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Technische Information
Tophit CPS441 und CPS441D
ISFET-Sensor mit Flüssig-KCl-Referenz für die pH-Messung in
verblockenden Medien
Analog oder digital mit Memosens-Technologie
1
TI352C/07/de/07.09
71098102
Anwendungsbereich
Spezielle Anwendungen für:
• Höchste Genauigkeit
• Verblockende Medien (druckbeaufschlagt)
• Hohe Anteile an organischen Lösungsmitteln
• Niedrige Leitfähigkeiten
Mit ATEX-, FM- und CSA-Zulassung für den Einsatz in
explosionsgefährdeten Bereichen
Ihre Vorteile
• Bruchfest
– Sensorkörper komplett aus PEEK (FDA-konform)
– Direkter Einbau in den Prozess möglich, spart Aufwand
und Kosten für Probenahme und Laboranalytik
• Nachfüllbarer KCl-Flüssig-Elektrolyt
• Einsatz bei tiefen Temperaturen
– Kurze Ansprechzeit
– Konstant hohe Messgenauigkeit
• Sterilisierbar
• Längere Kalibrierintervalle als bei Glaselektroden
– Kleinere Hysterese bei Temperaturwechsel
– Geringerer Messfehler nach Hochtemperaturbelastung
– Nahezu kein Säure- und Alkalifehler
• Integrierter Temperatursensor zur effektiven Temperatur-
kompensation
• In Kombination mit automatischer Wechselarmatur uneinge-
schränkt für CIP-Prozesse geeignet
Weitere Vorteile durch Memosens-Technologie
• Maximale Prozesssicherheit durch kontaktlose, induktive
Signalübertragung
• Datensicherheit durch digitale Datenübertragung
• Einfachste Handhabung durch Speicherung der
Sensorkenndaten im Sensor
• Vorausschauende Wartung möglich durch Aufzeichnen von
Sensorbelastungsdaten im Sensor
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Inhaltszusammenfassung für Endress+Hauser Tophit CPS441
- Seite 1 Technische Information Tophit CPS441 und CPS441D ISFET-Sensor mit Flüssig-KCl-Referenz für die pH-Messung in verblockenden Medien Analog oder digital mit Memosens-Technologie Anwendungsbereich Spezielle Anwendungen für: • Höchste Genauigkeit • Verblockende Medien (druckbeaufschlagt) • Hohe Anteile an organischen Lösungsmitteln • Niedrige Leitfähigkeiten Mit ATEX-, FM- und CSA-Zulassung für den Einsatz in...
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Seite 2: Arbeitsweise Und Systemaufbau
Tophit CPS441/CPS441D Arbeitsweise und Systemaufbau Messprinzip Ionenselektive bzw. allgemeiner ionensensitive Feldeffekttransistoren (ISFET) wurden in den 70er Jahren als Alternative zur Glaselektrode für die pH-Messung entwickelt. Grundlagen -Transistoranordnung (→ å 1), der das metal- Ionenselektive Feldeffekttransistoren beruhen auf einer MOS lische Gate (Pos. 1) als Steuerelektrode fehlt. An seiner Stelle befindet sich beim ISFET (→ å 2) das Medium (Pos. - Seite 3 Tophit CPS441/CPS441D Potenzial zwischen Gate und Source F ... Faradaysche Konstante (26,803 Ah) Offsetspannung Aktivität der Ionensorte (H R ... Gaskonstante (8,3143 J/molK) T ... Temperatur [K] n ... elektrochemische Wertigkeit (1/mol) Nernstfaktor Der Nernstfaktor der pH-Messung hat bei 25 °C (77 °F) den bekannten Wert –59,16 mV/pH.
