よくある質問

マスフローコントローラー

通信インターフェース

次のアナログおよびデジタルの通信インターフェースが搭載されています。

- アナログ:0~5V、0~10V、4~20mA
- デジタル:RS485、DeviceNet、IO-Link

アナログとデジタルの両方の通信に対応した物理インターフェースとして標準的なSub-D 9ピンコネクタを備えています。

センサーパフォーマンス

Sensirion MFCは、センサーを通過するガス分子の数(またはガス質量)を測定するため、校正条件による圧力や温度の偏差への依存性がごくわずかです。それぞれの温度と圧力の依存係数は、データシートに掲載されています。ガス温度の変化は、ゼロ点誤差とスパン誤差の両方を誘発します。対照的に、圧力の変化はスパン誤差のみを発生させます。

最大流量での圧力損失:この値は、フルスケール流量におけるバルブやオリフィスなどの障害物によるフローへの圧力損失を示しています。そのため、最大流量を流すためには入力と出力の差圧をこの値より大きくする必要があります。

最大入力圧力:この値は、上流入力で適用できる最大圧力を示しています。これはシールの構造上の制限になります。この値を超えると、シールやバルブが故障し、その結果リークが発生する場合があります。

最大差圧:この値は、バルブ前後の最大差圧を示しています。この値を超えると、圧力差に
よって流量ゼロでもバルブからリークが発生し、不安定な制御になります。

Sensirionが特許を取得したCMOSens®技術は、複数の特性を網羅しています。加熱素子を中心に2つの温度センサーを対称的に配置した非常に革新的な技術によって、高速で精度の高いガスフロー測定を実現しています。もう1つの重要な特性は、同じチップに統合された特許取得済みのCMOS評価回路であり、生成されたアナログセンサー信号に対し、プログラム可能で高精度な増幅と評価を可能にします。

競合他社が使用している測定技術のほとんどはスチール製の配管を利用して、マスフローが推測できる上流および下流の温度を測定します。これらのスチール製の配管には高い熱質量があるため、温度変化の測定を比較的低速で行い、流量の制御が遅くなります。

対照的に、Sensirionは温度センサーとヒーター素子の両方を1つのチップに統合し、熱質量を大幅に下げているため、比較的高速で温度変化を測定します。その結果、デバイスは流量をより高速で制御でき、クラス最高のセット時間を実現しています。

制御範囲は、デバイスが制御できる最大流量と最低流量の比率で定義されます。たとえば、制御範囲1000:1は流量が0.1~100%フルスケールで制御できることを示します。

Sensirion MFCは、センサーを通過するガス分子の数(またはガス質量)を測定するため、校正条件による圧力や温度の偏差への依存性がごくわずかです。それぞれの温度と圧力の依存係数は、データシートに掲載されています。ガス温度の変化は、ゼロ点とスパン誤差の両方を誘発します。対照的に、圧力の変化はスパン誤差のみを発生させます。

基準温度の変化は、定圧1013.25 mbar下で体積量に影響します。この容量の変化はゲイ・リュサックの法則の影響下にあります。

ノルマルリットルを標準リットルに変換する場合、公式は次のとおりです。

- V/T=一定(ゲイ・リュサックの法則)
- 例:標準リットル/標準温度 K = ノルマルリットル/ノルマル温度 K -> 標準リットル = 293.15/273.15 * ノルマルリットル = 1.0732ノルマルリットル

- このように、参照温度に誤りがあると、誤差7.3%になる可能性があります。

動作制限を超える温度では、デバイスに次の問題が発生します。

- 精度低下:あらかじめ決められた温度範囲でのみ温度補正が有効になります。
- フルスケール流量に到達しない:高い温度では、バルブの磁化が低下し、同じ適用バルブ電圧/電流での流量が下がります。
- バルブを閉じた状態でのリークは同等です。バルブはノーマリークローズです。
- 温度上限よりも温度が高くなってもMFCは動作を続けます。もちろん、これらの制限は最大動作温度をわずかに超える程度です(動作制限を50°C以上超えないでください)。

