Wat zijn druktransmitters?
Druktransmitters zijn elektronische manometers die worden gebruikt om druk te meten en te bewaken. De term druktransmitter wordt ook vaak gebruikt voor drukopnemers of druksensoren. Dit is echter geen synoniem, aangezien de term druksensor in die zin slechts een deel van de druktransmitter beschrijft.
Ze zijn verkrijgbaar in vele uitvoeringen, passend bij druk- en elektrische aansluitingen, meetprocedures, elektrische uitgangssignalen en certificeringen (CE, EX, spoorwegen en scheepvaart). Superieure technologie en nauwkeurige productie zorgen ervoor dat deze druktransmitters perfect werken. Dit is vooral belangrijk in toepassingen waar hoge eisen worden gesteld aan langdurige stabiliteit, trillingsbestendigheid, elektromagnetische compatibiliteit, schokbestendigheid of temperatuurongevoeligheid.
Waaruit bestaat een druktransmitter?
Een druktransmitter bestaat uit een sensor die via een fysisch principe de druk of een drukverandering omzet in een elektrisch signaal. Bovendien bevat een druktransmitter meettransducerelektronica die het sensorsignaal verwerkt en omzet in een gestandaardiseerd elektrisch uitgangssignaal. Het uitgangssignaal wordt geleverd op de elektrische aansluiting. De druk op de sensor wordt uitgeoefend via de drukaansluiting (ook wel procesaansluiting genoemd). De sensor en elektronica zijn ondergebracht in een behuizing die deze twee gevoelige componenten enerzijds beschermt tegen omgevingsinvloeden en anderzijds verbindt met de elektrische aansluiting en de drukaansluiting.
Wat zijn de selectiecriteria voor een druktransmitter?
De selectiecriteria voor een druktransmitter zijn het juiste meetbereik, de vereiste nauwkeurigheid en het gewenste uitgangssignaal. Een ander zeer belangrijk criterium is echter de geschiktheid van de druktransmitter voor de gewenste toepassing. Het meetbereik, de nauwkeurigheid en het uitgangssignaal zijn parameters die relatief eenvoudig te bepalen zijn. Om te bepalen welk type druktransmitter geschikt is voor een specifieke toepassing is het daarentegen noodzakelijk om enige ervaring te hebben en verschillende aspecten zorgvuldig af te wegen.
Selectiecriteria voor de ideale druktransmitter in uw toepassing
Druktype: In de drukmeettechniek wordt onderscheid gemaakt tussen absolute druk, relatieve druk en verschildruk. Met absolute druk wordt altijd het absolute vacuüm als nulpunt bedoeld. Relatieve drukmeting is de meting van het drukverschil tussen een medium en de omgevings- of atmosferische druk (ca. 1 bar). In het volgende artikel worden de verschillen gedetailleerd uitgelegd.
Meetbereik: Dit is het drukbereik tussen de minimale druk (waarbij het uitgangssignaal 0% is) en de maximale druk (waarbij het uitgangssignaal 100% is). Het verschil tussen de minimale en maximale waarden wordt het bereik genoemd en dient als referentie voor vrijwel alle nauwkeurigheidsspecificaties in de drukmeettechnologie. In de regel is het meetbereik van druktransmitters gestandaardiseerd op een specifieke drukmeeteenheid, bijvoorbeeld bar, mbar of psi. Naast het zuivere signaalbereik moet er ook rekening gehouden worden met overdruk- en piekdruklimieten. Deze zijn belangrijk in toepassingen waarbij – zelfs zeer korte – drukpieken ver boven het meetbereik kunnen optreden.
Nauwkeurigheidsklasse: In de praktijk is gebleken dat het definiëren van de vereiste nauwkeurigheidsklasse of de toelaatbare meetonzekerheid van de manometer een grote uitdaging is. Enerzijds omvat de nauwkeurigheidsklasse verschillende aspecten of parameters van de meetonzekerheid, die in de meeste toepassingen niet dezelfde betekenis hebben. Aan de andere kant is het ook aan de toepassingskant vaak lastig om te bepalen hoe nauwkeurig de meting eigenlijk moet zijn. Een hogere nauwkeurigheid brengt vrijwel altijd een enorme impact op de productkosten met zich mee. Daarom is het belangrijk om goed af te wegen wat verplicht is bij het selecteren van de nauwkeurigheidsklasse.
