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Was ist ein Temperatur-Regler?

Ein Temperatur-Regler ist ein Gerät, das die Temperatur regelt, indem es die gemessene Temperatur mit der eingestellten Temperatur vergleicht.

Er nimmt die von Sensoren wie Thermoelementen und Thermistoren erfasste Temperatur auf, vergleicht sie mit der eingestellten Temperatur und gibt ein elektrisches Signal aus. Das Ausgangssignal wird dann zur Steuerung des Heiz- oder Kühlsystems verwendet, um die eingestellte Temperatur zu halten. In Privathaushalten werden sie in Wassererhitzern und Klimaanlagen eingesetzt, während sie in der Industrie häufig zur Warmhaltung von Außenlagertanks verwendet werden.

Verwendungszwecke von Temperatur-Reglern

Temperatur-Regler werden zur Regelung und Steuerung der Temperatur von Flüssigkeiten und Gasen eingesetzt.

In industriellen Anwendungen werden sie häufig zur Regelung der Prozesstemperatur eingesetzt. Die automatische Regelung mit Temperaturreglern minimiert den Verbrauch von Dampf und Strom und trägt zur Energieeinsparung bei.

Zu den allgemeinen Anwendungen im Haushalt gehören Wassertemperaturregler für tropische Fische, Warmwasserbereiter und Luftkühlungsgeräte wie Klimaanlagen und Kühlschränke.

Prinzip von Temperatur-Reglern

Temperatur-Regler werden hauptsächlich dazu verwendet, die gemessenen und eingestellten Temperaturen zu vergleichen, zu berechnen und in Heizungs- und Kühlsystemen zu regeln. Bei einem System, dessen Temperatur geregelt werden soll, besteht das System in der Regel aus einem Temperaturmessfühler, einem Temperatur-Regler und Heiz- und Kühlgeräten.

Der Temperaturmessfühler misst die Temperatur des zu regelnden Objekts. Es werden Widerstandstemperaturfühler oder Thermistoren verwendet. Der Temperatur-Regler ist das elektronische Gerät zur Regelung. Er nutzt die Temperaturrückführung zur Steuerung der Leistung. Klimaanlagen und Heizgeräte werden zum Heizen und Kühlen verwendet. Klimaanlagen verwenden einen Kompressor zur Verdichtung des Kältemittels und können sowohl heizen als auch kühlen.

Steuerungsmethode von Temperatur-Reglern

Es gibt zwei Arten von Berechnungsausgängen für Temperaturregler: kontinuierliche Regelung und EIN-AUS-Regelung.

1. Stetige Regelung

Ein typisches Beispiel für eine stetige Regelung ist die PID-Regelung, eine Regelungsmethode, bei der das Eingangssignal mit Hilfe von Proportional-, Integral- und Derivativgliedern (Abkürzung für Proportional, Integral und Derivativ) berechnet wird, so dass in den meisten Fällen eine Temperaturregelung nur mit Proportional- und Integralanteilen möglich ist.

Bei schwierigen Prozessen, bei denen ein Überschwingen nicht toleriert werden kann, werden Feineinstellungen mit der Differenzialregelung vorgenommen. Proportional-, Integral- und Differenzialregelung werden mit den Anfangsbuchstaben des Alphabets als P-Regelung, I-Regelung und D-Regelung abgekürzt.

• P-Regelung
  Die Regelung ist proportional zur Abweichung zwischen dem Eingangswert des Temperaturmessfühlers und dem Temperatursollwert.
• I-Regelung
  Die Regelung wird durchgeführt, um die Abweichung zwischen dem Eingangswert des Temperaturmessfühlers und dem Temperatursollwert zu eliminieren.
• D-Regelung
  Führt eine Regelung zur Feinabstimmung der durch externe Faktoren verursachten Temperaturänderung durch.

2. ON-OFF-Regelung

Die EIN-AUS-Regelung vergleicht die gemessene Temperatur mit der eingestellten Temperatur und schaltet die Kühl-/Heizanlage ein und aus. Sie ist einfacher als die Stetigregelung und kann zu geringeren Kosten eingeführt werden.

Weitere Informationen zu Temperatur-Reglern

1. Thermostate und Temperatur-Regler

Thermostate sind einfache Temperatur-Regler, die es schon seit langem gibt. Sie nutzen die temperaturbedingte Ausdehnung und Kontraktion eines Metalls oder einer Flüssigkeit, um die Temperatur zu regeln, indem sie Kontakte oder Ventile ein- und ausschalten. Sie werden häufig als Regelventile für die Kühlwasserzufuhr zu Heizkörpern in Autos und anderen Fahrzeugen sowie zur Regelung der Temperatur von Wasserkochern verwendet. Es gibt Thermostate aus Metall und mit Flüssigkeitsausdehnung.

• Metall-Thermostate
  Metallthermostate verwenden einen Temperaturfühler, der Bimetall genannt wird. Dabei handelt es sich um eine Platte, die aus zwei verschiedenen Metallen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht und die durch Wärme verursachte Ausdehnungsverformung als elektrischen Kontaktpunkt nutzt.
• Flüssigkeitsausdehnungsthermostate
  Flüssigkeitsausdehnungsthermostate nutzen die Ausdehnungs- und Zusammenziehungskraft einer in einem Behälter eingeschlossenen Flüssigkeit als elektrische Kontaktstelle. Der Flüssigkeitsausdehnungsthermostat zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, die elektrische Leistung zu erhöhen. Beide Arten von Thermostaten benötigen zur Steuerung keine Stromversorgung.

2. Temperatur-Regler und Heizungen

Temperatur-Regler sorgen für die Temperaturregelung in einem Temperaturbereich oberhalb der Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) durch einen Steuerbefehl an ein Heizgerät. Da jeder Temperatur-Regler eine bestimmte regelbare Leistung hat, muss bei Verwendung eines Heizgerätes mit großer Leistung eine separate Antriebsvorrichtung, z. B. ein elektromagnetischer Schalter, vorgesehen werden.

Wenn Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) geregelt werden sollen, wird ein Kühlgerät oder eine andere Kühleinrichtung betrieben. Die Spezifikationen und Leistungen des Temperatur-Reglers, des Heizgeräts und des Kühlgeräts müssen für den Zweck geeignet sein. Für die Temperaturregelung werden gleichzeitig Temperaturfühler benötigt.

3. Anzeigende Regler und Temperatur-Regler

Temperatur-Regler sind eine Art von anzeigenden Reglern. Anzeigende Regler regeln nicht nur die Temperatur, sondern auch verschiedene andere Faktoren wie Feuchtigkeit, Durchfluss und Druck. Sowohl Anzeige- als auch Temperatur-Regler sind reine Rechengeräte und benötigen separate Sensoren und Kühlgeräte.

Was ist ein Torque-Motoren?

Torque-Motoren sind Motoren mit hohem Anlaufmoment, das mit zunehmender Drehzahl abnimmt.

Sie haben die Eigenschaft, über einen großen Drehzahlbereich stabil zu arbeiten. Torque-Motoren können insbesondere bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehmomente erreichen und eignen sich daher für den Einsatz in Walzen und anderen Wickelvorrichtungen.

Beim Wickeln sind anfangs ein niedriges Drehmoment und eine hohe Drehzahl erforderlich, aber mit fortschreitender Wicklung nimmt der Durchmesser zu, so dass schließlich ein hohes Drehmoment und eine niedrige Drehzahl erforderlich sind. Die Ähnlichkeit zwischen der lastseitigen Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie und der Kennlinie des Torque-Motors macht den Torque-Motor zu einem geeigneten Motor für die Wicklung.