MFCをMFC仕様外で使用する必要がある場合は、Sensirionまでお問い合わせください。

機械統合

この方法でセンサーを固定できます。内部テストでは影響が1% m.v.未満であることが示されております。

センサー評価

MFCを素早くセットアップして初回測定を行うには、「ビューワソフトウェアマニュアル」にある手順に従ってください。素早くセットアップを行う場合には、接続ケーブルも同梱されている評価キットの注文をご検討ください。

ガスフローセンサー

センサーパフォーマンス

基準温度の変化は、定圧1013.25 mbar下での体積量に影響します。この体積量の変化はゲイ・リュサックの法則の影響下にあります。

ノルマルリットルを標準リットルに変換する場合、公式は次のとおりです。

- V/T=一定(ゲイ・リュサックの法則)
- 例:標準リットル/標準温度 K = ノルマルリットル/ノルマル温度 K -> 標準リットル = 293.15/273.15 * ノルマルリットル = 1.0732ノルマルリットル
- このように、参照温度に誤りがあると、誤差7.3%になる可能性があります。

微差圧

センサーパフォーマンス

使用すべきOリングは、当然アプリケーションに依存します。大抵の場合、Sensirionは内径=3.50、太さ=1.50、素材=NBRの仕様でOリングを使用します。

センサーは空気に対して校正されています。他のガスで使用する場合、センサーの測定結果は空気
と比較される対象ガスの熱特性に依存します。これはゼロ点や温度補正にも適用されることに注意してください。

H₂O₂やNH₃など浸食性のあるガスは避けてください。

ほとんどの場合、変換係数によって許容できる結果は得られません。大量生産用のアプリケーションについて、微差圧センサーのカスタマイズについてご相談ください。

幅広い空調設備アプリケーションに適しており、弊社は市場シェアを急拡大しています。詳細については、DPセンサーのダウンロードセンターにある「空調設備アプリケーション向けDPセンサー」の小冊子を参照してください。

センサーパッケージ

SDP3xは、SDP3xセンサープラットフォームの「ブランド名」です。これは、すべてのSDP3xバージョン(SDP37、SDP31など)の筐体内に「SDP3x」とマーキングされているためです。

各製品はレーザーマーキングでも識別できます。これは、SDP3xの「x」の位置にある桁をシリアル番号の先頭の文字に置き換えて確認できます。

例:次のレーザーマーキングの付いた2つのセンサーがあります。

1:「SDP3x 2243WP」

2:「SDP3x 62E878」

1番目はSDP32で、2番目はSDP36です。

電気統合

手作業ではんだ付けする場合、最大350°Cのはんだごて温度で最大3秒間のはんだ付け時間を推奨しています。

液体フロー

通信インターフェース

デジタル出力をオープンコレクター回路で実現しているため、デジタル出力とハイレベルの電圧を供給する外部電圧Vhighの間にプルアップ抵抗を接続する必要があります。このハイレベル電圧の値は個別に選択するか、供給電圧と同一にして、制御システムのロジックレベルと一致させることができます。SCC1アナログセンサーケーブルデータシートを参照してください。

センサーパフォーマンス

ございません。Sensirionでは再校正サービスを提供していません。弊社のセンサーには可動部がないため、摩耗やキズがつかない設計になっています。そのため、このセンサーには非常に優れた長期安定性があり、技術的観点から年次などの定期検査は不要としています。ただし、アプリケーション固有のメンテナンススケジュールを設定して、センサーのパフォーマンスをアプリケーション内で定期的に確認することを推奨します。このようなスケジュールではアプリケーションの特異性があるため、アプリケーションのスペシャリストがメンテナンススケジュールの設定をご担当ください。

流量がセンサーの、定められた流量範囲を超えている場合、流量信号が飽和状態になり、センサーの精度が下がる場合があります。流量範囲の仕様内で動作させれば、センサーの最大パフォーマンス能力を発揮できます。

熱式測定の原理により、測定される液体の熱特性が流量測定の結果に影響を与える可能性があります。センサーの校正対象ではない媒体(通常はH₂OやIPA)を使用する場合、センサー出力が大幅に変化する場合があります。媒体の主成分に最も合う校正フィールドを使用してください。使用できる校正については、センサーのデータシートを確認してください。校正フィールドを変更するには、センサービューアーソフトウェアの、インターフェースの右上にある「Edit Default」ボタンをクリックして、適切な校正フィールドを選択します。

