Вакуумметр мембранно-ёмкостной CMG500. Техническое описание, интерфейсы, параметры и применение в практике Ликлаб

Вакуумметр мембранно-ёмкостной CMG500 Вакуумметр CMG500 представляет собой мембранно-ёмкостной вакуумметр серии INSTRUE, предназначенный для точного измерения давления в вакуумных и форвакуумных диапазонах. Прибор ориентирован на интеграцию в промышленные системы, испытательные стенды, технологические вакуумные установки, системы контроля герметичности и лабораторные вакуумные посты. Руководство по эксплуатации указывает на ключевые особенности прибора: низкую зависимость показаний от состава газа, наличие аналогового выхода 0…10 В, интерфейс RS485 Modbus-RTU, два пороговых релейных канала и встроенную LED-индикацию.

Для специалистов, работающих с вакуумными системами, этот прибор интересен тем, что совмещает локальную индикацию, удобную интеграцию в PLC и SCADA, а также прямой аналоговый сигнал для простого подключения к промышленной автоматике. Благодаря нескольким исполнениям по диапазону измерения CMG500 может применяться как в задачах общего контроля давления, так и при построении более точных контуров контроля в испытательных камерах и системах течеискания.

CMG500 предназначен для измерения давления в вакуумных системах. Прибор выпускается в нескольких диапазонах и может применяться в составе:

вакуумных откачных постов;
испытательных камер контроля герметичности;
систем автоматизации технологического вакуума;
лабораторных измерительных стендов;
PLC-систем и промышленной автоматики;
компьютерных систем сбора данных через RS485 Modbus-RTU.

Руководство прямо указывает, что CMG500 может использоваться совместно с PLC, имеющим стандартный RS485-интерфейс, а также с компьютером под Windows через преобразователь USB-RS485 и фирменное программное обеспечение Gauge Reader 3.0.

Исполнения серии CMG500

В руководстве приведена логика обозначения стандартных исполнений серии. Базовое обозначение имеет вид:

TYP: CMG500-XX

При этом кодировка включает исполнение вакуумного присоединения и диапазон измерения.

Вакуумный интерфейс

Код	Исполнение присоединения
1	DN16 ISO-KF
2	DN16 CF-R
3	8 VCR
4	4 VCR
5	Custom

Диапазон измерения

Код	Диапазон модели
1	1000 mBar
2	100 mBar
3	10 mBar

Технические характеристики CMG500

Параметр	Значение
Диапазон измерений, воздух и азот	CMG500-1000mBar: 1.0×10⁵ … 50.0 Pa CMG500-100mBar: 1.0×10⁴ … 20.0 Pa CMG500-10mBar: 1.0×10³ … 0.2 Pa
Точность	±0.25 % от показания
Повторяемость	±0.1 %
Разрешение измерения	0.002 %
Долговременная стабильность	Годовое изменение не более ±0.5 % от верхнего предела шкалы, без учета факторов внешней среды
Максимальное абсолютное давление	3.0×10⁵ Pa
Измерительный цикл	< 10 ms
Диапазон температурной компенсации	-20 °C … +80 °C, ±0.01 %FS/°C
Температура окружающей среды при работе	-10 °C … +50 °C, 5 … 85 %, без конденсации
Температура хранения	-20 °C … +85 °C, 5 … 90 %, без конденсации
Индикация	Pa, Torr, mBar
Аналоговый выход	+0.0 … +10.0 VDC, выходное сопротивление 10 Ω
Цифровой интерфейс	RS485, non-isolated, Modbus-RTU, 9600 bps
Релейные выходы	2 solid-state relay, 60 VDC, 500 mA
Питание	24 ± 5 VDC, 0.5 A
Рассеиваемая мощность	1.0 W
Степень защиты	IP40, IEC529
Электрический разъем	D-Sub 15 pin, male
Вакуумное присоединение	По умолчанию DN16 ISO-KF, возможны другие исполнения
Измерительный вакуумный объем	5.0 cm³
Масса	250 g, стандартный фланец KF16
Габариты	100H × 50Dia., включая KF16, мм
Материалы, контактирующие с вакуумом	SS304, SS316L, Kovar 4J50, Filament W, feedthrough

Измерительные диапазоны и практическое значение

Серия CMG500 включает три диапазона. Исполнение 1000 mbar подходит для задач, где требуется контроль давления в широком форвакуумном диапазоне. Исполнение 100 mbar целесообразно применять в более узких технологических режимах. Исполнение 10 mbar ориентировано на более точные измерения в низком диапазоне давления.