- Seite 4 Tophit CPS441/CPS441D • Isothermen-Kennlinien – Die Nernst-Gleichung drückt die Abhängigkeit der Messspannung vom Wasserstoffionengehalt (pH-Wert) und der Temperatur aus. Aus dieser Gleichung ergibt sich ein temperaturabhängiger Wert für die Poten- zialänderung pro pH-Wert (Nernstfaktor). – Die grafische Darstellung der Potenzialänderung pro pH-Wert bei einer bestimmten Temperatur ergibt eine Isothermen-Kennlinie.
- Seite 5 Tophit CPS441/CPS441D Memosens (CPS441D) Maximale Prozesssicherheit Durch die induktive Übertragung des Messwerts über eine kontaktlose Steckverbindung garantiert Memosens maximale Prozesssicherheit und bietet folgende Vorteile: • Sämtliche Feuchtigkeitsprobleme werden eliminiert: – Steckverbindung frei von Korrosion – Keine Messwertverfälschung durch Feuchtigkeit – Steckverbindung selbst unter Wasser steckbar •...
- Seite 6 Tophit CPS441/CPS441D Messeinrichtung Die vollständige Messeinrichtung besteht mindestens aus: • ISFET-Sensor Tophit • Messkabel CPK12 (TOP68, analoger Sensor) bzw. CYK10 (Memosens, digitaler Sensor) • Messumformer, z. B. Liquiline M CM4x, Liquisys M CPM223 (für Schalttafeleinbau) oder Liquisys M CPM253 (Feldgerät) bzw. Mycom S CPM153 •...
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Seite 7: Eingangskenngrößen
Tophit CPS441/CPS441D Vorteile des vollautomatischen Mess-, Reinigungs- und Kalibriersystems Topcal: • CIP-Reinigung: Der Sensor in der Wechselarmatur wird für die Dauer der Laugenphase oder während der kompletten CIP-Reinigung automatisch aus dem Medium gefahren. In der Spülkammer wird der Sensor dann mit einem geeigneten Reiniger gespült. - Seite 8 Tophit CPS441/CPS441D Hilfsenergie Elektrischer Anschluss Der elektrische Anschluss des Sensors an den Messumformer erfolgt über das Spezialmesskabel CPK12 CPS441 a0003887-de Abb. 7: Spezialmesskabel CPK12 Hinweis! • Die Kabeladern Gelb (YE) und Weiß (WH) sind sensorseitig verbunden. • Beachten Sie bitte die Hinweise zum Anschluss des Sensors in der Betriebsanleitung des eingesetzten Mes- sumformers.
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Seite 9: Leistungsmerkmale
Tophit CPS441/CPS441D Leistungsmerkmale Ansprechzeit t < 5 s für einen Pufferwechsel von pH 4 nach pH 7 und bei Referenzbedingungen Hinweis! Bei extremen Temperaturwechseln kann das Ansprechverhalten des integrierten Temperatursensors langsa- mer sein. Temperieren Sie in diesem Fall den Sensor vor einer Kalibrierung bzw. Messung. - Seite 10 Tophit CPS441/CPS441D Sensorausrichtung Beachten Sie beim Einbau des Sensors die Fließrichtung des Mediums. Der ISFET-Chip sollte in einen Winkel von ca. 30...45° zur Fließrichtung (→ å 10, Pos. 4) gebracht werden. Durch den drehbaren Anschlusskopf ist dies leicht zu realisieren.
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Seite 11: Umgebungsbedingungen
Tophit CPS441/CPS441D Umgebungsbedingungen Umgebungstemperatur Achtung! Gefahr von Frostschäden Bei Temperaturen unter –15 °C (5 °F) darf der Sensor nicht mehr eingesetzt werden. Lagerungstemperatur 0 ... 50 °C (32 ... 120 °F) Schutzart TOP68 • IP 68 [1 m (3,3 ft) Wassersäule, 50 °C (122 °F), 168 h], bis 135 °C (275 °F) autoklavierbar Memosens •... - Seite 12 Tophit CPS441/CPS441D Druck-Temperatur-Diagramm Der Prozessdruck auf den Sensor darf nie höher sein als der Gegendruck auf das Vorratsgefäß. Andernfalls bewirkt der Prozessdruck, dass Medium in das KCl-Vorratsgefäß gedrückt wird. Wenn Sie das KCl-Vorratsgefäß CPY 7 verwenden, ist der maximal zulässige Druck 10 bar (bei 20 °C). Der Prozessdruck auf den Sensor muss folglich kleiner als 10 bar sein.
