Den richtigen MFC-Messbereich für Ihr Gerät wählen

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GasMix™ · Geräteleitfaden

Den richtigen MFC-Messbereich für Ihr Gerät wählen

Der Endwert jedes Durchflussreglers bestimmt, welchen Konzentrationsbereich Sie tatsächlich erzeugen können und mit welcher Genauigkeit. So legen Sie ihn von Anfang an richtig aus.

Thema Auslegung der Massendurchflussregler (MFC) Für GasMix™-Anwender Konform ISO 6145-7

01Worum es geht

Ein GasMix™-Gerät erzeugt eine Gaskonzentration, indem es den Durchfluss jedes Kanals in Echtzeit über einen Massendurchflussregler (MFC) dosiert. Der Endwert, also der maximale Durchfluss, den der MFC messen und regeln kann, entspricht im Grunde der „Größe“ dieses Reglers. Das bezeichnen wir als seinen Messbereich.

Ein MFC mit 100 mL/min und einer mit 500 mL/min leisten nicht dasselbe: Sie decken unterschiedliche Durchflussbereiche ab. Mit der Wahl des Messbereichs legen Sie das Durchflussfenster fest, in dem jeder Kanal arbeitet, und damit das Konzentrationsfenster, das Ihr Gerät genau erzeugen kann.

Das Wichtigste in KürzeEin Messbereich wird nicht „so groß wie möglich, als Reserve“ gewählt, sondern so, dass Ihre Arbeitspunkte in dem Bereich liegen, in dem der MFC am genauesten ist: zwischen 10 % und 100 % des Endwerts.

02Die Grundregel: 10 – 100 % des Endwerts anstreben

Bei GasMix™-Geräten wird die höchste Genauigkeit zwischen 10 % und 100 % des Endwerts erreicht, mit einer Wiederholbarkeit besser als 0,1 % und einer Genauigkeit von ± 1 % vom Sollwert in diesem Bereich. Auf dieses Arbeitsfenster sollten Sie auslegen. Ein MFC arbeitet auch noch bis hinunter zu 2 % des Endwerts, allerdings mit höherer Unsicherheit. Unsere Software AlySoft berechnet die Unsicherheit in jedem Fall, ganz gleich, wo im Messbereich des MFC Sie sich befinden.

Arbeitsbereich eines MFC Messbereich = 100 mL/min · Beispiel

10–100 % · optimale Genauigkeit 5–10 % 2–5 % 0–2 % · außerhalb des Bereichs
Ein MFC mit 100 mL/min erreicht seine beste Leistung von 10 bis 100 mL/min und arbeitet bis hinunter zu 2 mL/min. Legen Sie Ihre Arbeitspunkte möglichst weit oben auf der Skala aus.

Gleiche Regel für die gesamte ProduktreiheAlle GasMix™-Geräte arbeiten von 2 % bis 100 % des Endwerts, mit der höchsten Genauigkeit ab 10 %. Legen Sie Ihre Arbeitspunkte bei jedem Modell in den oberen Teil der Skala.

03Die Methode Schritt für Schritt

Die GasMix™-Software berechnet den Durchfluss jedes Kanals automatisch aus der Konzentration Ihrer Ausgangsgasflasche und dem Messbereich des Reglers. Unsere Aufgabe bei der Bestellung oder vor einer neuen Anwendung ist es, sicherzustellen, dass diese berechneten Durchflüsse im Arbeitsbereich des MFC liegen.

1. Extreme Arbeitspunkte festhalten

Bestimmen Sie die niedrigste und höchste Konzentration, die Sie erzeugen möchten, sowie die Konzentration Ihres Quellgases (Ausgangsgasflasche). Diese beiden Extremwerte bestimmen die Auswahl.

2. Convert them into flows

For a dilution, the source-gas flow is: Q_source = (C_target / C_parent) × Q_total. The most dilute point needs the smallest flow; the most concentrated point needs the largest.

3. Einen Regler pro Kanal auslegen

Eine Verdünnung verwendet zwei Durchflussregler: einen für das Quellgas, einen für das Verdünnungsgas. Das Verdünnungsverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis der beiden Durchflüsse. Wählen Sie für jeden Kanal den Messbereich, dessen Endwert den höchsten Durchfluss dieses Kanals abdeckt, damit seine Punkte weit oben auf der Skala liegen. Ein gut gewähltes Paar erreicht auch starke Verdünnungen: ein kleiner Quellgasbereich nahe seinem unteren Ende zusammen mit einem großen Verdünnungsgasbereich nahe dem Endwert. Der Rechner unten legt beide für Sie aus.