При выборе модели необходимо исходить из требуемого рабочего диапазона, допустимой погрешности и характера процесса. Если вакуумметр используется в системе контроля герметичности, диапазон должен обеспечивать достаточную чувствительность именно в той области давления, где выполняется измерение натекания, откачки, стабилизации объема или контроль конечного давления.

Аналоговый выход и формула пересчета

Руководство приводит линейную зависимость между аналоговым выходным напряжением и измеряемым давлением. Диапазон аналогового сигнала составляет от +0.0 до +10.0 VDC, разрешение указано 2.5 mV.

Формула пересчета:

P = (U / 10) × P_FS

где:

P — измеряемое давление;
U — выходное напряжение, В;
P_FS — верхний предел диапазона конкретной модели.

Пример, приведенный в руководстве

Для исполнения 1000 mbar, если аналоговое напряжение составляет +6.0 VDC, давление определяется так:

P = (6.0 / 10) × 1000 mBar = 600.0 mBar

Практический вывод состоит в том, что CMG500 удобно подключать непосредственно к аналоговому модулю PLC или к АЦП измерительной системы. При этом программная обработка сигнала получается максимально простой, поскольку характеристика линейная.

Пороговые релейные уставки и функция гистерезиса

CMG500 имеет две независимые переключаемые функции уставок. Их можно задавать с клавиш на корпусе либо через RS485. В руководстве указано, что пороговые значения функций A и B могут быть установлены в диапазоне от 1.1E-1 Pa до 9.9E+4 Pa.

Логика работы следующая:

уставка определяется как давление, при котором оптрон переключается в состояние ON, а выходной пин уставки переводится в LOW;
при давлении ниже уставки оптрон остается во включенном состоянии;
при росте давления до 110 % от уставки оптрон переходит в OFF.

Это и есть функция гистерезиса, показанная в руководстве.

Формально ее можно записать так:

P_OFF = 1.10 × P_set

где:

P_set — давление включения уставки;
P_OFF — давление отключения уставки при росте давления.

Для автоматизации вакуумных процессов эта функция полезна тем, что исключает дрожание реле около заданного порога.

Распиновка разъема DB15

В руководстве приведена полная распиновка разъема D-Sub 15 pin, male.

Пин	Назначение
1	RLY01B
2	Analog Output+
3	NC
4	RLY01A
5	GND / PWR RTN
6	NC
7	+24VDC
8	RLY02A
9	RLY02B
10	Gauge ID
11	+24VDC
12	Analog Output-
13	RS485 D+(A)
14	RS485 D-(B)
15	CASE

Для подключения по аналоговому каналу используются пины 2 и 12. Для цифрового интерфейса RS485 применяются пины 13 и 14. Питание подается на пины 7 и 11, общий провод на пин 5.

Подключение к PLC и системам автоматизации

Руководство показывает две базовые схемы подключения.

Подключение по аналоговому выходу

Пины 2 и 12 могут быть подключены к аналоговому модулю PLC. В этом случае PLC получает сигнал 0.0…10.0 VDC и далее вычисляет давление по линейной формуле пересчета.

Подключение по RS485 Modbus-RTU

Пины 13 и 14 используются для подключения к шине RS485 PLC. Такое решение удобно, если требуется цифровой обмен, чтение уставок, адресация нескольких датчиков и программная калибровка через интерфейс.

Для лабораторных стендов и сервисной работы также допускается подключение к персональному компьютеру через преобразователь USB-RS485.

Параметры обмена RS485 Modbus-RTU

Руководство задает следующие коммуникационные параметры:

Параметр	Значение
Baud rate	9600
Start bit	1
Data bit	8
Stop bit	1
Parity	No

То есть интерфейс работает в формате 9600, 8N1.

