Ultimativer Leitfaden zur Auswahl eines Drucktransmitters aus diffusem Silizium
Expertenberatung für industrielle Messanwendungen
Überblick
Drucktransmitter werden nach ihrer Sensortechnologie klassifiziert, darunter diffuses Silizium, Keramik, kapazitives Silizium und monokristallines Silizium. Unter diesen sind diffuse Silizium-Drucktransmitter branchenweit am weitesten verbreitet. Sie sind für ihre robuste Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz bekannt und eignen sich ideal für die Drucküberwachung und -regelung in der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Verarbeitung, der Stahlherstellung, der Stromerzeugung, der Umwelttechnik und mehr.
Diese Transmitter unterstützen Relativ-, Absolut- und Unterdruckmessungen – sogar unter korrosiven, Hochdruck- oder gefährlichen Bedingungen.
Doch wie kam es zu der Entwicklung dieser Technologie und welche Faktoren sollten Sie bei der Auswahl des richtigen Modells berücksichtigen?
Ursprünge der Diffusionssiliziumtechnologie
In den 1990er Jahren führte NovaSensor (USA) eine neue Generation von diffusen Siliziumsensoren ein, die fortschrittliche Mikrobearbeitungs- und Siliziumbondtechnologien verwendeten.
Das Prinzip ist einfach, aber effektiv: Der Prozessdruck wird durch eine Membran isoliert und durch abgedichtetes Silikonöl auf eine empfindliche Silikonmembran übertragen. Auf der gegenüberliegenden Seite liegt der atmosphärische Druck als Referenz an. Diese Differenz 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 Schlüsselparameter zur Auswahl eines Drucktransmitters aus diffusem Silizium
1. Mediumeigenschaften
Die chemische und physikalische Beschaffenheit der Prozessflüssigkeit wirkt sich direkt auf die Sensorkompatibilität aus.
Geeignet:Gase, Öle, saubere Flüssigkeiten – werden normalerweise mit Standardsensoren aus Edelstahl 316L verarbeitet.
Ungeeignet:Stark korrosive, viskose oder kristallisierende Medien – diese können den Sensor verstopfen oder beschädigen.
Empfehlungen:
- Viskose/kristallisierende Flüssigkeiten (z. B. Schlämme, Sirupe): Verwenden Sie bündige Membrantransmitter, um Verstopfungen zu vermeiden.
- Hygienische Anwendungen (z. B. Lebensmittel, Pharma): Wählen Sie Modelle mit bündiger Tri-Clamp-Membran (≤4 MPa für sicheren Sitz).
- Hochleistungsmedien (z. B. Schlamm, Bitumen): Verwenden Sie totraumfreie Spülmembranen mit einem Mindestbetriebsdruck von ~2 MPa.
⚠️ Achtung: Berühren oder zerkratzen Sie die Sensormembran nicht – sie ist äußerst empfindlich.
2. Druckbereich
Standardmessbereich: –0,1 MPa bis 60 MPa.
Wählen Sie aus Sicherheits- und Genauigkeitsgründen immer einen Sender, dessen Nennwert etwas über Ihrem maximalen Arbeitsdruck liegt.
Referenz der Druckeinheit:
1 MPa = 10 bar = 1000 kPa = 145 psi = 760 mmHg ≈ 100 Meter Wassersäule
Relativdruck vs. Absolutdruck:
- Manometerdruck: bezogen auf den Umgebungsluftdruck.
- Absoluter Druck: bezogen auf ein perfektes Vakuum.
Hinweis: Verwenden Sie in Höhenlagen belüftete Messumformer (mit Entlüftungsrohren), um den lokalen Luftdruck auszugleichen, wenn es auf Genauigkeit ankommt (
3. Temperaturkompatibilität
Typischer Betriebsbereich: –20 °C bis +80 °C.
Bei Hochtemperaturmedien (bis zu 300 °C) ist Folgendes zu beachten:
- Kühlrippen oder Kühlkörper
- Ferndruckmittler mit Kapillaren
- Impulsschlauch zur Isolierung des Sensors vor direkter Hitze
4. Stromversorgung
Standardversorgung: DC 24 V.
Die meisten Modelle akzeptieren 5–30 V Gleichstrom, vermeiden Sie jedoch Eingänge unter 5 V, um Signalinstabilitäten zu vermeiden.
5. Ausgangssignaltypen
- 4–20 mA (2-Leiter): Industriestandard für störungsunempfindliche Übertragung über große Entfernungen
- 0–5 V, 1–5 V, 0–10 V (3-adrig): Ideal für Anwendungen mit kurzer Reichweite
- RS485 (digital): Für serielle Kommunikation und vernetzte Systeme
6. Prozessanschlussgewinde
Gängige Gewindearten:
- M20×1,5 (metrisch)
- G1/2, G1/4 (BSP)
- M14×1,5
Passen Sie den Gewindetyp an die Industrienormen und die mechanischen Anforderungen Ihres Systems an.
7. Genauigkeitsklasse
Typische Genauigkeitsstufen:
- ±0,5 % vom Skalenendwert – Standard
- ±0,3 % FS – für höhere Präzision
⚠️ Vermeiden Sie die Angabe einer Genauigkeit von ±0,1 % FS für diffuse Siliziumtransmitter. Sie sind nicht für hochpräzise Arbeiten auf diesem Niveau optimiert. Verwenden Sie stattdessen monokristalline Siliziummodelle für solche Anwendungen.
8. Elektrische Anschlüsse
Wählen Sie basierend auf Ihren Installationsanforderungen:
- DIN43650 (Hirschmann): Gute Abdichtung, häufig verwendet
- Luftfahrtstecker: Einfache Installation und Austausch
- Direkte Kabelführung: Kompakt und feuchtigkeitsbeständig
Wählen Sie für den Einsatz im Außenbereich ein Gehäuse im 2088-Stil für verbesserten Wetterschutz.
Überlegungen zu Sonderfällen
F1: Kann ich Ammoniakgas messen?
Ja, aber nur mit geeigneten Materialien (z. B. Hastelloy-Membran, PTFE-Dichtungen). Außerdem reagiert Ammoniak mit Silikonöl. Verwenden Sie daher fluoriertes Öl als Füllflüssigkeit.
F2: Was ist mit brennbaren oder explosiven Medien?
Vermeiden Sie Standard-Silikonöl. Verwenden Sie fluorierte Öle (z. B. FC-70), die eine bessere chemische Stabilität und Explosionsbeständigkeit bieten.
Abschluss
Dank ihrer erwiesenen Zuverlässigkeit, Anpassungsfähigkeit und Kosteneffizienz sind Drucktransmitter aus diffusem Silizium in zahlreichen Branchen nach wie vor eine beliebte Lösung.
Eine sorgfältige Auswahl basierend auf Medium, Druck, Temperatur, Anschlussart und Genauigkeit gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit.
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Beitragszeit: 03.06.2025