가 흐르는 연결 부위들이 제대로 되어있나 확인하고 Leak가 있는지 확인.
MFC가 작동은하나 Set point 값 만큼 흐르지 못하면 Inlet 압력이 충분한지와
차압(△P)이 정상인지 확인(초기 교정 조건과 동일한 지 확인).
각 종 Jumper의 위치가 정확하게 위치해 있는 지 확인 요망.
Troubleshooting cont…
문제점
고장원인
확 인/ 조 치 사 항
Overshooting값이
5%F.S 이상 일 때
Anticipate potentiometer
의 조정 불량
anticipate potentiometer를 조정.
명령한 값과 관계없이
output이 0이고 gas가
흐르지 않을 때.
Control Valve의 막힘
Valve Override Input에 –
15V가 가해짐.
100% 에서 command valve와 TP3를 체크, 만일
voltage가 N/C valve에 대해 –11V 또는 N/O
valve에 대해 +11V 보다 더 내려가면 분해하여
control valve를 수리하라.
PCB 결함.
Valve의 과도한 input값을 check.
Valve voltage가 나오지
않음.
circuit board를 교체.
“Valve-off” 핀이 ground됨.
외부 valve 에서 나오는 jumper값을 check.
“Valve-off”의 input 값을 check.
Control은 하지만
Off시 Zero값에
도달하지 못할 때.
control valve의 leak
가능성.
valve 전압의 저항값 초과.
Valve를 분해 및 수리.
Control의 저항 값을 낮추거나 컨트롤러의
“External Valve Return”의 부품을 바꾼다.
Troubleshooting cont…
문제점
Control은 하지만 Set
값보다 Output이 낮게
나올 때
고장원인
확 인/ 조 치 사 항
Inlet압력이 낮거나
차압(△P)이 낮을 때
압력을 조정하고 필요 시 필터를
교환하거나 세척한다.
부분적인 sensor의 막힘
재교정
부분적으로 valve가 막힘.
control valve를 분해 및 수리.
Valve의 조절 불량
valve를 조정
Valve guide spring의 부적합한
선택
유량값의 흔들림
차압이나 inlet 압력이 높음
pressure조절
orifice사이즈가 큼
orifice size를 확인
Valve 조정 불량
valve를 조정.
Anticipate potentiometer의
조정 불량
anticipate potentiometer를 조정.
pressure regulator의 고장.
PCB의 손상.
regulator output을 확인
PCB를 교체.
Troubleshooting cont…
문제점
고장원인
확 인/ 조 치 사 항
Valve가 열렸거나 누설가능성.
control valve를 cleaning하거나 조정
Valve Override input에
+15V가 인가 됨
Valve Override 단자 확인.
PCB의 고장.
PCB를 교체.
Command input값이 뛸 때.
command signal 을 연결.
교정된 량 보다 많은
량이 흐르나 출력값은
zero 일때
Sensor가 막힘.
0.007φ 정도의 피아노선으로 뚫는다.
교정된 량 보다 적은
량이 흐를 때
restrictor의 부분적인 막힘.
restrictor 의 교체.
Output signal이
+6.8V가 나올 때
Calibration Method & Principle
* 정 의 : calibration을 하는 것은 check, 조정 또는 표준화된 것과의 대조에 의한
결정이다(정확한 교정을 마친 것). 사용Gas, 사용 유량, 사용 압력에 적합하게
Restrictor, Orifice를 선정 조립하여 사용 조건과 동일하게 성능을 맞춘다.
* 목 적 : calibration의 주요 목적은 5850E MFC의 유량과 gas, valve를 조정하고
소비자가 필요한 사양에 맞추어 주는 것
* 방 법 : calibration절차는 digital voltmeter와 Brooks Vol-U-meter와 같은 표준
calibrator를 필요로 한다. Digital voltmeter는 유량조정에 사용되어지는 Vol-Umeter와 함께 MFC의 valve내부를 조정한다. Calibration은 숙달되고 교육 받은
사람이 해야 하고 중앙진공이 도움이 될 것이다.
* Calibration은 5 point 에서 수행되는데 그에 따라 valve는 Full scale의 0%,
20% FS, 50%FS, 70% FS and 100% FS에 조정이 이루어진다.
