Eldiven kutusunun hem vakum hem de sıcaklık gibi iki çevresel değişkeni kapsayan güçlü işlevlerine ulaşmak amacıyla, bu makale vakum ve sıcaklığın doğru ölçümü ve kontrolü için entegre çözümlere odaklanmaktadır. Yukarı akış (upstream), aşağı akış (downstream) ve çift yönlü (bi-directional) kontrol metodları açıklanmaktadır. Ayrıca, farklı vakum derecesi aralıklarında kontrol modunun otomatik geçişinin spesifik uygulaması tanıtılmakta ve kontrolde kullanılan yeni oransal akış kontrol valfi ve 24-bit ultra yüksek hassasiyetli PID kontrolcü gösterilmektedir.
Vakumlu eldiven kutuları genellikle kolay oksitlenebilir ve sulanan maddeler için kullanılır. Anaerobik ve susuz bir ortamda manuel operasyon gerektiren kimyasal reaksiyonlar, malzeme işleme ve performans testleri için çok faydalıdır. Eldiven kutusunun temel işlevi, vakumlu bir ortam sağlamak ve kullanım kolaylığı sunmaktır. Ancak mevcut pratik uygulamalarda, çoğu eldiven kutusu yalnızca anaerobik ortam ve manuel çalıştırma işlevlerini kullanmakta, kutunun tam kapasitesini yansıtamamaktadır. Eldiven kutusunun daha güçlü uygulamaları aşağıdaki iki açıdan da yansıtılmaktadır:
(1) Vakum Kontrolü: Vakumlu eldiven kutusu hermetik bir çevre kutusudur ve nihai vakum derecesi genellikle yaklaşık 10 Pa‘a ulaşabilir. Bu sayede eldiven kutusundaki vakum derecesi, gerektiği gibi 10 Pa ile atmosferik basınç arasındaki herhangi bir ayar noktasında kontrol edilebilir. Vakuuma duyarlı çeşitli kimyasal reaksiyonlar, deneyler ve testler gerçekleştirilebilir; ayrıca vakum ortamını değiştirmeden veya bozmadan çeşitli manuel işlemler yapılabilir.
(2) Sıcaklık Kontrolü: Vakumun yanı sıra, sıcaklık da birçok reaksiyon, deney ve test için bir diğer önemli çevresel değişkendir. Eldiven kutusuna uygun ısıtma cihazı yerleştirilerek, sıcaklık ve vakum derecesinin birleşik ortamı altında çeşitli deneysel çalışmalar yapılabilir. Böylece, diğer fiziksel büyüklükteki çevresel koşullar da yapılandırılarak çeşitli sınır koşulları altında çoklu fiziksel büyüklükte kuplajlı test koşulları oluşturulabilir. Vakumlu eldiven kutusunun tam performansına ulaşmak için, eldiven kutusundaki vakum derecesi ve sıcaklık olmak üzere iki çevresel değişkene odaklanılmaktadır.
Bu makale, vakum derecesi ve sıcaklığın doğru ölçümü ve kontrolü için entegre çözümü detaylıca tanıtmakta ve vakum kontrol sürecindeki yukarı akış, aşağı akış ve çift yönlü kontrol modlarının farklı vakum derecesi aralıklarındaki kullanımını açıklamaktadır.
Eldiven kutusu, düşük vakumlu bir ortam boşluğuna aittir. Mekanik pompa kullanan bir eldiven kutusunun vakum derecesi genellikle 10 Pa civarında bir mutlak basınca ulaşabilir. Vakumlayarak ve inert gazla doldurarak, eldiven kutusunun vakum derecesi 10 Pa’dan bir atmosfere (mutlak basınç 0.1 MPa) kadar kontrol edilebilir. Dört büyüklük derecesini kapsayan böyle bir vakum aralığındaki kontrol için, fiili ihtiyaçlara göre farklı hassasiyette vakum sensörleri kullanılacak ve buna bağlı olarak farklı kontrol modları olacaktır. Aşağıda her bir kontrol modunun spesifik içeriği yer almaktadır.
Aşağı akış vakum pompasının pompalama hızının sabit tutulması koşulu altında, yukarı akış kontrol modu, vakum ölçerin ölçüm sinyaline göre yukarı akış hava giriş portunun oransal akış kontrol valfinin açılışını PID vakum basınç kontrolcüsü aracılığıyla ayarlamaktır. Yani, giriş akışını kontrol ederek eldiven kutusundaki basıncı ayarlanan noktada tutmaktır. Yukarı akış modu genellikle yüksek vakum kontrolü için kullanılır.
Aşağı akış vakum pompasının pompalama hızının sabit tutulması koşulu altında, aşağı akış kontrol modu, vakum ölçerin ölçüm sinyaline göre aşağı akış hava çıkışının oransal akış kontrol valfinin açılışını PID vakum basınç kontrolcüsü aracılığıyla ayarlamaktır. Yani, hava akış hızını kontrol ederek eldiven haznesindeki basıncı ayarlanan değerde tutmaktır. Görüldüğü gibi aşağı akış modu genellikle düşük vakum kontrolü için kullanılır.
Yukarıdaki yukarı akış ve aşağı akış kontrol modlarının kendilerine özgü avantajları vardır ve pratik uygulamalarda nadiren tek başlarına kullanılırlar. Genellikle yukarı akış ve aşağı akış modları birlikte entegre edilir, bu da çift yönlü kontrol modu olarak adlandırılır. Çift yönlü kontrol modunda, vakum basınç kontrolcüsünün ileri ve geri kontrol işlevlerine sahip olması gerekir, yani yukarı akış oransal akış kontrol valfi için ters kontrol ve aşağı akış oransal akış kontrol valfi için ters kontrol işlevi olmalıdır.