Verwendungszwecke von Torque-Motoren

Torque-Motoren werden häufig in Anlagen eingebaut, in denen etwas mit konstanter Geschwindigkeit aufgewickelt werden soll. Beispiele sind das Aufwickeln von bahnförmigen Materialien wie Stoff, Papier oder Gummi oder von linearen Materialien wie Metalldraht, Kabel oder Faden.

Zu den Anwendungen für Walzen gehören Vorschubwalzen, Verlustausgleich für verschiedene Walzen, kleine Kräne und Förderbandantriebe. Torque-Motoren eignen sich auch zum Anziehen und Lösen von Ventilen und Schrauben, zum Öffnen und Schließen von Türen usw., da diese Anwendungen ein Anlaufmoment erfordern.

Prinzip der Torque-Motoren

Während die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie anderer Motoren bei einer bestimmten Drehzahl einen Scheitelpunkt aufweist, hat der Torque-Motor eine sanfte, stetig nach rechts abfallende Kurve. Diese Kennlinie ist die P-Bereichskennlinie.

Torque-Motoren haben die Eigenschaft, dass das Drehmoment mit zunehmender Drehzahl abnimmt, um ein Gleichgewicht zwischen Motor und Last aufrechtzuerhalten. Wenn die an den Torque-Motoren angelegte Spannung erhöht wird, verschiebt sich die Kurve der P-Bereichskennlinie zu einer Kurve mit einer stärkeren Neigung nach rechts im Verhältnis zum Quadrat der Spannung. In Kombination mit einem Spannungsregler kann die P-Bereichskennlinie daher auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden.

Wenn das Lastmoment konstant ist, kann die Drehzahl auch durch Anpassung der angelegten Spannung variiert werden. Das auf eine Drehbewegung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ausgeübte Drehmoment wird als statisches Drehmoment bezeichnet, und Torque-Motoren eignen sich für Anwendungen wie Wickelvorgänge, bei denen ein statisches Drehmoment erforderlich ist. Das hohe Anlaufdrehmoment bedeutet auch, dass der Anlaufstrom niedrig ist, so dass der Motor für Anwendungen geeignet ist, die häufiges An- und Abfahren erfordern.

Weitere Informationen über Torque-Motoren

Wie Torque-Motoren als Bremsen eingesetzt werden

Um die Spannung im Aufwickelmechanismus konstant zu halten, können durch den Einsatz eines Torque-Motors nicht nur auf der Aufwickelseite, sondern auch auf der Abwickelseite Feineinstellungen vorgenommen werden. In diesem Fall können die für Torque-Motoren charakteristischen Bremseigenschaften genutzt werden. Die beiden Bremscharakteristiken sind wie folgt.

1. Die Bremse mit umgekehrter Phase
Die Drehmomentcharakteristik bei Drehung in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung des rotierenden Magnetfelds, die durch das Anlegen einer Wechselspannung verursacht wird, wird zum Bremsen verwendet. Die Verwendung der gegenphasigen Bremscharakteristik besteht darin, das Drehmoment zu nutzen, wenn der Torque-Motor in die entgegengesetzte Richtung mit einem Drehmoment gedreht wird, das größer ist als das Drehmoment beim Start des Torque-Motors.

Der Torque-Motor dreht sich in der entgegengesetzten Richtung zur rotierenden Magnetkraft und erzeugt dabei eine konstante Bremskraft. Da die Bremskraft ab Drehzahl Null erzeugt wird, eignet sich dieser Motor für Anwendungen, bei denen eine Spannung auch im Stillstand erforderlich ist.

2. Wirbelstrombremse
Die Bremse nutzt die Drehmomenteigenschaften eines im Stillstand rotierenden Motors aufgrund des durch das Anlegen einer Gleichspannung erzeugten Magnetfelds. Die Wirbelstrombremse nutzt die gleiche Bremskraft sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung.

Bei einer Drehzahl von Null ist die Bremskraft gleich Null, aber mit steigender Drehzahl nimmt die Bremskraft zu und stabilisiert sich im hohen Drehzahlbereich. Diese Eigenschaft wird genutzt, wenn eine stabile Spannung bei hohen Drehzahlen oder eine Spannung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erforderlich ist.

Was ist ein Dioden-Module?

Ein Diodenmodul ist ein Halbleiter-Gleichrichterbauelement, das die Leitung und Unterbrechung von Strom durch die Anordnung mehrerer Dioden steuert.

Dioden-Module haben die Eigenschaft, den Stromfluss in einer elektrischen Schaltung nur in eine Richtung zu steuern und werden im Allgemeinen als Relaiskomponenten in die Schaltungsentwicklung einbezogen.

Zu den Elementen mit ähnlichem Verhalten gehören Thyristoren und Triacs. Je nachdem, welchen Prozess Sie realisieren wollen, werden diese Module auf unterschiedliche Weise eingesetzt.

Verwendungszwecke von Dioden-Modulen

Dioden-Module sind weit verbreitete Komponenten in industriellen Produkten. Im Folgenden finden Sie Beispiele für Anwendungen von Dioden-Modulen

• Stromversorgungen für DC-Motoren
• Stromversorgungen für Wechselrichter
• Steuereinheiten für das Laden und Entladen von Batterien
• Innerhalb von Stromversorgungen

Dioden werden häufig in Gleichstromversorgungen eingesetzt, da sie die Entnahme von Strom aus einer Wechselstromversorgung in nur eine Richtung ermöglichen. In Verbindung mit einem Glättungskondensator o.ä. kann der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden.

Prinzip des Dioden-Moduls

Um das Prinzip des Dioden-Moduls zu verstehen, ist es notwendig, den Aufbau der Diode zu kennen. Die innere Struktur einer Diode besteht aus abwechselnden Schichten von n- und p-Typ-Halbleitern, die leiten, wenn eine Spannung von der Anodenseite zur Kathodenseite angelegt wird. Wird dagegen eine Spannung in die entgegengesetzte Richtung angelegt, entfernen sich die internen n- und p-Halbleiter voneinander und es fließt kein Strom.

Diese Eigenschaft ermöglicht es, die Diode als kornregulierendes Element zu verwenden, in dem der Strom in eine Richtung fließt.

Arten von Dioden-Modulen

Es gibt verschiedene Arten von Dioden, je nach ihren Eigenschaften.

1. Gleichrichterdioden

Diese Dioden richten den eingehenden Wechselstrom gleich. Sie werden auch Siliziumdioden genannt. Sie werden in Leistungs- und Schutzschaltungen eingesetzt und nutzen die Eigenschaft des Stroms, nur in eine Richtung zu fließen.

Ein bekanntes Beispiel ist eine Diodenbrücke, die aus vier Gleichrichterdioden besteht.

2. Detektordiode

Eine Diode, die Tonsignale aus Radiowellen extrahiert, indem sie die Eigenschaft eines geringen Durchlassspannungsabfalls im Niedrigstrombereich (etwa 0,1 mA) nutzt. Sie werden in der Funk- und sonstigen Sprachkommunikation eingesetzt.

In der Vergangenheit wurden häufig Germaniumdioden verwendet. Da sie jedoch sehr teuer sind, werden sie heute durch Schottky-Barriere-Dioden ersetzt.

3. Konstantspannungsdioden

Eine Diode, bei der die Spannung immer konstant ist, auch wenn sich der Strom ändert. Auch Zenerdiode genannt. Sie werden in Überspannungsschutzschaltungen verwendet und nutzen das Zener-Phänomen aus, bei dem Strom mit konstanter Spannung fließt, wenn eine Spannung in entgegengesetzter Richtung angelegt wird.

4. Fotodiode

Diese Dioden nutzen die Eigenschaft von Strom und Spannung, die bei Lichteinfall am PN-Übergang entstehen. Sie werden in fotoelektrischen Sensoren und in der optischen Kommunikation eingesetzt.