基準器が適切に動作しているかどうか確認してください。

高周波の脈動が、流量測定データを扱いにくくする場合があります。流量が振動している場合(原因がポンプ動作によるものなど)、流体減衰器などで取り除くか軽減するよう試みてください。

センサーの流路内やセンサーの吸込口で気泡が発生すると、信号出力が変化する可能性があります。センサー流路に液体を一気に流すことで気泡を取り除くよう試みてください。液体が蒸発する場合や特に低い流量(ul/min以下)では、目視検査だけで継手からのリークを発見することは非常に難しいです。充分な流路のリークテストとして、流路に圧力をかけて、センサーがフローを示していないことを確認する方法があります。

いいえ、SLQ-HC60は炭化水素(IPA)専用に校正されており、水ベースの媒体の測定に適していません。必要な流量に応じて、SLS-1500またはSLQ-QT500が水3~80ml/minの流量範囲に対応します。これらのセンサーは、SCC1アナログセンサーケーブルと組み合わせて0~10Vのアナログ出力が可能です。

測定値(m.v.)またはセンサー読み取り値、いずれかの%(パーセンテージ)を示します。

はい、原則的には使用できます。流体の化学成分に最も合う標準校正フィールドを選択してください。たとえば、生理食塩水には水の校正が使用でき、潤滑油には炭化水素の校正が使用できます。校正フィールドが合っていると、センサーの出力が線形応答に近づきます。経験則として、水を含まない液体の場合はIPA校正をお勧めします。

Sensirionのお問い合わせ窓口でご相談の場合は、ご使用される媒体について必ずお知らせください。水やIPA以外の液体を使用する場合でも、Sensirionの液体フローセンサーの使用に関するさらなるソリューションがあります。このトピックに関する追加サポートについては、Sensirionまでお問い合わせくだ
さい。

流体にかかわらず、液体フローメーターは非常に高い再現性を実現します。再現性の標準値は、製品により異なりますが、すべての媒体に対して0.8%~1.5%です。これにより、液体フローを許容範囲内に収める必要がある場合に、非常に高精度な相対基準としてセンサーを使用できます。このような場合、センサーの出力を比較して最大流量と最小流量を設定し、基準の上限と下限の閾値として使用できます。そして、液体フローメーターは、検証した許容制限値内での工程再現性を監視できます。絶対値はセンサーごとに異なる場合があるため、この許容範囲は各フローメーターごとに設定する必要があります。

Sensirionの液体フローメーターは、少なくとも1種類の標準的な液体(通常はH₂OかIPA)で100%工場で校正されています。詳細については、お使いのセンサーのデータシートを参照してください。

流体システムが機械的な障害による影響を受けていないことを確認してください。チューブ接続やセンサー自体の振動や動きが、流体システム内の液体に影響を与え、センサーの出力信号に表れる場合があります。センサーは高感度で高速で動作します。これまで観測できなかったその影響が表れる場合があります。マイクロ流体システムは質量が小さいため、より動的になる傾向があります。センサー自体は動きや(適正な)振動に対して敏感ではありませんが、振動で生じた実際のフローの変動を検出します。

このような影響が観測される原因は複数考えられ、その一部にはセットアップの環境条件につながっているものもあります。たとえば、使用される媒体の物理的特性の変化や大きな温度変化、流路やフロー源で進行中の閉塞(適切に動作していないポンプなど)、システム上の液漏れも考えられます。環境条件と媒体の物理的特性が変化していないことを確認してください。流路や流体供給で考えられるエラーがないかをチェックしてください。

観測された影響を把握するために、流体システムの各部を分析します。大抵、センサーはフローの実態を示しております。センサーは高感度で高速で動作します。これまで観測できなかった影響が表れる場合があります。マイクロ流体システムは質量が小さいため、より動的になる傾向があります。一定流量では、センサーのノイズ信号が流量ゼロのときとほぼ同じになるはずです。この影響を確認するには、圧力差を利用して一定流量を生成してください。それでも観測された挙動を把握できない場合は、追加のサポートについてSensirionまでお問い合わせください。流量データ、グラフ、お使いの流体システムセットアップの詳細をお知らせください。

