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Kategorie: Wissen

Technische Grundlagen elektronische Druckmesstechnik

  • IP Schutzarten per Definition

    Eine immer wiederkehrende Frage ist, wie denn die sogenannten IP-Schutzarten definiert  sind.

    Die IP Schutzarten stellen ein System zur Verfügung um zu beschreiben wie die Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln geschützt sind.

    Tatsächlich beschreibt  aber die Norm lediglich, anhand eines  maximal 4 stelligen Codes, ob das Gerät gegen das Eindringen von Wasser und Fremdkörpern/Staub geschützt ist, aber nicht eine „Tauglichkeit/Eignung“ für bestimmte Einsatzbedingungen.

    Die Abkürzung IP steht übrigens (lt. DIN) für „International Protection“, wird aber im englisch-sprachigen Raum oft mit „Ingress Protection“ übersetzt, was so viel bedeutet wie „Eindringschutz“.
    Sachlich betrachtet ist diese Bezeichnung durchaus korrekt, da nur beschrieben wird ob Wasser oder
    Festkörper „eindringen“ können.

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  • Sinn und Zweck einer Belüftungsbohrung bei Drucksensoren

     

    Bei sogen. Relativdruckgeräten wird der Druck immer in Relation zum aktuell vorherrschenden Umgebungsdruck gemessen. Der Umgebungsdruck ist aber keinesfalls konstant. Er ist Orts- bzw. höhenabhängig und er ändert sich mit dem Wetter. (siehe Artikel „Unterschied Relativdruck zu Absolutdruck„)

    Damit ein Relativdrucksensor also funktionieren kann, muss der (sich ändernde) Umgebungsdruck dem Gerät intern auch zur Verfügung stehen. Man muss den Umgebungsdruck also ins Gerät „hineinlassen“, d. h. das Gerät „belüften“. Wäre ein solches Gerät unbelüftet, dann könnten durch Änderung des Wetters und des Ortes gegenüber dem Abgleich durch den Hersteller ein zusätzlicher Fehler von mehreren Prozent entstehen. Natürlich wird dieser Effekt immer unbedeutender je größer der Nenndruckbereich des Drucksensors im Vergleich zur Änderung des Umgebungsdrucks ist.

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  • Anzeige von elektronischen Druckschaltern: Vorteile 14-Segment im Vergleich zu 7-Segment Displays

    Langlebig und robust, sowie eine gute Lesbarkeit sind die Anforderungen an die Anzeige von elektronischen Schaltern, wie z. B. Druckschaltern. Stand der Technik ist typischerweise ein 4-stelliges 7-Segment LED-Display in rot. Allerdings ist insbesondere die Darstellung von Buchstaben der sieben Segmente nur sehr begrenzt möglich und deshalb häufig sehr schlecht lesbar. Buchstaben werden jedoch dringend benötigt, um Parameter im Menü möglichst selbsterklärend darzustellen. Ziel ist das möglichst intuitive Einstellen der wesentlichen Gerätefunktionen, wie z. B. die Druckeinheit- ohne dafür die Betriebsanleitung lesen zu müssen.

    Da zehn Segmente für Buchstaben keine deutliche Verbesserung darstellen, ist ein 14-Segment Display eine geeignete Lösung mit deutlich besserer Lesbarkeit der Parameter im Setup. Vergleichen Sie selbst …

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  • IP Schutzart bei Drucksensoren

    Eine recht häufige Ausfallursache von Drucksensoren im Feld ist ein Defekt durch das Eindringen von Feuchtigkeit ins Gerät. In den meisten Fällen ist das auf eine für die Applikation unzureichende IP- Schutzart zurückzuführen. Doch wodurch wird eigentlich die IP- Schutzart bei Drucksensoren bestimmt?

    Die IP- Schutzart eines Drucksensors hängt maßgeblich von seinem elektrischen Anschluss ab. Dabei sind die Art des elektrischen Anschlusses (Stecker, Kabel, etc.) und die Wahl des passenden Gegensteckers für das Ergebnis ausschlaggebend. Grundsätzlich gilt: das „schwächste“ Glied in der Kette bestimmt die IP- Schutzart.

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  • Drucksensorprinzipien im Vergleich

    Das ideale Sensorprinzip gibt es nicht. Eine besonders große Verbreitung und Bedeutung aufgrund ihrer Zuverlässigkeit haben vor allem die resistiven Sensorprinzipien gewonnen. WIKA hat für die elektronische Druckmesstechnik Metall-Dünnfilm-, Keramik-Dickschicht- und piezoresistive Sensoren im Einsatz.

    Jedes Sensorprinzip hat seine dabei seine spezifischen Vor- und Nachteile im Hinblick auf die realisierbaren Messbereiche, das Verhalten bei Überlast oder das Verhalten unter dem Einfluss sich verändernder Temperatur. Die sorgfältige Analyse der Anforderungen an die Applikation hilft beim Ausschluss der nicht geeigneten Prinzipien.