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Seite 13: Konstruktiver Aufbau
Tophit CPS441/CPS441D Konstruktiver Aufbau Bauform, Maße (inch) a0003904 Abb. 14: Sensorkopf Schlauchanschluss für KCl-Nachführung Steckkopf 12 (0.47) 12 (0.47) Referenzelektrode ISFET-Chip a0003906 Abb. 13: Abmessungen Dichtung (EPDM, Perfluorelastomer) je nach Ausführung Sensorschaft Gewicht 0,1 ... 0,5 kg (0,2 ... 1,1 lbs) je nach Ausführung... - Seite 14 Tophit CPS441/CPS441D Bestellinformationen ISFET-Sensor aus PEEK für die glasfreie pH-Messung • Für verblockende Medien • Integrierter Temperatursensor Pt 1000 • Mit KCl-Flüssigreferenz und Keramikdiaphragma • Überkopfeinbau möglich • Arbeitsbereich pH 0 ... 14, –15 ... 135 °C (5 ... 275 °F) •...
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Seite 15: Zertifikate Und Zulassungen
Sterilisierbarkeit validiert entsprechend EHEDG-Test-Kriterien (TNO Report V3640 RE) Originaltext der Report-Zusammenfassung "At the request of Endress+Hauser Conducta, Postfach 100154, D-70826 Gerlingen, Germany the in-place cleanability of the ISFET-Sensor Tophit CPS471 was assessed according to the test procedure of the European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). - Seite 16 Tophit CPS441/CPS441D Zubehör Hinweis! Nachfolgend finden Sie das wichtigste, lieferbare Zubehör zum Ausgabezeitpunkt dieser Dokumentation. Für Zubehör, das nicht hier aufgeführt ist, wenden Sie sich bitte an Ihren Service. Messumformer Liquiline M CM42 • Modularer Zweidraht-Messumformer für den Ex- und Nicht-Ex-Bereich ®...
- Seite 17 Tophit CPS441/CPS441D Pufferlösungen Qualitätspuffer von Endress+Hauser - CPY20 Als sekundäre Referenzpufferlösungen werden Lösungen verwendet, die gemäß DIN 19266 von einem DKD (Deutscher Kalibrierdienst)-akkreditierten Labor auf primäres Referenzmaterial der PTB (Physikalisch-Techni- sche Bundesanstalt) und auf Standard-Referenzmaterial von NIST (National Institute of Standards and Technology) zurückgeführt werden.
- Seite 18 Tophit CPS441/CPS441D CYK10 (Memosens) Zertifikate Standard, nicht Ex ATEX II 1G EEx ia IIC T6/T4 LABS-frei, Ex-freier Bereich FM CI.I Div. 1 AEx ia IIC T6/T4 CSA IS CI.I Ex ia IIC T6/T4 Kabellänge Kabellänge: 3 m Kabellänge: 5 m Kabellänge: 10 m...
- Seite 19 Tophit CPS441/CPS441D Endress+Hauser...
- Seite 20 Deutschland Österreich Schweiz Endress+Hauser Vertrieb Service Technische Büros Endress+Hauser Endress+Hauser • • • Messtechnik Beratung Help-Desk Hamburg Ges.m.b.H. Metso AG • • • GmbH+Co. KG Information Feldservice Berlin Lehnergasse 4 Kägenstraße 2 • • • Colmarer Straße 6 Auftrag Ersatzteile/Reparatur...