これは正常です。測定精度は流量ゼロでも適用されます。流量がほぼゼロの場合、「フルスケールに対する%」の精度仕様が適用されます。以下は液体フローセンサーSLI-2000の例です。

例:ほぼ流量ゼロでのSLI-2000の測定精度の仕様値は、「フルスケールの0.2%の精度」です。フルスケール流量は5000 ul/minです。流量200 ul/min以下で、計算される「フルスケールに対する精度」の絶対値は±10 ul/minになります。

個々の液体フローメーターの詳細については、関連するデータシートをご覧ください。

液体フローメーターの流量測定下限値に厳格な指定はありません。この質問の答えは、必要な低流量でのセンサーの再現性と測定精度を考慮する必要があります。相対精度は、% m.v.(測定値)またはフルスケールの%のどちらか誤差が大きい方で指定されます。再現性は基本的にセンサーの分解能です。相対精度を見てみると、「m.v.」と「フルスケール」の絶対測定精度が同じとなる特定の流量がフルスケールの5%~10%のあたりにあります。この値未満の流量では、フルスケールの誤差が有効になり、流量ゼロになるまでこの値が有効となります。

例:SLI-2000の仕様は、「フルスケール以下の精度5.0 % m.v.またはフルスケールの0.2%」のどちらか誤差が大きい方です。フルスケール流量は5000 ul/minです。流量200 ul/minで、計算される「フルスケールの精度」および「m.v.の精度」の絶対値はともに10 ul/minになります。このように、200 ul/min未満での考えられる測定誤差は、±10 ul/minと一定です。

再現性(繰り返し精度)を見る場合は、センサーの分解能を考慮します。前述したとおり、流量200 ul/minで絶対測定精度は±10 ul/minとなります。ただし、センサーには1 ul/min(フルスケールの0.02%)の再現性があり、50 ul/minなど200 ul/minよりずっと少ない値でも1 ul/minの再現性を維持します。

プロセス制御アプリケーションでは、再現性が実際の流量の精度より重要になる場合が多いです。このような場合では、基本的に1 ul/minの再現性「精度」を信頼できます(SLI-2000の場合)。

センサーパッケージ

いいえ、接触しません。検出素子はSensirionの液体フローセンサーの特殊設計によって接液することがなく、センサーは一直線の管の壁面で流量を測定します。接液面材質のリストは、お使いのセンサーのデータシートにある「構造仕様」セクションで確認できます。

機械統合

継手の基本的なセットはフローメーターキットに同梱されています。他の継手が必要になった場合は、Idex、Vici、Nordson Value Plasticsといった継手メーカーから購入することを推奨しています。センサーのデータシートに、製品別に適した継手に関する詳細が記載されています。詳細については、ダウンロードセンターの「Sensor Ports and Tubing Connections application note」を参照してください。

センサー評価

USBドライバーが仮想COMポートを提供しており、正しい番号を使用していることを確認してください。センサーケーブルが適切に接続されていることを確認してください。

COMポートを使用する他のすべてのプログラムを終了していることを確認してください。コンピューターを再起動しなければならない場合があります。

お使いのPCのオペレーティングシステムが、操作ガイドラインで指定された要件に対応していることを確認してください。USBケーブルを接続すると、仮想COMポート(VCP)ドライバーが自動的にインストールされるはずです。ドライバーが正常にインストールされると、デバイスがUSBシリアルポートとしてデバイスマネージャーに表示されます。

表示されない場合は、次のリンクから必要なVCPドライバーをインストールしてください。

粒子状物質

センサーパフォーマンス

粒子状物質(PM)は、屋内および屋外の環境で確認できます。

屋内環境:
- 一般的に、スプレーや煙(タバコ、ろうそく、お香など)といったPM発生源があります。
- 非常に一般的なPMの発生源にはダストがあります。皆さんがご存知の通常のほこりは、しばらく掃除していないときにマットレスを振った場合や家具の表面に確認できます。このほこりは、日光が窓から射し込んで、多数の粒子が飛んでいるのを見ると裸眼でも確認することができます。
- 料理でも多数の粒子が発生する場合があります。油が沸騰すると、空気中が極めて高いPM濃度になります。