Sie werden manchmal in Solarzellen, in Geräten zum Lesen von Laserlicht, das von unebenen Oberflächen auf DVDs reflektiert wird, und im Empfangsteil von TV-Fernbedienungen verwendet.

5. Konstantstromdioden

Eine Diode, die einen konstanten Strom leitet, wenn die Spannung innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Es besteht die Gefahr einer Beschädigung, wenn mehr als die vorgeschriebene Spannung angelegt wird. Sie werden in Batterielade- und Entladestromkreisen sowie in Fehlerstromschutzschaltern verwendet.

Weitere Informationen über Dioden-Module

1. Innerer Aufbau eines Thyristors

Thyristoren sind Halbleiterbauelemente mit einer der Diode hinzugefügten Gate-Elektrode: Dem Halbleiterteil vom p-Typ wird ein Gate-Anschluss hinzugefügt, und das Modul leitet, wenn eine positive Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite im Schaltkreis angelegt wird und ein Gate-Strom fließt.

Sobald ein Gatestrom fließt, bleibt das Modul so lange leitend, bis die Vorspannung von der Anodenseite zur Kathodenseite negativ wird oder der Gatestrom Null wird.

Außerdem können Thyristoren nur mit einer Vorspannung in einer Richtung leiten. Will man gegen eine Vorspannung in beiden Richtungen arbeiten, verwendet man einen Triac mit Thyristorstruktur, der bidirektional eingebaut ist.

2. Unterschiede zwischen Dioden-Modulen und Leistungsmodulen

Wie Dioden sind auch Leistungsmodule Elemente, die in Leistungsschaltungen eingesetzt werden. Leistungsmodule übernehmen ebenfalls Schalt- und Gleichrichterfunktionen, zeichnen sich aber durch ihren Einsatz in Produkten aus, die hohe Spannungen und hohe Leistungen erfordern.

Ein bekanntes Beispiel ist der Wechselrichter, der die Geschwindigkeit eines Motors steuert, z. B. bei Eisenbahnen. Die Verbesserung des Wirkungsgrads von Leistungsgeräten, die mit hoher Spannung und hoher Leistung arbeiten, wird weltweit als Mittel zur Energieeinsparung betrachtet.

Was ist ein IGBT-Module?

Ein IGBT-Modul ist ein hochintegriertes Modul, das mehrere IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) in einem einzigen Baustein vereint.

IGBTs wurden in Japan in der späten Showa-Periode (1926-1989) erfunden, indem die Vorteile des konventionell verwendeten Bipolartransistors vom Typ Basisstromsteuerung und des Feldeffekttransistors (FET) vom Typ Gatespannungssteuerung, dessen Schwächen verbessert wurden, mit Bauelementstrukturen und Prozessinnovationen kombiniert wurden.

Ursprünglich als Bipolartransistoren mit isoliertem Gate bezeichnet, wurden sie später als IGBTs bezeichnet, ein Akronym für “Insulated Gate Bipolar Transistor”.

Verwendung von IGBT-Modulen

Heute nennt man sie Leistungselektronik, aber damals waren IGBTs eine spezielle Welttechnologie für Spezialisten, die nur selten das Licht der Welt erblickte. Mit der Einführung von Invertern (energiesparende Energieumwandlungstechnik) in Elektrogeräten wie Inverter-Klimageräten und der Entwicklung von kompakten, hocheffizienten Modulen für Bauelemente haben sich die Anwendungen der darin untergebrachten Igbt-Module jedoch dramatisch ausgeweitet, vor allem bei Produkten mit hoher Leistung.

Heute ist bekannt, dass IGBTs und ihre Module häufig in Produkten eingesetzt werden, die große Mengen an Energie benötigen.

Grundsätze der IGBT-Module

Der IGBT ist ein epochaler, von Japan entwickelter Leistungshalbleiter, der für die Teile, in denen große Ströme fließen, eine herkömmliche bipolare Transistorstruktur verwendet und den Basisteil, der den Steuerteil des Bipolars darstellt, auf eine FET-Gate-Schaltkreisstruktur umschaltet (die bisher nur in Signalschaltungen für schwache Leistungssysteme verwendet wurde und eine Hochgeschwindigkeitssteuerung mit geringen Verlusten ermöglicht). Leistungshalbleiter. Das IGBT-Modul ist ein kompaktes, hochfunktionales Modul, das mehrere IGBTs enthält, einschließlich Dioden für Schutzschaltungen und ICs für Ansteuerungsschaltungen.

IGBTs gibt es auch als diskrete Bauteile, und es ist möglich, eine Schaltung, die der eines Moduls ähnelt, als einzelnes Bauteil aufzubauen. Wird eine Schaltung jedoch als einzelnes Bauteil aufgebaut, ist die Größe der Platine im Allgemeinen mehr als doppelt so groß wie die eines Moduls, und es gibt Bedenken, dass die Verdrahtung des Platinenmusters zu Signalverzögerungen, Instabilität und anderen Fehlfunktionen führen kann, was für den Benutzer eine Reihe von Problemen mit sich bringt.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die Modularisierung eine Verdrahtung mit hoher Dichte und eine höhere Zuverlässigkeit durch verbesserte Wärmeableitung, so dass es für die Benutzer relativ einfach ist, IGBTs in ihren eigenen Produkten einzusetzen. Dies ist der größte Vorteil der Verwendung von Igbt-Modulen im Vergleich zu IGBTs als Einzelkomponenten.

Als praktisches Beispiel für ein IGBT-Modul wird ein Modul mit sechs IGBTs gezeigt, das einen herkömmlichen bürstenlosen Motor antreibt. Das Modul zeichnet sich dadurch aus, dass das Modulgehäuse mit Isoliermaterial gefüllt ist und die Verdrahtung im Inneren des Moduls so kurz und dick wie möglich ist, um elektrische Verluste zu verringern.

Außerdem wird ein Kühlkörper hinzugefügt, so dass die IGBTs mit deutlich geringeren Verlusten und höherer Wärmeableitung arbeiten können, als wenn sie als einzelne Einheit auf einer Platine montiert sind. Die Modularisierung von IGBTs ermöglicht also sowohl einen hocheffizienten Betrieb als auch kleinere Geräte im Vergleich zu einzelnen Komponenten (diskret).

Weitere Informationen über IGBT-Module

Entwicklung des IGBT-Moduls (IPM)

IGBT-Module werden heute auch als IPM (Intelligent Power Modules) bezeichnet, die Hochspannungstreiber enthalten, die früher außerhalb der IGBTs lagen. Um die Leistung und Funktionalität herkömmlicher Module, die mehrere IGBTs in einem einzigen Gehäuse integrieren, weiter zu verbessern, werden IGBT-Module häufig als IPMs bezeichnet, die IGBT-spezifische Treiber-ICs und verschiedene Schutzschaltungen zum Überhitzungsschutz zusammen mit den IGBTs integrieren und außerdem kompakte Maßnahmen zur Wärmeableitung bieten.

IPM ist ein Bereich, in dem Japan, der Erfinder der IGBTs, weltweit führend ist, da es sich um eine herausragende Technologie handelt. Der Bereich der Leistungselektronik, in dem neue Halbleitermaterialien wie SiC und GaN eingesetzt werden, bei denen es sich um Halbleiter mit breiter Bandlücke handelt, hat in letzter Zeit ebenfalls einen Aufschwung erlebt, und es gibt eine Tendenz, IGBTs auf Si-Substraten durch SiC-MOSFETs und GaN-FETs mit noch besseren Eigenschaften zu ersetzen, wie dies im Bereich der Elektrofahrzeuge (EVs) zu beobachten ist. Es gibt auch Bestrebungen, IGBTs auf Si-Substraten durch SiC-MOSFETs und GaN-FETs zu ersetzen, die noch bessere Eigenschaften haben, wie im Bereich der Elektrofahrzeuge und anderer Elektrofahrzeuge.

