Welche Arten von Druckwandlern gibt es?

In der Welt der industriellen Mess- und Regeltechnik spielen Druckwandler eine zentrale Rolle. Diese Geräte sind für die Umwandlung von Druck in ein elektrisches Signal unerlässlich, das für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann, von der Überwachung industrieller Prozesse bis hin zur Gewährleistung der Sicherheit komplexer Systeme. Als spezialisierter Lieferant von Druckwandlern sind wir mit den verschiedenen Arten von Druckwandlern, die auf dem Markt erhältlich sind, bestens vertraut. In diesem Blog werden wir diese verschiedenen Typen im Detail untersuchen und ihre Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile beleuchten.

1. DMS-Druckwandler

Dehnmessstreifen-Druckaufnehmer gehören zu den am häufigsten verwendeten Typen in industriellen Anwendungen. Diese Aufnehmer arbeiten nach dem Prinzip des Dehnungsmessstreifeneffekts. Wenn Druck auf eine Membran im Wandler ausgeübt wird, verformt sich diese und die an der Membran angebrachten Dehnungsmessstreifen erfahren eine Änderung ihres elektrischen Widerstands. Diese Widerstandsänderung ist proportional zum ausgeübten Druck und wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Der Hauptvorteil von DMS-Druckaufnehmern liegt in ihrem breiten Spektrum an Möglichkeiten zur Druckmessung. Sie können Drücke von sehr niedrigen Werten, beispielsweise einigen Millibar, bis hin zu extrem hohen Drücken von mehreren Tausend Bar messen. Sie sind außerdem sehr genau, wobei die typische Genauigkeit zwischen 0,1 % und 0,5 % des Skalenendwerts liegt.

DMS-Druckwandler finden in vielen Branchen Anwendung. In der Automobilindustrie werden sie zur Messung des Drucks in Kraftstoffeinspritzsystemen, hydraulischen Bremsen und des Motoröldrucks eingesetzt. In der industriellen Fertigung werden sie zur Drucküberwachung in Hydraulikzylindern, Pneumatiksystemen und Rohrleitungen eingesetzt.

2. Piezoelektrische Druckwandler

Piezoelektrische Druckwandler arbeiten auf Basis des piezoelektrischen Effekts. Bestimmte Materialien wie Quarz und Keramik erzeugen eine elektrische Ladung, wenn sie mechanischer Belastung, beispielsweise Druck, ausgesetzt werden. Bei einem piezoelektrischen Druckwandler wird der Druck auf einen piezoelektrischen Kristall ausgeübt, der eine elektrische Ladung erzeugt, die proportional zum ausgeübten Druck ist.

Einer der Hauptvorteile piezoelektrischer Druckwandler ist ihr Hochfrequenzverhalten. Sie können sich schnell ändernde Drücke genau messen und eignen sich daher ideal für Anwendungen wie die Messung des Verbrennungsdrucks von Motoren, die Erkennung von Stoßwellen und die Messung des Schalldrucks.

Allerdings haben piezoelektrische Druckwandler die Einschränkung, dass sie nicht für die statische Druckmessung geeignet sind. Da sie nur bei einer Druckänderung eine elektrische Ladung erzeugen, können sie nicht zur Messung konstanter Drücke über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden.

3. Kapazitive Druckwandler

Kapazitive Druckwandler messen die Kapazitätsänderung aufgrund der Verformung einer Membran unter Druck. Der Wandler besteht aus zwei parallelen Platten, wobei eine Platte die Membran ist. Wenn Druck ausgeübt wird, bewegt sich die Membran, wodurch sich der Abstand zwischen den beiden Platten und damit die Kapazität ändert.

Kapazitive Druckwandler bieten eine hohe Genauigkeit und hervorragende Langzeitstabilität. Im Vergleich zu einigen anderen Wandlertypen sind sie außerdem relativ immun gegen Temperaturschwankungen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sie sich für Anwendungen, bei denen eine präzise Druckmessung erforderlich ist, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Geräten und bei der Umweltüberwachung.

In der Luft- und Raumfahrt werden kapazitive Druckwandler zur Messung des Kabinendrucks, des Kraftstofftankdrucks und der Fluggeschwindigkeit eingesetzt. In medizinischen Geräten werden sie zur Messung des Blutdrucks und des Atemdrucks eingesetzt.

4.Niveaudruckwandler

Füllstandsdruckwandler sind speziell für die Messung des Füllstands einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs in einem Tank oder Behälter konzipiert. Sie messen den hydrostatischen Druck, der von der Flüssigkeitssäule über dem Wandler ausgeübt wird. Der Druck ist direkt proportional zur Höhe der Flüssigkeitssäule, sodass der Füllstand genau bestimmt werden kann.

