Als Sensorelement dient eine potentiometrische ZrO2-Zelle.
Dabei wird die Sauerstoffionenleitung des Zirkoniumdioxids bei hohen Temperaturen ausgenutzt. Das Sensorelement ist als Rohrzelle aufgebaut.
Im Inneren des geschlossenen Rohres befindet sich neben einer elektrischen Heizung die Referenzelektrode, die mit Luft als Referenz bespült wird.
Die Messelektrode befindet sich auf der Außenseite des ZrO2-Rohres.
Die Spannung der Elektroden ist proportional dem Logarithmus der Sauerstoffpartialdruckdifferenz an den Elektroden.
Im Anschlusskopf der Sonde ist die gesamte Elektronik für die Heizungsregelung und die Signalvorverarbeitung untergebracht. Weiterhin enthält er eine Membranpumpe, die die Referenzelektrode mit Luft versorgt. Die Heizung wird auf 700 °C geregelt.
Das Ausgangssignal 0 ... 20 mA ist proportional der Zellspannung.
Einsatzgebiete
- O2-Messung in Vakuumanlagen (PVD oder Magnetron-Sputtern)
- Prozessüberwachung in Niederdruckanlagen
Hinweis
Im Gegensatz zu Sonden, die unter Normaldruck eingesetzt werden, sind die Vakuumsonden nicht kalibrierfrei, weil durch die druckabhängige Abfuhr der Heizenergie keine isothermen Messelektroden realisierbar sind, was Voraussetzung für die Anwendung der Nernstgleichung ist. Die Sonden müssen durch den Anwender mittels Testmessungen kalibriert werden.
Technische Daten Vakuumsonde
| Länge | 140...300 |
| Durchmesser | 6 mm, mit Schutzrohr 16 mm |
| Masse | 1,5 kg |
| Abmessung Klemmkopf | 150 x 63 x 35 mm |
| Schutzgrad | IP54 |
| Einbaumöglichkeiten | KF40, andere auf Anfrage |
| Max. Temperatur am Flansch | 60 °C |
| Betriebsspannung | 24 V DC +/- 10 % |
| Stromaufnahme | 1,2 A |
| Heizleistung | 30 W |
| Druckbereich | 1,5 x 105...1 x 10-5 Pa |
| Sensorspannungsbereich | 0...400 mV oder 0...1200 mV (Bereichsumschaltung auf Platine) |
| Messbereich (Sauerstoffpartialdruck) | 1 x 105...1 x 10-21 Pa |
| Ausgangssignal | 0-20 mA |
| Genauigkeit | < 5 % rel. Fehler |
| Betriebstemperatur des Sensors | 700 °C (elektronisch geregelt) |
| Offset (mit Schutzhülse) | -15...-20 mV |
| He-Leckrate | < 10-8 mbar l/s |
| Strömungsgeschwindigkeit Messgas | max. 10 m/s |
| Referenzgas | Luft |
| Referenzgasmenge | 5...10 l/h (durch interne Pumpe) |
Steckerbelegung (Typ 423 6pol., Fa. Binder, Best.-Nr.: 99-5622-15-06):
| 1 | + 24 V | |
| 2 | GND | |
| 3 | + IA | 20 mA entsprechen 400 oder 1200 mV (je nach Einstellung) |
| 4 | - IA | |
| 5 | Ready Kontakt (potentialfrei) | 60V/1A DC oder 125V/1A AC |
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