Формат команд Modbus RTU

Для чтения используется команда с кодом 03, для записи — команда 16.

Формат команды чтения

Запрос:

Add | Command | Register Hi | Register Low | Data Length Hi | Data Length Low | CRC Low | CRC Hi
0-99 |   03    |     00      |      XX      |       00       |       XX        |   XX    |  XX

Ответ:

Add | Command | Data Hi 8 Bit | Data Low 8 Bit | Data | CRC Low | CRC Hi
0-99 |   03    |      00       |       XX       | XX Byte |   XX   |  XX

Формат команды записи

Запрос:

Add | Command | Register Hi | Register Low | Data Length Hi | Data Length Low | Data Byte | Highest Data Byte | Mid Byte | Mid Byte | Mid Byte | CRC Low | CRC Hi
0-99 |   16    |     00      |      XX      |       00       |       02        |     4     |     Bit31-24      | Bit23-16 | Bit15-8  | Bit7-0   |   XX    |  XX

Ответ:

Add | Command | Register Hi | Register Low | Data Length Hi | Data Length Low | CRC Low | CRC Hi
0-99 |   16    |     00      |      XX      |       00       |       02        |   XX    |  XX

Для системного интегратора это означает, что датчик можно без труда включать в стандартную Modbus-сеть при условии корректной адресации и описания регистров.

Таблица регистров

Адрес регистра, hex	Длина, byte	Содержание
01	2	Gauge Ch1, vacuum data, scientific counting format
03	2	Gauge Ch2, vacuum data, scientific counting format
11	2	Gauge Ch1, vacuum data, floating point format
13	2	Gauge Ch2, vacuum data, floating point format
21	2	Set Point 01, floating format
23	2	Set Point 02, floating format
25	2	Set Point 03, floating format
27	2	Set Point 04, floating format
29	2	Set Point 05, floating format
2B	2	Set Point 06, floating format
31	1	Соответствие Set Point 01 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
32	1	Соответствие Set Point 02 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
33	1	Соответствие Set Point 03 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
34	1	Соответствие Set Point 04 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
35	1	Соответствие Set Point 05 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
36	1	Соответствие Set Point 06 каналу, 1 = Gauge Ch1, 2 = Gauge Ch2
40	1	Выполнение калибровки: 1 = Gauge Ch1 atmosphere, 2 = Gauge Ch1 zero, 4 = Gauge Ch2 atmosphere, 8 = Gauge Ch2 zero

Форматы представления данных

Scientific counting format

Руководство приводит примеры хранения данных в ASCII для научной записи.

Если прибор отображает:

1.2E+3

то в регистре хранятся байты:

0x31, 0x32, 0x2b, 0x33

Если прибор отображает:

1.0E-1

то в регистре хранятся байты:

0x31, 0x30, 0x2d, 0x31

Floating format

Для представления чисел с плавающей запятой в регистрах используется 32-bit floating number.

Адрес прибора

Через программное обеспечение Gauge Reader 3.0 можно задавать локальный адрес вакуумметра. Заводской адрес указан как 01.

Калибровка

В интерфейсе программного обеспечения и в таблице регистров предусмотрены функции калибровки по атмосфере и по нулю:

Gauge Ch1 atmosphere
Gauge Ch1 zero
Gauge Ch2 atmosphere
Gauge Ch2 zero

Для практической эксплуатации это означает, что прибор поддерживает сервисные корректировки, которые особенно важны при его использовании как рабочего или технологического вакуумметра.

Программное обеспечение Gauge Reader 3.0

Руководство показывает использование ПО Gauge Reader 3.0 для:

определения модели датчика;
выбора интерфейса RS485 или Wireless;
выбора COM-порта;
выбора адреса датчика;
чтения уставок;
задания уставок;
калибровки по атмосфере;
калибровки по высокому вакууму.

Для сервисной лаборатории это удобный инструмент при первичной настройке, проверке адресов и диагностике канала связи.

Габариты прибора

На чертеже размеров показаны основные размеры корпуса:

диаметр корпуса: 50.0 мм;
общая высота: 98.0 мм;
высота корпуса по основному размеру: 93.0 мм;
размер нижней части со стойкой: 45.0 мм.