Diese neuen Halbleitersubstrate sind jedoch in Bezug auf Wafer-Durchmesser, Kosten und Herstellungskapazität noch nicht mit den Si-Substraten vergleichbar, so dass Geräte und Module in Bezug auf die Produktanwendungen vorerst noch getrennt bleiben.

Was ist ein Luftdichtheitsprüfgerät?

Ein Luftdichtheitsprüfgerät ist ein Instrument zur Feststellung von Luftlecks im Inneren eines Objekts.

Bei der Dichtheitsprüfung wird das Objekt mit Druck beaufschlagt oder drucklos gemacht, und der Druck wird mit verschiedenen Methoden ermittelt, z. B. mit direktem Druck und Differenzdruck. Welche Art von Luftdichtheitsprüfgeräten geeignet ist, hängt von der Form des Objekts ab und davon, ob es etwas anderes als Luft oder Wasser enthält.

Im Gegensatz zu einfachen Dichtheitsprüfungen mit Seifenwasser können Luftdichtheitsprüfgeräte den Ort und die Menge der Lecks genau feststellen.

Verwendungszwecke von Luftdichtheitsprüfgeräten

Luftdichtheitsprüfgeräte können nicht nur zur einfachen Prüfung auf undichte Stellen eingesetzt werden, sondern auch zur quantitativen Bestimmung der Leckmenge und zur Automatisierung von Inspektionen.

Spezifische Dichtheitsprüfungen umfassen

• Armaturen in Kühlwasserleitungen
• Regler in Gasherden und Gasflaschen
• Druckbehälter für Hochdruckgase wie Flüssiggas und Kohlendioxidgas
• Verschiedene Teile von Fahrzeugen, wie Zylinder und Ölpumpen
• Bluttransfusionspumpen für medizinische Geräte
• Hydraulische Rohrleitungen und Hydraulikzylinder im Bauwesen

Sie werden auch für die Dichtheitsprüfung von Kreisläufen für die Durchflusskontrolle usw. verwendet und werden häufig für die Inspektion von Autoteilen eingesetzt, da viele Autoteile, wie z. B. Waschflüssigkeitsbehälter und Airbags, Luftlecks aufweisen, die nicht toleriert werden können.

Prinzip der Luftdichtheitsprüfgeräte

Die Methoden der Dichtheitsprüfung sind in “JIS Z 2330:2012 Arten von Dichtheitsprüfmethoden und ihre Auswahl” detailliert beschrieben.

Es gibt viele Dichtheitsprüfmethoden, die Luft oder andere Gase verwenden, darunter die Tauchmethode, die Schaummethode, die Druckänderungsmethode, die Differenzdruckänderungsmethode, die Durchflussmessmethode und die Ultraschallmethode.

1. Immersionsmethode

Bei der Immersionsmethode wird das Objekt mit Gas beaufschlagt, in einen Flüssigkeitsbehälter getaucht und die austretenden Blasen geprüft. Sie wird hauptsächlich durch Sichtprüfung durchgeführt und erfordert die Geschicklichkeit des Bedieners, was den Nachteil hat, dass sie zu Abweichungen führen kann. Auch die Verwaltung der quantitativen Daten ist schwierig.

2. Aufschäumende Methode

Bei dieser Methode wird eine schäumende Flüssigkeit, die ein Tensid usw. enthält, auf die Oberfläche des Objekts aufgetragen und der Gasaustritt durch das Schaumphänomen festgestellt. Im Vergleich zur Immersionsmethode hat diese Methode eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Leckagen.

3. Druckänderungsmethode

Bei der Druckänderungsmethode wird der Innendruck eines Objekts erhöht oder verringert und der Druck geprüft, bei dem der Innendruck konstant wird.

4. Differenzdruckänderungsmethode

Bei der Differenzdruckänderungsmethode wird der Druck in ähnlicher Weise wie bei der Druckänderungsmethode angelegt, jedoch wird die Änderung des Differenzdrucks zwischen der Maßverkörperung und dem Objekt geprüft.

5. Durchflussmessverfahren

Bei der Durchflussmessmethode wird das Objekt mit einem Innendruck beaufschlagt und die Durchflussmenge gemessen, um Leckluft zu kompensieren.

6. Ultraschallverfahren

Bei dieser Methode wird ein Ultraschalldetektor verwendet, um die Ultraschallwellen zu erkennen, die erzeugt werden, wenn Gas an der Leckstelle des Objekts austritt.

Arten von Luftdichtheitsprüfgeräten

Luftdichtheitsprüfgeräte lassen sich grob in Direktdruck- und Differenzdruckgeräte unterteilen.

1. Direktdruck-Luftdichtheitsprüfgeräte

Luftdichtheitsprüfgeräte mit direktem Druck führen die Dichtheitsprüfung durch kontinuierliche Messung des tatsächlichen Drucks durch. Zunächst wird das Objekt unter Druck gesetzt oder drucklos gemacht. Während des Druckbeaufschlagungs- oder Druckentlastungsvorgangs sind Temperatur und Volumen der Luft instabil und der Druck ist instabil, so dass abgewartet werden muss, bis ein Gleichgewicht bei konstantem Druck erreicht ist.

Sobald das Gleichgewicht bestätigt ist, wird der Druck kontinuierlich gemessen. Wenn irgendwo ein Leck vorhanden ist, fällt dieser Druck langsam ab und kann zur Überprüfung auf Undichtigkeiten ermittelt werden.

2. Differenzdruck-Luftdichtheitsprüfgeräte

Luftdichtheitsprüfgeräte mit Differenzdruck messen den Differenzdruck gegenüber einem Referenzdruck. Bei diesem Verfahren wird ein leckfreies Messobjekt, der so genannte Master, vorbereitet und an das Objekt angeschlossen.

Die Druckdifferenz wird dann von einem Sensor gemessen, der zwischen dem Master und dem Objekt angeschlossen ist, wobei dasselbe Verfahren zur Druckbeaufschlagung und zum Druckausgleich angewandt wird wie bei der Direktdruckmethode. Wenn das Objekt keine Leckage aufweist, wird kein Differenzdruck erzeugt. Wenn jedoch ein Leck im Objekt vorhanden ist, wird ein Differenzdruck in Abhängigkeit von der Höhe der Leckage festgestellt.

So wählen Sie ein Luftdichtheitsprüfgerät aus

1. Merkmale des Werkstücks

Ein Dichtheitsprüfgerät unter Druck ist für Werkstücke geeignet, die unter Druck verwendet werden oder die im Inneren des Werkstücks Flüssigkeit enthalten.

2. Die Form des Werkstücks

Ein Dichtheitsprüfgerät mit Innendruck ist beispielsweise für Werkstücke mit vielen Öffnungen geeignet, während ein Dichtheitsprüfgerät mit Außendruck für Werkstücke mit wenigen Öffnungen geeignet ist.

3. Verfahren zur Druckreduzierung

Wenn das Werkstück unter Unterdruck verwendet werden soll, wählen Sie ein Dichtheitsprüfgerät mit einem Druckminderungssystem.

Weitere Informationen über Luftdichtheitsprüfgeräte

Vorteile der Einführung eines Luftdichtheitsprüfgerätes

1. Automatisierung und Arbeitsersparnis
Dichtheitsprüfgeräte können Druckänderungen und andere Daten quantifizieren und ermöglichen so automatisierte Inspektionen. Dichtheitsprüfgeräte ermöglichen Arbeitseinsparungen.

