SENSORES ISFET.

SENSORES ISFET

Un pH ISFET (Transistor de efecto de campo selectivo de iones) es un transistor en el que la puerta de control metálica ha sido reemplazada por un aislador de puerta sensible a iones. Cuando este aislador de compuerta se carga, el potencial de compuerta, debido a la presencia de iones de hidrógeno en la solución medida, permite que la corriente fluya entre la Fuente y el Drenaje. Usando estos potenciales y flujos de corriente, los circuitos electrónicos emiten una señal proporcional a la concentración de iones de hidrógeno, el pH.

El aislador de puerta sensible a iones es la única parte visible del ISFET cuando está integrado en un sensor.

Los ISFET son una nueva tecnología, nacida en la década de 1970 y mejorada en la de 1990.

Los ISFET proporcionan una respuesta más rápida que un electrodo de vidrio de pH en aplicaciones frías donde la mayor resistencia del electrodo de vidrio puede disminuir la respuesta.

Los ISFET no tienen un bulbo de vidrio que pueda romperse y contaminar el líquido del proceso.

Los ISFET brindan una solución a las aplicaciones en las que la rotura de vidrio es un problema grave, las industrias de alimentos y bebidas y farmacéutica son el mercado principal. Esta tecnología queda relegada al mundo 3A-sanitario de los alimentos. Los éxitos fuera de este ámbito han sido pocos y espaciados.

Los ISFET son menos duraderos que los electrodos de vidrio de pH, tanto para la abrasión como para la resistencia química. El aislador de puerta delgado se puede desgastar o disolver fácilmente.

Los ISFET no son adecuados para CIP, SIP u otro servicio cáustico, acortan drásticamente la vida útil y el cáustico caliente mata el sensor.

No se recomiendan temperaturas superiores a 80 ° C. Los ISFET requieren componentes electrónicos especiales que normalmente son propiedad de un solo fabricante

INSTALACIÓN MECÁNICA

El sensor ha sido diseñado para ubicarse en entornos de procesos industriales.

Las limitaciones de temperatura y presión no deben excederse en ningún momento. Se adjunta al sensor una etiqueta de precaución con respecto a este asunto. No retire la etiqueta. En la mayoría de los casos, el sensor de pH se puede instalar simplemente tal como se envía y se pueden obtener lecturas con una precisión de ± 0,6 pH. Para obtener una mayor precisión o verificar el funcionamiento correcto, el sensor debe calibrarse como un lazo con su analizador o transmisor compatible.

MONTAJE POR INSERCIÓN Y FLUJO

El sensor ISFET tiene una conexión de proceso MNPT de 1 pulgada en la parte frontal del sensor para montar en una T de 1-1 / 2 pulgada o en las tuberías de proceso. Consulte las Figuras 8 y 9 para conocer las configuraciones de instalación.

MONTAJE SUMBERSION

El sensor ISFET también tiene una conexión de proceso MNPT de 1 pulgada en la parte posterior del sensor. Utilizando una unión estándar de 1 pulgada, el sensor puede montarse en un tubo vertical SCH 80 de CPVC o PVDF de 1 pulgada (consulte la Figura 10). Las roscas cónicas de las tuberías de plástico tienden a aflojarse después de la instalación. Por lo tanto, se recomienda que se use cinta de Teflón1 en las roscas y que se verifique con frecuencia el apriete de la conexión para asegurarse de que no se haya aflojado. El sensor debe instalarse dentro de los 80 ° de la vertical, con el electrodo hacia abajo.

CABLEADO

Para determinar qué guía de cableado usar, ubique el número de modelo del analizador / transmisor que se instalará en el manual del sensor.

Si es necesario extender el cable (la distancia máxima entre el sensor y el analizador es de 250 pies), utilice un cable de instrumento de alta calidad de once conductores con doble blindaje disponible del fabricante.

Si el cable es demasiado largo, enrolle el cable sobrante. Si el cable tiene que ser acortado, corte y termine cada conductor cuidadosamente y asegúrese de que el cable de tierra general (más externo) no esté cortocircuitado con ninguno de los

dos cables de drenaje internos (protectores).

El cable de señal debe colocarse en un conducto dedicado (preferiblemente un conducto metálico con conexión a tierra) y debe mantenerse alejado de las líneas de alimentación de CA. El cable del sensor no debe instalarse con cableado de control o de alimentación.

