Wissenswertes zu Drucksensoren
Drucksensoren sind Messgeräte, die einen Druck messen und in ein elektrisches Signal für die elektrische Steuerung umformen. Sie kommen in Geräten und in komplexen industriellen Anlagen zum Einsatz, beispielsweise in der Getränkeindustrie. Gemessen werden stationärer Druck, eine Druckdifferenz oder Druckschwankungen entweder als Kraft an Festkörpern oder in Flüssigkeiten beziehungsweise Gasen.
Wie funktionieren Drucksensoren?
Was muss bei der Installation von Drucksensoren beachtet werden?
Welche Drucksensoren und Zubehöre gibt es?
Was gibt es bei der Auswahl von Drucksensoren zu beachten?
Drucksensoren enthalten im Grundaufbau zum einen Messgeräte-Bausteine zum Erfassen des Drucks und zum anderen elektronische Komponenten zur Weiterleitung der gewonnenen Information. Bei Drucksensoren handelt es sich technisch betrachtet um eine sehr vielfältige Kategorie. Für die Erfassung des Drucks und die Umformung in ein elektrisches Signal kommen verschiedene Verfahren und physikalische Prinzipien zum Einsatz.
Ziel ist es immer, einen Druck zu erfassen und daraus ein eindeutiges elektronisches Ausgangssignal zu generieren, welches für die Steuerung von Prozessen ausgewertet werden kann. Als Druck gemessen werden können dann:
Vakuumrelativdruck
Überdruck
Die elektronischen Ausgangssignale von Drucksensoren werden oft über standardisierte Schnittstellen oder Auswerte-Elektronik aufbereitet, noch bevor sie an den elektronischen Steuerkreis weitergeleitet werden.
Wichtig zu beachten bei der Installation von Drucksensoren sind:
Einbaulage: Die Einbaulage muss so ausgerichtet sein, dass der Druck tatsächlich vollständig gemessen werden kann.
Schutz vor zu hohen Druckbelastungen: Drucksensoren sind empfindlich gegenüber zu hohen Druckbelastungen. Diese führen dazu, dass das Messgerät unbrauchbar oder gar zerstört wird. Deswegen muss bei der Auswahl eines geeigneten Sensors und beim Einbau darauf geachtet werden, dass die Maximalwerte für den Druck beim konkreten Sensor nicht überschritten werden.
Zusätzlich beim Einsatz in Flüssigkeiten und Gasen:
Entlüftung der Sensorleitung: Die Sensorleitung sollte beim Einsatz in Flüssigkeiten und Gasen entlüftet werden, damit der Druck der Luft die Messwerte nicht verfälscht.
Trennung vom Medium: In der Praxis ist es oft notwendig, den Drucksensor so zu installieren, dass er keinen direkten Kontakt zum Medium hat. Andernfalls wird er durch Verschmutzungen verunreinigt, unterliegt starken Verschleißerscheinungen oder wird von aggressiven chemischen Einflüssen direkt angegriffen.
Grundsätzlich haben Sie die Wahl zwischen:
Fertige Drucksensoren gibt es in vielen Ausführungen. Ihre Funktion basiert auf verschiedenen Messverfahren und physikalischen Prinzipien.
Drucksensoren-Entwicklungskits
Mit Entwicklungs-Kits für Drucksensoren können Sie sich einen eigenen Drucksensors zusammenstellen.
Kraftsensoren
Ein Kraftsensor misst den Druck als Kraft an Festkörpern.
Druckschalter funktionieren zusätzlich zur Druckmessung als elektronische Schalter, wodurch sie für ein breites Einsatzspektrum ausgelegt sind.
Dehnmessstreifen
Dehnmessstreifen ändern schon bei geringer Verformung ihren elektrischen Widerstand und werden deswegen gern als Drucksensoren eingesetzt. Sie erfassen verschiedene Dehnrichtungen und sind nicht nur als Streifen, sondern auch in runder Form erhältlich.
Wägezellen sind spezielle Kraftsensoren, die verwendet werden, um Druck mit Maßeinheiten für Gewicht zu verwiegen. Beispielsweise kann mit Wägezellen eine hydraulische Steuerung konzipiert werden, die ab einem bestimmten Gewicht in einem Fertigungskorb die Druckzufuhr automatisch anpasst. Ausgelöst durch das Signal der Wägezellen und mithilfe einer auswertenden Steuerung, die andere angeschlossene Maschinenkomponenten elektrisch aktiviert.
Auswertelektronik
Auswerteelektronik gibt es passend für bestimmte Drucksensoren zur Aufarbeitung der erzeugten elektrischen Signale in Standardsignale. Die Aufbereitung durch die Auswerte-Elektronik erfolgt hinter dem Drucksensor noch vor der Weiterleitung an die Steuerungstechnik, weswegen es sich im Grunde um Adapter für die elektrischen Signale handelt.
Wichtig bei der Wahl von Drucksensoren sind folgende Kriterien:
Drucksensoren sind empfindliche Bauteile, was ihren Druckbereich bei der Anwendung angeht. Achten Sie daher bei der Auswahl auf die zulässigen Werte in den Filtern:
Messbereich (Druck) (min.)
Messbereich (Druck) (max.)
Verwenden Sie Drucksensoren nur unter den jeweils zulässigen Umgebungsbedingungen. Angaben hierzu finden Sie in Produktdatenblättern auf den Unterseiten der Produkte.
Kontaktart
Bei Drucksensoren, die selbstständig als Schalter fungieren, also im Rahmen der Anwendung bei Erreichen bestimmter Druckwerte den Stromkreis verbinden oder trennen, wird unterschieden zwischen
1 Schliesser
1 Öffner
Die Anschlüsse von Drucksensoren sind für den Einbau relevant. Im Filter Anschluss stehen verschiedene Option zur Verfügung zum Beispiel Löten, offene Kabelenden zum Anklemmen, M12 und M8-Steckanschlüsse sowie Prints und SMD-Varianten für die Oberflächenmontage.
Die Betriebsspannung gibt Aufschluss über die Einsatzfähigkeit eines Drucksensors in einem Steuerstromkreis. Beachten Sie, dass neben den Spannungswerten in Volt auch wichtig ist, dass die meisten Drucksensoren mit Gleichspannung betrieben werden müssen, um keinen Schaden zu nehmen.
Als Schnittstelle für die Auswertung des gemessenen Drucks kann Analog-Spannung oder Analogstrom ausgewertet werden. Das bedeutet, dass sich das elektronische Signal je nach anliegendem Druck verändert und durch eine zusätzliche elektronische Auswertung im Rahmen der Steuerung verarbeitet werden muss.
Ausserdem gibt es für Drucksensoren als gängige Variante eine standardisierte I2C-Schnitstelle zur Ansteuerung von Controllern und Peripheriegeräten.
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