2. Qualitätsverbesserung
Die Dichtheitsprüfung kann quantitativ überwacht werden und hängt nicht von menschlichen Fähigkeiten ab, was die Genauigkeit erhöht und zur Qualitätsverbesserung beiträgt. Darüber hinaus können die Daten statistisch verarbeitet und analysiert werden.

3. Kostensenkung
Zu den Vorteilen der Kostensenkung gehören weniger Reklamationen, geringere Fehlerquoten und effizientere Inspektionen.

Was ist ein Chip-Widerstände?

Chip-Widerstände, auch oberflächenmontierte Widerstände genannt, sind rechteckige Widerstände mit einer Metallschicht als Widerstandselement auf einem kleinen Keramiksubstrat.

Unter Chip-Bauteilen versteht man im Allgemeinen alle kleinen oberflächenmontierten passiven Bauteile. Zu den Chip-Bauteilen gehören Kondensatoren, Widerstände, Sicherungen, Spulen, Transformatoren usw., die alle durch feste Elektroden gekennzeichnet sind.

Während bei älteren Widerständen biegsame Zuleitungsdrähte als Elektroden zum Einstecken in Löcher in Leiterplatten behandelt wurden, haben Chip-Widerstände feste Elektroden, die direkt auf die Oberfläche der Leiterplatte gelötet werden.

Verwendungszwecke von Chip-Widerständen

Zusammen mit Kondensatoren und Spulen sind Widerstände die wichtigsten passiven Elemente in elektronischen Schaltungen. Chip-Widerstände erfüllen eine Vielzahl von Aufgaben, wie z. B. die Begrenzung des Stroms, die Erfassung der Spannung und die Einstellung der Vorspannung, und werden in allen Arten von elektronischen Geräten eingesetzt.

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Chipwiderständen stark gestiegen, vor allem im Bereich der mobilen Kommunikation, insbesondere für Mobiltelefone und Smartphones. Chip-Widerstände werden in einer Vielzahl von Produkten für unterschiedliche Zwecke und Anwendungen verkauft, so dass es notwendig ist, die Leistung und die Eigenschaften der Widerstände entsprechend der erforderlichen Leistung zu bestimmen.

Prinzip der Chip-Widerstände

Chip-Widerstände werden je nach dem auf dem Keramiksubstrat gebildeten Widerstandselement in die folgenden drei Typen eingeteilt.

1. Dickschicht-Chip-Widerstände

Dickschicht-Chipwiderstände verwenden Metallglasur als Widerstandselement und bilden eine mehrere µm dicke Schicht. Sie werden Dickschicht-Chip-Widerstände genannt, weil sie dicker sind als die unten beschriebenen Dünnschicht-Chip-Widerstände.

Nach der Bildung der Metallglasurschicht kann der Widerstandswert durch Beschneiden eines Teils des Widerstandselements angepasst werden. Metallglasurschichten können im Siebdruckverfahren auf keramische Substrate aufgebracht werden, was diese Widerstände relativ kostengünstig und vielseitig macht. Sie sind in einer Vielzahl von Konstanten und Größen erhältlich.

2. Dünnschicht-Chip-Widerstände

Der Aufbau ist fast derselbe wie bei den Dickschicht-Chipwiderständen, aber das Widerstandselement ist eine Metalllegierung und das Widerstandselement wird auf einem Keramiksubstrat durch das Vakuumverdampfungsverfahren gebildet. Die Dicke dieses Widerstandselements ist extrem dünn und liegt bei einigen nm. Daher werden sie auch als Dünnfilm-Chip-Widerstände bezeichnet.

Dünnfilm-Chipwiderstände haben einen kleinen Fehler (±1 % oder weniger) in Bezug auf den Nennwiderstandswert und einen kleinen Temperaturkoeffizienten, so dass sie eingesetzt werden, wenn ein genauer Widerstandswert erforderlich ist. Ein weiteres Merkmal ist, dass sich der Widerstandswert im Laufe der Zeit nicht ändert.

3. Metallplatten-Chip-Widerstände

Metallplatten-Chipwiderstände verwenden eine Metallplatte als Widerstandselement und können Widerstände mit kleinen Widerstandswerten herstellen. Widerstände von 1 mΩ oder weniger sind auch für die Stromerfassung erhältlich. Sie haben außerdem eine ausgezeichnete Wärmeableitung und eine große Wärmekapazität, so dass sie einen relativ großen Strom führen können.

Nachteilig ist jedoch, dass es schwierig ist, hohe Widerstandswerte herzustellen, und dass sie teuer sind. Das Keramiksubstrat, auf dem der Widerstand basiert, besteht hauptsächlich aus Aluminiumoxid, einer Keramik auf Oxidbasis, und verfügt über ausgezeichnete Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Isolationseigenschaften.

Arten von Chip-Widerständen

Für Chip-Widerstände werden je nach Marktbedarf die folgenden Hochleistungsprodukte angeboten.

1. Schwefelbeständige Chip-Widerstände

Für die Innenelektroden allgemeiner Chip-Widerstände wird Silber verwendet, und wenn sie in einer schwefelhaltigen Atmosphäre verbleiben, reagiert das Silber mit dem Schwefel und bildet Silbersulfid, das ein Isolator ist, und dieses Wachstum kann dazu führen, dass die Innenelektroden nicht mehr leiten.

Aus diesem Grund sollten Widerstände mit Maßnahmen gegen die Schwefelung in Umgebungen verwendet werden, in denen die Atmosphäre Schwefelbestandteile enthält, z. B. in der Nähe aktiver Vulkane oder in der Nähe von schwefelhaltigen Materialien.

Konkret wurden Widerstände entwickelt, bei denen die Innenelektrode anstelle von Silber durch ein Material ersetzt wurde, das nicht mit Schwefel reagiert.

2. Stoß- und impulsfeste Chip-Widerstände

Wenn Widerstände häufig mit Überspannungen oder Impulsen beaufschlagt werden, wie z. B. in Schaltkreisen oder in Schaltkreisen, die anfällig für elektrostatische Entladungen sind, ist es notwendig, Widerstände zu verwenden, die auch bei kurzzeitigem Anlegen großer Stromstärken nicht beschädigt werden können. Aus diesem Grund gibt es auch Chip-Widerstände mit Überspannungsschutz und Impulsschutz.

3. Chip-Widerstände mit hoher Messgenauigkeit

Präzisionsgeräte wie Mess- und Kontrollinstrumente erfordern hochpräzise Widerstände mit geringem Widerstandsfehler (Widerstandstoleranz) und Widerstandsänderung mit der Temperatur (Temperaturkoeffizient des Widerstandswertes).

4. Chip-Widerstände für die Strommessung

Widerstände für Strommessanwendungen haben einen kleinen Widerstandswert, und Chip-Widerstände aus Metallplatten werden hauptsächlich für die Strommessung verwendet, um Überströme und verbleibende Batterieleistung zu erkennen.

Es besteht auch ein wachsender Bedarf an geringeren Widerständen, um den Stromverbrauch in Schaltkreisen zu senken, und an hochgenauen Widerständen, die auch in rauen Temperaturumgebungen einen hervorragenden Widerstandstemperaturkoeffizienten gewährleisten.

5. Chip-Widerstände mit langgestreckten Elektroden

Chip-Widerstände hatten ursprünglich Elektroden, die an der kurzen Seite angeordnet waren. Das Widerstandselement selbst hat eine geringe Wärmeableitung, so dass die Wärmeableitung über die Elektroden die Nennleistung des Chip-Widerstands stark beeinflusst.

Daher haben mehrere Widerstandshersteller Produkte mit Elektroden auf der langen Seite des Chip-Widerstands verkauft, um die Fläche der Elektroden zu vergrößern und die Wärmeableitung zu verbessern. Solche Chip-Widerstände werden als “Langseiten-Elektroden-Typ” oder “Langseiten-Chip-Widerstände” bezeichnet.