MFC Response to Pressure Variation
압력변화는 대부분이 orifice와 관련이 있다.
1.50
- Orifice의 선택은 Gas, 사용 압력, 사용 유량에
의해 선택한다.
Air, N2, O2, CO
1.40
H2
Steam
1.30
CO2
K=cv/cp
비열비
- Brooks sensor 는Thermal Mass 측정 원리에 의한
Gas질량 측정 방식이므로 압력 변화에 무관하다. 즉,
압력 변화에 따라 체적은 변하지만 질량은 변하지
않기 때문에 압력 변화에 무관하게 된다.
Hydrocarbon mol wt = 16
1.20
20
25
30
40
60
1.10
- 오른쪽 그래프는 온도변화에 따른 정압비열과
정적비열의 gas 별 차이를 나타내었다.
1.00
0
100
200
300
400
500
Temperature Deg.F
꼭 이해해야 할 제한 조건은 △P와 임계 압력차이와의 관계가 있다. 임계
압력량은 INLET과OUTLET압력 차가 5~50psia 내에 들지 않을 때 존재한다. 다시
말해 5850E는 valve를 기준으로 전 후의 최대 압력차를 3.5kg/㎠(50psi)를
허용한다.
Orifice선택은 복잡한 계산을 해야 되며 충분히 숙련되고 교육 받은 기술자의
협조가 필요하다.
Introducing Smart Series Mass Flow
Typical calibration installation
Introducing Smart Series Mass Flow
Comparison of Digital and Analog MFCs
Digital Type
Digital Meter는 calibration과 같은 일을
수행하는 digital signal 을 사용하고 valve조정은
컴퓨터의 Software로 가능하다. 또한, 자체진단도
가능하다.
S-Series
온도변화에
따라 정확성과 재연성에 영향을
받지 않는다..
정확한
control 은 빠른 응답속도 와 다양한
공정조건에서 gas유량을 확고하고 안정적으로
제어함
오랜
기간의 신뢰성, Zero점의 안정성은 정확한
측정과 control을 하게 한다
사용자가
완전하게 PID control과 I/O 그리고
alarm을 프로그램할 수 있다..
내부의
PCB배열은 main Board 와 그에 연결되어
digital 과 profibus지원을 해주는 piggy back board
로 구성되어 있다.
Analog Type
‘E’
나 ‘I’ 시리즈와 같은 제품은 아날로그 신호를
사용하여, calibration, valve 조정과 진단체크는
수동으로 해야 된다.
일반적으로
Digital MFC 에 비해 정밀성과 재연성밎
온도변화에 민감.
일반적인
응답속도는 다양한 공정 조건의 가스
흐름 조절에 영향을 미친다. 최선의 결과를 위해서는
공정 조건에 최소한의 변화를 주어야 한다.
신뢰성은
공정조건과 표준상태의 유지에 달려있다.
Zero점의 변동가능성이 있다.
PID
control, I/O과 alarm 은 수동으로 행해져야
한다.
내부의
PCB 배열은 아날로그 신호를 주는 하나의
PC Board 로 구성되어 있기 때문에 Digital 이나
profibus 지원은 할 수 없다.
MFCs Utilizing Profibus Communication

PROFIBUS는 모든 공장의 공정 산업과 제조 부분에 있어서 사용하는 가장
보편적인 분야이다. Profibus는 vendor-independent하고, 공정 자동화와
제조에 있어 적용의 넓은 범위를 기준으로 한다. Vendor-independence 와
개방성은 국제 규격인 EN 50170, EN 50254 and IEC 61158로 보증하게
한다.

PROFIBUS는 어떤 특별한 조절 없이 다른 제조사의 장치와 호환이
가능하다. Profibus는 복잡한 통신 작업과 높은 처리 속도 적용에 사용 될 수
있다. 이것을 통해서 더욱 더 기술적인 발전을 해 나갈 수 있고, Profibus는
여전히 미래를 대비하는 산업의 통신 시스템이다. . Profibus 는 여전히
미래에 대비하는 산업의사소통 시스템이다. Profibus사용의 이점은
비용절감 ,쉬운 설치 운용과 다양한 제조 공정에 대응할 수 있다.
EUROPEAN
FIELDBUS STANDARD
EN 50170
MANUFACTURING