屋外環境:
屋外環境では、通常は発電、家庭暖房、車両エンジンなどの固形燃料や液体燃料の燃焼によってPMが生成されます。
市街地では、通行車両によるPM2.5の排出が重要な発生源です。その結果、道路沿いのPM2.5のレベル(および集団曝露)は、多くの場合、道路から離れた場所よりずっと高くなります。
一部の場所では、暖房や焚き火など家庭での煙の発生源に無煙燃料の使用をするなどの産業排出の考慮も重要です。一部の気象条件下では、本土からのPM2.5によって汚染された大気が、隣接する島や土地に循環する場合があります(大気汚染の長距離輸送として知られる条件)。

PMxの数字“x”は、マイクロメートル以下の粒子径であることを示しています。PM2.5は、直径が一般的に2.5マイクロメートル以下の吸引可能な粒子と定義されます。PM10は、通常10マイクロメートル以下の直径である吸引可能な粒子と定義されます。

PMは浮遊固形粒子および液体飛沫の混合物です。吸い込むと重大な健康問題が生じる可能性があります。粒子が小さいほど、呼吸を通じて呼吸器系や血流に深く入り込みます。歴史的に、PM値はμg/m3で測定されています。

CO₂

センサーパフォーマンス

実験データでは、換気が一定でない場合でもCO₂濃度が400ppm付近のレベルまで下がることがあると示されています。これは週末などによく観測されます。月曜の朝に空気が新鮮に感じられない場合でも、人がいないことでCO₂濃度が400ppm近くになります。SCD30のASCアルゴリズムは、これらの最小値を検出して適宜再校正を行うよう最適化されています。自己整合性のチェック機能が搭載されているため、ASCによる再校正の誤作動はありません。最終的に、SCD30はデュアルチャンネル技術によって優れた長期安定性を備えています。ASCが長期(2か月など)にわたって再校正を行わない場合でも、CO₂出力が非常に正確になります。

はい、SCD30はすべて工場で校正されています。ただし、NDIRベースのCO₂センサーは繊細な光学機器です。取扱時や組立時に物理的ストレスがかかると、センサーの出力値にオフセットが発生する可能性があります。強制再校正(FRC)または自動自己校正(ASC)の手順を使用して、これらのオフセットを補正してください。

理想的には、センサー実装後にセンサーを校正して、実装時に生じる可能性のある物理的ストレスも含めて補正するのが望ましいです。

湿度

通信インターフェース

最上位ビット(MSB)の送信後にACK(応答信号)がないことがあります。マスターは、9番目のクロックでSDAをLowレベルに引き下げてから、SDAを再度リリースすることで、最初の8ビットを正常に受信したことを確認する必要があります。

通信問題を回避するために、ケーブル長は10 cm以下にするよう推奨しています。バスの長さ(ケーブル長)が増えると、容量性クロストークや電磁両立性(EMC)の耐性が不十分になる可能性が高くなります。

より長いケーブルの使用は可能ですが、多くの場合、追加の対策が必要となります。問題が発生している場合、次の対策で通信が改善される場合があります。

- 低い転送周波数を使用する。例:10 kHz
- DATAとSCKの信号線を並べて動作させない。例:フラットリボンケーブルの両端に配線する
- プルアップ抵抗の値を3kに下げるなどの対応をする。
- シールドケーブルを使用する。
- CRCチェックサム機能を使用する。ダウンロードセンターのアプリケーションノート「CRCチェック」を参照

関連するセンサーのデータシートやアプリケーションノートに記載されているように、CRCチェック機能を実装して検証できます。ドキュメントは弊社ウェブサイトのダウンロードセンターから取得してください。