Zur Unterscheidung davon werden herkömmliche Chip-Widerstände manchmal als “Short-Side-Electrode-Type” bezeichnet.

Weitere Informationen über Chip-Widerstände

Größe von Chip-Widerständen

Typische Größen von Chip-Widerständen sind

• 6,mm x 3,mm
• 5,0 mm x 2,5 mm
• 4,5 mm x 3,2 mm
• 3,2 mm x 2,5 mm
• 3,2 mm x 1,6 mm
• 2,0 mm x 1,25 mm
• 1,6 mm x 0,8 mm
• 1,0 mm x 0,5 mm
• 0,6 mm x 0,3 mm
• 0,4 mm x 0,2 mm
• 0,3 mm x 0,15 mm

Die Nennspannung und die Nennleistung sind jedoch durch die Größe begrenzt, wobei die größere Größe vorteilhafter ist, so dass die Größe nicht frei bestimmt werden kann. Andererseits können kleine Widerstände für Schaltungen, die mit relativ niedrigen Spannungen arbeiten, ausgewählt werden, aber die Montageausrüstung (z. B. Halterung), die sie handhaben kann, kann eingeschränkt sein.

Die Größe mit dem höchsten Versandvolumen für Chip-Widerstände ist die Größe 1005 (1,0 mm x 0,5 mm), während das bisherige Standbein 1608 (1,6 mm x 0,8 mm) im Volumen abnimmt. Andererseits nimmt das künftige Hauptprodukt ‘0603:0,6mm x 0,3mm’ an Volumen zu.

Außerdem wurde die Größe 03015 (0,3 mm x 0,15 mm) im Oktober 2011 als kleiner Chip-Widerstand auf den Markt gebracht, und die Entwicklung der Größe 0201 (0,2 mm x 0,125 mm) wird von den Widerstandsherstellern gefördert.

Was ist ein Metallfilm-Widerstände?

Metallfilm-Widerstände sind Festwiderstände, die Metall als Widerstandselement verwenden.

Da es sich um eine Art von Festwiderstand handelt, werden sie manchmal auch als Metallfilm-Widerstände bezeichnet. Zwei Arten von Festwiderständen sind im Allgemeinen weit verbreitet: Kohlewiderstände und Metallfilm-Widerstände.

Kohlewiderstände haben ein Widerstandselement aus Kohlenstoff, während Metallfilm-Widerstände ein Widerstandselement aus Metall haben. Sie haben eine höhere Widerstandsgenauigkeit als Kohlewiderstände, sind aber auch teurer.

Verwendungszwecke von Metallfilm-Widerständen

Metallfilm-Widerstände sind Festwiderstände, die einen Metallfilm als Widerstandselement verwenden. Sie haben eine niedrige Widerstandstoleranz und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und sind sehr genaue und stabile Widerstände. Außerdem haben sie den Vorteil, dass sie Stromrauschen unterdrücken.

Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie häufig in Geräten eingesetzt, die winzige Signale verarbeiten. Die folgenden Beispiele für Metallfilm-Widerstände sind in Gebrauch

• Kommunikations- und Messgeräte im Bereich der Industrieausrüstung
• Computer und Peripheriegeräte
• Audiovisuelle Geräte

Kohlewiderstände werden als Strombegrenzungswiderstände verwendet, z. B. für lichtemittierende Geräte und Vorspannungswiderstände von Verstärkern, da sie keine hohe Widerstandsgenauigkeit erfordern. Metallfilm-Widerstände hingegen werden in Gleichstrom-Verstärkerschaltungen verwendet, bei denen die Temperaturdrift ein Problem darstellt, sowie in Filterschaltungen, bei denen eine strenge Grenzfrequenz erforderlich ist.

Prinzip von Metallfilm-Widerständen

Das Widerstandselement eines Metallfilm-Widerstands besteht hauptsächlich aus Metall. Im Allgemeinen wird Nickel-Chrom als Material verwendet. Im Vergleich zu Kohlenstoffwiderständen haben Metallfilmwiderstände Vorteile wie eine höhere Präzision, sind aber auch teurer.

Es gibt zwei Arten von Metallfilm-Widerständen: den Dickschicht-Typ und den Dünnschicht-Typ. Der Dünnschichttyp ist eine Version des Dickschichttyps mit höherer Genauigkeit (±0,05%).

Dickschichtwiderstände werden durch Erhitzen und Sintern einer Metallpaste hergestellt, während Dünnschichtwiderstände durch Aufbringen oder Beschichten von Metall hergestellt werden. Während die Temperaturkennlinie von Metallen im Allgemeinen positiv ist, wird der Temperaturkoeffizient von Metallfilm-Widerständen durch Änderung des Legierungsverhältnisses verringert. Das Verhältnis bestimmt also, ob sie eine positive oder negative Kennlinie haben.

Wie wählt man einen Metallfilm-Widerstand aus?

Metallfilm-Widerstände werden nach dem Widerstandswert und anderen Faktoren ausgewählt. Widerstände können entweder beschriftet oder farbcodiert sein, da Widerstände der Größe 1,005 oder kleiner schwer lesbar sind und daher farbcodiert werden.

Bei farbcodierten Widerständen werden die “oberen zwei Ziffern” oder “oberen drei Ziffern” des Widerstandswertes durch insgesamt zehn Farben dargestellt, wobei Schwarz für die 0 und Grau für die 9 steht. Durch Ablesen kann der Widerstandswert des Widerstandselements bestimmt werden. Ebenso lassen sich Multiplikatoren, Toleranzen und Temperaturkoeffizienten anhand des Farbcodesystems bestimmen.

Die Widerstandstoleranzen betragen in der Regel ±5% für Kohlewiderstände, für Metallfilm-Widerstände können ±2%, ±1% und ±0,5% gewählt werden. Kohlewiderstände zeigen eine negative Temperaturreihe von -200 bis -800 ppm/°C. Metallschichtwiderstände zeigen eine negative Temperaturreihe von -200 bis -800 ppm/°C. Metallfilm-Widerstände weisen relativ geringe Temperaturschwankungen auf und können zwischen ±200ppm/°C, ±100ppm/°C und ±50ppm/°C gewählt werden.

Weitere Informationen zu Metallfilm-Widerständen

Farbige Anzeige von Metallfilm-Widerständen

Bei Drahtwiderständen oder MELF-Widerständen werden Widerstandswert, Fehler und Temperaturkoeffizient durch einen Farbcode angezeigt. Die durch den Farbcode angegebenen Werte sind in JIS C 5062 spezifiziert.

Auf dem Widerstand werden vier verschiedene Bänder angezeigt, von drei bis sechs Bändern, wobei vier und fünf Bänder am häufigsten verwendet werden. Die zwei oder drei Bänder von links stehen für den Widerstandswert und das darauf folgende für den Multiplikator.

Kohlewiderstände haben in der Regel eine Vier-Band-Anzeige. Die zweiten beiden Bänder von links zeigen den Widerstandswert an, das dritte Band die Ziffer des Multiplikators und das vierte Band den Fehler, der in der Regel Gold ist (5 %).

Metallfilm-Widerstände hingegen haben aufgrund ihrer hohen Genauigkeit drei signifikante Ziffern. Daher steht die dritte Ziffer von links für den Widerstandswert, die vierte für den Multiplikator und die fünfte für den Fehler, aber auch grün (0,5%), braun (1%) und rot (2%) werden verwendet.

Qu’est-ce qu’un ampèremètre ?

