Ultimativer Leitfaden zur Auswahl eines Diffusor-Silizium-Drucktransmitters
Fachkundige Beratung für industrielle Messanwendungen
Überblick
Druckmessumformer werden anhand ihrer Sensortechnologien klassifiziert, darunter Diffusions-, Keramik-, kapazitive und monokristalline Silizium-Druckmessumformer. Diffusions-Silizium-Druckmessumformer sind branchenübergreifend am weitesten verbreitet. Sie zeichnen sich durch ihre robuste Leistung, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit aus und eignen sich ideal für die Drucküberwachung und -regelung in der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Verarbeitung, der Stahlherstellung, der Energieerzeugung, der Umwelttechnik und vielen weiteren Bereichen.
Diese Messumformer unterstützen Überdruck-, Absolutdruck- und Unterdruckmessungen – selbst unter korrosiven, Hochdruck- oder Gefahrenbedingungen.
Doch wie hat sich diese Technologie entwickelt, und welche Faktoren sollten Sie bei der Auswahl des richtigen Modells berücksichtigen?
Ursprünge der diffundierten Siliziumtechnologie
In den 1990er Jahren brachte NovaSensor (USA) eine neue Generation von diffundierten Siliziumsensoren auf den Markt, die auf fortschrittlichen Mikrobearbeitungs- und Silizium-Bonding-Technologien basieren.
Das Prinzip ist einfach, aber effektiv: Der Prozessdruck wird durch eine Membran abgeschirmt und durch versiegeltes Silikonöl auf eine empfindliche Silikonmembran übertragen. Auf der gegenüberliegenden Seite herrscht Atmosphärendruck als Referenzdruck. Diese Druckdifferenz bewirkt eine Verformung der Membran – eine Seite dehnt sich, die andere staucht sich. Eingebettete Dehnungsmessstreifen erfassen diese Verformung und wandeln sie in ein präzises elektrisches Signal um.
8 wichtige Parameter für die Auswahl eines diffusionsbeschichteten Silizium-Drucktransmitters
1. Mediumeigenschaften
Die chemische und physikalische Beschaffenheit der Prozessflüssigkeit hat direkten Einfluss auf die Kompatibilität der Sensoren.
Geeignet:Gase, Öle, saubere Flüssigkeiten – typischerweise werden sie mit Standard-316L-Edelstahlsensoren erfasst.
Ungeeignet:Stark korrosive, viskose oder kristallisierende Medien können den Sensor verstopfen oder beschädigen.
Empfehlungen:
- Viskose/kristallisierende Flüssigkeiten (z. B. Suspensionen, Sirupe): Verwenden Sie Spülmembran-Transmitter, um Verstopfungen zu vermeiden.
- Für hygienische Anwendungen (z. B. Lebensmittel, Pharma): Wählen Sie Tri-Clamp-Spülmembranmodelle (≤4 MPa für sicheren Sitz).
- Hochleistungsmedien (z. B. Schlamm, Bitumen): Verwenden Sie hohlraumfreie Spülmembranen mit einem Mindestbetriebsdruck von ca. 2 MPa.
⚠️ Vorsicht: Die Sensormembran darf nicht berührt oder zerkratzt werden – sie ist extrem empfindlich.
2. Druckbereich
Standardmessbereich: –0,1 MPa bis 60 MPa.
Wählen Sie aus Sicherheits- und Genauigkeitsgründen immer einen Messumformer, dessen Nenndruck etwas über Ihrem maximalen Betriebsdruck liegt.
Bezugspunkt der Druckeinheit:
1 MPa = 10 bar = 1000 kPa = 145 psi = 760 mmHg ≈ 100 Meter Wassersäule
Überdruck vs. Absolutdruck:
- Überdruck: bezogen auf den Umgebungsdruck.
- Absoluter Druck: bezogen auf ein perfektes Vakuum.
Hinweis: In Hochgebirgsregionen sollten belüftete Messumformer (mit Entlüftungsschläuchen) verwendet werden, um den lokalen Luftdruck auszugleichen, wenn es auf Genauigkeit ankommt.
3. Temperaturkompatibilität
Typischer Betriebsbereich: –20°C bis +80°C.
Für Hochtemperaturmedien (bis zu 300 °C) ist Folgendes zu beachten:
- Kühlrippen oder Kühlkörper
- Fernmembrandichtungen mit Kapillaren
- Impulsschlauch zur Isolierung des Sensors vor direkter Hitze
4. Stromversorgung
Standardversorgung: Gleichstrom 24 V.
Die meisten Modelle akzeptieren 5–30 V Gleichstrom, vermeiden Sie jedoch Eingangsspannungen unter 5 V, um Signalinstabilität zu verhindern.
5. Arten von Ausgangssignalen
- 4–20 mA (2-Draht): Industriestandard für störungsresistente Übertragung über große Entfernungen
- 0–5 V, 1–5 V, 0–10 V (3-adrig): Ideal für Anwendungen im Nahbereich
- RS485 (digital): Für serielle Kommunikation und vernetzte Systeme
6. Prozessverbindungsthreads
Gängige Gewindearten:
- M20×1,5 (metrisch)
- G1/2, G1/4 (BSP)
- M14×1,5
Wählen Sie den Gewindetyp passend zu den Branchennormen und den mechanischen Anforderungen Ihres Systems.
7. Genauigkeitsklasse
Typische Genauigkeitsgrade:
- ±0,5 % FS – Standard
- ±0,3 % FS – für höhere Präzision
⚠️ Vermeiden Sie die Angabe einer Genauigkeit von ±0,1 % FS für diffundierte Siliziumtransmitter. Diese sind für ultrapräzise Anwendungen auf diesem Niveau nicht optimiert. Verwenden Sie stattdessen monokristalline Siliziummodelle für solche Anwendungen.
8. Elektrische Anschlüsse
Wählen Sie je nach Ihren Installationsanforderungen:
- DIN 43650 (Hirschmann): Gute Abdichtung, häufig verwendet
- Luftfahrtstecker: Einfache Installation und Austausch
- Direktanschlusskabel: Kompakt und feuchtigkeitsbeständig
Für den Einsatz im Freien wählen Sie ein Gehäuse des Typs 2088 für eine verbesserte Witterungsbeständigkeit.
Berücksichtigung besonderer Fälle
Frage 1: Kann ich Ammoniakgas messen?
Ja, aber nur mit geeigneten Materialien (z. B. Hastelloy-Membran, PTFE-Dichtungen). Ammoniak reagiert außerdem mit Silikonöl – verwenden Sie daher fluoriertes Öl als Füllflüssigkeit.
Frage 2: Wie verhält es sich mit brennbaren oder explosiven Medien?
Vermeiden Sie herkömmliches Silikonöl. Verwenden Sie stattdessen fluorierte Öle (z. B. FC-70), die eine bessere chemische Stabilität und Explosionsbeständigkeit bieten.
Abschluss
Dank ihrer bewährten Zuverlässigkeit, Anpassungsfähigkeit und Kosteneffizienz sind diffundierte Silizium-Drucktransmitter in unterschiedlichsten Branchen nach wie vor eine bevorzugte Lösung.
Die sorgfältige Auswahl unter Berücksichtigung von Medium, Druck, Temperatur, Anschlussart und Genauigkeit gewährleistet optimale Leistung und langfristige Haltbarkeit.
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Veröffentlichungsdatum: 03.06.2025