Это компактный прибор, который удобно интегрировать в лабораторные узлы, калибровочные стенды и вакуумные шкафы.

Практическое значение CMG500 для задач контроля герметичности и вакуумной техники

Для работ по контролю герметичности мембранно-ёмкостной вакуумметр особенно полезен в тех случаях, когда требуется стабильное и воспроизводимое измерение абсолютного давления без выраженной зависимости от состава газа. Такой прибор может использоваться:

для контроля давления в испытательных объемах при манометрических методах контроля герметичности;
для регистрации остаточного давления после откачки;
для контроля стабильности вакуумного режима в межоперационных испытаниях;
для настройки вакуумных постов и калибровочных установок;
для сопоставления показаний рабочих датчиков с эталонными каналами измерения;
для интеграции в автоматизированные установки LeakLab.

Услуги лаборатории контроля герметичности ЛИКЛАБ в связи с вакуумметром CMG500

В связи с данным типом прибора специалисты ЛИКЛАБ могут выполнять комплекс работ по подбору, внедрению, проверке и применению мембранно-ёмкостных вакуумметров в составе технологических и испытательных систем.

1. Подбор диапазона вакуумметра под конкретную задачу

Для заказчика критически важно правильно выбрать исполнение 1000 mbar, 100 mbar или 10 mbar. В ЛИКЛАБ может быть выполнен инженерный анализ диапазона рабочего давления, скорости процесса и требований к точности.

2. Входной контроль и проверка работоспособности

Перед вводом прибора в эксплуатацию целесообразно проверить аналоговый выход, цифровой обмен, переключение уставок, устойчивость питания, корректность отображения единиц Pa, Torr и mBar, а также отсутствие смещения нуля и ошибки атмосферной точки.

3. Сличение с эталонными вакуумметрами

В ЛИКЛАБ могут быть выполнены сравнительные измерения с эталонными или опорными вакуумметрическими каналами в нескольких точках диапазона. Это особенно важно при использовании прибора в составе установок контроля герметичности и вакуумных испытательных камер.

4. Настройка аналогового канала и PLC-интеграция

Для промышленных задач часто требуется не просто подключить прибор, а корректно согласовать его с PLC, задать масштабирование по формуле P=(U/10)×PFS, проверить реальные показания на входном модуле и настроить уставки с гистерезисом.

5. Настройка RS485 Modbus-RTU

При многоканальных системах, автоматизированных стендах и вакуумных установках важна корректная адресация, чтение регистров, обмен в требуемом формате и проверка устойчивости связи. Эти задачи также относятся к типовым работам при внедрении прибора.

6. Использование CMG500 в составе вакуумных откачных постов и калибровочных стендов

Мембранно-ёмкостной вакуумметр может быть встроен в вакуумный пост LeakLab как рабочий канал измерения. Это удобно для установки атмосферной точки, нулевой точки, промежуточных точек диапазона и для сопровождения испытаний на герметичность.

7. Диагностика нестабильных показаний

Если в работе появляются дрейф, нестабильность нуля, ошибка аналогового выхода, неправильная реакция уставок или проблемы обмена по RS485, специалисты ЛИКЛАБ могут выполнить диагностику схемы питания, подключения, вакуумного тракта и самого датчика.

CMG500 представляет собой компактный мембранно-ёмкостной вакуумметр с хорошей точностью, линейным аналоговым выходом, цифровым интерфейсом Modbus-RTU, двумя программируемыми уставками и несколькими диапазонами измерения. Руководство по эксплуатации содержит достаточно данных для его интеграции в промышленную систему, PLC-модуль, лабораторный стенд или вакуумный пост.

Для практики LeakLab прибор интересен как рабочий измерительный канал в установках контроля герметичности, в вакуумных испытательных системах, в задачах сравнения с эталонными средствами измерения и в системах автоматизации вакуумных процессов. При необходимости внедрения, проверки, настройки или интеграции вакуумметра CMG500 в Вашу систему Вы можете использовать инженерную поддержку и лабораторный опыт ЛИКЛАБ.