Para una máxima protección EMI / RFI al realizar el cableado desde el sensor a la caja de conexiones, la trenza exterior del sensor debe conectarse al blindaje trenzado exterior del cable de extensión. La trenza exterior del cable de extensión al instrumento debe terminarse en tierra física o mediante el uso de un prensaestopas metálicos apropiado que proporcione una conexión segura al cable del instrumento.

El cable debe manipularse con cuidado y mantenerse seco y libre de productos químicos corrosivos en todo momento.

Se debe tener sumo cuidado para evitar que se retuerza, dañe o raspe con bordes o superficies ásperas y afiladas.

Algunos diagramas de cableado:

CALIBRACIÓN

Una vez establecida una conexión temporal entre el sensor y el instrumento, se puede realizar una calibración de tampón. Consulte el manual de instrucciones del transmisor o analizador de pH correspondiente para conocer los procedimientos específicos de calibración y estandarización, o consulte a continuación el procedimiento de calibración de tampón de dos puntos recomendado:

Seleccione dos soluciones tampón estables. Se pueden usar diferentes tampones de pH siempre que los valores de pH estén separados por al menos dos unidades de pH.

NOTA

Una solución tampón de pH 7.0 lee un valor de mV de aproximadamente cero, y los tampones de pH leen aproximadamente 59.1 mV por cada unidad de pH por encima o por debajo de pH 7.0. Consulte las especificaciones del fabricante del tampón de pH para conocer los valores de milivoltios a distintas temperaturas, ya que pueden afectar el valor real del valor mV / pH de la solución tampón.

1. Sumerja el sensor en la primera solución tampón. Deje que el sensor se ajuste a la temperatura del búfer (para evitar errores debido a las diferencias de temperatura entre la solución búfer y la temperatura del sensor) y espere a que la lectura se estabilice. El analizador / transmisor puede reconocer ahora el valor del búfer.

2. Una vez que el analizador / transmisor haya reconocido el primer tampón, enjuague la solución tampón del sensor con agua destilada o desionizada.

3. Repita los pasos 1 y 2 con la segunda solución tampón.

4. Una vez que el analizador / transmisor ha reconocido ambas soluciones tampón, se establece una pendiente del sensor (mV / pH) (el valor de la pendiente se puede encontrar dentro del analizador / transmisor).

ESTANDARIZACIÓN

Para obtener la máxima precisión, el sensor se puede estandarizar en línea o con una muestra de proceso después de que se haya realizado una calibración del búfer y el sensor se haya acondicionado para el proceso. La estandarización no cambiará la pendiente del sensor, sino que simplemente ajustará la lectura del analizador para que coincida con la del pH del proceso conocido.

1. Mientras obtiene una muestra de solución de proceso (se recomienda que la muestra se tome cerca del sensor), registre el valor de pH que se muestra en la pantalla del analizador / transmisor.

2. Mida y registre el pH de la muestra de solución de proceso con otro instrumento de pH calibrado con compensación de temperatura. Para obtener los mejores resultados, la estandarización debe realizarse a la temperatura del proceso.

3. Ajuste el valor del analizador / transmisor al valor estandarizado.

MANTENIMIENTO

Los sensores ISFET requieren un mantenimiento mínimo. El sensor debe mantenerse limpio y libre de desechos y sedimentos en todo momento. La frecuencia de la limpieza mediante la limpieza o el cepillado con un paño suave o un cepillo está determinada por la naturaleza de la solución que se mide.

El sensor debe retirarse del proceso periódicamente y revisarse en soluciones tampón.

ADVERTENCIA

ANTES DE RETIRAR EL SENSOR, asegúrese de que la presión del proceso se reduzca a 0 psig y la temperatura del proceso se reduzca a un nivel seguro.

LIMPIEZA DE ELECTRODOS

Si el electrodo está cubierto o sucio, límpielo de la siguiente manera:

1. Retire el sensor del proceso.

2. Limpie la superficie de silicona ISFET con un paño o paño suave, limpio y sin pelusa. Si esto no elimina la suciedad o el revestimiento, vaya al paso 3. (Los detergentes limpian el aceite y la grasa; los ácidos eliminan las incrustaciones).

3. Lave la punta del sensor en una solución de detergente suave y enjuáguela con agua limpia. Si esto no limpia el ISFET, vaya al paso 4.

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