Uitgangssignaal: Voor het uitgangssignaal wordt onderscheid gemaakt in drie hoofdcategorieën: Onversterkt sensorsignaal, analoge (standaard) signalen en digitale signalen. De uitvoer van het onversterkte sensorsignaal is zeer zelden gewenst voor manometers; dit in tegenstelling tot temperatuurmeters, die het signaal van de PT100/PT1000-weerstand vaak rechtstreeks en zonder extra elektronica leveren. Als nu het onversterkte sensorsignaal wordt afgegeven, is het drukmeetinstrument geen zender of meetomvormer in engere zin. Er wordt dan gesproken van een meetcel met behuizing. Dit worden vaak ook wel transducers genoemd. Analoge signalen worden nog steeds het meest gebruikt in de drukmeettechnologie in de industrie, vooral het stroomsignaal 4 … 20 mA. Het voordeel van analoge signalen zijn nog steeds de aanzienlijk lagere kosten voor druktransmitters en vaak ook voor de stroom afwaartse evaluatie-elektronica. De kosten van digitale zenders en evaluatie-eenheden zijn de afgelopen jaren echter aanzienlijk gedaald. Bovendien neemt de verspreiding van sensor bussystemen zoals IO-Link of CANopen bij drukmetingen snel toe. De belangrijkste voordelen van digitale signalen zijn de hogere veiligheid tegen fouten, diagnose- en parametreer mogelijkheden en de combinatie van meerdere meetparameters in één apparaat, bijvoorbeeld druk en temperatuur. Ook elektronische drukschakelaars worden tot de druktransmitters met digitale signalen gerekend.
Sensor: De druksensor is het kernelement van de manometer. Bij druktransmitters is deze druksensor meestal een element waarbij een drukverandering leidt tot een vervorming van het membraan. Dit leidt op zijn beurt tot een verandering in de elektrische weerstand op speciaal aangebrachte weerstandselementen. De meest gebruikte sensortechnologieën zijn dunne-film-op-staal, dikke-film-op-keramische en piëzo-resistieve sensoren. Bij dunne-film-op-staal-sensoren worden weerstanden op een roestvrijstalen membraan gesputterd. Het belangrijkste voordeel van deze druksensoren is hun uitstekende stabiliteit op lange termijn en hoge robuustheid tegen drukpieken en temperatuurinvloeden, evenals drukmeting over een groot drukbereik van ongeveer 200 mbar tot meer dan 3.000 bar. Dikke film-op-keramische sensoren zijn gebaseerd op een keramisch basislichaam waarop de weerstandsbruggen worden aangebracht en vervolgens worden ingebrand. Het keramische membraan wordt als extreem robuust beschouwd tegen vrijwel alle corrosieve vloeistoffen en gassen en wordt bij voorkeur gebruikt bij agressieve chemicaliën gemeten moeten worden. De meetbereiken beginnen bij ongeveer 100 mbar en lopen op tot ongeveer 400 bar. Bij piëzo-resistieve druktransducers verandert de weerstand van siliciumhalfgeleiderelementen met de druk. Deze halfgeleiderelementen zijn door een olievulling en een dun scheidingsmembraan van het meetmedium geïsoleerd. Door de hoge gevoeligheid en de lage hysterese van het siliciumelement zijn piëzo-resistieve sensoren bijzonder geschikt voor lage drukken in het mbar-bereik en wanneer een hogere nauwkeurigheid vereist is.
Drukaansluiting / procesaansluiting: De drukaansluiting verbindt de manometer met het proces waar de druk moet worden gemeten. De druktransducer in de zender moet stevig worden aangesloten op de drukpoort (gelast of met elastomeerafdichtingen). Er zijn talloze verschillende drukaansluitingen op de markt, waarvan de geometrie en afmetingen in normen zijn gespecificeerd (bijvoorbeeld de manometeraansluiting in DIN EN 837-1). Naast branchespecifieke voorkeuren is de doorslaggevende factor bij de keuze van de aansluitingen vooral het type afdichting: metalen afdichting of met elastomeerafdichtingen. De metalen afdichtingen zijn conische schroefdraad of afdichtingskegels. Ze worden elk mechanisch vervormd door de tegenhanger, zodanig dat er een afdichtende werking ontstaat. Voor drukken boven de 1.000 bar wordt meestal gekozen voor metalen afdichtingsoplossingen.
Elastomeerafdichtingen – ook wel O-ringen of profielafdichtingen genoemd – maken gebruik van cilindrische montagedraden. In een groef wordt de elastomeerafdichting tijdens de montage samengedrukt, waardoor een afdichtende werking ontstaat. Het elastomeermateriaal moet zo worden gekozen dat het compatibel is met de gemeten media en over het gehele temperatuurbereik afdicht.
Conexión eléctrica: Er is minder variatie in de elektrische aansluiting omdat elk industriesegment slechts enkele connectortypen gebruikt. Over het algemeen kan gesteld worden dat kabelversies direct op de druktransmitter minder vaak gebruikt worden omdat de bekabeling complexer is dan bij versies met connectoren.
Belangrijkste criteria voor de keuze van de geschikte aansluiting zijn de dichtheid tegen vloeistoffen en stof, de trillingsbestendigheid en de kosten van meetapparatuur en bekabeling inclusief inbedrijfstelling. Een bijzondere eis voor druktransmitters kan de juiste drukvereffening vanuit het zenderinterieur en de omgeving zijn: In de praktijk kunnen veel elektrische aansluitingen onverwachte problemen veroorzaken bij het meten van de druk.
Marktechnical biedt een breed scala aan verschillende modellen, ontwerpen en varianten, evenals bijpassende accessoires om optimaal te voldoen aan de eisen in elk toepassingsgebied.
Onze drukmeetexperts leggen u graag de verschillen tussen onze producten uit en adviseren u welk apparaat het meest geschikt is om uw veeleisende meettaak betrouwbaar te vervullen.