Diffusionssilizium-Drucktransmitter

Ein Drucktransmitter wandelt einen Leitungsdruck in ein Signal um, das ein Steuerungssystem lesen kann. Das Gerät auf dieser Seite verwendet ein Silizium-Diffusionsmesselement in einem Gehäuse aus Edelstahl 304, der Druck wirkt also unmittelbar auf das Element, und der Ausgang wird aus dem Element abgeleitet und nicht aus der Bewegung eines Mechanismus.

Die Baureihe reicht von -100 kPa bis 100 MPa und deckt Relativ-, Absolut- und Dichtdruckbezug ab. Siebzehn Bereiche werden als Lagerware gehalten, von 0-5 kPa bis 0-2,5 MPa, alle mit einem Zweileiter-4-20 mA-Ausgang, einer 24-VDC-Versorgung, einem Prozessanschluss M20×1,5 und einem 1 m Kabel. Die weiter gefasste Baureihe reicht von 0-1 kPa bis 0-60 MPa und umfasst Mischbereiche, die die Null in den Unterdruck hinein überschreiten.

Der Ausgang ist standardmäßig 4-20 mA, mit 0-5 V, 0-10 V und RS-485 auf Bestellung. Die Schutzart ist IP65, die angegebene Genauigkeit bei den Lagerbereichen ist 0,2 %FS bei einer Stabilität von ±0,1 %FS pro Jahr, und der Mediumtemperaturbereich ist -20 bis +80 °C standardmäßig oder bis +150 °C in der Hochtemperaturausführung.

Wie ein Diffusionssilizium-Drucktransmitter arbeitet

Das Messelement ist eine Siliziummembran mit einem eindiffundierten Widerstandsnetzwerk auf ihrer Oberfläche. Druck auf einer Seite der Membran wölbt sie aus, die Widerstände ändern mit der Dehnung ihren Wert, und eine Brückenschaltung wandelt diese Änderung in eine Spannung um. Das Element ist ein Festkörperbauteil ohne Hebel, ohne Drehpunkt und ohne Gestänge, weshalb ein Transmitter dieser Art seine Kalibrierung unter Vibration besser hält als ein mechanisches Manometer und weshalb er klein genug gebaut werden kann, um in einen Maschinenanschluss zu passen.

Die Membran ist in den meisten industriellen Ausführungen durch eine dünne Trennmembran und eine Füllflüssigkeit vom Prozess getrennt, das Medium berührt daher Edelstahl 304 und nicht das Silizium. Diese Entscheidung erlaubt es, dasselbe Element für Wasser, Öl und Gas zu verwenden. Sie setzt zugleich die Grenze: Ein Medium, das Edelstahl 304 angreift, greift die Trennmembran ebenso an wie jeden anderen Teil der medienberührten Baugruppe.

Die Ausgangsstufe wandelt dann die Brückenspannung in das Standardsignal um. In einer Zweileiter-4-20 mA-Anordnung bezieht der Transmitter seine eigene Versorgung aus derselben Schleife, die er moduliert, der in der Schleife fließende Strom ist also die Messung, und das empfangende Gerät liest ihn unmittelbar. Deshalb bleibt eine Zweileiterschleife von einem kleinen Spannungsabfall entlang des Kabels unbeeinflusst, und deshalb dienen dieselben zwei Leiter beiden Zwecken.

So wählen Sie den passenden Transmitter aus

Wählen Sie zuerst den Messbereich, und wählen Sie ihn nach dem normalen Arbeitsdruck und nicht nach einem Spitzenwert. Die angegebene Genauigkeit bezieht sich auf den Endwert des gewählten Bereichs, ein um ein Mehrfaches über dem Arbeitsdruck liegender Bereich macht daher jeden Messwert ungenauer als nötig. Die 1,5-fache Überdruckangabe deckt kurzzeitige Spitzen ab und nicht einen anhaltenden Überbereich.

Entscheiden Sie dann über den Druckbezug. Ein Relativdruck-Transmitter misst gegen die Atmosphäre und ist die übliche Wahl für einen Pumpenaustritt oder eine Druckluftleitung. Ein Absolutdruck-Transmitter misst gegen Vakuum und wird dort eingesetzt, wo barometrische Änderungen zählen. Ein Dichtdruck-Transmitter misst gegen einen versiegelten Bezug und passt zu einem Fall, in dem ein belüfteter Bezug mit dem Medium gefüllt würde.

Legen Sie anschließend Ausgang und Anschluss fest. Zweileiter-4-20 mA ist der Standard und am einfachsten zu verdrahten. Ein Spannungsausgang passt zu einer kurzen Strecke zu einer Steuerung, die einen Spannungseingang hat, und RS-485 passt zu einem Transmitter, der zusammen mit anderen digital gelesen wird. Der Prozessanschluss ist meist durch den bereits vorhandenen Anschluss an der Maschine festgelegt, und die Optionen reichen hier von M8×1 bis zu DN100-Flanschen, mit kundenspezifischen Gewinden als Option.

Bestätigen Sie schließlich Medium und Temperatur. Wasser, Öl und allgemeine Gase passen zur Standardausführung. Ein Medium über 80 °C braucht die Hochtemperaturversion, und ein Medium, das Edelstahl 304 angreift, braucht einen anderen medienberührten Werkstoff, was ein Fall zum Ansprechen und nicht zum Annehmen ist.

Grenzen und zu klärende Punkte

Ein Transmitter misst den Druck an einer Stelle. Er misst den Durchfluss nicht von sich aus, und ein Druckmesswert, aus dem auf einen Durchfluss geschlossen wird, hängt von der Geometrie zwischen der Entnahmestelle und dem Bezugspunkt ab, dasselbe Gerät ergibt daher an einer anderen Installation andere Ergebnisse. Muss ein Durchflusswert aus einem Differenzdruck berechnet werden, ist das eine eigene Messanordnung.

Das Gehäuse aus Edelstahl 304 ist nicht für jedes Medium geeignet. Chloridhaltiges Wasser, einige Säuren und einige Prozesschemikalien greifen es an, und das übliche Anzeichen ist Lochfraß an der Trennmembran und nicht am Gehäuse. Die Verträglichkeit ist für jedes Medium außerhalb von Wasser, Öl und allgemeinem Gas vor der Bestellung zu klären.

Zwei Werte im gelieferten Material sind zu bestätigen und werden als offen veröffentlicht. Die Genauigkeit erscheint sowohl als 0,2 % als auch als 0,5 %, wobei jeder Lagerartikel mit 0,2 %FS gekennzeichnet ist und der Wert 0,5 % als Baureihenoption beschrieben wird. Und die Referenznorm hinter dem Genauigkeitswert ist nicht benannt, muss also eine bestimmte Norm zitiert werden, ist das ein Fall zum Ansprechen und nicht zum Ablesen von dieser Seite.

Mehrere andere Werte, die eine Spezifikation häufig verlangt, fehlen im Material und erscheinen hier als Angabe erforderlich: der Betriebstemperaturbereich der Elektronik im Unterschied zum Mediumbereich, die Kalibrierdokumentation und die Zertifizierungsliste. Die Pin-Funktionen unterscheiden sich zudem zwischen den Ausgangsformen, die Verdrahtung ist daher der bestellten Form zu entnehmen und nicht einem einzigen Anschlussplan.