Широкодиапазонный вакуумметр ASAIR AGP4000
Руководство по эксплуатации
Настоящая инструкция подготовлена лабораторией Ликлаб для пользователей широкодиапазонного вакуумметра ASAIR AGP4000 (комбинированный датчик Пирани + холодный катод) и описывает порядок монтажа, эксплуатации, калибровки и сервисного сопровождения прибора.
1. Назначение и область применения
Широкодиапазонный вакуумметр ASAIR AGP4000 предназначен для непрерывного измерения давления (вакуума) в широком диапазоне от высоковакуумной до околобарометрической области. Датчик совмещает в одном корпусе две физические измерительные системы:
- теплопроводностный датчик Пирани – для низкого и среднего вакуума;
- ионизационный датчик с холодным катодом – для высокого вакуума.
Комбинация двух методов обеспечивает измерение давления в диапазоне порядка 1×10-6…1×105 Па с автоматическим переключением внутренних диапазонов и логарифмической характеристикой выходного сигнала.
AGP4000 может применяться в составе:
- вакуумных систем контроля герметичности (гелиевое течеискание, вакуумные камеры, стенды испытаний резервуаров);
- технологических установок полупроводниковой промышленности и вакуумных печей;
- криогенных и изотермических резервуаров, систем вакуумной теплоизоляции;
- научно-исследовательских стендов и лабораторного оборудования.
Вакуумметр поставляется Лабораторией Ликлаб как отдельный прибор или в составе комплектных вакуумных установок и стендов контроля герметичности.
2. Основные технические характеристики
2.1 Измерительные параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон измерения (воздух, N2) |
1×10-6…1×105 Па 5×10-9…1000 mbar 3,8×10-9…7,5×102 Torr |
| Погрешность (N2) | ±30 % показания (типично) в рабочем диапазоне |
| Повторяемость | ±5 % показания |
| Единицы измерения | Pa, mbar, Torr – программируемый выбор |
2.2 Электрические и интерфейсные параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Питание | 15…30 V DC |
| Потребляемая мощность | не более 6 W |
| Аналоговый выход | 0…10 V DC, логарифмическая зависимость от давления |
| Цифровой интерфейс | RS-485, протокол Modbus RTU |
| Скорость обмена | 4800 / 9600 / 19200 / 115200 bit/s (настраивается) |
| Разъём связи и питания | RJ-45 (общий разъём питания, аналога и RS-485) |
2.3 Механические параметры и материалы
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Присоединительный вакуумный фланец | KF-25 (ISO-KF) |
| Материалы, контактирующие с газовой средой | нержавеющая сталь 304 и 431, элементы электродной системы холодного катода, защитная сетка |
| Рабочая температура окружающей среды | от +5 до +55 °C |
| Ориентация при установке | допускается любая; рекомендуется вертикальная установka фланцем вниз для снижения загрязнения |
3. Конструкция и органы управления
На корпусе вакуумметра расположены:
- TFT-LCD дисплей, отображающий текущее давление, единицы измерения, статус включения высоковольтного разряда холодного катода, температуру и параметры связи;
- три управляющие кнопки: «вверх/влево», «ввод/назад», «вниз/вправо» – для навигации по меню и изменения параметров;
- разъём RJ-45 для подключения питания, аналогового выхода и интерфейса RS-485;
- вакуумный присоединительный фланец KF-25.
4. Габаритные размеры
Конструкция фланца KF-25 обеспечивает быструю установку и демонтаж с использованием стандартного центрующего кольца и хомута. Для обеспечения герметичности рекомендуется применять вакуумные уплотнительные кольца соответствующего класса чистоты.