Diese Wandler werden häufig in Branchen wie der Chemie-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Wasseraufbereitung eingesetzt. In Chemieanlagen werden sie zur Überwachung des Füllstands korrosiver Chemikalien in Lagertanks eingesetzt. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie helfen sie dabei, während des Produktionsprozesses den richtigen Flüssigkeitsstand aufrechtzuerhalten.

5.Silizium-Druckwandler

Silizium-Druckwandler basieren auf der Mikrobearbeitungstechnologie. Sie verwenden eine Siliziummembran, in die ein piezoresistives Element geätzt ist. Wenn Druck auf die Membran ausgeübt wird, ändert das piezoresistive Element seinen Widerstand und ermöglicht so die Messung des Drucks.

Silizium-Druckwandler bieten mehrere Vorteile. Aufgrund ihrer geringen Größe eignen sie sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Sie verfügen außerdem über eine schnelle Reaktionszeit und eine hohe Empfindlichkeit. Diese Eigenschaften machen sie in der Unterhaltungselektronik beliebt, beispielsweise in Smartphones (zur Höhenmessung und Luftdruckmessung) und tragbaren Geräten (zur Gesundheitsüberwachung).

6.Flüssigkeitsdruckwandler

Flüssigkeitsdruckwandler sind für die Messung des Drucks von Flüssigkeiten optimiert. Sie sind so konzipiert, dass sie gegen Korrosion und Erosion durch die zu messende Flüssigkeit beständig sind. Die Konstruktionsmaterialien dieser Wandler werden sorgfältig entsprechend den Eigenschaften der Flüssigkeit, wie z. B. ihrem pH-Wert, ihrer Viskosität und ihrer chemischen Zusammensetzung, ausgewählt.

In der Öl- und Gasindustrie werden Flüssigkeitsdruckwandler verwendet, um den Druck von Rohöl, Erdgas und verschiedenen chemischen Flüssigkeiten während der Förderung, Raffinierung und des Transports zu messen. In Wassermanagementsystemen werden sie zur Überwachung des Drucks in Wasserleitungen und Pumpen eingesetzt.

Auswahl des richtigen Druckwandlers

Bei der Auswahl eines Druckwandlers für eine bestimmte Anwendung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Erstens ist der zu messende Druckbereich entscheidend. Verschiedene Arten von Messwandlern haben unterschiedliche Druckmessbereiche. Die Auswahl eines Messwandlers mit einem geeigneten Bereich gewährleistet eine genaue und zuverlässige Messung.

Zweitens ist die Umgebung, in der der Wandler betrieben wird, ein wichtiger Faktor. Wenn sich die Anwendung beispielsweise in einer rauen Umgebung mit hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit oder Kontakt mit korrosiven Substanzen befindet, sollte ein Wandler mit geeigneten Umweltschutzfunktionen ausgewählt werden.

Auch die Genauigkeitsanforderungen der Anwendung spielen eine wesentliche Rolle. Einige Anwendungen, wie z. B. wissenschaftliche Forschung und hochpräzise Fertigung, erfordern Wandler mit sehr hoher Genauigkeit, während andere möglicherweise eine geringere Genauigkeit tolerieren.

Kontaktieren Sie uns für Ihre Anforderungen an Druckwandler

Als führender Anbieter von Druckmessumformern wissen wir, wie wichtig die Bereitstellung hochwertiger Produkte und exzellenter Kundenservice ist. Wir bieten ein umfassendes Sortiment an Druckwandlern an, um den vielfältigen Anforderungen unserer Kunden gerecht zu werden. Ganz gleich, ob Sie einen Dehnungsmessstreifen-Druckwandler für die Industrieautomation oder einen Silizium-Druckwandler für die Unterhaltungselektronik suchen, wir haben die richtige Lösung für Sie.

Wenn Sie Interesse an unseren Produkten haben oder Fragen zu Druckwandlern haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Unser Expertenteam unterstützt Sie gerne bei der Auswahl des am besten geeigneten Druckwandlers für Ihre Anwendung und bietet Ihnen detaillierte technische Unterstützung. Wir freuen uns auf die Gelegenheit, mit Ihnen zusammenzuarbeiten und zum Erfolg Ihrer Projekte beizutragen.

Referenzen

• Doebelin, EO (2003). Messsysteme: Anwendung und Design. McGraw - Hill.
• Kutz, M. (2006). Handbuch für Instrumentierungs- und Steuerungssysteme. McGraw - Hill.
• Liptak, BG (2003). Handbuch für Instrumenteningenieure: Prozessmessung und -analyse. CRC-Presse.