このI²Cインターフェースは完全に静的なロジック回路で構成されているため、最小クロック(SCL)周波数は規定していません。

センサーパフォーマンス

影響を受ける外部要因が多いため、Sensirionではデバイスのテスト周期を提示していません。ご使用の製品に関する規制で一定の周期基準での検証が要求される場合、センサーの交換が必要であれば、交換することをお薦めします。

基準に対して測定される偏差は、平均値や包含係数k(k=1は、正規分布における標準分布σに相当します)で示すことができます。特定の記録点における精度の標準許容範囲について、センシリオンではバッチなどのサンプルの場合、±2kの平均値が指定された制限範囲内にあるとしています。つまり、センサーの95%は、この標準制限内で測定されることになります。

詳細については、“Sensor Specification Statement” の資料をご参照ください。

これは、ステップ関数の63%に到達するまでにかかる時間です。この場合は、10% RH~90% RHの湿度ステップで示されます。8秒の値は25°Cかつ1m/秒の気流で有効です。応答時間は、温度が低いほど遅くなり、温度が高いほど早くなります。センサーは電源が入っていない場合でも周囲環境の影響を受けます。

極端な条件(湿度が非常に低い、または高い、あるいは溶液への曝露など)によって、センサーがオフセットする可能性があります。再コンディショニング手順でセンサーが校正状態に戻る場合があります。はんだ付け後は再コンディショニングを適用する必要はありませんのでご注意ください。センサーは50~70% RHで数日放置すると仕様どおりに戻ります。ただし、はんだ付け直後で再水化処理を行わない場合は、センサーは通常約-2%/-3%のオフセットを示します。

再コンディショニングの手順には次の2ステップがあります。

- ベーキング処理:100~105°C、< 5%RHで10時間
- 再水化処理:20–~30°C、~ 75%RHで12時間

詳細については、弊社ウェブサイトにある“Handling Instructions”の資料を参照してください。

すべての高分子容量式の湿度センサーと同じように、SHTxxセンサーは化学物質に敏感です。センシリオンでは基準とする化学物質感度表は取り扱っていません。センサーが正しく機能するように、取扱上の注意事項を守っていただくことを推奨しています。

物質自体に加えて、曝露時間、汚染物質の濃度、および温度は汚染(コンタミネーション)に関わる重要な要素です。経験的に、人体が健康に害することなく長期間呼吸できる空気では、SHTxxを汚染することはないと予想しています。

温度の偏差が観測された場合、仕様値を外れた偏差は、テストされたセンサーと基準センサーの指定された精度許容値の合計より大きくなければならないことに注意してください。また、基準センサーが正常に動作していることも確認してください。

このような偏差発生の原因として、センサーに近い素子の発熱または冷却、過度な継続的測定(自己発熱)、応答時間を遅くする筐体、センサー接続用配線の使用、VDDとGNDの間のデカップリングコンデンサの不足などが考えられます。

解決策として、PCBにスリットを追加して発熱素子からのセンサーの分離、またはナローブリッジ(狭幅の橋形状のPCB)を利用し、PCBの先端部にセンサーを接続する方法が考えられます。併せてセンサーが熱源やヒートシンクの上に直接取り付けられていないことも確認してください。サンプリング(1秒間の計測回数)は減らしてください。ケーブルを短くしたり、センサーの近傍で、VDDピンとGNDピンの間にデカップリングコンデンサ(標準100nF)を使用します。

センサー実装に関するガイドラインは、デザインガイドで確認できます。

センサーは土壌の湿度ではなく空気中の相対湿度を測定するように設計されています。土壌表面付近で測定した値を実際の土壌内部の湿度に変換することは理論上は可能ですが、複雑です。実際、このようなアプリケーションについて知見がないため、このトピックに関してはサポートできかねます。

弊社のセンサーは相対湿度を測定しますが、直接に絶対湿度を測定することはできません。必要に応じて相対湿度の値を絶対湿度や露点に変換できます。ダウンロードセンターにあるアプリケーションノート“Humidity at a Glance”を参照してください。

センサーパッケージ

弊社湿温度センサーICに関する各種証明書は、ダウンロードセンターより入手できます。

機械統合

ケースを装着することで、フィルターキャップは、浸水やセンサー上に発生するホコリや粒子の付着からセンサーを保護できます。