5. Электрическое подключение и распиновка RJ-45
| Контакт RJ-45 | Назначение |
|---|---|
| 1 | +15…30 V DC (питание, «плюс») |
| 2 | 0 V (питание, «минус» / общий провод) |
| 3 | Аналоговый выход, сигнал (0…10 V) |
| 4 | NC (не используется) |
| 5 | Аналоговый выход, «общий» |
| 6 | NC (не используется) |
| 7 | RS-485, линия B |
| 8 | RS-485, линия A |
6. Принцип работы и измерительные диапазоны
Вакуумметр AGP4000 содержит два независимых измерительных канала. Теплопроводностный датчик Пирани обеспечивает измерения от приблизительно 10-1…105 Па, ионизационный датчик с холодным катодом – от 10-6…102 Па. Внутренний контроллер автоматически управляет включением высоковольтного разряда холодного катода при давлении ниже около 10 Па и формирует единый выходной сигнал, соответствующий полному диапазону.
6.1 Аналоговый выход 0…10 V
Аналоговый выход вакуумметра имеет логарифмическую характеристику. Напряжение U (В) является функцией логарифма давления P. Для разных единиц измерения используются различные коэффициенты сдвига. Типовая аппроксимация имеет вид:
где P – давление в выбранных единицах (Pa, mbar или Torr), c – коэффициент сдвига (отличается для разных единиц).
| Единицы давления | Коэффициент c | Коэффициент d (внутренний) |
|---|---|---|
| mbar / hPa | 6,8 | 11,3 |
| Torr | 6,875 | 11,46 |
| Pa | 5,6 | 9,333 |
Для ориентировочной оценки можно использовать приведённую таблицу соответствия напряжения и давления:
| U, V | P, mbar | P, Pa | P, Torr |
|---|---|---|---|
| < 1,82 | ниже нижнего предела измерения | ||
| 1,82 | 5,0×10-9 | 5,0×10-7 | 3,8×10-9 |
| 3,2 | 1,0×10-6 | 1,0×10-4 | 7,5×10-7 |
| 5,6 | 1,0×10-2 | 1,0 | 7,5×10-3 |
| 6,8 | 1 | 1,0×102 | 7,5×10-1 |
| 8,6 | 1,0×103 | 1,0×105 | 7,5×102 |
| 8,6…10 | выход за верхний предел (over-range) | ||
7. Цифровой интерфейс RS-485 (Modbus RTU)
AGP4000 оснащён цифровым интерфейсом RS-485 с протоколом Modbus RTU и может быть интегрирован в АСУ ТП, стенды контроля герметичности и другие системы сбора данных.
7.1 Базовые параметры связи
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Протокол | Modbus RTU, режим slave |
| Скорость | 4800 / 9600 / 19200 / 115200 bit/s (настраивается с панели прибора) |
| Биты данных / чётность / стоп-биты | 8-N-1 (если иное не оговорено в паспорте поставки) |
| Адрес по умолчанию | 1 (0x01), диапазон доступных адресов 1…255 |
7.2 Основные регистры
| Наименование | Адрес регистра | Тип и длина | Доступ | Функция Modbus |
|---|---|---|---|---|
| Текущее давление | 0x0000 | float, 32 bit | только чтение | 0x03 (Read Holding Registers) |
| AD-значение | 0x0002 | float, 32 bit | только чтение | 0x03 |
| Текущий статус | 0x0004 | byte, 8 bit | только чтение | 0x03 |
| Адрес устройства | 0x0005 | byte, 8 bit | только чтение | 0x03 |
| Скорость обмена | 0x0006 | short, 16 bit | только чтение | 0x03 |
Подробное описание кодов состояния и регистров может отличаться от версии к версии и уточняется в поставляемой документации и паспорте.
8. Меню прибора и настройка
После подачи питания прибор выполняет внутренний самотест и переходит в основной экран индикации. На дисплее отображаются:
- текущее значение давления в выбранных единицах;
- параметры связи (скорость, адрес);
- температура;
- статус включения высоковольтного разряда холодного катода.
