Beim Einsatz von Drucksensoren werden sehr häufig die Ausgangssignale 0 … 20 mA, 4 … 20 mA und DC 0 … 10 V gewählt, um deren Messsignale in der SPS auszuwerten und weiterzuverarbeiten. Hierbei wird üblicherweise der Signalausgang des Drucksensors mit einer entsprechenden Eingangskarte an der SPS verbunden. In diesem Zusammenhang kommt es nun oft zu Verwirrungen, da im tagtäglichen Gebrauch die Begriffe „aktiv“, „passiv“, „Stromquelle“, „Spannungsquelle“, „Stromsenke“ und „Verbraucher“ wild durcheinandergewürfelt verwendet werden.

Eine elektrische Signalverarbeitung benötigt immer eine Spannungsversorgung, also eine „aktive Seite“, und einen „Verbraucher“, wie z. B. einen Drucksensor, der die „passive Seite“ darstellt.  Manchmal wird der aktive Teil der Zusammenschaltung auch als Stromquelle / Spannungsquelle und der passive Teil als „Stromsenke“ bezeichnet. Damit eine elektrische Schaltung funktioniert, muss Strom in einem Kreislauf durch sie hindurchfließen – auch wenn ein Gerät üblicherweise Verbraucher genannt wird, so wird der Strom nicht verbraucht, sondern fließt nur von der Strom- oder Spannungsquelle durch den Verbraucher zur Stromquelle zurück.

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Oft fragen unsere Kunden beim Einsatz von Drucksensoren auch nach Erklärungen zu oft verwendeten Begriffen und Abkürzungen im Zusammenhang mit „SIL Applikationen“. SIL – also Safety Integrity Level (Sicherheitsintegritätslevel) wird verwendet um das vorhandene Risiko einer Einrichtung auf ein vertretbares Maß, sprich das „tolerierbare Risiko“ zu senken.

Eine Vielzahl von Maschinen und Anlagen nach 2006/42/EG („Maschinenrichtlinie“) müssen nach DIN EN ISO 13849 und IEC 61508 mit einer SIL-Einstufung bewertet werden.

Die nachfolgende Tabelle erklärt die gängigsten Begriffe und Abkürzungen aus den Normen IEC 61508-4 und 62061:

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Wir werden immer wieder danach gefragt, warum unsere Drucksensoren bei 1600 bar nicht mehr mit einem Gewinde G 1/2“ geliefert werden können. Warum ist G 1/2“ bei 1000 bar noch okay?
Was also unterscheidet einen Drucksensor für 1000 bar von einem für 1600 bar?

Auf Grund der Druckgeräterichtlinie müssen bestimmte Überlast und Berstdrücke eingehalten werden. Irgendwo zwischen 1000 und 1600 bar reicht die Festigkeit der marktüblichen Werkstoffe nicht mehr aus, um diesen Anforderungen zu genügen. D.h sowohl für das Sensorelement als auch für den Druckanschluss müssen spezielle Werkstoffe eingesetzt werden.

Darüber hinaus dürfen auch die sonst üblichen Gewinde, wie zum Beispiel G 1/2 nach EN837 nicht mehr eingesetzt werden. Die Gewindeflanken würden den im Überlastfall auftretenden Drücken nicht standhalten.

Die Firma WIKA setzt in diesen Fällen den sogenannten Flieger-Stahl (1.4534) ein, der sich in Drücken bis 15.000 bar bewährt hat. Als Druckanschluss kommen metrische Innengewinde mit einem Dichtkonus zum Einsatz wie zum Beispiel M16 x 1,5 innen oder M20 x 1,5.

Seit einigen Jahren lassen sich Fertigungsprozesse zunehmend automatisieren und die Automatisierung erzielt teilweise erhebliche Kostenreduzierungen. Ist es da noch sinnvoll mechanische Druckmessgeräte einzusetzen?

Die Antwort auf diese Frage ist naheliegend und einfach: Ja.

Sowohl elektronische Drucksensoren als auch mechanische Druckmessgeräte haben Eigenschaften, die in der jeweiligen Anwendung gegeneinander abzuwiegen sind. In der u. g. Abbildung werden die jeweiligen Vorteile zusammengefasst.

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Im Zusammenhang mit der Druckgeräterichtlinie (DGRL) wird häufig die Druckgrenze 200 bar genannt. Aber was bedeutet diese Grenze für Hersteller und/oder Inverkehrbringer von Drucksensoren, Druckmessumformern und Druckgeräten?

Grundsätzlich kann man sagen, dass abhängig von der Art des zu messenden Mediums (gasförmig, flüssig, Gefahrenstoff) je nach Druckbereich und Volumen unterschiedliche Anforderungen an Druckmessgeräte gestellt werden. Ist das Medium nicht bekannt, so legt man Druckmessgeräte mit Druckkanal und einem internen Volumen < 0,1 l am besten konservativ, also auch für gefährliche, gasförmige und flüssige Medien aus.