Yukarıda belirtildiği gibi, vakum derecesinin doğru ölçümü ve kontrolü 10 Pa ~ 0.1 MPa tam aralıkta gerçekleştirilecekse, genellikle 1000 Torr ve 10 Torr‘luk iki adet yüksek hassasiyetli diyafram basınç göstergesinin otomatik olarak geçiş yapması gerekir. Yüksek geçiş noktası (2-3), düşük vakum sensörünün çalıştığı yüksek noktadır ve düşük geçiş noktası (1-2), yüksek vakum sensörünün çalıştığı düşük noktadır. Kontrolcü, bu iki nokta arasında yumuşatma hesabı yapar. Düşük vakum ölçümü PV1 ve yüksek vakum ölçümü PV2’nin sürekli örneklemesi alt geçiş noktasının altındaysa, kaba vakum sensörüne geçiş yapılır. Düşük vakum ölçülen değeri PV1 ve yüksek vakum ölçülen değeri PV2’nin sürekli örneklemesi üst geçiş noktasının üzerindeyse, yüksek vakum sensörüne geçiş yapılır.
Diğer sensörler gibi, çeşitli vakum sensörlerinin de belirli bir ölçüm aralığı ve hassasiyeti vardır. Temel kural şudur: geniş ölçüm aralığına sahip bir sensörün hassasiyeti düşüktür; yüksek ölçüm hassasiyetine sahip bir sensörün ölçüm aralığı daha dardır. Eldiven kutusu için kullanılan vakum sensörleri genellikle aşağıdaki üç kategoriye sahiptir (Bkz. Şekil 5’in içeriği):
Eldiven kutusunun vakum kontrolünde genellikle iki tür valf bulunur: biri hava girişindeki akışı ayarlayan bir hava giriş valfi, diğeri ise egzoz akışını ayarlayan bir egzoz valfidir. Hava giriş valfleri çoğunlukla küçük akış düzenlemesi için kullanılır, bu nedenle genellikle iğneli valfler seçilir. Egzoz valfleri çoğunlukla vakumlama için kullanılır, bu nedenle genellikle daha büyük çapa sahip küresel valfler gereklidir.
Otomatik kontrol nedeniyle, hem iğneli valflerin hem de küresel valflerin DC voltaj, DC akım veya dijital sinyal (RS485) ile sürülmesi gerekir, bu da oransal akış kontrol valfi olarak adlandırılır. Oransal akış kontrol valfi olarak, küçük boyutlu, step motorla tahrik edilen bir oransal akış kontrol valfi seçilir.
Bu oransal akış kontrol valfi yüksek tepki hızına (1 s içinde) ve doğrusallığa (%1 içinde) sahiptir.
Eldiven kutusunun vakum derecesinin yukarıdaki çeşitli kontrol modlarından, vakum derecesi kontrol sürecinin kontrolcü için yüksek gereksinimler ortaya koyduğu görülebilir.
Seçilen kontrolcünün aşağıdaki kriterleri karşılaması gerekir:
Eldiven kutusu, vakum ortamı sağlamanın yanı sıra, farklı sıcaklıklarda çeşitli deneyler ve testler yapmak için kutu içine bir ısıtma cihazı da yerleştirebilir. Bu nedenle, eldiven kutusu uygulamasına sıcaklık kontrol fonksiyonunun dahil edilmesi gereklidir.
Sıcaklık kontrolü, genellikle bir PID kontrolcüsü ile bir sıcaklık sensörünün birleşimi kullanılarak gerçekleştirilen çok olgun ve klasik bir teknolojidir. Maliyeti ve kurulum hacmini azaltmak için, sıcaklık ve vakum derecesini eş zamanlı olarak kontrol etmek üzere genellikle çok kanallı bir PID kontrolcü kullanılır. Kontrolcü, ölçüm kontrol verilerini ve eğrilerini görüntülemek ve depolamak için bir bilgisayarla iletişim kurar.
Eldiven kutusundaki çalışma sıcaklığının genellikle çok yüksek olması gerekmez, ancak termal koruma ve soğutma iyi yapılırsa, 1000°C’nin üzerindeki çalışma sıcaklığı aralığı da elde edilebilir. Sıcaklık ölçüm sensörü genellikle bir termokupl seçer. Ölçüm hassasiyeti yüksek ise, termal direnç ve termistör sıcaklık sensörü de seçilebilir. Bu sensörler, yukarıda bahsedilen yüksek hassasiyetli PID kontrolcüsüne doğrudan bağlanabilir.
Yukarıdaki içeriğin tanıtımıyla, eldiven kutusundaki vakum derecesi ve sıcaklığın çeşitli kontrol yöntemleri ve ilgili ana sensörler, oransal akış kontrol valfi ve PID kontrolcüler temelde açıklanmıştır. Spesifik uygulamalarda, eldiven kutusunun özel yapısı ve işlevi için kısmi iyileştirmeler yapılabilir ve genel tasarım, kurulum ve entegrasyon da fiili gereksinimlere göre gerçekleştirilebilir.
Bu makale sadece eldiven kutusundaki vakum derecesi ve sıcaklığın ölçümünü ve kontrolünü tanıtsa da, bu yöntemler ve spesifik uygulama içerikleri, düşük sıcaklık, geometrik büyüklük, optik ve akustik gibi atmosfer ortamına daha duyarlı olan diğer alanlardaki test parametrelerinin kontrolüne de genişletilebilir ve uygulanabilir.
Web sitemizi ziyaretiniz sırasında çerezler kullanılmaktadır. Kişisel verilerinizin 6698 sayılı KVKK uyarınca işlenmesine ilişkin detaylı bilgi için Gizlilik Politikası sayfamızı inceleyebilirsiniz.