8.1 Основные пункты меню
| Уровень меню | Пункт | Назначение |
|---|---|---|
| 1-й уровень | Настройки (SET) | изменение адреса, скорости обмена, единиц измерения, языка, вызов процедур калибровки, восстановление заводских установок |
| 1-й уровень | Статус | просмотр служебных параметров: внутренние напряжения, AD-значения, программная версия и др. |
| 1-й уровень | Возврат | выход к основному экрану |
| 2-й уровень (Настройки) | Адрес устройства | задание Modbus-адреса (1…255) |
| 2-й уровень (Настройки) | Скорость обмена | выбор 4800, 9600, 19200 или 115200 bit/s |
| 2-й уровень (Настройки) | Единицы | выбор Pa / mbar / Torr для отображения и формирования аналогового выхода |
| 2-й уровень (Настройки) | Язык | переключение языка интерфейса (при наличии соответствующей прошивки) |
| 2-й уровень (Настройки) | Верхняя калибровка | пользовательская калибровка в области низких давлений (например 0,1 Pa) |
| 2-й уровень (Настройки) | Нижняя калибровка | калибровка по атмосферному давлению |
| 2-й уровень (Настройки) | Заводские установки | возврат параметров к состоянию поставки |
9. Установка и ввод в эксплуатацию
9.1 Механическая установка
- Установить соответствующий ответный фланец KF-25 на измеряемый объём или вакуумную линию.
- Проверить состояние уплотнительного кольца и центрующего кольца: поверхность должна быть чистой, без частиц и повреждений.
- Установить датчик AGP4000 на фланец, затянуть хомут равномерно, без перекосов.
- Рекомендуется ориентация фланцем вниз или под небольшим углом, чтобы уменьшить попадание пыли и конденсата внутрь датчика.
9.2 Электрическое подключение
- Подготовить экранированный кабель соответствующей длины (по необходимости – отдельные жилы для питания, аналога и RS-485).
- Выполнить обжим или монтаж разъёма RJ-45 согласно таблице распиновки.
- Подключить питание 15…30 V DC от стабилизированного источника. Рекомендуется использовать отдельный блок питания для группы вакуумных датчиков с общей «землёй».
- Подключить линии RS-485 A/B к интерфейсному преобразователю или ПЛК с соблюдением полярности.
- При необходимости подключить аналоговый выход на вход АЦП, регистрирующего прибора или системы управления.
10. Поверка, калибровка и метрологическое обеспечение
Для применений, где измерения давления относятся к средствам измерений, подлежащим государственному метрологическому контролю, следует руководствоваться действующими документами (ГОСТ 8.586, ГОСТ 8.417 и др.) и требованиями к поверке средств измерений.
10.1 Рабочая калибровка пользователя
Встроенные функции «верхней» и «нижней» калибровки позволяют корректировать показания при двух опорных точках:
- атмосферное давление (нижняя калибровка);
- низкое давление (например, 0,1 Pa) при наличии образцового вакуумметра или эталонной установки.
Типовая последовательность:
- Прогреть датчик в рабочем режиме не менее 30 минут при стабильных условиях.
- Для калибровки по атмосферному давлению отсоединить датчик от вакуумной системы и открыть его к атмосфере. В меню выбрать пункт «Нижняя калибровка» и выполнить подтверждение.
- Для калибровки по низкому давлению подключить датчик к эталонной установке, обеспечить новое значение давления (например, 0,1 Pa), дождаться стабилизации показаний образцового вакуумметра и выполнить «Верхнюю калибровку».
- После завершения калибровки записать параметры в энергонезависимую память (функция «Запись в память» – реализуется в приборе автоматически или через служебные команды Modbus).
10.2 Поверка и калибровка в Лаборатории Ликлаб
Лаборатория Ликлаб предоставляет услуги по проверке, калибровке и оформлению документации для вакуумметров AGP4000, включая:
- проверку работоспособности и диагностику датчика и электроники;
- калибровку в нескольких точках диапазона с сопоставлением с образцовыми средствами измерений давления;
- оформление протокола калибровки, при необходимости – подготовку методики и рекомендаций по применению;
- параметризацию приборов для включения в состав стендов контроля герметичности и вакуумных установок.
