AWM 系列氣體流量感測器使用說明

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1、AWM系列氣體流量感測器使用說明作者：黃宗正(2001-02-14)；推薦：徐業良(2001-02-19)。附註：本文為最佳化設計實驗室之感測器使用說明文件，內容包含感測器之原理介紹、裝置諸元與使用方法。AWM系列氣體流量感測器使用說明許多自動化機械及工業控制之過程中，都需要針對液體或氣體之流量加以感測並進行控制，小至醫療工程中感測與控制麻醉藥品輸入人體內之數量，大至城市排水系統與河川流量之檢測與控制，均需要以流量感測器檢測單位時間內氣液體流通量之變化。此文件中所介紹之AWM3300V與AWM5104VN，為Honeywell所生產的AWM

2、系列氣體流量感測器，僅能運用於氣態流體之流量感測，內部感測元件以微製程將熱控電路、感測電橋電路，與放大電路整合製作於印刷電路板上，並利用熱傳導原理進行流量感測。AWM3300V與AWM5104VN二型間之差異為主要為氣流通道之管徑，因而直接影響二者於感測時可允許氣流通過之速率，AWM3300V為0~1000sccm，AWM5104VN則為0~20SLPM（sccm為每分鐘通過立方公分數（cm3/min），SLPM為每分鐘通過公升數（l/min））。1.AWM3300V型（氣）流量感測器1.1工作原理圖1為AWM3300V外型圖。其內部感測元

3、件主要以微製程處理製成之電橋電路所構成，主要提供感測功能的部分是熱敏電阻與氮化矽以雷射切割製成之薄膜，此薄1http://designer.yzu.edu.tw/AWM系列氣體流量感測器使用說明膜依照熱傳導理論作動，隨氣體流量增加使內部電阻值增加，此電阻值之改變使輸出電壓值隨之變化，另外加上附加電阻的配合而構成惠斯頓電橋感測電路。圖1.AWM3300V外型圖感測器的內部包含兩組電橋電路，一為熱控電路，其功能是將流進感測器的氣體溫度加溫或保持於固定範圍；另一則為主要感測電路與線性化放大電路，兩組電橋電路全都被製作在印刷電路板上以方便安裝於微小

4、的外殼中。圖2、3為AWM3300V內部兩組電橋電路之電路圖，圖2為熱控電橋電路，圖3為主要感測電橋電路。圖2.感測器內部的熱控電路圖2http://designer.yzu.edu.tw/AWM系列氣體流量感測器使用說明圖3.主要感測電橋電路圖實施感測時氣流由輸入導管被引進，流經感測元件之後再由輸出導管流出，於此段過程中感測元件的輸出電壓值會隨氣流量的不同而出現成比例的變化，如此便可藉由此流量與輸出電壓之間的線性關係間接測量出氣體流量。因此型氣流量感測器中已將熱控電路、溫度感測電路與差動放大電路整合製作於印刷電路板上，使用時便不需要再另外

5、聯接運算放大器而可以直接測量輸出的電壓訊號，僅須注意待測流體之穩定以及電源供應問題即可。圖4為感測器內部進行線性化放大處理之差動放大電路電路圖。3http://designer.yzu.edu.tw/AWM系列氣體流量感測器使用說明圖4.感測器內部的差動放大電路1.2儀器各項規格AWM3300V流體速率0~1000sccm流體通過管外徑5.1mm流體通過管內徑3.6mm激勵電壓10.0Vdc（8Vdcmin~15Vdcmax）電力消耗50mW~60mW（max）反應時間1ms~3ms（max）輸出電壓5Vdc於4.98mbar零位電壓1Vd

6、c靈敏度4mV/sccm操作溫度－40~90℃最大壓力負載345mbar4http://designer.yzu.edu.tw/AWM系列氣體流量感測器使用說明1.3使用說明因此型感測器內部已建構放大電路與溫度補償電路，故不需再外接任何機構或電路，如圖5所示，僅需為感測器輸入電源，並將感測器的電壓訊號輸出端接上訊號讀取裝置，即可由電壓輸出與氣流量間的關係得到所欲測量之氣流量資料。以下是感測器外部三個PIN接腳所各自代表的輸出入線路：PIN1＝電壓訊號輸出(Vout)PIN2＝電源輸入正端(Vcc)PIN3＝電源輸入負端(Ground)P1訊

7、號處理裝置PIN1PIN2PIN3P2電源供應裝置圖5.感測器接腳與其他裝置配接圖依照各腳位連接外部供應電源與訊號處理裝置後，透過測量感測器輸出電壓訊號，並配合圖6之輸出電壓值與氣流量關係圖，即可推算得到該電壓輸出值下所對應的氣流流量。5http://designer.yzu.edu.tw/AWM系列氣體流量感測器使用說明圖6.輸出電壓與氣流量關係圖2.AWM5104VN型（氣）流量感測器圖7為AWM5104VN外型圖。其內部主要由微電橋電路所組成，經由同軸向之氣流導管將待測氣流導通至感測器內部進行測量，此型感測器可測量最高達每分鐘20公升

8、的氣體流通量，且感測器內部電橋電路於測量時與所通過氣流之間為直接接觸，可大幅降低因孔洞或分流所造成的測量誤差。圖7.AWM5104型氣流量感測器外型圖6http://design