Un ampèremètre est un instrument électrique permettant de mesurer l’intensité du courant. Il s’agit d’un instrument de mesure doté d’une faible résistance électrique interne ; le circuit au point de mesure est déconnecté et l’ampèremètre est connecté en série entre eux. À l’intérieur de l’ampèremètre, une faible résistance est insérée dans le circuit et la tension aux deux extrémités de la résistance est mesurée et convertie en une valeur de courant.

Un shunt ou transformateur de courant est utilisé pour mesurer des courants importants. Les ampèremètres sont classés en deux catégories : les ampèremètres à courant continu et les ampèremètres à courant alternatif. Les ampèremètres sont disponibles en deux formats d’affichage : analogique avec une aiguille et numérique.

Dans les secteurs industriels, les ampèremètres sont utilisés car ils sont plus précis que les multimètres et les pinces de mesure et peuvent mesurer des courants infimes.

Utilisations des ampèremètres

Les ampèremètres peuvent être utilisés pour des mesures de précision en laboratoire dans des lieux où l’on utilise de l’électricité, ou les ampèremètres peuvent être fixés sur des panneaux de contrôle en tant que moniteurs. Dans certains cas, le courant est également vérifié à l’aide d’un simple testeur. Les ampèremètres des multimètres, les pinces de mesure, etc. sont utilisés pour vérifier la distribution et la transmission de l’électricité dans les maisons et les bâtiments.

Certains tableaux de bord de véhicules sont équipés d’ampèremètres à courant continu. Une valeur positive indique que la batterie est en cours de charge, tandis qu’une valeur négative indique qu’elle est en cours de décharge. Les ampèremètres sont couramment installés dans les tableaux de distribution des installations, des bâtiments et des équipements de production d’électricité. Les expériences scientifiques scolaires enseignent comment mesurer le courant. Dans les laboratoires, le courant est souvent mesuré avec précision.

Les ampèremètres fins et les ampèremètres totalisateurs sont également utilisés pour le placage et le traitement de surface, qui nécessitent la mesure de courants fins.

Principe des ampèremètres

Les ampèremètres sont connectés en série à un circuit. Les ampèremètres analogiques à affichage par aiguille mesurent la valeur du courant en déplaçant l’aiguille d’un aimant permanent en réponse aux variations du champ magnétique provoquées par le courant circulant dans la bobine interne. Les ampèremètres à courant continu sont du type à bobine mobile et comprennent un aimant permanent et une bobine. Pour les mesures de courants importants, un diviseur de courant est utilisé pour extraire une partie du courant à mesurer.

Les ampèremètres pour courant alternatif sont principalement du type à bande de fer mobile et sont utilisés pour mesurer les fréquences commerciales d’environ 45-65 Hz. Lors de la mesure du courant, des chutes de tension aux bornes de connexion et des erreurs d’indication dues à la production de chaleur et aux champs magnétiques peuvent se produire. La mesure de courant dépassant un certain niveau entraînera une erreur plus importante. Pour augmenter la précision de la mesure du courant, des diviseurs de courant sont utilisés pour le courant continu et des transformateurs de courant d’instrument pour le courant alternatif.

Les ampèremètres à affichage numérique utilisent des diviseurs de courant, des résistances de détection de courant et des capteurs de courant alternatif. La tension fine aux deux extrémités est ensuite numérisée et utilisée comme valeur de mesure du courant. Une autre méthode utilisée sur les sites de placage, par exemple, consiste à utiliser un ampèremètres intégrateur. Il est possible de mesurer la totalisation du courant qui a circulé pendant un certain temps.

Autres informations sur les ampèremètres

1. Comment utiliser un ampèremètre et quels sont les points à retenir

Les ampèremètres sont des instruments de mesure qui mesurent le courant circulant en un point donné d’un circuit. Ils sont fabriqués de manière à ce que leur résistance interne soit faible et n’ait aucun effet sur le courant circulant dans le circuit. Lorsque vous branchez un ampèremètre, insérez-le en série avec le circuit pour lequel le courant doit être mesuré. Reliez le potentiel le plus élevé du circuit au côté + de l’ampèremètre et le potentiel le plus bas du circuit au côté – de l’ampèremètre.

Il y a généralement plusieurs bornes sur le côté – de l’ampèremètre. Si la plage de mesure est connue, sélectionnez la plage appropriée ; sinon, commencez par une grande plage et descendez jusqu’à la plage appropriée. En effet, la mesure à partir d’une petite plage peut détruire l’ampèremètre si un courant supérieur à la plage est appliqué. Certains ampèremètres sont protégés en interne par un fusible.

Le voltmètre est un instrument similaire. Les voltmètres sont connectés en parallèle à un circuit et mesurent la tension entre deux points. Brancher un ampèremètre pour mesurer la tension est très dangereux car cela revient à court-circuiter l’alimentation électrique. Il faut donc faire très attention à cela.

2. Multimètre

Il existe des instruments utiles appelés multimètres ou testeurs. Ils permettent de mesurer non seulement le courant, mais aussi les caractéristiques électriques de base telles que l’intensité, la tension et la résistance, que ce soit en courant alternatif ou en courant continu. Il existe des modèles numériques et analogiques. Ils sont généralement portatifs et peuvent être facilement transportés et utilisés.

Le courant est affiché en mesurant la tension aux deux extrémités d’une micro-résistance à l’intérieur de l’instrument et en la convertissant en courant. La tension continue est affichée en amplifiant la tension entre les deux sondes ou en l’atténuant à l’aide d’un atténuateur. La tension alternative est affichée en convertissant la tension alternative en tension continue par l’intermédiaire d’un circuit redresseur.

Was ist eine Sputteranlage?

Sputteranlagen werden verwendet, um sehr dünne Schichten gleichmäßig auf die Oberfläche eines Objekts aufzusputtern.

Sputtern ist eine Methode der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), ähnlich wie Vakuumverdampfung und Ionenplattierung. Es wird hauptsächlich in verschiedenen Bereichen eingesetzt, u. a. bei der Abscheidung von Halbleitern und Flüssigkristallen. Es wird auch zur Reinigung der Oberfläche von Gegenständen verwendet.

Anwendungen von Sputteranlagen

Sputteranlagen werden zur Herstellung dünner Schichten für Halbleiter, Flüssigkristalle und Plasmabildschirme verwendet. Im Vergleich zu anderen PVD-Verdampfungssystemen zeichnen sich Sputteranlagen durch ein breites Anwendungsspektrum aus, da sie in der Lage sind, Metalle und Legierungen mit hohen Schmelzpunkten abzuscheiden.

In jüngster Zeit werden Metalle auf der Oberfläche von Kunststoffen, Glas und Folien abgeschieden, um sie leitfähig zu machen und als transparente Elektroden und Drähte für Touch-Panels zu verwenden, wodurch sich das Anwendungsspektrum der Sputteranlagen weiter erweitert.

Weitere Produkte auf dem Markt sind medizinische Geräte und andere Waren, die mit photokatalytischem Titandioxid beschichtet wurden, um ihnen antibakterielle Eigenschaften zu verleihen. Es wird auch in analytischen Anwendungen wie der Probenvorbereitung für die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) eingesetzt.

Struktur der Sputteranlagen

Die Sputteranlage besteht hauptsächlich aus:

• Vakuumkammer
• Probentisch
• Sputtertarget
• Absaugsystem (z. B. Rotationspumpe)
• Gasversorgungssystem
• Stromversorgung (z. B. Hochfrequenz- und Hochspannungsnetzteil)

Die Vakuumkammer enthält einen Probentisch zur Aufnahme des Substrats und ein Sputtertarget für die Zufuhr des Sputtermaterials, und die Vakuumpumpe und das Gasversorgungssystem sind an die Kammer angeschlossen.

