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Industrielle Automation 2/2019

Industrielle Automation 2/2019

Drucktransmitter –

Drucktransmitter – analog oder digital? Welche Faktoren und Merkmale für die jeweilige Anwendung eine Rolle spielen Auch wenn wir heute im Zeitalter der Digitalisierung leben, beutetet dies nicht, dass „digital“ immer die beste Lösung ist. Es sollte vielmehr hinterfragt werden, welches Messprinzip für meine Anwendung von Vorteil ist. Der Beitrag beschreibt am Beispiel von Drucksensoren die wesentlichen Unterschiede der Messprinzipien und stellt deren Vor- und Nachteile gegenüber. Analoge Drucktransmitter sind schon seit über 150 Jahren bekannt und entstanden infolge der industriellen Revolution. Durch moderne Produktionsverfahren sind über die Zeit stabilere, genauere und kleinere analoge Drucktransmitter entstanden. Auch das Aufkommen digitaler Druckmesstechnik konnte die analogen Verwandten nicht verdrängen. Das hat auch gute Gründe: Denn digitale Drucktransmitter sind nicht für jede Anwendung geeignet. können vorkommen. Bei piezoresistiven Drucksensoren wird Druck über die Verformung einer Membran gemessen. Die Verformung der Membran führt zu einer Widerstandsänderung auf den dort eindiffundierten, zu einer Wheatstoneschen Messbrücke verschalteten Widerständen. Diese Widerstandsänderung wird als elektrisches Signal umgewandelt. Die Kompensation von Nullpunkt- oder Spannefehler wird ebenfalls über analoge Schaltungstechnik geleistet. Digitale Drucksensoren nutzen zur Übermittlung der Messwerte digitale Schnittstellen wie RS-485 mit Modbus. Hier spielen digitale Drucksensoren ihre Vorteile aus Aus dieser kurzen Gegenüberstellung wird deutlich, dass digitale Druckmessumformer eine Vielzahl von Vorteilen bieten. Diese sind auch praktischer Natur: So muss das Signal eines analogen Drucksensors erst digitalisiert werden. Soll der Messwert also direkt weiterverarbeitet werden, z. B. zur Visualisierung auf einem Display, ist ein digitales Signal von Vorteil. Darüber hinaus führt kein Weg an digitalen Drucktransmittern vorbei, wenn der Druck nicht nur lokal sondern auch aus der Ferne (remote) Digital ist nicht immer die beste Lösung – das gilt auch für Druckmessumformer Digitale und analoge Drucksensoren im Vergleich Bei einem analogen Drucksensor wird das Signal als analoges Strom- oder Spannungssignal übertragen. Am gebräuchlichsten ist hierbei das 4…20 mA Einheitssignal, aber auch 0…10 V und seltener 0,5…4,5 Vrat Daher können sie auch als Feldbusmessumformer bezeichnet werden. Das elektrische Signal der Widerstandsänderung wird also im Gegensatz zu analogen Drucksensoren direkt digital gewandelt. Die Kompensation typischer Fehler, dies schließt auch Temperaturfehler ein, findet durch einen Mikroprozessor statt. angezeigt werden soll. Des Weiteren sind digitale Messgeräte wichtig, wenn Druck als Stellgröße in einer automatisierten Prozesssteuerung fungiert. Sowohl digitale als auch analoge Drucktransmitter können hochpräzise Ergebnisse liefern. Dennoch sind digitale Druckmessumformer hier leicht im Vorteil, besonders 16 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK Analoge Drucktransmitter werden für elektronische Druckmessungen und Auswertungen eingesetzt und bewähren sich in zahlreichen Anwendungen in rauen Umgebungen in Anwendungen mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen, da sämtliche Kompensationen rein digital erfolgen. Müssen jedoch dynamische Prozesse gemessen werden, sind Analogsensoren besser geeignet. Dennoch: Trotz dieser scheinbaren Überlegenheit der digitalen Drucksensoren haben ihre analogen Gegenspieler nach wie vor ihre Berechtigung. Einerseits ist die Unterscheidung zwischen analog und digital eine Preisfrage. Wer die Vorteile eines digitalen Messinstruments gar nicht benötigt, sollte letztlich auch keinen Aufpreis dafür zahlen. Doch diese wirtschaftliche Überlegung ist nicht der einzige Grund: Das 4... 20 mA Einheitssignal, das die meisten analogen Druckmessumformer nutzen, zeichnet sich bei korrekter Anbindung des Kabelschirms durch seine Robustheit gegenüber induktiv eingekoppelter Störung aus. Induktiv eingekoppelte Störung: Was Anwender beachten sollten Analoge Druckmessumformer sind oft die sichere Wahl, wenn sie in einer Umgebung mit hohen, von Magnetfeldern verursachten Spannungsstörungen eingesetzt werden. Deshalb sind digitale Drucktransmitter allerdings nicht gänzlich auszuschließen. Die Anwendung entscheidet. Darüber hinaus können bei der Installation des Drucktransmitters Vorkehrungen getroffen werden, die Störungen infolge von induktiver Kopplung verhindern oder ausreichend einschränken können. Nehmen wir hierfür eine Pumpenanwendung als einfaches Beispiel. Bei der Einschaltung der Pumpe kommt es zu einem hohen Stromfluss, durch den ein entsprechend großes Magnetfeld entsteht. Wird die Anschlussleitung des Drucktransmitters parallel zur Pumpe verlegt, befindet sie sich im Einflussbereich dieses Magnetfelds. Durch die entstehende Spannung kommt es zu Störungen im Drucktransmitter. Die Störungen sind je nach Drucktransmitter unterschiedlich: Bei analogen Geräten kommt es zu einem „Rauschen“ in den Messwerten. Sie können also verfälscht werden. Bei digitalen Drucktransmittern kann die Signalübertragung komplett zusammenbrechen. In diesem Beispiel wäre es also ratsam, die Anschlussleitung nicht parallel zur Pumpanwendung zu verlegen. Das ist natürlich nicht immer möglich. In diesem Fall wäre möglicherweise die Anbindung des Kabelschirms an die Erde angezeigt, um die Störsignale in die Erde abzuleiten. Bilder: Aufmacher Fotolia, 01 STS www.stssensoren.de INFO: VDW – Generalkommissariat EMO Hannover 2019 Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. Corneliusstraße 4 · 60325 Frankfurt am Main · GERMANY Tel.: +49 69 756081-0 · Fax: +49 69 756081-74 emo@vdw.de · www.emo-hannover.de 19xxx_EMO Anzeige_185x130_de.indd 1 14.03.19 10:31 VDW.indd 1 14.03.2019 12:02:15 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2019 17

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