Während diese Druckgeräte bis 200 bar grundsätzlich nach den Regeln der „guten Ingenieurpraxis“ (engl.: Sound Engineering Practice = SEP) entworfen und gefertigt werden müssen, so ist bei Drücken ab 200 bar ein Konformitätsbewertungsverfahren anzusetzen, im einfachsten Fall die „interne Fertigungskontrolle“.

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Das Zeitverhalten von Drucksensoren findet sich in einer Vielzahl variierender Angaben wie z. B. der Ansprechzeit, Einstellzeit oder Ansiegszeit in Spezifikationen oder Datenblättern wieder. Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass die Angabe des Zeitverhaltens die Zeitspanne eines Drucksensors definiert, die das Ausgangssignal nach Änderung eines Druckes benötigt um den nun applizierten Druck anzuzeigen. Die größte praktische Relevanz hat dabei die sogenannte Anstiegszeit.

Die Grafik zeigt ein vereinfachtes Schema einer sprunghaften Druckänderung (blau dargestellt) mit zeitlich verzögerter Signaländerung des Drucksensors (rot dargestellt).

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Warum gibt es eigentlich keine einheitlichen Farbcodes für Kabellitzen bei Drucksensoren? Das ist eine durchaus berechtigte Frage, würden doch einheitliche Litzenfarben vieles vereinfachen. Angefangen von der Kabelvarianz beim Hersteller, über die Dokumentation bis hin zur Installation beim Kunden.

Doch leider, wie die Fragestellung schon vermuten lässt, existieren keine einheitlichen Farbcodes. Jeder Hersteller verfolgt hier seine ganz eigene Philosophie, nicht zuletzt auch getrieben durch seine Kunden und Lieferanten. Lediglich auf dem amerikanischen Markt kann man bei einigen Herstellern ansatzweise eine Vorzugsvariante (weiß/schwarz/rot) erkennen.

So bleibt hier nur zu erklären welche „Philosophie“ denn die elektronische Druckmesstechnik bei WIKA verfolgt.

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Was ist zu beachten, wenn man einen Drucksensor in einer Pumpenregelung mit Frequenzumrichter einsetzen will? Welche Eigenschaften muss der Drucksensor haben, damit er für den Frequenzumrichter-Betrieb geeignet ist? Gibt es  gar spezielle Geräte für den Betrieb mit Frequenzumrichtern oder gibt es spezielle Vorschriften bzgl. der EMV-Anforderungen?

Grundsätzlich genügen alle WIKA- Drucksensoren den strengen internationalen EMV-Anforderungen für Geräte im industriellen Einsatz und sind damit für den Einsatz in Verbindung mit Frequenzumrichtern geeignet. Darüber hinaus erfüllen sie unsere deutlich strengeren werks-internen Prüfschärfen und bieten deshalb ein besonders hohes Maß an Störsicherheit.

Trotzdem gibt es ein paar grundsätzliche Regeln, die für einen störungsarmen Betrieb zu beachten sind:

• Der Frequenzumrichter muss ordentlich installiert und nach den Vorgaben des Herstellers geerdet sein.
• Er muss nach den gültigen EMV-Normen sorgfältig entstört sein und die erforderlichen Mindestabstände und Schirmungsvorschriften sind unbedingt einzuhalten.
• Darüber hinaus ist eine geschirmte Signalleitung des Drucksensors empfehlenswert.
• Eine getrennte Leitungsführung von Signal- und Leistungskabeln wird empfohlen.

 Wenn Sie genauer wissen möchten, was bei Pumpenregelungen noch zu beachten ist, so sprechen Sie am besten unseren Customer Support an. Dort stehen Ihnen erfahrene Anwendungsspezialisten  zur Erörterung Ihrer spezifischen Einbausituation zu Verfügung.

In dem Beitrag Absolutdruck vs. Relativdruck habe ich den Unterschied zwischen den beiden Druckarten erklärt, jedoch ist die Frage unbeantwortet geblieben: Wie werden absolute und relative Druckmessbereiche eigentlich gekennzeichnet?

Wer den Artikel Internationale Druckeinheiten gelesen hat, kann sich schon denken, dass es auch hier große internationale Unterschiede gibt. Am einfachsten lässt sich das an folgendem Beispiel (Relativdruck / Absolutdruck) zeigen:

• Europa: 0 … 10 bar / 0 … 10 bar abs
• Amerika: 0 … 150 psig / 150 psia

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Da die Temperatur Einfluss auf die Messgenauigkeit eines Drucksensors hat, bleibt trotz diverser Kompensationsmaßnahmen immer ein kleiner Temperaturfehler im Nenntemperaturbereich. Dieser wird in den Datenblättern von Herstellern von Drucksensoren oft als Temperaturkoeffizient (Abk. TK) angegeben. Dieser Koeffizient beschreibt einen linearen Fehler ausgehend von einem Bezugspunkt, der meist bei Raumtemperatur liegt. Demnach ist der Temperaturfehler bei Raumtemperatur Null und nimmt mit zunehmendem Abstand zur Raumtemperatur mit dem spezifizierten Koeffizienten linear zu (siehe Abbildung).

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