По согласованию возможно проведение периодической калибровки по графику эксплуатации оборудования заказчика с выездом специалистов на площадку.
11. Обслуживание и очистка датчика
Для поддержания стабильности показаний и ресурса датчика необходимо регулярное обслуживание в соответствии с характером среды:
- в чистом сухом воздухе или азоте обслуживание минимально и сводится к периодической проверке показаний по образцовому манометру;
- при наличии паров масел, продуктов откачки, мелкодисперсных частиц требуется периодический осмотр и очистка входной области датчика.
11.1 Очистка входной части
- Отсоединить датчик от вакуумной системы и снять хомут KF-25.
- Аккуратно снять защитную сетку (если конструкцией предусмотрен съёмный фильтр, например 150 μm спечённая сетка – поставляется в комплекте).
- Удалить загрязнения мягкой безворсовой салфеткой. При необходимости допускается использование высокочистого изопропилового спирта, совместимого с материалами из нержавеющей стали.
- Не допускать механического воздействия на внутренние электроды и элементы холодного катода.
- Высушить детали, установить фильтр и смонтировать датчик обратно в систему.
11.2 Типичные признаки необходимости обслуживания
- постоянный сдвиг показаний относительно образцового прибора при нескольких значениях давления;
- заметное увеличение времени установления показаний при переходе между диапазонами;
- частые ошибки в области высокого вакуума (неустойчивый разряд холодного катода);
- выход за пределы диапазона при очевидно нормальном давлении.
В подобных случаях рекомендуется обратиться в Ликлаб для диагностики и, при необходимости, сервисного обслуживания или замены измерительного блока.
12. Комплект поставки
| Наименование | Количество | Примечание |
|---|---|---|
| Широкодиапазонный вакуумметр ASAIR AGP4000 (Пирани + холодный катод) | 1 шт. | заводская сборка, проверенный и настроенный прибор |
| Защитный фильтр (спечённая сетка ~150 μm) для входного отверстия | опция | предотвращает попадание частиц в область датчика |
| Руководство по эксплуатации от Ликлаб (электронная или печатная версия) | 1 экз. | на русском языке |
| Переходники и кабели | по заказу | KF-25 переходы, кабели RJ-45, интерфейсные модули – по согласованию |
13. Требования безопасности
Дополнительные требования:
- не превышать максимально допустимое давление на фланце (согласно паспорту поставки);
- не использовать прибор в качестве элемента системы аварийной защиты или единственного средства обеспечения безопасности персонала;
- при работе с токсичными, взрывоопасными и коррозионно-активными газами обязательно учитывать ограничения производителя и нормативных документов; при необходимости применять барьеры, ловушки и промежуточные объёмы;
- любые ремонтные и вмешательства во внутреннюю конструкцию выполнять только через авторизованный сервис.
14. Сервисная поддержка и обслуживание в Ликлаб
Лаборатория Ликлаб обеспечивает полный цикл сопровождения вакуумметров AGP4000 на территории Российской Федерации и стран ЕАЭС:
- консультирование по подбору и интеграции датчиков в существующие вакуумные системы и стенды контроля герметичности;
- поставку новых приборов, кабелей, переходников и комплектующих;
- диагностику, ремонт и замену электронных модулей и измерительных элементов;
- калибровку и настройку в соответствии с эксплуатационными условиями заказчика;
- разработку методик измерений вакуума и контроля герметичности с использованием AGP4000;
- обучение персонала работе с прибором в рамках курсов по вакуумной технике и течеисканию.
В рамках сервисного договора возможно предоставление подменного оборудования на период диагностики и ремонта, а также включение вакуумметров AGP4000 в программы планово-предупредительного обслуживания вакуумных стендов и течеискательных установок.
Примечание: оригинальное заводское руководство производителя ASAIR может содержать дополнительные сведения по протоколам, внутренним настройкам и сервисным функциям. Настоящий документ адаптирован Лабораторией Ликлаб для практического применения в составе вакуумных систем и стендов контроля герметичности.