Funktionsweise der Sputteranlage

Die Funktionsweise der Sputteranlage besteht darin, dass eine Hochspannung unter Vakuum angelegt wird, um die Atome des Filmmaterials abzustoßen und einen Film auf der Oberfläche des Objekts zu bilden. Zunächst wird die Kammer durch eine Pumpe ausreichend drucklos gemacht, und dann werden Inertgase wie Argon mit konstantem Druck in die Anlage gefüllt.

Wenn eine hohe negative Spannung an das Target, das Material für den dünnen Film, angelegt und eine Glimmentladung erzeugt wird, wird das zuvor eingefüllte Argon zu Plasma und stößt mit dem Target auf der Kathode zusammen, wodurch die Atome und Moleküle auf dem Target herausgeschleudert werden. Die Target-Atome werden dann auf der Oberfläche des Objekts, an das die positive Spannung angelegt wird, abgeschieden, wodurch ein dünner Film entsteht.

Arten von Sputteranlagen

Es gibt verschiedene Arten von Sputteranlagen.

1. Gleichstromverfahren

Bei dieser Methode wird eine Gleichspannung zwischen den Elektroden angelegt. Sie hat verschiedene Vorteile, wie z. B. einen einfachen Aufbau, aber auch Nachteile, wie z. B. die Möglichkeit, dass die Probe durch das Hochtemperaturplasma beschädigt wird, und wenn das Sputtertarget ein Isolator ist, kann die Filmbildung nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden.

2. RF-Verfahren

Bei dieser Methode wird eine Hochfrequenz-Wechselspannung zwischen Elektroden angelegt und es können Schichten auf Materialien wie Keramik, Siliziumdioxid und anderen Oxiden, Metalloxiden und Nitriden gebildet werden, die mit der Gleichstrommethode nicht gebildet werden können.

3. Magnetron-Verfahren

Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe eines Magneten ein Magnetfeld auf der Targetseite erzeugt, um das Plasma in der Nähe des Targets zu halten. Dies verringert nicht nur die durch das Plasma verursachte Beschädigung der Probe, sondern erhöht auch die Geschwindigkeit der Plasmaerzeugung, was zu einer schnelleren Filmbildung führt. Es stehen verschiedene Stromversorgungsmethoden zur Verfügung, darunter Gleichstrom, Wechselstrom und Hochfrequenzwechselstrom. Andererseits wird das Target ungleichmäßig reduziert und der Nutzungsgrad ist tendenziell gering.

4. Ionenstrahlverfahren

Bei dieser Methode werden Ionen an einem vom Target oder der Probe getrennten Ort erzeugt und auf das Target beschleunigt. Da bei dieser Methode die Ionen nicht in der Kammer entladen werden, werden nicht nur die Auswirkungen auf die Probe minimiert, sondern es müssen auch keine Rücksicht auf die Anhaftung von Verunreinigungen und die Leitfähigkeit des Targets genommen werden.

Darüber hinaus stehen verschiedene andere Arten von Sputtering-Ausrüstungen zur Verfügung, wie z. B. Elektronenzyklotrone (ECR), die je nach Anwendung und Budget entsprechend ausgewählt werden sollten.

Weitere Informationen zu Sputteranlagen

Merkmale von Sputteranlagen

Durch Sputteranlagen kann eine gleichmäßige Schichtdicke erreicht werden, und da die elektrischen Eigenschaften genutzt werden, kann die Festigkeit der Schicht erhöht werden. Es können Schichten aus hochschmelzenden Metallen und Legierungen hergestellt werden, die mit anderen PVD-Verfahren nur schwer zu erzeugen sind. Eine andere Methode besteht darin, die Schicht mit Sauerstoff anstelle von Inertgasen wie Argon zu füllen, um Oxidschichten abzuscheiden.

Demgegenüber stehen Nachteile wie die im Vergleich zu anderen PVD-Methoden längere Abscheidungszeit und das Risiko einer Beschädigung des Sputtertargets durch das erzeugte Plasma.

Was ist ein Druckschalter?

Ein Druckschalter ist ein Sensortyp, der den Druck eines Fluids wie Luft oder Flüssigkeit erfasst. Der Schalter wird durch den absoluten Wert des Drucks oder durch die Größe der Druckänderung im Verhältnis zu einem bestimmten Druckwert aktiviert.

Es gibt zwei Arten von Druckschaltersensoren: piezoresistive Halbleiter-Diffusionsdrucksensoren, die Druckänderungen auf der Grundlage von Änderungen der Stromstärke und der Spannung, die durch ein eingebautes piezoelektrisches Element fließen, erkennen. Sowie kapazitive Drucksensoren, die Druckänderungen auf der Grundlage von Änderungen der Kapazität eines Kondensators mit einem eingebauten beweglichen Pol, die durch externen Druck verursacht werden, erkennen. Der Druckschalter kann für eine breite Palette von Anwendungen eingesetzt werden.

Anwendungen von Druckschaltern

Druckschalter werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Sie werden zur Steuerung von Pressen und Umformmaschinen sowie von Motoröl in Autos und Bremsdruck in Zügen verwendet.

Druckschalter können auch in rauen Umgebungen eingesetzt werden, wo sie mit ätzenden oder giftigen Chemikalien in Berührung kommen. Explosionsgeschützte Druckschalter sind auch für den Einsatz in Bereichen erhältlich, in denen mit brennbaren Stoffen gearbeitet wird. Diese Druckschalter werden in der Chemie-, Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wo täglich mit Chemikalien umgegangen wird.

Druckschalter werden auch für die Kontrolle des Luftstroms in Kompressoren von Klimaanlagen, Kühlgasen und Staubsaugerabsaugung sowie für die Druckkontrolle von Pumpen und Kompressoren in Produktionsanlagen verwendet.

Funktionsweise von Druckschaltern

Druckschalter wandeln Druckänderungen in elektrische Signale um. Es gibt drei Möglichkeiten, Druckänderungen auszudrücken: erstens als Über- oder Unterdruck in Bezug auf den Atmosphärendruck, zweitens als absoluten Druckwert und drittens als Differenzdruck, d. h. als Druckänderung relativ zu einem beliebigen Druck.

Es gibt zwei Methoden zur Umwandlung des Drucks in ein elektrisches Signal: die erste ist der piezoresistive Halbleiter-Diffusionsdrucksensor. Die zweite Methode der Umwandlung ist der kapazitive Drucksensor, der einen Kondensator mit einem beweglichen Pol im Inneren des Sensors enthält. Die zweite Methode der Umwandlung ist der kapazitive Drucksensor. Wenn Druck auf den Sensor ausgeübt wird, ändert sich die Kapazität des Kondensators aufgrund der Verformung des beweglichen Pols. Anhand dieser Veränderung lässt sich der Betrag der Druckänderung bestimmen.

Arten von Druckschaltern

Die Art des Druckschalters hängt von der Umgebung ab, in der er installiert wird, von der Art der Flüssigkeit, mit der er in Berührung kommt, und von der Höhe des zu erfassenden Drucks. Handelt es sich bei der Flüssigkeit um Luft, wird ein Druckschalter für Luft verwendet; handelt es sich um eine Flüssigkeit, wird ein Druckschalter für allgemeine Flüssigkeiten verwendet. Explosionsgeschützte Druckschalter werden auch in Umgebungen eingesetzt, in denen entflammbare Stoffe wie organische Lösungsmittel und Erdgas in Kontakt kommen.

In anderen Umgebungen, in denen stark ätzende oder giftige Stoffe vorhanden sind, sollten chemikalienbeständige Druckschalter verwendet werden. Beim Einsatz in Gegenwart hochgiftiger Substanzen wird empfohlen, nicht nur den Sensor, sondern auch die einzelnen Komponenten des Schalters auf chemische Beständigkeit zu prüfen.