SMC流量开关的介绍和选型应用

今天天筹（上海）自动化设备有限公司和大家一起全面了解流量传感器。具有IO-Link通讯功能的流量开关。在现场初次设定的参数设定都会上传存储在IO-Link Master中。后续如需调试，可通过现场总线来实现IO-Link的远程设定。不再需要奔赴设备现场操作，为你开启轻松工作新姿势。这些具备IO-Link功能的产品，SMC有压力开关、流量开关、位置开关…等等。

什么是流量开关

流量开关，顾名思义用来检测空气、水等流体的。基本原理类似压力开关：某个被监测的数据达到预设值就发生通或者断的变化。而此次，这个值从压力变成了流量。

流量开关如何工作

1、热敏电阻式：

这是较为常见的气体用流量开关原理，传感器开关内部设有热敏电阻和温度传感器。

SMC产品中，较为典型为PF2A系列流量开关。

对于SMC的传感器来说，+A为“空气用 ”，比如PF2A。而PF2W该对应什么？+W就是“水用 ”。

2、热场效应式：

此类原理的流量开关主要应对微小流量的气体。不同点是使用了MEMS（微机电系统）芯片，还是SMC自行研发的哦

SMC产品中，较为典型为PFM系列流量开关。

原理说明：

该芯片由：膜加热器(Rh)，上流/下流侧传感器(Ru/Rd)，作为气体测温用的环境温度传感器(Ra)共同构成。

 在芯片中央热源上有一个悬浮的热气团，两边的温度分布均匀，也有相同的电阻值。当有气体流入，气团的温度分布平衡被破坏，两边的电阻值有了差异。该差与流动气体流速成比例，通过测定其电阻值，进行演算处理，可以得出气体的流动方向和流速。类似于热电阻传感器原理，Ra作为气体的温度或环境温度的补偿使用。

3、膜片式：

该原理的流量开关，抗异物能力强，设定流量范围小，用于一般工业机械的冷却水装置。

SMC产品中，较为典型为IFW5系列流量开关。

原理说明：水在流动时，阀体节流孔前后产生压差，使得流量压力开关的上下膜片感知，引起阀杆的上下移动，从而起到调节作用。

4、卡门涡街式：

该原理来自于卡门涡街现象，它在1912年，由美国物理学家卡门研究。SMC产品中，较为典型为PF3W系列流量开关。

原理说明：

在流场中放一个细长体，在一定雷诺数Re范围内，在细长体的下游会产生一堆交替出现的漩涡。此漩涡的频率与流体速度成比例，通过测量漩涡的频率可以测量出流体的流量。

 PS：流体雷诺数是流体力学中的概念， 指流体在运动过程中其惯性力与粘滞力的比值

5、电磁式：

设计灵感来自于法拉第电磁感应定律，用于减少流路压损而设计的水用流量开关。SMC产品中，较为典型为LFE系列流量开关 。

原理说明：

根据电磁感应定律：磁场中导电体横向切割磁力线，则产生与其速度相关的感应电动势。

由于，感应电动势(E)与流速(V)和磁感应强度(B)的乘积成正比。通过感应电动势(E)的换算可获得体积流量。

流量开关的选择：

以SMC产品为例，通常我们从如下几个方面考虑：

1适用流体

首先，肯定要分清楚，我们对哪类流体做监测。流量开关可以根据对应的流体，分为如下三种，具体对应哪些气体和液体，详加下图。

2适用流量范围

说完定性，再说定量。也就是流量的适用范围。

样本都会标明产品的流量范围。在这里必须说明，这里所指的流量，是瞬时流量——指流体在单位时间内通过管道横截面积的流体数量。

SMC的产品，流量从小到大，可广泛应用多种领域。

根据不同的使用场合，选择合适的产品：

大流量适用于空气等流体的总管路流量监控、管理上。小流量则使用在对于单个支路流体的控制。

此外，当我们需要把对流量进行总体把控，除了需要知道（瞬时）流量，我们也需要了解累计流量——现场液体、气体等通过某一管道的瞬时流量在一定时间内的累积值。

3流体重复精度

以PF3A7□H系列为例，重复精度对应的数值显示为：“±1%F.S.”

所谓F.S. 是指满量程， 也即为“full span”的简写。对于PF2A系列而言，就是精度是满量程的±1%。

同一产品根据使用的流体不同、输出方式不同、安装方式不同，也会有不同的精度。大家在选择的时候，要注意仔细查看样本，了解具体参数再做选择。

4、其他参考值

此外，还要考量输出方式（开关量or模拟输出量），以及安装方式（分体式还是一体式）来综合选择需要的传感器型号。这些原则和压力传感器基本都是一致的。

流量传感器的应用场合

流量传感器的使用初衷，与压力传感器略有差异，除了对于流路流体的精准测量外，还有对整体流路的监控，通过可视化技术，对用气设备系统的能耗全过程分析，通过各类优化及规范手段，提高能源利用效率，降低能耗，实现节能的效果。

气路监控;利用流量开关PF3A7□H系列，通过对主管路及各个装置的支管路进行流量管理，掌握每台装置流过的流量状况。便可分析如何减少流量，采取必要的改善对策，达到节气的目的。

水路监控：

常使用在焊枪，焊接机器人、以及温控器的冷却水控制。

以焊机为例，用流量开关LFE系列测定冷却水（即水溶性冷却液）的流量。不焊接时切断该阀停止冷却水供应，则可大大节省冷却水。

3、微小工件的吸着确认：使用对像是半导体行业的晶片,只有1mm-5mm的微小工件，由于吸着前后的正空压力差很小，用真空压力传感器，这样的压力差很难判定是否吸着工件。
而用PFMV系列流量开关，由于流量差异大，易判断工件是否被吸着。