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  • Anschluss PNP- und NPN-Transistorschaltausgang bei Druckschaltern

    Oft bieten Hersteller von elektronischen Druckschaltern sowohl PNP- als auch NPN-Schaltausgänge an. Hier eine kurze Erklärung, wie die beiden Ausgänge in der Praxis anzuschließen sind.
    Prinzipiell sind beides Bipolartransistoren, nur die interne Anordnung der pn-Übergänge ist geändert. Deshalb muss die Last am Transistorschaltausgang entsprechend anders angeschlossen werden.

    PNP-Schaltausgang:
    Die Last am Schaltausgang wird gegen GND als Bezugspunkt angeschlossen. Wenn ein Signalwechsel durch Erreichen eines Druckwertes erfolgt, wird die Versorgungsspannung (U+) „durchgeschaltet“ und der Strom kann von U+ durch den Transistor und durch die Last an GND fließen.

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  • Hydrostatische Füllstandsmessung – Berechnung der Füllhöhe

    Hydrostatische Füllstandsmessung  –  Berechnung der Füllhöhe

    Der Füllstand von Flüssigkeiten (z. B. in Wasser- oder Öltanks) kann über den hydrostatischen Druck bestimmt werden. Mit Hilfe eines Drucksensors oder einer Pegelsonde kann der hydrostatische Druck einer Flüssigkeitssäule gemessen und damit der Füllstand eines Tanks ermittelt werden  (siehe auch Blogbeitrag „Wie kann man den Füllstand einer Flüssigkeit messen, bzw. wie funktioniert die hydrostatische Füllstandsmessung?“).

    Doch wie wird aus dem hydrostatischen Druck die Füllhöhe eines Tanks berechnet?

    Bedingt durch die Gravitation nimmt der hydrostatische Druck einer ruhenden Flüssigkeitssäule mit steigender Höhe der Flüssigkeitssäule, also der Füllhöhe, zu. Der hydrostatische Druck berechnet sich durch die Formel:

    p =  ρ * g * h

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  • Elektronische Druckmesstechnik – Grundlagen, Anwendungen und Geräteauswahl

    In der renommierten Buchreihe „Bibliothek der Technik“ ist ein mit fachlicher Unterstützung von WIKA entstandener Band über elektronische Druckmesstechnik erschienen.

    Das sagen die Autoren Anna Gries und Eugen Gaßmann über ihr Buch:

    „Immer wieder wurde von Kunden und Mitarbeitern der Wunsch an uns herangetragen, die technischen Grundlagen der elektronischen Druckmeßtechnik mal verständlich und knapp zusammenzufassen. Die Anzahl der am Markt erhältlichen Produkte ist inzwischen selbst für den erfahrenen Anwender unüberschaubar geworden. Dieses Büchlein bietet in kompakter Form all das Hintergrundwissen, was zur richtigen Anwendung aber vielmehr noch zur Auswahl notwendig ist.

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  • Die gängigsten Messprinzipien bei Drucksensoren

    Obwohl für die meisten Anwendungen die Wahl des Sensormessprinzips bzw. das Funktionsprinzip des Drucksensors ohne Belang ist, werden wir sehr oft gefragt, wie denn die von uns in unseren Drucksensoren und Drucktransmittern eingesetzte Sensorik funktioniert.

    Dazu erst einmal eine allgemeine Definition:

    Drucksensoren oder Drucksensorelemente sind Messelemente, die die physikalische Messgröße Druck in eine (druckproportionale) elektrische Größe umwandeln. Dabei werden verschiedene physikalische Effekte genutzt und unterschiedliche Sensormaterialien, wie Silizium, Keramik oder Metall eingesetzt.

    Bei WIKA kommen die 3 gängigsten Druckmessprinzipien aus der industriellen Messtechnik zum Einsatz und werden in eigenen Entwicklungslabors entwickelt und auch selbst gefertigt:

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  • Unterschied Kalibrieren und Justieren von Drucksensoren

    Die Definition Kalibrieren/ Kalibrierung und Justieren/ Justage wird im täglichen Sprachgebrauch gerne vermischt. Was ist eigentlich der Unterschied, speziell in Bezug auf Drucksensoren?

    Kalibrieren:
    Die vergleichende Messung eines Prüflings mit einem Vergleichsnormal zur Überprüfung der spezifizierten Klassengenauigkeit nennt man Kalibrieren.

    Justieren:
    Die Kalibrierung eines Prüflings und anschließende Korrektur (z. B. durch Nullpunkt- und/oder Spanneverstellung), wenn die spezifizierte Klassengenauigkeit nicht eingehalten wird, nennt man Justieren.

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