04Messbereichsrechner

Eine Verdünnung verwendet zwei Massendurchflussregler: einen für das Quellgas und einen für das Verdünnungsgas. Das Verdünnungsverhältnis wird durch das Verhältnis ihrer beiden Durchflüsse bestimmt. Geben Sie Ihre Anwendung ein, und das Tool legt beide aus. Richtwerte, die AlyTech für Ihr Gas und Ihr Gerätemodell bestätigen muss.

Ihre beiden Kanäle auslegen

Quellgas, verdünnt in einem Trägergas: der Quellgaskanal und der Verdünnungsgaskanal. Die Durchflusseinheit können Sie frei wählen, sie muss nur einheitlich sein (z. B. mL/min).

Gesamter Bereich (2–100 % v. E.) Optimal (10–100 % v. E.)
„Kleinstmöglich“ wählt Messbereiche für die Erzeugung bei niedrigem Durchfluss und legt den Gesamtdurchfluss automatisch fest.

05Ein Rechenbeispiel

Sie haben eine Flasche mit NO mit 1000 ppm und möchten eine Kalibrierreihe von 10 bis 200 ppm bei einem festen Gesamtdurchfluss von 1000 mL/min erzeugen. Eine Verdünnung nutzt zwei Kanäle, das Quellgas und das Verdünnungsgas, also zwei Durchflussregler.

Schritt 2

Umrechnung in Kanaldurchflüsse

Quellgas · niedrigster Punkt (10 ppm)10 mL/min
Quellgas · höchster Punkt (200 ppm)200 mL/min
Verdünnungsgas · Restdurchfluss800 – 990 mL/min

Each channel gets one controller, sized to its own highest flow:

ChannelFlowControllerHighest point
Quellgas10 – 200 mL/min200 mL/min (Endwert)100 % v. E.
Verdünnungsgas≈ 800–990 mL/min1000 mL/min (Endwert)99 % v. E.

Zwei Regler, ein Quellgasbereich von 200 mL/min und ein Verdünnungsgasbereich von 1000 mL/min, decken die gesamte Reihe ab. Der am stärksten verdünnte Punkt (10 ppm → 10 mL/min) liegt bei 5 % des Quellgasbereichs und damit klar im Arbeitsbereich; ein höherer Gesamtdurchfluss würde ihn bei Bedarf in den optimalen Bereich anheben. Für eine deutlich stärkere Verdünnung wählt man für das Quellgas einfach einen kleineren Messbereich nahe seinem unteren Ende, während das Verdünnungsgas nahe dem Endwert läuft. Es bleiben zwei Regler.

06Zwei häufige Fehler

Überdimensionieren „als Reserve“

Der häufigste Fehler. Ein einziger, sehr großer Messbereich drückt Ihre niedrigen Punkte weit nach unten auf der Skala, aus dem optimalen Bereich von 10–100 % heraus. Die scheinbare Reserve kostet Sie Genauigkeit bei Ihren am stärksten verdünnten Punkten, die ein zweiter, kleinerer Messbereich im optimalen Bereich gehalten hätte.

Unterdimensionieren und Sättigung

Ein zu kleiner Messbereich gerät bei Ihren hohen Punkten über 100 % v. E. in die Sättigung: Das Gerät kann den geforderten Durchfluss physikalisch nicht liefern, und Ihre höchsten Konzentrationen sind nicht erreichbar.

Eine gute Auslegung liegt zwischen beiden und hält jeden Punkt weit oben auf seiner Skala. Erstreckt sich eine Anwendung über mehrere Dekaden, ist die Lösung nicht, einen einzigen MFC auszureizen, sondern mehrere Messbereiche zu konfigurieren oder eine mehrstufige Verdünnung (Kaskade) einzusetzen.

07Ihre Checkliste vor der Festlegung des Messbereichs

  • Ich habe meine niedrigste und höchste Zielkonzentration sowie die Konzentration der Ausgangsgasflasche notiert.
  • Ich habe diese Extremwerte für jeden Kanal in Durchflüsse umgerechnet.
  • Mein höchster Durchfluss bleibt ≤ 100 % v. E. des gewählten Messbereichs.
  • Mein niedrigster Durchfluss bleibt ≥ 2 % v. E..

Wenn Sie diese Punkte beachten, liegt jede angeforderte Konzentration in dem Bereich, in dem das Gerät seine beste Genauigkeit erreicht, während die Software die endgültige Unsicherheit jedes Punktes berechnet und ausweist und so die vollständige Rückführbarkeit sichert.

Referenzwerte: Arbeitsbereich 2–100 % v. E. bei allen Geräten, höchste Genauigkeit ab 10 %; Wiederholbarkeit < 0,1 %; konform mit ISO 6145-7.

Im Einzelfall: Die verfügbaren Durchflussbereiche hängen vom Gas, vom Gerätemodell und von der Konfiguration ab. Lassen Sie die Konfiguration für jede konkrete Anwendung von AlyTech bestätigen: gasmix@alytech.fr.

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