Druckmessumformer
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Ratgeber
Druckmessumformer messen mithilfe von Messmembranen und auf physikalischen Effekten basierenden Messprinzipien Relativ-, Absolut- oder Differenzdrücke. Aufgrund der vielfältigen Einsatzgebiete gibt es Druckmessumformer für verschiedene Druckbereiche, Prozesstemperaturen und Medien. In unserem Ratgeber erfahren Sie Wissenswertes über die unterschiedlichen Arten von Messumformern.
Aufbau und Funktionsweise von Druckmessumformern
Druckmessumformer sind aus dem industriellen Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie werden verwendet, um Dichte, Füllstand oder auch den Durchfluss zu messen. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise und standardisiertem Anschlussgewinde können sie im Regelfall problemlos in die meisten Anlagen integriert werden. Der Druckanschluss erfolgt über ein standardisiertes Gewinde. Durch den Druckanschluss wird später der zu messende Druck auf die Drucksensorik weitergegeben. Etabliert haben sich drei Messprinzipien, die auf unterschiedlichen Materialien basieren:
- Keramik-Dickschicht-Technologie: Hier erfolgt die Druckmessung mithilfe einer Keramik-Membran, auf der mit vier Widerständen eine Wheatstone'sche Brücke erzeugt wird. Durch Druck wird die Membran gewölbt, wodurch es zu einer Widerstandsänderung kommt. Diese Umformung wird elektrisch ausgelesen und verarbeitet. Die Technologie ist resistent gegen diverse aggressive Medien und leistet bei niedrigen Druckbereichen zuverlässige Dienste, allerdings fällt die Bauform im Vergleich zu den anderen beiden Messprinzipien etwas größer aus.
- Metall-Dünnfilm-Technologie: Diese Technologie funktioniert nach demselben Prinzip wie das Keramik-Dickschicht-Messprinzip, nur kommt hier ein metallisches Sensorsystem aus Edelstahl zum Einsatz, auf dem die Widerstandsänderung mittels Fotolithografie erfolgt. Zwar eignet sich dieses Messprinzip nicht für Messungen mit aggressiven Medien, dafür stellen hohe Temperaturen sowie große Druckbereiche keinerlei Probleme dar. Zudem ist hier eine kleine Bauweise möglich.
- Piezoresistive Technologie: Hier wird sich am piezoresistiven Effekt bedient, der die Veränderung eines elektrischen Widerstands in Halbleitermaterialien beschreibt. Zur Veränderung der Beweglichkeit von Elektronen in einer kristallinen Struktur kommt es ebenfalls durch Druck. Bei piezoresistiven Druckmessumformern wird mit Edelstahlmembranen und Silikonöl gearbeitet. Hier wird die Spannungsdifferenz ausgewertet. Diese Messumformungstechnologie ist vergleichsweise kostspielig, punktet aber mit sehr hoher Genauigkeit.
Drucksensor und Elektronik werden vom Gehäuse geschützt. Je nach Einsatzgebiet und den dort vorherrschenden Umgebungseinflüssen ergeben sich spezielle Anforderungen. Die Elektronikbauteile wandeln das Signal des Sensors schließlich in ein standardisiertes Ausgangssignal um (zum Beispiel 4 - 20 mA). Über einen entsprechenden Anschluss können die Daten zur digitalen Signalauswertung weitergegeben werden.
Druckmessumformer messen Druckbereiche von wenigen bar bis hin zu extremen Drücken bis zu 1.000 bar. Messwerte können für den Druck von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten geliefert werden. Je nach Einsatzgebiet müssen der relative Druck, der Absolutdruck oder der Differenzdruck ermittelt werden. Besonders häufig wird der Relativdruck gemessen. Mit Relativdruckmessumformern erhalten Sie Aufschluss über den vorherrschenden positiven oder negativen Überdruck. Zeigt Ihnen der Relativdruckmessumformer einen positiven Wert in bar an, so ist der Druck höher als der Atmosphärendruck. Bei geringerem Druck hingegen ist der vom Relativdruckmessumformer ausgegebene Wert in bar negativ, man spricht von einem negativen Überdruck (nicht Unterdruck). Kurz gesagt: Mit Relativdruckmessumformern ermitteln Sie den Druckunterschied zwischen dem Atmosphärendruck und dem gemessenen Druck. Ein absoluter Druck hingegen liefert Ihnen relative Messwerte auf Basis des Vakuums (0 bar), während der Differenzdruckmessumformer den Differenzdruck zwischen zwei verschiedenen Messkammern ermittelt.
Druckmessumformer kaufen – Die wichtigsten Kriterien im Überblick
Zur Messung kommen unterschiedliche Drucksensoren zum Einsatz. Beim Kauf von Druckessumformern müssen Sie sich vorab Klarheit über Einsatzgebiet, Medium, Prozesstemperaturen und Umgebungseinflüsse verschaffen. Spezielle Druckmessumformer gibt es für allgemeine industrielle Anwendungen genauso wie für Tauchtiefenmessungen, für Maschinen- und Anlagenbau, Klima- und Lüftungstechnik, Mobil-Hydraulik oder für die Fertigung von Nahrungsmitteln und Getränken.
Besonderheiten bei der Messung: Eine wesentliche Rolle spielt der zulässige Messbereich in bar. Prüfen Sie, ob ein Druckmessumformer für besonders hohe oder niedrige Drücke konzipiert sein muss. In manchen Fällen sollten Sie zu Messumformern mit frontbündiger Membran greifen.
Besondere Typen: In rauen Industrieumgebungen herrschen andere äußere Einflüsse vor als bei herkömmlichen Industrie-Applikationen. Achten Sie nicht nur auf äußere Temperaturschwankungen, sondern berücksichtigen Sie auch Prozesstemperaturen. Achtung: Für explosionsgefährdete Bereiche gelten spezielle Ansprüche.
Gewinde und elektrischer Anschluss: Damit bei der Montage keine Probleme auftreten, sind Angaben zu passenden Außengewinden und elektrischen Anschlüssen nach DIN abzugleichen.
Neben der Messung in festgelegten bar Bereichen spielen auch Messzellen, Dichtungen, Spannungsversorgung sowie Genauigkeit der Messung, Digitalanzeige und kompakte Bauform oder integrierte Alarmsignale eine wichtige Rolle.
Um mit einem Druckmessumformer möglichst genaue Werte zu ermitteln, sollte das Druckmessgerät für einen geringen Druckbereich zur Messung ausgelegt sein. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn Sie sehr genaue Messdaten zur Analyse und Überwachung benötigen.
FAQ – häufig gestellte Fragen zu Druckmessumformern
Ist für die Messung von unterschiedlichen Druckarten ein anderer Druckmessumformer notwendig?
Für verschiedene industrielle Anwendungen benötigen Sie prinzipiell optimal darauf zugeschnittene Geräte. Allerdings dienen auch einige Differenzdruck-Messumformer ebenfalls dazu, den Relativdruck zu messen.
Welches Ausgangssignal wird häufig verwendet?
Das hängt vom individuellen Bedarf ab. Zu den gängigen Ausgangssignalen zähen etwa 4 - 20 mA oder 0,5 - 4,5 V.
Was ist bei explosionsgefährdeten Bereichen zu beachten?
Hier gelten höchste Sicherheitsvorschriften! Achten Sie beim Kauf auf erforderliche Zertifizierungen und Zulassungen, etwa die ATEX-Zulassung.